WO2006028088A1 - 動画像符号化方法および動画像復号化方法 - Google Patents

動画像符号化方法および動画像復号化方法 Download PDF

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adaptive
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PCT/JP2005/016329
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Chong Soon Lim
Sheng Mei Shen
Shinya Kadono
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a moving image encoding method for generating an encoded stream by encoding an input image in units of blocks, and a moving image decoding method for decoding an encoded stream in units of blocks.
  • Adaptive block transform is to perform orthogonal transform using a different transform block size for each macroblock in a video sequence when encoding a video (for example, non-patent literature). 1, see non-patent document 2).
  • encoding distortion can be reduced and encoded image quality can be improved as compared with the case where only one transform block size is used.
  • the appropriate conversion block size depends on the size of the video and the content of the motion in the picture.
  • only one transform block size is sufficient. In that case, at the beginning of the sequence, at the beginning of the picture, a flag that prohibits multiple conversion block sizes (ie, constant conversion block size) is provided, and multiple conversion block sizes only when the flag power is ON. To switch.
  • the implicit method uses the motion compensation block size to determine the transform block size. For example, if the motion compensation block size is greater than or equal to 8 X 8, the transform block size is 8 X 8. If the motion compensation block size is smaller than 8 x 8, the conversion block size is 4 x 4.
  • Non-patent literature l ISO / IEC 14496-10 Advanced Video Coding First Edition: December 1, 2003 (H.264 / AVC standard)
  • Non-Patent Document 2 Draft Text of H.264 / AVC Fidelity Range Extensions Amendment: JV T-L047 July 2004 (H.264 / AVC Amd standard draft)
  • the above prior art has the following problems to be solved.
  • the problem to be solved regarding the implicit method is that different conversion block sizes cannot be flexibly used in the same picture in order to improve the quality of the encoded image.
  • the problem with the explicit method is that additional information needs to be notified at the macroblock level for each picture using adaptive block transform, and the number of bits is large.
  • the additional information often hinders the efficiency of the encoding.
  • the use of adaptive block conversion may be completely prohibited and this additional information may not be sent at the macroblock level.
  • switching of adaptive transform block size is prohibited. There is a possibility that the picture quality of the picture will be degraded.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a moving image encoding method and a moving image decoding method capable of improving encoding efficiency and improving moving image quality.
  • the purpose is to provide.
  • a moving image encoding method is a moving image encoding method for generating an encoded stream by encoding an input image in units of blocks, Determining a transform block size notification method when orthogonally transforming a block, creating an adaptive block transform mode indicating the notification method, and adding the adaptive block transform mode to the encoded stream. To do.
  • the notification method an implicit method for determining the transform block size based on information on the target block and a transform size flag indicating the transform block size in predetermined block units are added. It is preferable to decide between explicit methods to do.
  • an implicit method or an explicit method can be selected and used as a transform block size notification method, for example, with flexibility for each sequence, each picture, or each slice. You can switch between implicit or explicit methods. Therefore, adaptive block transform can be used efficiently, encoding efficiency can be improved, and moving picture quality can be improved.
  • the implicit method may determine the transform block size based on a motion compensation block size used for motion compensation of the target block. Accordingly, for example, if the motion compensation block size is large, a large transform block size can be selected, and if the motion compensation block size is small, a small transform block size can be selected.
  • the implicit method may determine the transform block size based on a motion vector of a block located in the vicinity of the target block.
  • the target block contains complex motion (with different directions), so the error can be faithfully selected by selecting a small transform block size. Can be signed.
  • the implicit method may determine the transform block size based on a quantization parameter used for quantization of the target block. For this reason, for example, when the quantization meter is large (the quantization step is large), it is often necessary to increase the compression rate by reducing the number of bits, so select a large transform block size. Thus, the number of bits after signing can be reduced.
  • the moving picture decoding method is a moving picture decoding method for decoding a coded stream in units of blocks, and the coded stream power is also obtained when the target block is orthogonally transformed.
  • An adaptive block conversion mode indicating a conversion block size notification method is acquired, the notification method is specified based on the adaptive block conversion mode, and the conversion block size is determined based on the specified notification method. It is determined, and the target block is subjected to inverse orthogonal transform with the determined transform block size to be decoded.
  • the notification method an implicit method for determining the conversion block size based on information on the target block, and the conversion block size in a predetermined block unit are used. It is preferable to indicate the difference between the explicit method with the conversion size flag added! /, Indicating the difference! /,! / ,.
  • the notification method of the transform block size is specified from the encoded stream used by selecting the implicit method or the explicit method for each sequence, each picture, or each slice, A transform block size can be determined.
  • the present invention can not only be realized as such a moving image encoding method and moving image decoding method, but also uses a characteristic step provided in such a method as a moving image. It can also be realized as an image encoding device and a moving image decoding device, or as a program for causing a computer to execute these steps. Needless to say, such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM or a transmission medium such as the Internet.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a moving picture coding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an operation flow when determining a notification method of a transform block size in the video encoding device.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a basic operation flow when determining a transform block size based on a motion compensation block size.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a flow of an operation of a specific example when determining a transform block size based on a motion compensation block size.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of operation of another specific example when determining the transform block size based on the motion compensation block size.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the basic operation flow when determining the transform block size.
  • FIG. 7 is a flow chart showing the flow of operation of a specific example when determining the transform block size.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of operation of another specific example when determining the transform block size.
  • FIG. 9 is a diagram showing positions of an ABT flag, an ABT mode, and a transform size flag in an encoded stream.
  • FIG. 10 (a) is a diagram for explaining the motion vector of the neighboring block, and FIG. 10 (b) shows the flow of operation when determining the transform block size based on the motion vector of the neighboring block. It is a flowchart to show.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a flow of operations when determining a transform block size based on a quantization parameter.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an operation flow when a conversion block size notification method is specified in the video decoding device.
  • Figure 14 shows the basics for determining the transform block size based on the transform size flag. It is a flowchart which shows the flow of operation
  • FIG. 15 is a flowchart showing a flow of operations of a specific example when determining a transform block size based on a transform size flag.
  • FIG. 16 is a flowchart showing the flow of the operation of another specific example when determining the transform block size based on the transform size flag.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a moving picture coding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the moving image encoding device 100 is a device for encoding an input image in units of blocks to generate an encoded stream. As shown in FIG. 1, the motion detecting unit 101 and the motion compensating unit 102 are used. Difference calculation unit 103, orthogonal transformation unit 104, quantization unit 105, inverse quantization unit 106, inverse orthogonal transformation unit 107, addition unit 108, picture memory 109, variable length coding unit 110, and mode determination unit 111 ing.
  • the input image is input to the motion detection unit 101 and the difference calculation unit 103.
  • the motion detection unit 101 uses the decoded image stored in the picture memory 109 as a search target, detects an image area closest to the input image, and determines a motion vector indicating the position. This motion vector is detected in units of a predetermined motion compensation block size.
  • the motion compensation unit 102 uses the motion vector detected by the motion detection unit 101 to extract an optimal image region for the predicted image from the decoded image stored in the picture memory 109 and generate a predicted image. .
  • the mode decision unit 111 performs adaptive block transform, that is, performs orthogonal transform by selecting one transform block size from a plurality of transform block sizes in a predetermined block (in this embodiment, a macro block). Decide if it is better to do it.
  • the mode determination unit 111 determines a transform block size notification method (hereinafter also referred to as a mode) when performing orthogonal transform on the target block. That is, the mode determination unit 111 is an implicit method for determining the transform block size based on the motion compensation block size used for motion compensation of the target block (hereinafter also referred to as implicit mode), and the notification method.
  • the mode determination unit 111 includes an adaptive block conversion flag (hereinafter also referred to as an ABT flag) indicating whether to use adaptive block conversion, and the determined notification method power implicit mode or explicit mode. Then, an adaptive block conversion mode (hereinafter also referred to as ABT mode) indicating whether or not there is a shift is output to the variable length code key unit 110.
  • ABT flag an adaptive block conversion flag indicating whether to use adaptive block conversion
  • ABT mode an adaptive block conversion mode indicating whether or not there is a shift is output to the variable length code key unit 110.
  • the process for determining the notification method is performed at the sequence, picture, or slice level. Is also done.
  • the ABT flag and ABT mode are determined at a higher level than the macroblock in the sequence parameter set, sequence header, picture parameter set, picture header, or slice header.
  • the difference calculation unit 103 to which the input image is input calculates a difference value between the input image and the predicted image and outputs the difference value to the orthogonal transform unit 104.
  • Orthogonal transform section 104 transforms the difference value into a frequency coefficient with the transform block size determined according to the notification method determined by mode determination section 111 and outputs the frequency coefficient to quantization section 105.
  • the quantization unit 105 quantizes the input frequency coefficient and outputs the quantized value to the variable length code key unit 110.
  • the inverse quantization unit 106 inversely quantizes the input quantized value to restore the frequency coefficient, and outputs the frequency coefficient to the inverse orthogonal transform unit 107.
  • the inverse orthogonal transform unit 107 performs inverse frequency transform from the frequency coefficient to the pixel difference value, and outputs the result to the addition unit 108.
  • the addition unit 108 adds the pixel difference value and the predicted image output from the motion compensation unit 102 to obtain a decoded image.
  • the variable length coding unit 110 outputs a coded stream by changing a quantization value, a motion vector, a transform size flag, an ABT flag, an ABT mode, and the like into a variable length code.
  • FIG. 2 is a flow chart showing the flow of operations when the mode is determined by the moving picture coding apparatus 100.
  • Mode determining section 111 determines whether or not it is better to perform orthogonal transform using a plurality of transform block sizes (step S101).
  • the mode determination unit 111 sets the ABT flag to “0”. Set to “Step S102”.
  • mode determining unit 111 outputs the ABT flag to variable length code key unit 110 (step S103).
  • orthogonal transform is performed with one transform block size fixed in advance. For example, if the transform block size is constant in almost all macroblocks in a picture, it is not necessary to use adaptive block transform, so the ABT flag is set to “0”.
  • mode decision unit 11 1 sets the ABT flag to “1” (step S104).
  • the mode determination unit 111 determines the transform block size based on the motion compensation block size used for motion compensation of the target macroblock as a method for notifying the transform block size in the macroblock. It is determined whether or not it is better than the explicit method of adding the conversion size flag indicating the conversion block size to each block (step S105). In this determination, for example, when priority is given to real-time processing and a smaller amount of processing is better, it is determined that the implicit method is better.
  • the explicit method is good. It can also be determined that the implicit method is good when the bit rate of the encoded stream is low, and that the explicit method is good when the bit rate of the encoded stream is high. This is because when the bit rate of the encoded stream is high, even if a transform size flag is added for each macroblock, the increase in the number of bits of the transform size flag has little effect on the overall number of bits. .
  • step S105 if it is determined that the implicit method is good (Yes in step S105), the mode decision unit 111 selects the implicit method (step S106) and sets the ABT mode to " Set to 0 "(step S107). In this case, the conversion block size is determined by the selected implicit method.
  • step S108 if it is determined that the explicit method is good (No in step S105), mode decision unit 111 selects the explicit method (step S108) and sets the ABT mode to "1" (step S109). In this case, the transform block size is determined by the selected explicit method.
  • mode determination unit 111 outputs the ABT flag and the ABT mode to variable length code unit 110 (step S110).
  • FIG. 3 is a flowchart showing a basic operation flow when determining the transform block size based on the motion compensation block size.
  • the mode decision unit 111 selects a motion compensation block that is most appropriate from the motion compensation in a plurality of block size units (the motion compensation error and the number of bits required for the motion compensation information code ⁇ are small). Get the size (step S201). Next, the mode determination unit 111 selects a transform block size based on the motion compensation block size (step S202).
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of operation of a specific example when determining the transform block size based on the motion compensation block size.
  • the mode determination unit 111 acquires a motion compensation block size used for motion compensation (step S201). Next, mode determining section 111 selects a conversion block size having the same size as the motion compensation block size (step S301). For example, when the motion compensation block size force is S4 X 8, 4 X 8 is selected as the transform block size.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the operation of another specific example when determining the transform block size based on the motion compensation block size.
  • the mode determination unit 111 acquires a motion compensation block size used for motion compensation (step S201). Next, the mode determination unit 111 determines whether or not the motion compensation block size is smaller than 8 ⁇ 8 (step S401). As a result of this determination, if the motion compensation block size is not smaller than 8 ⁇ 8 (No in step S401), the mode determination unit 111 selects 8 ⁇ 8 as the conversion block size (step S402). On the other hand, when the motion compensation block size is smaller than 8 ⁇ 8 (Yes in step S401), the mode determination unit 111 selects 4 ⁇ 4 as the transform block size (step S403).
  • FIG. 6 is a flowchart showing a basic operation flow when determining the transform block size.
  • the mode determination unit 111 determines the conversion block size of the target macroblock (step S501). Next, mode determination unit 111 sets a conversion size flag based on the determined conversion block size (step S502). Next, mode determining section 111 outputs the transform size flag to variable length encoding section 110 (step S503).
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of operation of a specific example when determining the transform block size. Is. Here, it is assumed that only two sizes of transform block size forces 8 X 8 and 4 X 4 are supported.
  • the mode determining unit 111 determines the conversion block size of the target macroblock (step S501). Next, the mode determination unit 111 determines whether or not the conversion block size is determined to be 8 ⁇ 8 (step S511). As a result of the determination, when 8 X 8 is determined (Yes in step S511), the mode determination unit 111 selects 8 X 8 as the conversion block size and sets the conversion size flag to 8 X 8 (step S512). ). On the other hand, when 8 X 8 has not been determined (No in step S902), mode determination unit 111 selects 4 X 4 as the conversion block size and sets the conversion size flag to 4 X 4 (step S513). Next, mode determining section 111 outputs the conversion size flag to variable length encoding section 110 (step S503).
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of operation of another specific example when determining the transform block size.
  • the mode determination unit 111 determines whether the target macroblock is intra-coded (intra-screen coding) and is V ⁇ , and the motion compensation block size is smaller than 8 ⁇ 8! / Step S521). As a result of the determination, if intra-encoding is not performed and the motion compensation block size is smaller than 8 ⁇ 8 (Yes in step S521), mode determination unit 111 selects 4 ⁇ 4 as the transform block size (step S522). .
  • the reason for determining whether or not intra coding is used is that motion compensation block size cannot be obtained because motion compensation is not performed in the case of intra coding.
  • mode determination unit 111 determines the conversion block size of the target macroblock (step S501). .
  • the mode determination unit 111 determines whether or not the conversion block size is determined to be 8 ⁇ 8 (step S51 Do), and if the determination result is 8 ⁇ 8 (Yes in step S511), the mode determination unit 111
  • the determination unit 111 selects 8 X 8 as the conversion block size and sets the conversion size flag to 8 X 8 (step S512), whereas if it is not determined to be 8 X 8 (No in step S902),
  • the mode decision unit 111 selects 4 ⁇ 4 as the transform block size and sets the transform size flag to 4 ⁇ 4 (step S513)
  • the mode decision unit 111 sets the transform size flag to a variable length mark.
  • FIG. 9 is a diagram showing the positions of the ABT flag, the ABT mode, and the transform size flag in the encoded stream.
  • the ABT flag and ABT mode if present, are stored in the header of each of the slice, picture, and sequence headers. Also, for example, when overriding the meaning of parameters in lower layer parameters such as slice headers, for example, parameters in higher layers such as sequence headers, the ABT flag and ABT mode are stored in multiple headers. Sometimes.
  • the conversion size flag is stored in the macroblock layer. In FIG. 9, immediately after the start code, the ABT flag and the ABT mode are stored. After the start code, other information may be stored before the ABT flag and the ABT mode.
  • the force described as the implicit method for determining the transform block size based on the motion compensation block size is not limited to this.
  • the transform block size may be determined based on the motion vector of a neighboring block located in the vicinity of the target block, and the transform block size may be determined based on the quantization parameter of the target block. Even so.
  • FIG. 10 (a) is a diagram for explaining the motion vector of the neighboring block, and (b) shows the flow of operation when determining the transform block size based on the motion vector of the neighboring block. It is a flowchart.
  • the mode determination unit 111 acquires a motion vector of a neighboring block located in the vicinity of the target block (step S600). For example, as the motion vectors of the neighboring blocks, the motion vectors MVa and MVb of the block 12a located on the left side of the target block 11 and the block 12b located above the target block 11 are obtained as shown in FIG. 10 (a). Next, the mode determination unit 111 determines whether or not the motion vectors of the neighboring blocks vary (step S602). Here, whether or not the motion vectors of neighboring blocks are varied can be determined to be varied when the magnitude of MVa-MVb is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • step S601 determines whether the motion vectors of neighboring blocks vary (Yes in step S601), the mode decision unit In step 111, 4 ⁇ 4 is selected as the transform block size for reducing the transform block size (step S602).
  • the mode determination unit 111 selects 8 ⁇ 8 as a conversion block size that increases the conversion block size (step S603).
  • the target block contains complex motion (different directions), so by selecting a small transform block size, It is possible to sign a motion compensation error faithfully.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an operation flow when determining the transform block size based on the quantization parameter.
  • the mode determination unit 111 acquires the quantization parameter of the target block (step S700). Next, the mode determination unit 111 determines whether or not the quantization parameter is equal to or greater than a predetermined threshold (step S701). If the result of this determination is that the quantization parameter is greater than or equal to a predetermined threshold (Yes in step S701), the mode decision unit 111 increases the transform block size, for example, selects 8 ⁇ 8 as the transform block size (step S 702). On the other hand, when the quantization parameter is not equal to or greater than the predetermined threshold (No in step S701), the mode determination unit 111 reduces the transform block size, for example, selects 4 ⁇ 4 as the transform block size (step S703). .
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the video decoding apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the moving picture decoding apparatus 200 is an apparatus for decoding an input encoded stream in units of blocks and outputting an image. As shown in FIG. 12, a variable length decoding unit 201 is provided. An inverse quantization unit 202, an inverse orthogonal transform unit 203, a motion compensation unit 204, an addition unit 205, a picture memory 206, and a mode determination unit 207.
  • the variable length decoding unit 201 decodes the encoded stream, and outputs the quantized value to the inverse quantization unit 202 and the motion vector and the like to the motion compensation unit 204.
  • the variable length decoding unit 201 is The header of the encoded stream is analyzed, and the ABT flag and the ABT mode are output to the mode determination unit 207. This header may be a slice header, a picture header, or a sequence header.
  • the motion compensation unit 204 uses the motion vector input from the variable length decoding unit 201 to extract an optimal image region for the predicted image from the decoded image stored in the picture memory 206, and extracts the predicted image. Is generated.
  • the mode determination unit 207 determines whether or not adaptive block conversion is used based on the ABT flag. In addition, when adaptive block transform is used, mode determining section 207 specifies a transform block size notification method when orthogonal transform is performed on the target block based on the ABT mode. That is, the mode determination unit 207 specifies whether an implicit method or an explicit method is used as the notification method. Further, the mode determination unit 207 determines the conversion block size notified by the implicit method or the explicit method.
  • the inverse quantization unit 202 performs inverse quantization on the input quantized value to restore the frequency coefficient, and outputs the frequency coefficient to the inverse orthogonal transform unit 203.
  • the inverse orthogonal transform unit 203 performs inverse frequency transform to the pixel difference value based on the frequency coefficient filter with the transform block size determined according to the notification method determined by the mode determination unit 207, and outputs the result to the addition unit 205.
  • the adding unit 205 adds the pixel difference value and the predicted image output from the motion compensation unit 204, and outputs a decoded image.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an operation flow when the moving picture decoding apparatus 200 specifies a mode.
  • Mode determination unit 207 obtains an ABT flag (step S1001). Next, the mode determination unit 207 determines whether or not the ABT flag force is equal to “1”, that is, whether or not the force using adaptive block conversion is used (step S1002). If block conversion is used (Yes in step S1002), the mode determination unit 207 acquires the ABT mode (step S1003), and adaptive block conversion is used even when the ABT flag is not present. The mode decision unit 207 may acquire the ABT mode, and then the mode decision unit 207 uses the power of whether the ABT flag is equal to “0”, that is, an implicit method. Or an explicit method is used (step S1 004).
  • the mode determination unit 207 identifies that the implicit method is used, and selects the implicit method (step S1005). .
  • mode determination unit 207 identifies that the explicit method is used, and selects the explicit method (step S 1006).
  • the mode determination unit 207 determines the conversion block size of the macroblock based on the selected implicit method or explicit method (step S1008). For the selection method based on the implicit method, the same conversion block size as that of the video encoding device is selected by the method described in FIGS. 3, 4, 5, 8, 8, 10 and 11.
  • mode determination unit 207 preliminarily sets the conversion block size of the macroblock to obtain the conversion block size. Determine (step S 1009). Note that the conversion block size set in advance is usually the most commonly used block size.
  • the inverse orthogonal transform unit 203 performs inverse frequency transform of the frequency coefficient of the macro block into a pixel difference value with the transform block size determined as described above (step S1010).
  • the operation when determining the transform block size of the macroblock using the implicit method is the same as that in the case of the moving picture coding apparatus 100, and thus the description thereof is omitted.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the basic operation flow when determining the transform block size based on the transform size flag.
  • the mode determination unit 207 obtains the conversion size flag of the target macroblock (step S).
  • mode determination unit 207 selects a conversion block size based on the conversion size flag (step S802).
  • FIG. 15 is a flowchart showing the flow of operation of a specific example when determining the transform block size based on the transform size flag.
  • the mode determination unit 207 acquires the conversion size flag of the target macroblock (step S 801). Next, the mode determination unit 207 determines whether or not the conversion size flag indicates 8 ⁇ 8 (step S902). As a result of this determination, if the conversion size flag indicates 8 ⁇ 8 (Yes in step S902), the mode determination unit 207 selects 8 ⁇ 8 as the conversion block size (step S903). On the other hand, if the conversion size flag indicates 8 ⁇ 8 (No in step S902), the mode determination unit 207 selects 4 ⁇ 4 as the conversion block size (step S904).
  • FIG. 16 is a flowchart showing the flow of operation of another specific example when determining the transform block size based on the transform size flag.
  • the mode determination unit 207 determines whether or not the target macroblock force S intra code (intra-screen coding) is V and the motion compensation block size is smaller than 8 ⁇ 8! (Step S901). As a result of the determination, when intra-coding is not performed and the motion compensation block size is smaller than 8 ⁇ 8 (Yes in step S901), the mode determination unit 207 selects 4 ⁇ 4 as the transform block size (step S905) ).
  • the reason for determining whether or not intra coding is used is that motion compensation block size cannot be obtained because motion compensation is not performed in the case of intra coding.
  • the mode determination unit 207 acquires the conversion size flag of the target macroblock (step S801). .
  • the mode determination unit 207 determines whether or not the conversion size flag indicates 8 ⁇ 8 (step S902). As a result of the determination, if the conversion size flag indicates 8 ⁇ 8 (Yes in step S902), the mode determination unit 207 selects 8 ⁇ 8 as the conversion block size (step S903). On the other hand, if the conversion size flag indicates 8 ⁇ 8! / ⁇ (No in step S902), the mode determination unit 207 selects 4 ⁇ 4 as the conversion block size (step S904).
  • the conversion block size notification method is specified from the encoded stream used by selecting the implicit method or explicit method for each sequence, each picture, or each slice, and the conversion is performed.
  • the block size can be determined.
  • each functional block in the block diagrams shown in FIGS. 1 and 12 is typically an integrated circuit. It is realized as an LSI. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them. (For example, functional blocks other than memory may be integrated into one chip.)
  • IC integrated circuit
  • system LSI system LSI
  • super LSI monolithic LSI
  • circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • reconfigurable 'processor that can reconfigure the connection and settings of the circuit cells inside the LSI may be used.
  • the moving picture coding method and the moving picture decoding method according to the present invention can be applied to any multimedia data, and can improve the coding efficiency and the quality of the moving picture.
  • it is useful as a moving image encoding method and a moving image decoding method in storage, transmission, communication, etc. using a mobile phone, a DVD device, a personal computer, and the like.

Abstract

　符号化効率を向上し、かつ動画像の品質を向上させることができる動画像符号化方法および動画像復号化方法を提供することを目的とする。動画像符号化装置１００は、対象ブロックを直交変換する変換ブロックサイズの通知方法を、暗黙的方法と明示的方法とのいずれかに決定し、決定した通知方法を示すＡＢＴモードを出力するモード決定部１１１と、決定された通知方法に従って決定された変換ブロックサイズで入力画像と予測画像との差分値を周波数係数に変換する直交変換部１０４と、周波数係数を量子化して量子化値を出力する量子化部１０５と、量子化値およびＡＢＴモード等を可変長符号化して符号化ストリームを出力する可変長符号化部１１０とを備える。

Description

明 細 書
動画像符号化方法および動画像復号化方法
技術分野
[0001] 本発明は、入力画像をブロック単位で符号ィ匕して符号化ストリームを生成する動画 像符号化方法、および符号化ストリームをブロック単位で復号ィ匕する動画像復号ィ匕 方法に関する。
背景技術
[0002] 動画像符号化方法および動画像復号化方法の中には、例えば、 ISO/IEC1449 6— 10 (MPEG— 4AVC)等、適応的ブロック変換をサポートする方法がある。適応 的ブロック変換とは、動画像を符号化する際に、動画像シーケンスの中で、例えばマ クロブロック単位に異なる変換ブロックサイズを用いて直交変換を行うことである（例え ば、非特許文献 1、非特許文献 2参照)。これによつて、一つの変換ブロックサイズの みを用いる場合に比べて、符号化歪が削減でき、符号化画質が向上する。適切な変 換ブロックサイズの大きさは、動画像のサイズ、ピクチャの中の動きの内容等に依存し
、一つの変換ブロックサイズのみで十分な場合もある。その場合は、シーケンスの初 めゃピクチャの初めにおいて、複数の変換ブロックサイズを禁止（すわなち、変換ブ ロックサイズを一定)するフラグを設け、フラグ力 ONの場合にのみ複数の変換ブロッ クサイズを切り替えるようにする。
[0003] 先行技術においては、マクロブロックに用いられる変換ブロックサイズを通知するに あたって、暗黙的方法及び明示的方法という二通りの方法がある。暗黙的方法では、 変換ブロックサイズを決定するために動き補償ブロックサイズを用いる。例えば、動き 補償ブロックサイズが 8 X 8より大きい、または 8 X 8に等しい場合に、変換ブロックサ ィズは 8 X 8となる。また、動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さい場合に、変換プロ ックサイズは 4 X 4となる。
[0004] この方法は、マクロブロックレベルでは、変換ブロックサイズを示す付カ卩シンタックス 要素が送られないため、変換ブロックサイズを示す情報の符号ィ匕が不要であり、変換 ブロックサイズを示すビット数が節約できる。し力しながら、変換ブロックサイズは必ず しも動き補償ブロックサイズに関連しているわけではなぐマクロブロックに対して異な る変換ブロックサイズを用いる場合と比べ、この方法が常に適切な変換ブロックサイズ を選択できるわけではな 、。
[0005] もう一方の方法として、マクロブロックレベルで、マクロブロック〖こ対する変換ブロック サイズを示す付加情報を送る明示的方法がある。一例として、 8 X 8より大きい、また は 8 X 8に等しい動き補償ブロックに対するマクロブロックレベルでフラグを持つことが できる。このフラグは、変換ブロックサイズが 8 X 8または 4 X 4であるかどうかを決定す る。動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さい場合、変換ブロックサイズは、 4 X 4に固 定される。この方法は、同一ピクチヤの中で、エンコーダがマクロブロックに対して変 換ブロックサイズを明示的に設定できるので、常に最適な変換ブロックサイズを選択 できる。し力しながら、マクロブロック毎に、変換ブロックサイズの大きさの符号ィ匕が必 要なため、変換ブロックサイズの大きさの符号ィ匕に追加のビットが必要という課題があ る。
非特許文献 l : ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding First Edition : 2003年 12 月 1日（H.264/AVC規格書）
非特許文献 2 : Draft Text of H.264/AVC Fidelity Range Extensions Amendment :JV T-L047 2004年 7月（H.264/AVC Amd規格書ドラフト）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 上述の先行技術には、解決すべき以下の課題がある。暗黙的方法に関して解決す べき課題は、符号ィ匕画像の画質を向上させるために、同一ピクチヤの中で、異なる変 換ブロックサイズを柔軟に用いることができない点にある。一方、明示的方法の課題 は、適応的ブロック変換を用いる各ピクチャに対して、マクロブロックレベルで付加情 報が通知する必要がありそのビット数が多い、という点にある。特に、高圧縮 (低ビット レート）で符号ィ匕する動画像シーケンスのピクチャでは、この付加情報により符号ィ匕 の効率が妨げられる場合が多い。このようなピクチャに対しては、適応的ブロック変換 の使用を完全に禁止し、この付加情報をマクロブロックレベルで送らな 、ようにしても よい。しかしながら、ピクチャによっては、適応的な変換ブロックサイズの切替禁止は 、ピクチャの符号ィ匕画質を低下させる結果となる可能性もある。
[0007] そこで、本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、符号化効率を向上し、 かつ動画像の品質を向上させることができる動画像符号ィ匕方法および動画像復号 化方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記目的を達成するため、本発明に係る動画像符号化方法は、入力画像をブロッ ク単位で符号ィ匕して符号化ストリームを生成する動画像符号ィ匕方法であって、対象 ブロックを直交変換する際の変換ブロックサイズの通知方法を決定し、前記通知方法 を示す適応的ブロック変換モードを作成し、前記適応的ブロック変換モードを前記符 号化ストリームに付加することを特徴とする。
[0009] ここで、前記通知方法として、前記対象ブロックに関する情報に基づ 、て前記変換 ブロックサイズを決定する暗黙的方法と、所定のブロック単位に前記変換ブロックサイ ズを示す変換サイズフラグを付加する明示的方法とのいずれかを決定することが好ま しい。
[0010] これによつて、変換ブロックサイズの通知方法として、暗黙的方法または明示的方 法を選択して用いることができるので、例えばシーケンス毎、ピクチャ毎、またはスライ ス毎に、柔軟性をもって暗黙的方法または明示的方法を切り替えることができる。し たがって、適応的ブロック変換を効率よく使用し、符号化効率を向上し、かつ動画像 の品質を向上させることができる。
[0011] また、前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの動き補償に用いられる動き補償プロ ックサイズに基づいて前記変換ブロックサイズを決定してもよい。これによつて、例え ば動き補償ブロックサイズが大きければ、大きな変換ブロックサイズを、動き補償プロ ックサイズが小さければ、小さな変換ブロックサイズを選択することができる。
[0012] また、前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの近傍に位置するブロックの動きべタト ルに基づいて前記変換ブロックサイズを決定してもよい。これによつて、例えば近傍 ブロックの動きベクトルがばらついている場合には、対象ブロックが複雑な動き（方向 が異なる）を含んでいることから、小さい変換ブロックサイズを選択することで、誤差を 忠実に符号ィ匕することができる。 [0013] また、前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの量子化に用いられる量子化パラメ一 タに基づいて前記変換ブロックサイズを決定してもよい。これによつて、例えば量子化 ノ メータが大きい (量子化ステップが大きい)場合には、ビット数を少なくして圧縮率 を上げる必要がある場合が多 、ことから、大きな変換ブロックサイズを選択することで 、符号ィ匕した後のビット数を少なくすることができる。
[0014] また、本発明に係る動画像復号化方法は、符号化ストリームをブロック単位で復号 化する動画像復号ィ匕方法であって、前記符号化ストリーム力も対象ブロックを直交変 換した際の変換ブロックサイズの通知方法を示す適応的ブロック変換モードを取得し 、前記適応的ブロック変換モードに基づいて前記通知方法を特定し、特定された前 記通知方法に基づ 、て前記変換ブロックサイズを決定し、決定した前記変換ブロック サイズで前記対象ブロックを逆直交変換して復号ィ匕することを特徴とする。
[0015] ここで、前記適応的ブロック変換モードは、前記通知方法として、前記対象ブロック に関する情報に基づ 、て前記変換ブロックサイズを決定する暗黙的方法と、所定の ブロック単位に前記変換ブロックサイズを示す変換サイズフラグが付加される明示的 方法との!/、ずれかを示して!/、ることが好まし!/、。
[0016] これによつて、例えばシーケンス毎、ピクチャ毎、またはスライス毎に暗黙的方法ま たは明示的方法が選択して用いられた符号化ストリームから、変換ブロックサイズの 通知方法を特定し、変換ブロックサイズを決定することができる。
[0017] なお、本発明は、このような動画像符号ィ匕方法および動画像復号ィ匕方法として実 現することができるだけでなぐこのような方法が備える特徴的なステップを手段とす る動画像符号ィ匕装置および動画像復号ィ匕装置として実現したり、それらのステップを コンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのよ うなプログラムは、 CD— ROM等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して 配信することができるのは言うまでもな 、。
発明の効果
[0018] 本発明に係る動画像符号化方法および動画像復号化方法によれば、符号化効率 を向上し、かつ動画像の品質を向上させることができる。
図面の簡単な説明 [図 1]図 1は本発明の実施の形態に係る動画像符号ィ匕装置の構成を示すブロック図 である。
[図 2]図 2は動画像符号ィ匕装置で変換ブロックサイズの通知方法を決定する際の動 作の流れを示すフローチャートである。
[図 3]図 3は動き補償ブロックサイズに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の基 本の動作の流れを示すフローチャートである。
[図 4]図 4は動き補償ブロックサイズに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の具 体例の動作の流れを示すフローチャートである。
[図 5]図 5は動き補償ブロックサイズに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の他 の具体例の動作の流れを示すフローチャートである。
[図 6]図 6は変換ブロックサイズを決定する際の基本の動作の流れを示すフローチヤ ートである。
[図 7]図 7は変換ブロックサイズを決定する際の具体例の動作の流れを示すフローチ ヤートである。
[図 8]図 8は変換ブロックサイズを決定する際の他の具体例の動作の流れを示すフロ 一チャートである。
[図 9]図 9は符号化ストリームにおける、 ABTフラグ、 ABTモード、および変換サイズ フラグの位置を示す図である。
[図 10]図 10 (a)は近傍ブロックの動きベクトルを説明するための図であり、図 10 (b) は近傍ブロックの動きベクトルに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の動作の 流れを示すフローチャートである。
[図 11]図 11は量子化パラメータに基づ 、て変換ブロックサイズを決定する際の動作 の流れを示すフローチャートである。
[図 12]図 12は本発明の実施の形態に係る動画像復号ィ匕装置の構成を示すブロック 図である。
[図 13]図 13は動画像復号ィ匕装置で変換ブロックサイズの通知方法を特定する際の 動作の流れを示すフローチャートである。
[図 14]図 14は変換サイズフラグに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の基本 の動作の流れを示すフローチャートである。
[図 15]図 15は変換サイズフラグに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の具体 例の動作の流れを示すフローチャートである。
[図 16]図 16は変換サイズフラグに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の他の 具体例の動作の流れを示すフローチャートである。
符号の説明
100 動画像符号化装置
101 動き検出部
102 動き補償部
103 差分演算部
104 直交変換部
105 量子化部
106 逆量子化部
107 逆直交変換部
108 加算部
109 ピクチャメモリ
110 可変長符号化部
111 モード決定部
200 動画像複号化装置
201 可変長複号化部
202 逆量子化部
203 逆直交変換部
204 動き補償部
205 加算部
206 ピクチャメモリ
207 モード決定部
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する, [0022] 図 1は、本発明の実施の形態に係る動画像符号ィ匕装置の構成を示すブロック図で ある。
[0023] 動画像符号ィ匕装置 100は、入力画像をブロック単位で符号ィ匕して符号化ストリーム を生成するための装置であり、図 1に示すように動き検出部 101、動き補償部 102、 差分演算部 103、直交変換部 104、量子化部 105、逆量子化部 106、逆直交変換 部 107、加算部 108、ピクチャメモリ 109、可変長符号化部 110、およびモード決定 部 111を備えている。
[0024] 入力画像は、動き検出部 101、および差分演算部 103に入力される。動き検出部 1 01は、ピクチャメモリ 109に格納されている復号ィ匕画像を探索対象とし、最も入力画 像に近 、画像領域を検出してその位置を示す動きベクトルを決定する。この動きべク トルの検出は、所定の動き補償ブロックサイズ単位で行われる。動き補償部 102は、 動き検出部 101によって検出された動きベクトルを用いて、ピクチャメモリ 109に格納 されて!/ヽる復号化画像から予測画像に最適な画像領域を取り出し、予測画像を生成 する。
[0025] モード決定部 111は、適応的ブロック変換、すなわち所定のブロック (本実施の形 態ではマクロブロックとする）単位に複数の変換ブロックサイズから 1つの変換ブロック サイズを選択して直交変換を行うほうがよいか否かを決定する。また、モード決定部 1 11は、適応的ブロック変換を用いる場合、対象ブロックを直交変換する際の変換プロ ックサイズの通知方法 (以下、モードともいう）を決定する。すなわち、モード決定部 1 11は、通知方法を、対象ブロックの動き補償に用いられる動き補償ブロックサイズに 基づ 、て変換ブロックサイズを決定する暗黙的方法 (以下、インプリシットモードとも いう）と、マクロブロック単位に変換ブロックサイズを示す変換サイズフラグを付カ卩する 明示的方法 (以下、ェクスプリシットモードともいう）とのいずれかに決定する。さらに、 モード決定部 111は、適応的ブロック変換を用いるか否かを示す適応的ブロック変換 フラグ (以下、 ABTフラグともいう）、および、決定した通知方法力インプリシットモード またはェクスプリシットモードの 、ずれであるのかを示す適応的ブロック変換モード（ 以下、 ABTモードともいう）を可変長符号ィ匕部 110に出力する。
[0026] なお、通知方法を決定する処理は、シーケンス、ピクチャ、またはスライスレベルに おいても行われる。 ABTフラグおよび ABTモードは、シーケンスパラメータセット、シ 一ケンスヘッダ、ピクチャパラメータセット、ピクチャヘッダ、またはスライスヘッダの中 にあるマクロブロックより高いレベルで求められる。
[0027] 一方、入力画像が入力された差分演算部 103は、入力画像と予測画像との差分値 を計算し、直交変換部 104に出力する。直交変換部 104は、モード決定部 111で決 定された通知方法に従って決定された変換ブロックサイズで差分値を周波数係数に 変換し、量子化部 105に出力する。量子化部 105は、入力された周波数係数を量子 化し、量子化値を可変長符号ィ匕部 110に出力する。
[0028] 逆量子化部 106は、入力された量子化値を逆量子化して周波数係数に復元し、逆 直交変換部 107に出力する。逆直交変換部 107は、周波数係数から画素差分値に 逆周波数変換し、加算部 108に出力する。加算部 108は、画素差分値と、動き補償 部 102から出力される予測画像とを加算して復号化画像とする。可変長符号化部 11 0は、量子化値、動きベクトル、変換サイズフラグ、 ABTフラグ、および ABTモード等 を可変長符号ィ匕して符号化ストリームを出力する。
[0029] 次に、上記のように構成された動画像符号ィ匕装置 100の動作について説明する。
[0030] 図 2は動画像符号ィ匕装置 100でモードを決定する際の動作の流れを示すフローチ ヤートである。
[0031] モード決定部 111は、複数の変換ブロックサイズを用いて直交変換を行うほうがよ いか否かを決定する (ステップ S101)。ここで、複数の変換ブロックサイズを用いない で直交変換を行うほうがよい、すなわち適応的ブロック変換を用いないと決定した場 合 (ステップ S101で No)、モード決定部 111は、 ABTフラグを" 0"に設定する（ステ ップ S102)。そして、モード決定部 111は、 ABTフラグを可変長符号ィ匕部 110に出 力する (ステップ S103)。この場合、複数の変換ブロックサイズを用いないので、あら 力じめ設定された 1つの変換ブロックサイズ固定で直交変換を行うことになる。例えば 、ピクチャの中で、殆ど全てのマクロブロックで変換ブロックサイズが一定の場合は、 適応的ブロック変換を用いる必要がないので ABTフラグを" 0"にする。
[0032] 一方、複数の変換ブロックサイズを用いて直交変換を行うほうがよい、すなわち適 応的ブロック変換を用いると決定した場合 (ステップ S101で Yes)、モード決定部 11 1は、 ABTフラグを" 1"に設定する（ステップ S104)。次に、モード決定部 111は、マ クロブロックにおける変換ブロックサイズの通知方法として、対象マクロブロックの動き 補償に用いられる動き補償ブロックサイズに基づ ヽて変換ブロックサイズを決定する 暗黙的方法力 マクロブロック単位に変換ブロックサイズを示す変換サイズフラグを付 加する明示的方法より良いか否かを判定する (ステップ S105)。この判定では、例え ば、リアルタイム性を優先し、処理量が少ないほうがよいような場合には、暗黙的方法 が良いと判定し、処理量が多くても画質を優先するような場合には、明示的方法が良 いと判定することができる。また、符号化ストリームのビットレートが低い場合には、暗 黙的方法が良いと判定し、符号化ストリームのビットレートが高い場合には、明示的方 法が良いと判定することもできる。これは、符号化ストリームのビットレートが高い場合 には、マクロブロックごとに変換サイズフラグが付加されても、その変換サイズフラグの ビット数増加による全体のビット数増加への影響が少ないからである。
[0033] この判定の結果、暗黙的方法が良!、と判定した場合 (ステップ S 105で Yes)、モー ド決定部 111は、暗黙的方法を選択 (ステップ S 106)し、 ABTモードを" 0"に設定す る (ステップ S 107)。この場合、選択された暗黙的方法により変換ブロックサイズを決 定される。一方、明示的方法が良いと判定した場合 (ステップ S 105で No)、モード決 定部 111は、明示的方法を選択 (ステップ S 108)し、 ABTモードを" 1"に設定する（ ステップ S109)。この場合、選択された明示的方法により変換ブロックサイズを決定さ れる。次に、モード決定部 111は、 ABTフラグおよび ABTモードを可変長符号ィ匕部 110に出力する（ステップ S110)。
[0034] 次に、暗黙的方法を用いてマクロブロックの変換ブロックサイズを決定する際の動 作について説明する。まず、対象マクロブロックの動き補償に用いられる動き補償ブ ロックサイズに基づ 、て変換ブロックサイズを決定する際の基本の動作にっ 、て説明 し、その後、具体例の動作について説明する。
[0035] 図 3は動き補償ブロックサイズに基づ ヽて変換ブロックサイズを決定する際の基本 の動作の流れを示すフローチャートである。
[0036] モード決定部 111は、複数のブロックサイズ単位の動き補償の中から、最も適切な（ 動き補償誤差と、動き補償情報符号ィ匕に必要なビット数の少な ヽ)動き補償ブロック サイズを取得する (ステップ S201)。次に、モード決定部 111は、動き補償ブロックサ ィズに基づ 、て、変換ブロックサイズを選択する (ステップ S202)。
[0037] 図 4は動き補償ブロックサイズに基づ 、て変換ブロックサイズを決定する際の具体 例の動作の流れを示すフローチャートである。
[0038] モード決定部 111は、動き補償に用いられる動き補償ブロックサイズを取得する (ス テツプ S201)。次に、モード決定部 111は、動き補償ブロックサイズと同じサイズの変 換ブロックサイズを選択する（ステップ S301)。例えば、動き補償ブロックサイズ力 S4 X 8である場合、変換ブロックサイズとして 4 X 8が選択される。
[0039] 図 5は動き補償ブロックサイズに基づ 、て変換ブロックサイズを決定する際の他の 具体例の動作の流れを示すフローチャートである。ここでは、変換ブロックサイズが、 8 X 8および 4 X 4の 2種類のサイズのみサポートされて!/、るものとする。
[0040] モード決定部 111は、動き補償に用いられる動き補償ブロックサイズを取得する (ス テツプ S201)。次に、モード決定部 111は、動きネ ΐ償ブロックサイズが 8 X 8より小さ いか否かを判定する (ステップ S401)。この判定結果、動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さくない場合 (ステップ S401で No)、モード決定部 111は、変換ブロックサイ ズとして 8 X 8を選択する (ステップ S402)。一方、動き補償ブロックサイズが 8 X 8より 小さい場合 (ステップ S401で Yes)、モード決定部 111は、変換ブロックサイズとして 4 X 4を選択する（ステップ S403)。
[0041] 次に、明示的方法を用いてマクロブロックの変換ブロックサイズを決定する際の動 作について説明する。まず、変換ブロックサイズを決定する際の基本の動作について 説明し、その後、具体例の動作について説明する。
[0042] 図 6は変換ブロックサイズを決定する際の基本の動作の流れを示すフローチャート である。
[0043] モード決定部 111は、対象マクロブロックの変換ブロックサイズを決定する（ステップ S501)。次に、モード決定部 111は、決定した変換ブロックサイズに基づいて変換サ ィズフラグを設定する (ステップ S502)。次に、モード決定部 111は、変換サイズフラ グを可変長符号化部 110に出力する (ステップ S503)。
[0044] 図 7は変換ブロックサイズを決定する際の具体例の動作の流れを示すフローチヤ一 トである。ここでは、変換ブロックサイズ力 8 X 8および 4 X 4の 2種類のサイズのみサ ポートされているものとする。
[0045] モード決定部 111は、対象マクロブロックの変換ブロックサイズを決定する（ステップ S501)。次に、モード決定部 111は、変換ブロックサイズを 8 X 8に決定した力否かを 判定する（ステップ S511)。この判定結果、 8 X 8に決定した場合 (ステップ S511で Y es)、モード決定部 111は、変換ブロックサイズとして 8 X 8を選択し、変換サイズフラ グを 8 X 8に設定する（ステップ S512)。一方、 8 X 8に決定していない場合 (ステップ S902で No)、モード決定部 111は、変換ブロックサイズとして 4 X 4を選択し、変換サ ィズフラグを 4 X 4に設定する (ステップ S513)。次に、モード決定部 111は、変換サ ィズフラグを可変長符号化部 110に出力する (ステップ S503)。
[0046] 図 8は変換ブロックサイズを決定する際の他の具体例の動作の流れを示すフロー チャートである。
[0047] モード決定部 111は、対象マクロブロックがイントラ符号化 (画面内符号化）されて Vヽな 、、かつ動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さ!/、か否かを判定する（ステップ S 521)。この判定結果、イントラ符号化されていなぐかつ動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さい場合 (ステップ S521で Yes)、モード決定部 111は、変換ブロックサイ ズとして 4 X 4を選択する (ステップ S522)。イントラ符号化か否かを判定で使用する のは、イントラ符号化の場合には動き補償を行わないため、動き補償ブロックサイズ が取得できないためである。一方、イントラ符号化されている、または動き補償ブロッ クサイズが 8 X 8より小さくない場合 (ステップ S521で No)、モード決定部 111は、対 象マクロブロックの変換ブロックサイズを決定する（ステップ S501)。次に、モード決 定部 111は、変換ブロックサイズを 8 X 8に決定した力否かを判定する（ステップ S51 D oこの判定結果、 8 X 8に決定した場合 (ステップ S511で Yes)、モード決定部 111 は、変換ブロックサイズとして 8 X 8を選択し、変換サイズフラグを 8 X 8に設定する (ス テツプ S512)。一方、 8 X 8に決定していない場合 (ステップ S902で No)、モード決 定部 111は、変換ブロックサイズとして 4 X 4を選択し、変換サイズフラグを 4 X 4に設 定する (ステップ S513)。次に、モード決定部 111は、変換サイズフラグを可変長符 号ィ匕部 110に出力する (ステップ S503)。 [0048] 図 9は、符号化ストリームにおける、 ABTフラグ、 ABTモード、および変換サイズフ ラグの位置を示す図である。図 9に示すように、存在する場合には、 ABTフラグおよ び ABTモードは、スライス、ピクチャ、およびシーケンスヘッダ各々のヘッダの中に格 納される。また、例えば、スライスヘッダのような下位層でのパラメータ力 例えば、シ 一ケンスヘッダのような上位層でのパラメータにおけるパラメータの意味を上書きする 場合、 ABTフラグおよび ABTモードは、複数のヘッダに格納されることもある。また、 変換サイズフラグは、マクロブロック層〖こ格納される。なお、図 9では、スタートコード のすぐ後に、 ABTフラグおよび ABTモードが格納されている力 スタートコードの後 で ABTフラグおよび ABTモードの前にその他の情報が格納されて 、ても構わな 、。
[0049] 以上のように、シーケンス毎、ピクチャ毎、またはスライス毎に、変換ブロックサイズ の通知方法として、暗黙的方法または明示的方法を選択して用いることができるので 、符号化効率を向上し、かつ動画像の品質を向上させることができる。
[0050] なお、上記にぉ 、ては、暗黙的方法として動き補償ブロックサイズに基づ 、て変換 ブロックサイズを決定する方法について説明した力 これに限られるものではない。例 えば、対象ブロックの近傍に位置する近傍ブロックの動きベクトルに基づ 、て変換ブ ロックサイズを決定してもよ 、し、対象ブロックの量子化パラメータに基づ ヽて変換ブ ロックサイズを決定してもよ 、。
[0051] 図 10 (a)は近傍ブロックの動きベクトルを説明するための図であり、 (b)は近傍ブロ ックの動きベクトルに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の動作の流れを示す フローチャートである。
[0052] モード決定部 111は、対象ブロックの近傍に位置する近傍ブロックの動きベクトルを 取得する（ステップ S600)。例えば、近傍ブロックの動きベクトルは、図 10 (a)に示す ように対象ブロック 11の左に位置するブロック 12aおよび上に位置するブロック 12b のそれぞれの動きベクトル MVa、 MVbを取得する。次に、モード決定部 111は、近 傍ブロックの動きベクトルがばらついているか否かを判定する（ステップ S602)。ここ で、近傍ブロックの動きベクトルがばらついているか否かは、 MVa— MVbの大きさが 所定の閾値以上である場合にばらついていると判定できる。この判定の結果、近傍 ブロックの動きベクトルがばらついている場合 (ステップ S601で Yes)、モード決定部 111は、変換ブロックサイズを小さぐ例えば変換ブロックサイズとして 4 X 4を選択す る（ステップ S602)。一方、近傍ブロックの動きベクトルがばらついていない場合 (ステ ップ S601で No)、モード決定部 111は、変換ブロックサイズを大きぐ例えば変換ブ ロックサイズとして 8 X 8を選択する（ステップ S603)。
[0053] これによつて、近傍ブロックの動きベクトルがばらついている場合には、対象ブロック が複雑な動き (方向が異なる）を含んでいることから、小さい変換ブロックサイズを選 択することで、動き補償誤差を忠実に符号ィ匕することができる。
[0054] 図 11は量子化パラメータに基づ!/、て変換ブロックサイズを決定する際の動作の流 れを示すフローチャートである。
[0055] モード決定部 111は、対象ブロックの量子化パラメータを取得する (ステップ S700) 。次に、モード決定部 111は、量子化パラメータが所定の閾値以上であるか否かを判 定する (ステップ S701)。この判定の結果、量子化パラメータが所定の閾値以上であ る場合 (ステップ S701で Yes)、モード決定部 111は、変換ブロックサイズを大きぐ 例えば変換ブロックサイズとして 8 X 8を選択する (ステップ S 702)。一方、量子化パ ラメータが所定の閾値以上でない場合 (ステップ S701で No)、モード決定部 111は 、変換ブロックサイズを小さぐ例えば変換ブロックサイズとして 4 X 4を選択する (ステ ップ S 703)。
[0056] これによつて、量子化パラメータが大き ヽ（量子化ステップが大き 、)場合には、ビッ ト数を少なくして圧縮率を上げる必要がある場合が多いことから、大きな変換ブロック サイズを選択することで、符号ィ匕した後のビット数を少なくすることができる。
[0057] 図 12は、本発明の実施の形態に係る動画像復号ィ匕装置の構成を示すブロック図 である。
[0058] 動画像復号ィ匕装置 200は、入力される符号化ストリームをブロック単位で復号ィ匕し て画像を出力するための装置であり、図 12に示すように可変長復号ィ匕部 201、逆量 子化部 202、逆直交変換部 203、動き補償部 204、加算部 205、ピクチャメモリ 206 、およびモード決定部 207を備えている。
[0059] 可変長復号化部 201は、符号化ストリームを復号化し、量子化値を逆量子化部 20 2に、動きベクトル等を動き補償部 204に出力する。また、可変長復号ィ匕部 201は、 符号化ストリームのヘッダを解析し、 ABTフラグおよび ABTモードをモード決定部 20 7に出力する。なお、このヘッダは、スライスヘッダ、ピクチャヘッダ、シーケンスヘッダ であってもよい。動き補償部 204は、可変長復号化部 201から入力された動きべタト ルを用 、て、ピクチャメモリ 206に格納されて 、る復号化画像から予測画像に最適な 画像領域を取り出し、予測画像を生成する。
[0060] モード決定部 207は、 ABTフラグに基づいて適応的ブロック変換が用いられている か否かを判定する。また、モード決定部 207は、適応的ブロック変換が用いられてい る場合、対象ブロックを直交変換した際の変換ブロックサイズの通知方法を ABTモ ードに基づいて特定する。すなわち、モード決定部 207は、通知方法として、暗黙的 方法と明示的方法とのいずれが用いられているかを特定する。さらに、モード決定部 207は、暗黙的方法または明示的方法により通知された変換ブロックサイズを決定す る。
[0061] 逆量子化部 202は、入力された量子化値を逆量子化して周波数係数に復元し、逆 直交変換部 203に出力する。逆直交変換部 203は、モード決定部 207で決定された 通知方法に従って決定された変換ブロックサイズで周波数係数カゝら画素差分値に逆 周波数変換し、加算部 205に出力する。加算部 205は、画素差分値と、動き補償部 204から出力される予測画像とを加算して復号化画像を出力する。
[0062] 次に、上記のように構成された動画像復号ィ匕装置 200の動作について説明する。
[0063] 図 13は動画像復号化装置 200でモードを特定する際の動作の流れを示すフロー チャートである。
[0064] モード決定部 207は、 ABTフラグを取得する（ステップ S1001)。次に、モード決定 部 207は、 ABTフラグ力 ' 1"に等しいか否力、すなわち適応的ブロック変換が用いら れている力否かを判定する (ステップ S1002)。この判定の結果、適応的ブロック変換 が用いられている場合 (ステップ S1002で Yes)、モード決定部 207は、 ABTモード を取得する（ステップ S1003)。なお、 ABTフラグが存在しない場合にも、適応的ブロ ック変換が用いられているとして、モード決定部 207が ABTモードを取得しても構わ ない。次に、モード決定部 207は、 ABTフラグが" 0"に等しいか否力、すなわち暗黙 的方法が用いられて 、るか明示的方法が用いられて 、るかを判定する (ステップ S1 004)。この判定の結果、 ABTフラグが" 0"に等しい場合 (ステップ S1004で Yes)、 モード決定部 207は、暗黙的方法が用いられていると特定し、暗黙的方法を選択す る（ステップ S1005)。一方、 ABTフラグが" 0"に等しくない場合 (ステップ S 1004で No)、モード決定部 207は、明示的方法が用いられていると特定し、明示的方法を 選択する (ステップ S1006)。次に、モード決定部 207は、選択された暗黙的方法ま たは明示的方法に基づ 、てマクロブロックの変換ブロックサイズを決定する（ステップ S1008)。暗黙的方法に基づく選択方法については、図 3、図 4、図 5、図 8、図 10、 図 11に記載の方法などによって、動画像符号ィ匕装置と同じ変換ブロックサイズを選 択する。
[0065] 一方、適応的ブロック変換が用いられていない場合 (ステップ S1002で No)、モー ド決定部 207は、マクロブロックの変換ブロックサイズをあら力じめ設定されて 、る変 換ブロックサイズに決定する（ステップ S 1009)。なお、このあら力じめ設定されている 変換ブロックサイズは、通常、最もよく使用されているブロックサイズである。
[0066] 最後に、逆直交変換部 203は、上記のように決定された変換ブロックサイズで、マク ロブロックの周波数係数を画素差分値に逆周波数変換する (ステップ S1010)。
[0067] ここで、暗黙的方法を用いてマクロブロックの変換ブロックサイズを決定する際の動 作については、動画像符号ィ匕装置 100の場合と同様であるので説明を省略する。
[0068] 次に、明示的方法を用いてマクロブロックの変換ブロックサイズを決定する際の動 作について説明する。まず、マクロブロック単位の変換サイズフラグに基づいて変換 ブロックサイズを決定する際の基本の動作について説明し、その後、具体例の動作 について説明する。
[0069] 図 14は変換サイズフラグに基づ 、て変換ブロックサイズを決定する際の基本の動 作の流れを示すフローチャートである。
[0070] モード決定部 207は、対象マクロブロックの変換サイズフラグを取得する（ステップ S
801)。次に、モード決定部 207は、変換サイズフラグに基づいて、変換ブロックサイ ズを選択する（ステップ S802)。
[0071] 図 15は変換サイズフラグに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の具体例の 動作の流れを示すフローチャートである。ここでは、変換ブロックサイズ力 8 X 8およ び 4 X 4の 2種類のサイズのみサポートされて!/、るものとする。
[0072] モード決定部 207は、対象マクロブロックの変換サイズフラグを取得する（ステップ S 801)。次に、モード決定部 207は、変換サイズフラグが 8 X 8を示している力否かを 判定する (ステップ S 902)。この判定結果、変換サイズフラグが 8 X 8を示して 、る場 合 (ステップ S902で Yes)、モード決定部 207は、変換ブロックサイズとして 8 X 8を選 択する (ステップ S903)。一方、変換サイズフラグが 8 X 8を示して 、な 、場合 (ステツ プ S902で No)、モード決定部 207は、変換ブロックサイズとして 4 X 4を選択する（ス テツプ S 904)。
[0073] 図 16は変換サイズフラグに基づいて変換ブロックサイズを決定する際の他の具体 例の動作の流れを示すフローチャートである。
[0074] モード決定部 207は、対象マクロブロック力 Sイントラ符号ィ匕 (画面内符号化）されて Vヽな 、、かつ動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さ!/、か否かを判定する（ステップ S 901)。この判定結果、イントラ符号化されていなぐかつ動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さい場合 (ステップ S901で Yes)、モード決定部 207は、変換ブロックサイ ズとして 4 X 4を選択する (ステップ S 905)。イントラ符号化か否かを判定で使用する のは、イントラ符号化の場合には動き補償を行わないため、動き補償ブロックサイズ が取得できないためである。一方、イントラ符号化されている、または動き補償ブロッ クサイズが 8 X 8より小さくない場合 (ステップ S901で No)、モード決定部 207は、対 象マクロブロックの変換サイズフラグを取得する (ステップ S801)。次に、モード決定 部 207は、変換サイズフラグが 8 X 8を示している力否かを判定する（ステップ S902) 。この判定結果、変換サイズフラグが 8 X 8を示している場合 (ステップ S902で Yes) 、モード決定部 207は、変換ブロックサイズとして 8 X 8を選択する（ステップ S903)。 一方、変換サイズフラグが 8 X 8を示して!/ヽな 、場合 (ステップ S902で No)、モード決 定部 207は、変換ブロックサイズとして 4 X 4を選択する（ステップ S904)。
[0075] 以上のように、シーケンス毎、ピクチャ毎、またはスライス毎に暗黙的方法または明 示的方法が選択して用いられた符号化ストリームから、変換ブロックサイズの通知方 法を特定し、変換ブロックサイズを決定することができる。
[0076] なお、図 1および図 12に示したブロック図の各機能ブロックは典型的には集積回路 である LSIとして実現される。これらは個別に 1チップ化されても良いし、一部又は全 てを含むように 1チップィ匕されても良い。（例えばメモリ以外の機能ブロックが 1チップ 化されていても良い。 )
ここでは、 LSIとした力 集積度の違いにより、 IC、システム LSI、スーパー LSI、ゥ ノレ卜ラ LSIと呼称されることちある。
[0077] また、集積回路化の手法は LSIに限るものではなぐ専用回路又は汎用プロセサで 実現してもよい。 LSI製造後に、プログラムすることが可能な FPGA (Field Programma ble Gate Array)や、 LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギ ユラブル'プロセッサーを利用しても良い。
[0078] さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により LSIに置き換わる集積回 路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積ィ匕を行って もよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
産業上の利用可能性
[0079] 本発明に係る動画像符号化方法および動画像復号化方法は、あらゆるマルチメデ ィァデータに適用することができ、符号化効率を向上し、かつ動画像の品質を向上さ せることが可能であり、例えば携帯電話、 DVD装置、およびパーソナルコンピュータ 等を用いた蓄積、伝送、通信等における動画像符号ィ匕方法および動画像復号ィ匕方 法として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 入力画像をブロック単位で符号ィ匕して符号化ストリームを生成する動画像符号ィ匕方 法であって、
対象ブロックを直交変換する際の変換ブロックサイズの通知方法を決定し、 前記通知方法を示す適応的ブロック変換モードを作成し、
前記適応的ブロック変換モードを前記符号化ストリームに付加する
ことを特徴とする動画像符号化方法。
[2] 前記通知方法として、前記対象ブロックに関する情報に基づいて前記変換ブロック サイズを決定する暗黙的方法と、所定のブロック単位に前記変換ブロックサイズを示 す変換サイズフラグを付加する明示的方法とのいずれかを決定する
ことを特徴とする請求項 1記載の動画像符号化方法。
[3] 前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの動き補償に用いられる動き補償ブロックサ ィズに基づいて前記変換ブロックサイズを決定する
ことを特徴とする請求項 2記載の動画像符号化方法。
[4] 前記暗黙的方法は、前記動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さ 、場合、前記変換 ブロックサイズを 4 X 4と決定し、
前記動き補償ブロックサイズが 8 X 8以上である場合、前記変換ブロックサイズを 8 X 8と決定する
ことを特徴とする請求項 3記載の動画像符号化方法。
[5] 前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの近傍に位置するブロックの動きベクトルに 基づ!/、て前記変換ブロックサイズを決定する
ことを特徴とする請求項 2記載の動画像符号化方法。
[6] 前記暗黙的方法は、前記動きベクトルのばらつきが所定の閾値以上である場合、 前記変換ブロックサイズを 4 X 4と決定し、
前記動きベクトルのばらつきが所定の閾値以上でない場合、前記変換ブロックサイ ズを 8 X 8と決定する
ことを特徴とする請求項 5記載の動画像符号化方法。
[7] 前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの量子化に用いられる量子化パラメータに 基づ!/、て前記変換ブロックサイズを決定する
ことを特徴とする請求項 2記載の動画像符号化方法。
[8] 前記暗黙的方法は、前記量子化パラメータが所定の閾値以上である場合、前記変 換ブロックサイズを 8 X 8と決定し、
前記量子化パラメータが所定の閾値以上でない場合、前記変換ブロックサイズを 4 X 4と決定する
ことを特徴とする請求項 7記載の動画像符号化方法。
[9] 前記動画像符号化方法は、さらに、
対象ブロックを直交変換する変換ブロックサイズを複数の変換ブロックサイズの中か ら決定して用いる適応的ブロック変換を行うか否かを決定し、
前記適応的ブロック変換を行う場合に、前記通知方法の決定を行 ヽ、
前記適応的ブロック変換を行うか否かを示す適応的ブロック変換フラグを作成し、 前記適応的ブロック変換フラグを前記符号化ストリームに付加する
ことを特徴とする請求項 1記載の動画像符号化方法。
[10] 前記動画像符号化方法は、さらに、
前記通知方法に基づいて前記変換ブロックサイズを決定し、
決定した前記変換ブロックサイズで前記対象ブロックを直交変換して符号化する ことを特徴とする請求項 1記載の動画像符号化方法。
[11] 符号化ストリームをブロック単位で復号ィ匕する動画像復号ィ匕方法であって、
前記符号化ストリーム力 対象ブロックを直交変換した際の変換ブロックサイズの通 知方法を示す適応的ブロック変換モードを取得し、
前記適応的ブロック変換モードに基づいて前記通知方法を特定し、
特定された前記通知方法に基づいて前記変換ブロックサイズを決定し、 決定した前記変換ブロックサイズで前記対象ブロックを逆直交変換して復号化する ことを特徴とする動画像復号化方法。
[12] 前記適応的ブロック変換モードは、前記通知方法として、前記対象ブロックに関す る情報に基づ 、て前記変換ブロックサイズを決定する暗黙的方法と、所定のブロック 単位に前記変換ブロックサイズを示す変換サイズフラグが付加される明示的方法との いずれかを示す
ことを特徴とする請求項 11記載の動画像復号化方法。
[13] 前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの動き補償に用いられる動き補償ブロックサ ィズに基づいて前記変換ブロックサイズを決定する
ことを特徴とする請求項 12記載の動画像復号化方法。
[14] 前記暗黙的方法は、前記動き補償ブロックサイズが 8 X 8より小さ 、場合、前記変換 ブロックサイズを 4 X 4と決定し、
前記動き補償ブロックサイズが 8 X 8以上である場合、前記変換ブロックサイズを 8 X 8と決定する
ことを特徴とする請求項 13記載の動画像復号化方法。
[15] 前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの近傍に位置するブロックの動きベクトルに 基づ!/、て前記変換ブロックサイズを決定する
ことを特徴とする請求項 12記載の動画像復号化方法。
[16] 前記暗黙的方法は、前記動きベクトルのばらつきが所定の閾値以上である場合、 前記変換ブロックサイズを 4 X 4と決定し、
前記動きベクトルのばらつきが所定の閾値以上でない場合、前記変換ブロックサイ ズを 8 X 8と決定する
ことを特徴とする請求項 15記載の動画像復号化方法。
[17] 前記暗黙的方法は、前記対象ブロックの量子化に用いられる量子化パラメータに 基づ!/、て前記変換ブロックサイズを決定する
ことを特徴とする請求項 12記載の動画像復号化方法。
[18] 前記暗黙的方法は、前記量子化パラメータが所定の閾値以上である場合、前記変 換ブロックサイズを 8 X 8と決定し、
前記量子化パラメータが所定の閾値以上でない場合、前記変換ブロックサイズを 4 X 4と決定する
ことを特徴とする請求項 17記載の動画像復号化方法。
[19] 前記動画像復号化方法は、さらに、
対象ブロックを直交変換する変換ブロックサイズを複数の変換ブロックサイズの中か ら決定して用いる適応的ブロック変換が行われて 、るか否かを示す適応的ブロック変 換フラグを取得し、
前記適応的ブロック変換フラグにより適応的ブロック変換が行われていることが示さ れる場合、前記適応的ブロック変換モードを取得する
ことを特徴とする請求項 11記載の動画像復号化方法。
[20] 入力画像をブロック単位で符号ィ匕して符号化ストリームを生成する動画像符号ィ匕装 置であって、
対象ブロックを直交変換する際の変換ブロックサイズの通知方法を決定する通知方 法決定手段と、
前記通知方法を示す適応的ブロック変換モードを作成する作成手段と、 前記適応的ブロック変換モードを前記符号化ストリームに付加する符号化手段と を備えることを特徴とする動画像符号化装置。
[21] 符号化ストリームをブロック単位で復号ィ匕する動画像復号ィ匕装置であって、
前記符号化ストリーム力 対象ブロックを直交変換した際の変換ブロックサイズの通 知方法を示す適応的ブロック変換モードを取得する取得手段と、
前記適応的ブロック変換モードに基づいて前記通知方法を特定する特定手段と、 特定された前記通知方法に基づいて前記変換ブロックサイズを決定する決定手段 と、
決定した前記変換ブロックサイズで前記対象ブロックを逆直交変換して復号化する 復号化手段と
を備えることを特徴とする動画像復号化装置。
[22] 入力画像をブロック単位で符号ィ匕して符号化ストリームを生成するための集積回路 であって、
対象ブロックを直交変換する際の変換ブロックサイズの通知方法を決定する通知方 法決定手段と、
前記通知方法を示す適応的ブロック変換モードを作成する作成手段と、 前記適応的ブロック変換モードを前記符号化ストリームに付加する符号化手段と を備えることを特徴とする集積回路。 符号化ストリームをブロック単位で復号ィ匕するための集積回路であって、 前記符号化ストリーム力 対象ブロックを直交変換した際の変換ブロックサイズの通 知方法を示す適応的ブロック変換モードを取得する取得手段と、
前記適応的ブロック変換モードに基づいて前記通知方法を特定する特定手段と、 特定された前記通知方法に基づいて前記変換ブロックサイズを決定する決定手段 と、
決定した前記変換ブロックサイズで前記対象ブロックを逆直交変換して復号化する 復号化手段と
を備えることを特徴とする集積回路。
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