WO2013001808A1 - 映像量子化パラメータ符号化方法及び映像量子化パラメータ復号方法 - Google Patents

映像量子化パラメータ符号化方法及び映像量子化パラメータ復号方法 Download PDF

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啓史 青木
裕三 仙田
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for encoding a video quantization parameter for video coding using context-based adaptive binary arithmetic coding, and for example, a video quantization parameter code that can be suitably applied to a video coding device, a video decoding device, or the like.
  • the present invention relates to a quantization method, a video quantization parameter decoding method, a video quantization parameter encoder, a video quantization parameter decoder, a video quantization parameter encoding program, and a video quantization parameter decoding program.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 disclose video coding techniques using context-based adaptive binary arithmetic coding (CABAC: “Context-based” Adaptive “Binary” Arrithmetic “Coding”).
  • CABAC context-based adaptive binary arithmetic coding
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a video quantization parameter encoding device in the video encoding technology using CABAC®.
  • the video quantization parameter encoder shown in FIG. 15 (hereinafter referred to as a general video quantization parameter encoder) includes a predictor 101, a buffer 102, a binarizer 1030, and an adaptive binary arithmetic encoder 104. , And a switch (SW) 111.
  • the prediction parameter (PQP: Predicted QP) supplied from the predictor 101 is subtracted from the quantization parameter (QP: Quantization Parameter) input to a general video quantization parameter encoder.
  • QP Quantization Parameter
  • DQP Delta QP
  • Non-Patent Document 1 PQP is a reconstructed quantization parameter (LastRQP: Last Reconstructed QP) of the image block reconstructed last.
  • PQP is the reconstructed quantization parameter (LeftRQP: Left Reconstructed QP) of the image block adjacent to the left or the reconstructed quantization parameter (LastRQP) of the last reconstructed image block.
  • the DQP is added to the PQP ⁇ ⁇ ⁇ for subsequent quantization parameter encoding and stored in the buffer 102 as a reconstructed quantization parameter (RQP: Reconstructed QP).
  • the binarizer 1030 binarizes the DQP to obtain a bin string.
  • bin string bin that performs binary arithmetic encoding first is bin 1 (1 st bin), and bin that performs binary arithmetic encoding second is bin 2 (2 nd bin ),
  • bin that is nth binary arithmetic encoded is called the nth bin (n th bin). Note that bin and bin string are defined in 3.9 and 3.12.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing a correspondence table between DQP (first column from the right) and Bin string (center column) in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2.
  • Bin string index in the first column from the left in Fig. 16 indicates the index of bin string corresponding to a certain value of DQP.
  • bin string index is 1 when DQP is 0, 2 * DQP -1 when DQP is greater than 0, and ⁇ 2 * DQP + 1 when DQP is less than 0 (where “*” represents multiplication). )
  • Context 16index in the first line from the bottom in Fig. 16 indicates a context index used for binary arithmetic coding of bin in the corresponding column.
  • the value of the first bin 1 is 1
  • the value of the second bin 1 is 1
  • the value of the third bin ⁇ is 0.
  • the Context index used for binary arithmetic coding of the first bin is 0,
  • the Context index of the second bin is 2
  • the third Context index is 3.
  • the context is a set of bin dominant symbols (PS: Most Probable Symbol) and their occurrence probabilities.
  • the adaptive binary arithmetic encoder 104 performs binary arithmetic encoding of bin of bin string supplied via the switch 111 using the context associated with the corresponding Context index from the top. In addition, the adaptive binary arithmetic encoder 104 updates the context associated with the Context index according to the binary arithmetic encoded bin value for the subsequent binary arithmetic encoding.
  • the detailed operation of adaptive binary arithmetic coding is described in 9.3.4 IV of Non-Patent Document 1.
  • a general quantization parameter encoder encodes an input video quantization parameter based on the above-described operation.
  • a general quantization parameter encoder binarizes information regarding significant DQPD and information regarding the absolute value of significant DQP without distinguishing them. Therefore, due to the following three factors, there is a problem that significant DQP cannot be encoded favorably.
  • the first factor is the 2bin (2 nd column of the bin) of the subsequent bin (3 rd bin subsequent column) is, for containing information about the more than two states that can not be one representation the bin, suitable Bins cannot be binary arithmetic encoded using simple contexts.
  • Information that can be expressed by one bin is information indicating which state is in one of two states.
  • the second bin and subsequent bins include information on three or more states that cannot be expressed by one bin.
  • the second bin includes DQP positive / negative information and information indicating whether the absolute value of the significant DQP is 1 or more.
  • the third and subsequent bin (3 rd subsequent columns) that follows includes information indicating the magnitude of the absolute value of the positive and negative information and significant DQP of DQP. Therefore, the second bin including information on three or more states that cannot be expressed by one bin and the subsequent bins cannot be binary arithmetic encoded by an appropriate context.
  • the second factor is that redundant bins cannot be efficiently truncated when the value range of DQP is positive and negative.
  • a specific DQP must be encoded without truncating redundant bin.
  • the third factor is the bin string handled by a general quantization parameter encoder with respect to the number of bin ⁇ when binarizing the positive and negative information of significant DQP ⁇ and the absolute value of significant DQP ⁇ independently.
  • the number of included bins is approximately doubled. If the number of bins is large, the amount of encoded data increases, and the speed of the DQP ⁇ ⁇ encoding process and decoding process also decreases.
  • An object of the present invention is to make it possible to suitably encode a video quantization parameter of video encoding using context-based adaptive binary arithmetic coding by eliminating the above factors.
  • a video quantization parameter encoding method is a video quantization parameter encoding method for encoding a quantization parameter for video encoding processing based on context-based adaptive binary arithmetic encoding, Generate a predictive quantization parameter from the reconstructed quantization parameter, generate a differential quantization parameter from the quantization parameter and the predictive quantization parameter, and if the differential quantization parameter is significant, the differential quantization parameter is significant
  • a first bin ⁇ ⁇ indicating whether or not (bit: each bit in a bit string obtained by binarizing the differential quantization parameter DQP)), a second bin ⁇ ⁇ indicating the positive or negative of the differential quantization parameter, and the differential quantization parameter It is characterized by binary arithmetic coding of other bins indicating absolute values.
  • a video quantization parameter decoding method is a video quantization parameter decoding method for decoding a quantization parameter for video decoding processing based on context-based adaptive binary arithmetic coding, wherein The prediction quantization parameter is generated from the quantization parameter, the first bin ⁇ ⁇ indicating whether the difference quantization parameter is significant, the second bin ⁇ indicating whether the difference quantization parameter is positive, and the absolute value of the difference quantization parameter It is characterized by performing binary arithmetic decoding on other bins indicating values.
  • a video quantization parameter encoder is a video quantization parameter encoder that encodes quantization parameters for video encoding processing based on context-based adaptive binary arithmetic encoding, A prediction means for generating a predicted quantization parameter from the reconstructed quantization parameter, an arithmetic means for generating a difference quantization parameter from the quantization parameter and the prediction quantization parameter, and if the difference quantization parameter is significant, the difference quantum Binary arithmetic coding is performed on the first bin indicating whether or not the quantization parameter is significant, the second bin indicating whether the difference quantization parameter is positive, and the other bin indicating the absolute value of the difference quantization parameter. And a quantization parameter encoding means.
  • a video quantization parameter decoder is a video quantization parameter decoder that decodes quantization parameters for video decoding processing based on context-based adaptive binary arithmetic coding, and includes a past reconstructed quantum decoder. Means for generating a predictive quantization parameter from the quantization parameter, a first bin that indicates whether or not the differential quantization parameter is significant, a second bin that indicates whether the differential quantization parameter is positive, and differential quantization Quantization parameter decoding means for binary arithmetic decoding other bins indicating the absolute value of the parameter.
  • a video quantization parameter encoding program stores a computer program in a video quantization parameter encoder that encodes quantization parameters for video encoding processing based on context-based adaptive binary arithmetic encoding.
  • a process for generating a predicted quantization parameter from the reconstructed quantization parameter a process for generating a differential quantization parameter from the quantization parameter and the predicted quantization parameter, and if the differential quantization parameter is significant, the differential quantization parameter
  • a video quantization parameter decoding program stores a past reconstructed quantum in a computer in a video quantization parameter decoder for decoding a quantization parameter for video decoding processing based on context-based adaptive binary arithmetic coding. Processing for generating a predictive quantization parameter from a quantization parameter, a first bin that indicates whether or not the differential quantization parameter is significant, a second bin that indicates whether the differential quantization parameter is positive, and a differential quantization parameter And a process of performing binary arithmetic decoding on the other bins indicating the absolute value of.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video quantization parameter encoder according to the first embodiment of the present invention.
  • the video quantization parameter encoder shown in FIG. 1 includes a predictor 101, a buffer 102, a binarizer 1031, an adaptive binary arithmetic encoder 104, a binary arithmetic encoder 105, a switch (SW) 111, and a switch. (SW) 112 is included.
  • the quantization parameter QP input to the video quantization parameter encoder is subtracted from the prediction quantization parameter PQP supplied from the predictor 101.
  • the binarizer 1031 which is a feature of the present invention, associates the input DQP with information indicating whether the DQP ⁇ is significant in the first bin (bin (1)), and the significant DQP ⁇ is positive or negative.
  • Information corresponding to the second bin ⁇ ⁇ (bin (2)), and information indicating the absolute value of DQP ⁇ ⁇ to the third bin and subsequent bins (bin (n): n 3,4, To binarize.
  • the formula is as follows.
  • bin (1) func1 (DQP) (1)
  • bin (2) func2 (DQP) (2)
  • bin (n) func3 (n-2,
  • func1 (a) is a function that returns 0 if a is 0, and 1 if it is not
  • func2 (a) is a function that returns 0 if a is positive, and 1 that returns 1 if a is not positive
  • func3 (a, b) is a function that returns 1 if a is less than b, and 0 otherwise.
  • the binary arithmetic encoder 105 performs binary arithmetic encoding on the second bin of the bin string supplied via the switch 111 with equal probability, and outputs the encoded data via the switch 112.
  • the binarizer 1031 the adaptive binary arithmetic encoder 104, and the binary arithmetic encoder 105, which are features of the video quantization parameter encoder of the present embodiment. The operation of will be described.
  • the adaptive binary arithmetic encoder 104 starts the processing with the initial value parameter n set to 3.
  • step S101 the binarizer 1031 associates information indicating whether or not the DQP is significant with the first bin, associates information indicating whether or not the significant DQP is positive with the second bin,
  • the DQP is binarized by associating information indicating the absolute value of the bin bin with the third bin and the subsequent bin.
  • step S102 the adaptive binary arithmetic encoder 104 performs adaptive binary arithmetic encoding of bin (1).
  • step S103 the binary arithmetic encoder 105 determines whether or not DQP is significant. If DQP is significant, the process proceeds to step S104. Otherwise, the process is terminated.
  • step S104 the binary arithmetic encoder 105 performs binary arithmetic encoding on bin ⁇ (2).
  • step S105 the adaptive binary arithmetic encoder 104 performs adaptive binary arithmetic encoding of bin (n).
  • step S106 the adaptive binary arithmetic encoder 104 determines whether or not all bins in the bin string have been encoded. If all bins have been encoded, the process ends. Otherwise, the adaptive binary arithmetic encoder 104 increments n to proceed to step S105 in order to adaptive binary arithmetic encode the subsequent bin (n).
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a correspondence table of DQP (first column from the right) and Bin string (center column) in the present invention.
  • the first factor is eliminated by binary arithmetic coding of the second bin and subsequent bins with an appropriate context.
  • the second bin indicates only the positive / negative information of the DQP ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , that is, information on which of two states is present.
  • the third bin indicates only information on whether or not the absolute value of DQP ⁇ ⁇ is greater than 1, that is, information on which of two states is present. Therefore, the second bin and the third bin are binary arithmetic encoded by an appropriate context.
  • the second factor is solved by the fact that the decoding side can identify the sign of DQP by the value of the second bin, so that even if the range of DQP ⁇ is positive and negative and asymmetric, redundant bin ⁇ ⁇ can be efficiently truncated on the encoding side Is done.
  • the third factor is that the number of bins included in bin string is significant DQP positive / negative information. And the absolute value of a significant DQP is eliminated by becoming the same as the number of bin when binarizing independently.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a video quantization parameter decoder corresponding to the video quantization parameter encoder of the first embodiment.
  • the video quantization parameter decoder shown in FIG. 4 includes a predictor 201, a buffer 202, a binarization decoder 2031, an adaptive binary arithmetic decoder 204, a binary arithmetic decoder 205, a switch (SW) 211, and a switch (SW ) 212.
  • the adaptive binary arithmetic decoder 204 performs binary arithmetic decoding of bin (1) from the encoded data supplied via the switch 212 and supplies the bin (1) to the binarization canceler 2031 via the switch 211. In addition, the adaptive binary arithmetic decoder 204 updates the context associated with Context
  • the binary arithmetic decoder 205 performs binary arithmetic decoding of bin (2) from the encoded data supplied via the switch 212 and debinarization via the switch 211. To the container 2031.
  • the adaptive binary arithmetic decoder 204 updates the context associated with Context
  • the RQP is obtained by adding the PQP supplied from the predictor 201 to the DQP supplied from the binarization canceler 2031.
  • the RQP is stored in the buffer 202 for subsequent quantization parameter decoding.
  • the video quantization parameter decoder of the present embodiment including the debinarization unit 2031, the adaptive binary arithmetic decoder 204, and the binary arithmetic decoder 205 are described. The operation will be described.
  • the adaptive binary arithmetic decoder 204 sets the initial value parameter n to 3 and starts processing.
  • step S201 the adaptive binary arithmetic decoder 204 performs adaptive binary arithmetic decoding of bin (1).
  • step S202 the binary arithmetic decoder 205 determines whether or not the value of bin (1) is 1. In this example, “1” indicates that DQP is significant. If the value of bin (1) is 1, the process proceeds to step S203. Otherwise, the process proceeds to step S206.
  • step S203 the binary arithmetic decoder 205 performs binary arithmetic decoding on bin (2).
  • the adaptive binary arithmetic decoder 204 performs adaptive binary arithmetic decoding of bin (n).
  • step S205 the adaptive binary arithmetic decoder 204 determines whether all bin ⁇ ⁇ have been decoded, that is, whether the value of bin (n) is zero. If all bins have been decoded, the process proceeds to step S206. Otherwise, in order to perform adaptive binary arithmetic decoding of the subsequent bin (n), n is incremented and the process proceeds to step S204.
  • step S206 the binarization canceler 2031 debinarizes the decrypted bin string to determine DQP.
  • Embodiment 3 the video quantization parameter encoder and the video quantization parameter decoder in which the DQP range is not limited have been described. If the DQP range is constrained, it is possible to truncate redundant DQP bins using the DQP range.
  • 6 and 7 show video quantization parameter encoders and video quantization parameter decoders that are improved from the first embodiment and the second embodiment so as to use the DQP range (a combination of minimum DQP and maximum DQP). It is a block diagram which shows a structure.
  • the binarizer 1032 calculates the maximum number cMax of the first bin and the second bin of the DQP, and the third bin and the subsequent bin ⁇ using the following formula.
  • func4 (a, b, c) is a function that returns -a when c is negative and b when c is positive.
  • Bin (n) func5 (n-2, cMax,
  • the binarization canceler 2032 performs binD (2) obtained by minDQP, maxDQP, and binary arithmetic decoding.
  • CMax is calculated using the following formula.
  • cMax max (0, func6 (minDQP, maxDQP, bin (2))-1) (9)
  • func6 (a, b, c) is obtained when c is 1 (that is, when the DQP to be decoded is a negative value from the definition of func2 (a)) -a and c is 0 (similarly, According to the definition of func2 (a), this function returns b) when the DQP to be decoded is a positive value.
  • the binarization canceler 2032 determines DQP. Specifically, when cMax ⁇ 1 and the finally decoded bin value is 1, the following equation (10) is used.
  • the debinarization unit 2032 includes the third bin determined by the DQPD range and bin (2) (the sign of DQP) and the subsequent bins. Based on the maximum number cMax, the redundant bin values truncated by the video encoding process are estimated to determine DQP.
  • the adaptive binary arithmetic decoder 204 sets the initial value parameter n to 3 and starts processing.
  • step S301 the adaptive binary arithmetic decoder 204 performs adaptive binary arithmetic decoding of bin (1).
  • step S302 the binary arithmetic decoder 205 determines whether or not the value of bin (1) is 1. If the value of bin (1) is 1, the process proceeds to step S303. Otherwise, the process proceeds to step S308.
  • step S303 the binary arithmetic decoder 205 performs binary arithmetic decoding on bin (2).
  • step S304 the binarization canceller 2032 calculates cMax.
  • step S305 the binarization canceller 2032 determines whether cMax is 1 or more. If cMax is 1 or more, the process proceeds to step S306. Otherwise, the process proceeds to step S308.
  • step S306 the adaptive binary arithmetic decoder 204 performs adaptive binary arithmetic decoding of bin (n).
  • step S307 the adaptive binary arithmetic decoder 204 determines whether all bins have been decoded.
  • the condition for decoding all bins is that the value of bin (n) is 0, or the value of n-2 is equal to cMax, or both. If all bins have been decoded, the process proceeds to step S308. Otherwise, the adaptive binary arithmetic decoder 204 increments n and proceeds to step S306 in order to adaptively perform binary arithmetic decoding on the subsequent bin (n).
  • step S306 the binarization canceller 2032 cancels binarization of the decoded bin string and determines DQP.
  • DQP sign redundant bin can be truncated in DQP bin that is encoded after DQP sign.
  • the video quantization parameter decoder of the present embodiment described above even when the range of the absolute value of DQP differs between the positive and negative values, the range of DQP ⁇ and the sign of encoded DQP Using the code, it is possible to determine the DQP by estimating the value of the redundant bin truncated by the video quantization parameter encoding process in the bin of the DQP that is decoded after the sign of the DQP.
  • the minDQP and the maxDQP are generated from the quantization parameter range (a pair of the minimum QP and the maximum QP) and the predicted quantization parameter PQP. It is also possible to do.
  • FIG. 9 and 10 show an improved video quantization parameter encoder and video quantization parameter decoder that generate minDQP and maxDQP based on a minimum QP (minQP) and maximum QP (maxQP) pair and PQP. It is a block diagram which shows a structure.
  • the video quantization parameter encoder illustrated in FIG. 9 further includes a range determiner 106
  • the video quantization parameter decoder illustrated in FIG. 10 further includes a range determiner 206.
  • the range determiners 106 and 206 calculate minDQP and maxDQP using the following equations.
  • equations (12) and (13) may be replaced by the following equations (12) ′ and (13) ′. Good.
  • may be performed based on a fixed correspondence table.
  • the value of Context index is fixed to 3 in the fourth column and the subsequent bin ⁇ .
  • the first bin indicates only information on whether or not the DQP is significant, that is, information on which of two states is in one state.
  • the second bin ⁇ ⁇ indicates only DQP positive / negative information, that is, information on which of two states is present.
  • the third bin ⁇ ⁇ indicates only information on whether or not the absolute value of DQP is greater than 1, that is, information on which of two states is present.
  • the video quantization parameter encoder determines whether or not the absolute value of the first bin indicating whether or not DQP ⁇ ⁇ is significant, the second bin ⁇ indicating whether DQP is positive, and the absolute value of DQP. It is also possible to perform binary arithmetic coding on the third bin ⁇ ⁇ indicating and the bin ⁇ ⁇ indicating whether the Bin string ends.
  • the present invention associates information indicating whether or not the differential quantization parameter is significant with the first bin ⁇ , and indicates information indicating whether the significant differential quantization parameter is positive or negative with the second bin.
  • Video code using context-based adaptive binary arithmetic coding by providing means for binarizing information corresponding to the absolute value of a significant difference quantization parameter in correspondence with the third bin and subsequent bin
  • the video quantization parameter for encoding can be suitably encoded.
  • an appropriate context is assigned to each bin ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ of the differential quantization parameter, a redundant bin ⁇ ⁇ of the differential quantization parameter is truncated, and a bin of the differential quantization parameter is used. This is achieved by reducing the number of bins included in the string.
  • each of the above embodiments can be configured by hardware, it can also be realized by a computer program.
  • the information processing system illustrated in FIG. 12 includes a processor 1001, a program memory 1002, a storage medium 1003 for storing video data, and a storage medium 1004 for storing a bitstream.
  • the storage medium 1003 and the storage medium 1004 may be separate storage media, or may be storage areas composed of the same storage medium.
  • a magnetic storage medium such as a hard disk can be used as the storage medium.
  • the program memory 1002 stores each block shown in FIGS. 1, 4, 6, 7, 9, and 10 (except for the buffer block). Stores a program for realizing the function. Then, the processor 1001 executes processing according to the program stored in the program memory 1002, thereby performing the video quantization parameter shown in each of FIGS. 1, 4, 6, 7, 9, and 10. A function of an encoder or a video quantization parameter decoder is realized.
  • FIG. 13 is a block diagram showing characteristic components in the video quantization parameter encoder according to the present invention.
  • a video quantization parameter encoder according to the present invention includes a prediction unit 11 that generates a predicted quantization parameter from past reconstructed quantization parameters, and a difference quantum based on the quantization parameter and the predicted quantization parameter.
  • the calculation unit 12 that generates the quantization parameter, and a first bin that indicates whether the difference quantization parameter is significant, or a second bin that indicates whether the difference quantization parameter is positive or negative
  • Quantization parameter encoding means 13 for performing binary arithmetic encoding on other bin indicating the absolute value of the differential quantization parameter.
  • FIG. 14 is a block diagram showing characteristic components in the video quantization parameter decoder according to the present invention.
  • the video quantization parameter decoder according to the present invention includes a prediction unit 21 that generates a predicted quantization parameter from past reconstructed quantization parameters, and whether or not the differential quantization parameter is significant.
  • Quantization parameter decoding means 22 for performing binary arithmetic decoding on the first bin shown, the second bin showing the positive / negative of the differential quantization parameter, and the other bin showing the absolute value of the differential quantization parameter.
  • the method includes a step of generating the range from the range of the reconstructed quantization parameter and the value of the predicted quantization parameter.
  • a predicted quantization parameter is generated from a past reconstructed quantization parameter, a first bin that indicates whether or not the differential quantization parameter is significant, and a second that indicates whether the differential quantization parameter is positive or negative
  • the video quantization parameter decoding method for performing binary arithmetic decoding on bin ⁇ and other bin ⁇ ⁇ indicating the absolute value of the differential quantization parameter the video is encoded in the video encoding process using the range of the differential quantization parameter. Estimating the other bins that are redundant.
  • the method includes a step of setting the range to a range defined by a standard or the like.
  • the video quantization parameter decoding method including a step of generating the range from the range of the reconstructed quantization parameter and the value of the predicted quantization parameter.
  • Prediction means for generating a predicted quantization parameter from past reconstructed quantization parameters, calculation means for generating a difference quantization parameter from the quantization parameter and the predicted quantization parameter, and the difference quantization parameter If significant, the first bin indicating whether the differential quantization parameter is significant, the second bin indicating whether the differential quantization parameter is positive, and the absolute value of the differential quantization parameter
  • a video quantization parameter encoder comprising quantization parameter encoding means for binary arithmetic coding other bins, including truncation means for truncating redundant other bins using a range of differential quantization parameters .
  • the truncation means sets the range to a range defined by a standard or the like.
  • the truncation unit generates the range from the range of the reconstructed quantization parameter and the value of the predicted quantization parameter.
  • Prediction means for generating predicted quantization parameter from past reconstructed quantization parameter, first bin ⁇ ⁇ indicating whether difference quantization parameter is significant, and positive / negative of difference quantization parameter
  • a video quantization parameter decoder comprising a second bin and quantization parameter decoding means for performing binary arithmetic decoding on the other bin ⁇ ⁇ indicating the absolute value of the differential quantization parameter
  • a range of the differential quantization parameter is used.
  • estimating means for estimating the other redundant bins truncated in the video encoding process.
  • the truncation means sets the range to a range defined by a standard or the like.
  • the truncation unit generates the range from the range of the reconstructed quantization parameter and the value of the predicted quantization parameter.
  • the video quantization parameter encoding method includes the step of truncating the redundant other bin using the positive / negative information of the differential quantization parameter and the range of the differential quantization parameter.
  • a predicted quantization parameter is generated from a past reconstructed quantization parameter, a first bin indicating whether or not the differential quantization parameter is significant, a bin ⁇ ⁇ indicating whether the differential quantization parameter is positive, and
  • the video quantization parameter decoding method for binary arithmetic decoding other bins indicating the absolute value of the difference quantization parameter, the positive and negative of the difference quantization parameter obtained by decoding the bins indicating the positive and negative of the difference quantization parameter
  • the redundant bin truncated in the video encoding process is estimated using the above information and the range of the difference quantization parameter.
  • Prediction means for generating a predicted quantization parameter from past reconstructed quantization parameters, calculation means for generating a difference quantization parameter from the quantization parameter and the predicted quantization parameter, and the difference quantization parameter If significant, the first bin indicating whether or not the differential quantization parameter is significant, bin indicating the positive or negative of the differential quantization parameter, and other bins indicating the absolute value of the differential quantization parameter
  • the redundant bin A truncation means for truncating
  • the truncation means sets the range to a range defined by a standard or the like.
  • Prediction means for generating predicted quantization parameter from past reconstructed quantization parameter, first bin ⁇ ⁇ indicating whether difference quantization parameter is significant, and positive / negative of difference quantization parameter and bin quantization indicating a positive or negative value of the differential quantization parameter in a video quantization parameter decoder comprising: bin and quantization parameter decoding means for performing binary arithmetic decoding on other bin ⁇ ⁇ indicating an absolute value of the differential quantization parameter. It includes estimation means for estimating the redundant other bin truncated in the video encoding process using positive / negative information of the difference quantization parameter obtained by decoding and a range of the difference quantization parameter.
  • the truncation means sets the range to a range defined by a standard or the like.

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Abstract

　映像量子化パラメータ符号化器は、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測部１１と、量子化パラメータ及び予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成する演算部１２と、差分量子化パラメータが有意である場合、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する量子化パラメータ符号化手段１３とを備える。

Description

映像量子化パラメータ符号化方法及び映像量子化パラメータ復号方法
　本発明は、コンテキストベース適応２値算術符号化を用いる映像符号化の映像量子化パラメータを符号化する技術に関し、例えば映像符号化装置や映像復号装置などに好適に適用可能な映像量子化パラメータ符号化方法、映像量子化パラメータ復号方法、映像量子化パラメータ符号化器、映像量子化パラメータ復号器、映像量子化パラメータ符号化プログラム、及び映像量子化パラメータ復号プログラムに関する。
　非特許文献１及び非特許文献２は、コンテキストベース適応２値算術符号化（CABAC: Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding ）を用いる映像符号化技術を開示している。
　図１５は、CABAC を用いる映像符号化技術における、映像量子化パラメータ符号化装置の構成を示すブロック図である。図１５に示す映像量子化パラメータ符号化器（以後、一般的な映像量子化パラメータ符号化器という。）は、予測器１０１、バッファ１０２、２値化器１０３０、適応２値算術符号化器１０４、及びスイッチ（ＳＷ）１１１によって構成される。
　一般的な映像量子化パラメータ符号化器に入力される、量子化パラメータ（QP : Quantization Parameter ）は、予測器１０１から供給される予測量子化パラメータ（PQP : Predicted QP）が減じられる。PQP が減じられたQP を差分量子化パラメータ（DQP : Delta QP）と呼ぶ。
　非特許文献１において、PQP は、最後に再構築された画像ブロックの再構築量子化パラメータ（LastRQP : Last Reconstructed QP ）である。非特許文献２において、PQP は、左に隣接する画像ブロックの再構築量子化パラメータ（LeftRQP : Left Reconstructed QP ）又は最後に再構築された画像ブロックの再構築量子化パラメータ（LastRQP ）である。
　DQP は、以後の量子化パラメータ符号化のために、PQP が加えられて再構築量子化パラメータ（RQP : Reconstructed QP）としてバッファ１０２に格納される。
　２値化器１０３０は、DQP をバイナライズして、bin stringを得る。bin stringのひとつのビットをbin と呼び、bin stringにおいて、最初に２値算術符号化するbin を第１bin (１st bin )、２番目に２値算術符号化するbin を第２bin (２nd bin )、n番目に２値算術符号化するbin を第nbin (nth bin )と呼ぶ。なお、bin 及びbin stringは、非特許文献１の3.9 及び3.12において定義されている。
　図１６は、非特許文献１及び非特許文献２における、DQP （右から１列目）とBin string（中央列）との対応表を示す説明図である。
　図１６の左から１列目のbin string indexは、ある値のDQP に対応するbin stringのインデックスを示す。bin string indexは、DQP が０の場合に１、DQP が０より大きい場合に2*DQP －１、DQP が０未満の場合に-２*DQP＋１である（ただし、”* ”は乗算を表す。）
　図１６における下から１行目のContext index は、対応する列のbin の２値算術符号化に用いるコンテキストのインデックスを示す。例えば、DQP=－１に対応するbin stringは１１０であり、第１bin の値は１、第２bin の値は１、第３bin の値は０となる。第１bin の２値算術符号化に用いるContext index は０、第２bin の当該Context indexは２、第３の当該Context indexは３である。なお、コンテキストは、bin の優勢シンボル（PS : Most Probable Symbol ）とその発生確率の組である。
　適応２値算術符号化器１０４は、スイッチ１１１を介して供給されるbin stringのbin を先頭から対応するContext indexに関連付けられたコンテキストを用いて２値算術符号化する。また、適応２値算術符号化器１０４は、以後の２値算術符号化のために、２値算術符号化したbin の値に応じてContext indexに関連付けられたコンテキストを更新する。なお、適応２値算術符号化の詳細な動作は非特許文献１の9.3.4 に記載されている。
　一般的な量子化パラメータ符号化器は、上述した動作に基づいて、入力される映像量子化パラメータを符号化する。
ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding "WD3: Working Draft 3 of High-Efficiency Video Coding", Document: JCTVC-E603, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC１/SC29/WG11 5th Meeting: Geneva, CH, 16-23 March, 2011
　一般的な量子化パラメータ符号化器は、図１６から理解されるように、有意なDQP の正負に関する情報と有意なDQP の絶対値に関する情報とを区別することなく２値化する。ゆえに、以下の３つの要因に起因して、有意なDQP を好適に符号化できない課題がある。
　第１の要因は、第２bin （２ndの列のbin ）とそれ以降のbin （３rd以降の列のbin ）が、１つのbin では表現できない３つ以上の状態に関する情報を含むため、適切なコンテキストを用いて、bin を２値算術符号化できないことである。１つのbin で表現可能な情報はある２つの状態のうちいずれの状態にあるかの情報である。しかし、第２bin とそれ以降のbin は、１つのbin では表現できない３つ以上の状態に関する情報を含んでいる。具体的には、図１６を参照すると、第２bin は、DQP の正負の情報、及び、有意なDQP の絶対値が１以上であるか否かを示す情報を含んでいる。また、後続する第３以降のbin（３rd以降の列）は、DQP の正負の情報と有意なDQP の絶対値の大きさを示す情報とを含んでいる。ゆえに、１つのbin では表現できない３つ以上の状態に関する情報を含む第２bin とそれ以降のbin は、適切なコンテキストによって２値算術符号化できない。
　第２の要因は、DQP の値域が正負で非対称な場合に、冗長なbin を効率的に切り詰められないことである。DQP の値域が正負で非対称になると、伝送されないDQP のbin stringの存在により、冗長なbin を切り詰めることなく特定のDQP の符号化を行わなければならない。例えば、非特許文献１及び非特許文献２で定められるDQP の値域は－２６から２５であり、DQP の値域は正負で非対称ある。図１６を参照すると、DQP ＝－２６を符号化するとき、伝送しないDQP ＝２６のbin stringの存在により、冗長な第５２及び第５３のbin を切り詰めることなく符号化しなければならない。
　第３の要因は、有意なDQP の正負の情報と有意なDQP の絶対値を独立に２値化する場合のbin の個数に対して、一般的な量子化パラメータ符号化器が扱うbin stringに含まれるbin の個数が約２倍になることである。bin の個数が多いと、符号化データの量が増え、かつ、DQP の符号化処理及び復号処理のスピードも低下する。
　本発明は、上記の各要因を解消することによって、コンテキストベース適応２値算術符号化を用いる映像符号化の映像量子化パラメータを好適に符号化可能とすることを目的とする。
　本発明による映像量子化パラメータ符号化方法は、コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像符号化処理のために、量子化パラメータを符号化する映像量子化パラメータ符号化方法であって、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成し、量子化パラメータ及び予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成し、差分量子化パラメータが有意である場合、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin （bit ：差分量子化パラメータDQP を２値化して得られるビット列における各ビット）、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化することを特徴とする。
　本発明による映像量子化パラメータ復号方法は、コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像復号処理のために、量子化パラメータを復号する映像量子化パラメータ復号方法であって、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成し、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号することを特徴とする。
　本発明による映像量子化パラメータ符号化器は、コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像符号化処理のために、量子化パラメータを符号化する映像量子化パラメータ符号化器であって、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測手段と、量子化パラメータ及び予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成する演算手段と、差分量子化パラメータが有意である場合、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する量子化パラメータ符号化手段とを備えることを特徴とする。
　本発明による映像量子化パラメータ復号器は、コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像復号処理のために、量子化パラメータを復号する映像量子化パラメータ復号器であって、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測手段と、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する量子化パラメータ復号手段とを備えることを特徴とする。
　本発明による映像量子化パラメータ符号化プログラムは、コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像符号化処理のために、量子化パラメータを符号化する映像量子化パラメータ符号化器におけるコンピュータに、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する処理と、量子化パラメータ及び予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成する処理と、差分量子化パラメータが有意である場合、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する処理とを実行させることを特徴とする。
　本発明による映像量子化パラメータ復号プログラムは、コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像復号処理のために、量子化パラメータを復号する映像量子化パラメータ復号器におけるコンピュータに、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する処理と、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する処理とを実行させることを特徴とする。
　本発明によれば、コンテキストベース適応２値算術符号化を用いる映像符号化の映像量子化パラメータを好適に符号化することができる。
第１の実施形態の映像量子化パラメータ符号化器の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の映像量子化パラメータ符号化器の動作を示すフローチャートである。 DQPとBin stringの対応表の一例を示す説明図である。 第２の実施形態の映像量子化パラメータ復号器の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態の映像量子化パラメータ復号器の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態の映像量子化パラメータ符号化器の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の映像量子化パラメータ復号器の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の映像量子化パラメータ復号器の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態の映像量子化パラメータ符号化器の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態の映像量子化パラメータ復号器の構成を示すブロック図である。 DQPとBin stringの対応表の他の例を示す説明図である。 本発明による映像量子化パラメータ符号化器及び映像量子化パラメータ復号器の機能を実現可能な情報処理システムの構成例を示すブロック図である。 本発明による映像量子化パラメータ符号化器における特徴的な構成要素を示すブロック図である。 本発明による映像量子化パラメータ復号器における特徴的な構成要素を示すブロック図である。 一般的な映像量子化パラメータ符号化器の構成を示すブロック図である。 DQPとBin stringの対応表の一般的な例を示す説明図である。
　以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
実施形態１．
　図１は、本発明の第１の実施形態の映像量子化パラメータ符号化器の構成を示すブロック図である。図１に示す映像量子化パラメータ符号化器は、予測器１０１、バッファ１０２、２値化器１０３１、適応２値算術符号化器１０４、２値算術符号化器１０５、スイッチ（ＳＷ）１１１及びスイッチ（ＳＷ）１１２を含む。
　映像量子化パラメータ符号化器に入力される量子化パラメータQPは、予測器１０１から供給される予測量子化パラメータPQP が減じられる。
　差分量子化パラメータDQP （DQP=QP-PQP）は、以後の量子化パラメータ符号化のために、PQP が加えられて再構築量子化パラメータRQP （RQP=DQP+PQP ）としてバッファ１０２に格納される。
　本発明の特徴である２値化器１０３１は、入力されるDQP を、DQP が有意であるか否かを示す情報を第１bin （bin(１)）に対応させ、有意なDQP が正か負かを示す情報を第２bin （bin(２)）に対応させ、DQP の絶対値を示す情報を第３bin とそれ以降のbin（bin (n) ： n=3,4, …）とに対応させて２値化する。定式的には以下にようになる。
　bin(１) = func1(DQP)　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
　bin(2) = func2(DQP)　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・(２)
　bin(n) = func3(n-２ ，｜DQP｜)　　　　　　　　　　　　　・・・(３)
　ただし、func１(a)はａが０であれば０、０でなければ１を返す関数、func2(a)はａが正であれば０、正でなければ１を返す関数、func3(a,b)は、ａがｂ未満であれば１、そうでなければ０を返す関数である。なお、DQP が有意な値である場合（つまり、func1(DQP)が1である場合）でのみ、bin(n) （n=2,3,…）は符号化される。
　適応２値算術符号化器１０４は、スイッチ１１１を介して供給されるbin stringの第２bin 以外の各bin （bin (n) ： n=1,3,4, …）をそのContext index に関連付けられたコンテキストを用いて２値算術符号化し、スイッチ１１２を介してその符号化データを出力する。また、適応２値算術符号化器１０４は、以後の２値算術符号化のために、２値算術符号化したbin の値に応じて、Context index に関連付けられたコンテキストを更新する。
　２値算術符号化器１０５は、等確率にて、スイッチ１１１を介して供給されるbin stringの第２bin を２値算術符号化し、スイッチ１１２を介してその符号化データを出力する。
　以上で、本実施形態の映像量子化パラメータ符号化器の構成説明を終了する。
　次に、図２のフローチャートを用いて、本実施形態の映像量子化パラメータ符号化器の特徴である、２値化器１０３１、適応２値算術符号化器１０４、及び２値算術符号化器１０５の動作を説明する。
　適応２値算術符号化器１０４は、初期値パラメータｎを３として処理を開始する。
　ステップS１０１では、２値化器１０３１は、DQP が有意であるか否かを示す情報を第１bin に対応させ、有意なDQP が正であるか否かを示す情報を第２bin に対応させ、DQP の絶対値を示す情報を第３bin とそれ以降のbin とに対応させてDQP を２値化する。
　ステップS１０２では、適応２値算術符号化器１０４は、bin (1) を適応２値算術符号化する。
　ステップS１０３では、２値算術符号化器１０５は、DQP が有意であるか否かを判断する。DQP が有意であればステップS１０４に進む。そうでなければ処理を終了する。ステップS１０４では、２値算術符号化器１０５は、bin (2) を２値算術符号化する。ステップS１０５では、適応２値算術符号化器１０４は、bin(n)を適応２値算術符号化する。
　ステップS１０６では、適応２値算術符号化器１０４は、bin stringのすべてのbin を符号化したか否かを判断する。すべてのbin を符号化した場合処理を終了する。そうでない場合、適応２値算術符号化器１０４は、後続するbin(n)を適応２値算術符号化するために、nをインクリメントしてステップS１０５に進む。
　以上で、本実施形態の映像量子化パラメータ符号化器の特徴である、２値化器１０３１、適応２値算術符号化器１０４、及び、２値算術符号化器１０５の動作説明を終了する。
　図３は、本発明における、DQP （右から1列目）とBin string（中央列）の対応表の一例を示す説明図である。
　図３において、bin stringの第２列目のＸは、DQP が正であるか否か、つまり、DQP の正負を示す１ビットの情報を示す。Ｘ＝０を正、Ｘ＝１を負とすると、例えば、DQP = 1 のbin stringは１００、DQP = -1のbin stringは１１０となる。また、Context index の行におけるnaは、コンテキストを用いないこと（すなわち、優勢シンボルとその発生確率が固定があること）を示す。
　本発明による２値化（バイナライゼーション）処理によって、上述した課題の起因である３つの要因は以下のように解消される。
　第１の要因は、第２bin とそれ以降のbin が適切なコンテキストによって２値算術符号化されることによって解消される。図３を参照すると、第２bin は、DQP の正負の情報、すなわち、ある２つの状態のうちいずれの状態にあるかの情報のみを示す。同様に、第３bin は、DQP の絶対値が１よりも大きいか否かの情報、すなわち、ある２つの状態のうちいずれの状態にあるかの情報のみを示す。よって、第２bin 及び第３bin は適切なコンテキストによって２値算術符号化される。同様に、第４bin とそれ以降のbin についても、Context index を列に応じて増やすことで、DQP の絶対値がある値よりも大きいか否かの情報、すなわち、ある２つの状態のうちいずれの状態にあるかの情報のみを示すように設計可能となる。
　第２の要因は、第２bin の値によって復号側がDQP の正負を同定できるため、DQP の値域が正負で非対称であっても符号化側で冗長なbin を効率的に切り詰め可能となることで解消される。具体的には、図３を参照すると、DQP ＝－２６を符号化する際に、DQP の最小値が－２６であることから、第２７bin が１となった時点で復号側がDQP ＝－２６であることを同定できるため、冗長な第２８bin を符号化しなくてよい。さらに、DQP ＝２５を符号化する際に、DQP の最大値が２５であることから、第２６bin が１となった時点で復号側がDQP ＝２５であることを同定できるため、冗長な第２７bin を符号化しなくてよい。
　図１６に示す対応表と図３に示す対応表とを比較すると明らかなように、本実施形態では、第３の要因は、bin stringに含まれるbin の個数が、有意なDQP の正負の情報と有意なDQP の絶対値を独立に２値化する場合のbin の個数と同じになることによって解消される。
実施形態２．
　図４は、第１の実施形態の映像量子化パラメータ符号化器に対応する、映像量子化パラメータ復号器の構成を示すブロック図である。図４に示す映像量子化パラメータ復号器は、予測器２０１、バッファ２０２、２値化解除器２０３１、適応２値算術復号器２０４、２値算術復号器２０５、スイッチ（ＳＷ）２１１及びスイッチ（ＳＷ）２１２を含む。
　適応２値算術復号器２０４は、スイッチ２１２を介して供給される符号化データから、bin(1)を２値算術復号しスイッチ２１１を介して２値化解除器２０３１に供給する。また、適応２値算術復号器２０４は、以後の２値算術復号のために、２値算術復号したbin の値に応じて、第１bin に対応するContext index に関連付けられたコンテキストを更新する。
　bin(1)が１である場合、２値算術復号器２０５は、スイッチ２１２を介して供給される符号化データから、bin(2)を２値算術復号しスイッチ２１１を介して２値化解除器２０３１に供給する。
　bin(1)が１である場合、さらに、適応２値算術復号器２０４は、スイッチ２１２を介して供給される符号化データから、０の値のbin を復号するまで、bin(n)（n=3,4,…）を２値算術復号しスイッチSW２０１を介して２値化解除器２０３１に供給する。適応２値算術復号器２０４は、以後の２値算術復号のために、２値算術復号したbin の値に応じて、第nbin に対応するContext index に関連付けられたコンテキストを更新する。
　２値化解除器２０３１は、bin stringが０である場合（n=１の場合）、０の値のDQP を出力する。そうでない場合（n≧3の場合)、以下の計算式で得られる値のDQP を出力する。
　DQP ＝ (1 - 2 * bin(2)) * (n - 2)　　　　　　　　　　　・・・（４）
　ただし、式(４)における”*” は乗算を表す。
　２値化解除器２０３１から供給されるDQP に、予測器２０１から供給されるPQP が加えられて、RQP が得られる。
　さらに、RQP は、以後の量子化パラメータ復号のために、バッファ２０２に格納される。
　以上で、本実施形態の映像量子化パラメータ復号器の構成説明を終了する。
　次に、図５のフローチャートを用いて、本実施形態の映像量子化パラメータ復号器の特徴である、２値化解除器２０３１、適応２値算術復号器２０４、及び、２値算術復号器２０５の動作を説明する。
　適応２値算術復号器２０４は、初期値パラメータｎを３として処理を開始する。
　ステップS２０１では、適応２値算術復号器２０４は、bin(1)を適応２値算術復号する。
　ステップS２０２では、２値算術復号器２０５は、bin(1)の値が１であるか否かを判断する。この例では、”１”は、DQP が有意であることを示す。bin (１)の値が１であればステップS２０３に進む。そうでなければ、ステップS２０６に進む。
　ステップS２０３では、２値算術復号器２０５は、bin (２)を２値算術復号する。ステップS２０４では、適応２値算術復号器２０４は、bin (n)を適応２値算術復号する。
　ステップS２０５では、適応２値算術復号器２０４は、すべてのbin を復号したか否か、すなわち、bin (n)の値が０か否かを判断する。すべてのbin を復号した場合、ステップS２０６に進む。そうでない場合、後続するbin (n)を適応２値算術復号するために、ｎをインクリメントしてステップS２０４に進む。
　ステップS２０６では、２値化解除器２０３１は、復号したbin stringを２値化解除して、DQP を決定する。
　以上で本実施形態の映像量子化パラメータ復号器の特徴である、２値化解除器２０３１、適応２値算術復号器２０４、及び２値算術復号器２０５の動作説明を終了する。
実施形態３．
　第１実施形態及び第２実施形態では、DQP の値域に制約がない映像量子化パラメータ符号化器及び映像量子化パラメータ復号器を示した。DQP の値域に制約がある場合、DQP の値域を用いて、冗長なDQP のbin を切り詰めることが可能である。図６及び図７は、DQP の値域（最小DQP と最大DQP の組）を用いるように第１実施形態及び第２実施形態を改良した映像量子化パラメータ符号化器及び映像量子化パラメータ復号器の構成を示すブロック図である。
　図６における２値化器１０３２は、最小DQP（minDQP <= 0 ）と最大DQP（maxDQP >= 0 ）の組を用いる。２値化器１０３２は、以下の式でDQP の第１のbinと第２のbin 、及び、第３のbinとそれ以降のbin の最大個数cMaxを計算する。
　bin(1)  =  func1(DQP) 　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
　bin(2)  =  func2(DQP) 　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）
　cMax  =  max(0, func4(minDQP, maxDQP, DQP) - 1)  　　　・・・（７）
　ただし、func4(a,b,c)は、ｃが負の場合－ａ、ｃが正の場合ｂを返す関数である。なお、DQP が有意な値である場合（つまり、func1(DQP)が１である場合）でのみ、bin(n) （n=2,3,・・・）は符号化される。
　cMax≧１の時、２値化器１０３２は、以下の式でbin(n)（n=3,…,2+cMax)を計算する。
　bin (n)=func5(n - ２, cMax,｜DQP｜ )　　　　　　　　　・・・（８）
　ただし、func5(a,b,c)は、ｂとｃが等しい場合に１を返し、ｃがｂ未満で、かつａがｃ未満の場合に１を返し、その他の場合（ｃがｂ未満で、かつａがｃと等しい場合）に０を返す関数である。なお、式（８）によって得られる第３のbin とそれ以降のbin（シンタクス要素値｜DQP｜とする）は、非特許文献１の9.3.2.2 に記載されているTruncated unary(TU)bin arization processによって得られるBin stringのbin と同じである。
　一方、図６に示す映像量子化パラメータ符号化器に対応する図７に示す映像量子化パラメータ復号器において、２値化解除器２０３２は、minDQP、maxDQP、及び２値算術復号したbin (2)に基づいて、以下の式でcMaxを計算する。
　cMax = max(0, func6(minDQP, maxDQP, bin(2)) - 1)　　　・・・（９）
　ただし、func6(a,b,c)は、ｃが１の場合（つまり、func2(a)の定義より、復号するDQP が負の値の場合）－ａ、ｃが０の場合（同様に、func2(a)の定義より、復号するDQP が正の値の場合）ｂを返す関数である。
　さらに、２値化解除器２０３２はDQP を決定する。具体的には、cMax≧１、かつ、最後に復号したbin の値が１の場合、以下の式(１０)を用いる。
　DQP = (1 - 2 * bin(2)) * (n - 1)　　　　　　　　　　・・・（１０）
　cMax＝０かつbin(1)＝１の場合、以下の式(１１)を用いる。
　DQP = (1 - 2*bin (2)) 　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１１）
　その他の場合、式(４)を用いる。
　式(１０)及び式(１１)から明らかなように、２値化解除器２０３２は、DQP の値域及びbin(2)（DQP の正負の符号）によって決定する第３のbinとそれ以降のbin の最大個数cMaxに基づいて、映像符号化処理よって切り詰められた冗長なbin の値を推定して、DQP を決定する。
　次に、図８のフローチャートを用いて、図７の映像量子化パラメータ復号器の２値化解除器２０３２、適応２値算術復号器２０４、及び、２値算術復号器２０５の動作を説明する。
　適応２値算術復号器２０４は、初期値パラメータｎを３として処理を開始する。
　ステップS３０１では、適応２値算術復号器２０４は、bin (1)を適応２値算術復号する。
　ステップS３０２では、２値算術復号器２０５は、bin (1))の値が１であるか否かを判断する。bin (1))の値が１であればステップS３０３に進む。そうでなければ、ステップS３０８に進む。
　ステップS３０３では、２値算術復号器２０５は、bin (2)を２値算術復号する。
　ステップS３０４では、２値化解除器２０３２は、cMaxを計算する。ステップS３０５では、２値化解除器２０３２は、cMaxが１以上であるか否かを判断する。cMaxが１以上であればステップS３０６に進む。そうでなければ、ステップS３０８に進む。
　ステップS３０６では、適応２値算術復号器２０４は、bin (n)を適応２値算術復号する。
　ステップS３０７では、適応２値算術復号器２０４は、すべてのbin を復号したか否かを判断する。すべてのbin を復号した条件は、bin (n)の値が０であるか、もしくは、n-2 の値がcMaxと等しいか、又はその両方である。すべてのbin を復号した場合、ステップS３０８に進む。そうでない場合、適応２値算術復号器２０４は、後続するbin(n)を適応２値算術復号するために、ｎをインクリメントしてステップS３０６に進む。
　ステップS３０６では、２値化解除器２０３２は、復号したbin stringの２値化を解除してDQP を決定する。
　以上で、図７に示す映像量子化パラメータ復号器の、２値化解除器２０３２、適応２値算術復号器２０４、及び、２値算術復号器２０５の動作説明を終了する。
　図３には、minDQP＝－２６、maxDQP＝２５とする、図６に示す映像量子化パラメータ符号化器において、冗長なDQP のbin を切り詰める例も示されている。DQP＝－２６のbin stringに着目すると、第２７のbin が１となった時点で復号側がDQP＝－２６であることを同定できるため、冗長な第２８bin を符号化しないことが分かる。すなわち、上述した本実施形態の映像量子化パラメータ符号化器は、正と負の値とでDQP の絶対値の値域域が異なる場合であっても、DQP の値域及び符号化した第２のbin（DQP の正負の符号）を用いて、DQP の正負の符号の後に符号化する、DQP のbin において冗長なbin を切り詰めることができる。同様に、上述した本実施形態の映像量子化パラメータ復号器は、正と負の値とでDQP の絶対値の値域域が異なる場合であっても、DQP の値域及び符号化したDQP の正負の符号を用いて、DQP の正負の符号の後に復号するDQP のbin において映像量子化パラメータ符号化処理よって切り詰められた冗長なbin の値を推定して、DQP を決定できる。
　また、上述した図６及び図７に示す映像量子化パラメータ符号化器及び復号器において、minDQP及びmaxDQPを、量子化パラメータの値域（最小QPと最大QPの組）と予測量子化パラメータPQP から生成することも可能である。
実施形態４．
　図９及び図１０は、最小QP（minQP ）と最大QP（maxQP ）の組及びPQP に基づいてminDQP及びmaxDQPを生成する、改良された映像量子化パラメータ符号化器及び映像量子化パラメータ復号器の構成を示すブロック図である。
　図６及び図７と比較すると、図９に示す映像量子化パラメータ符号化器は値域決定器１０６をさらに備え、図１０に示す映像量子化パラメータ復号器は値域決定器２０６をさらに備えることが分かる。値域決定器１０６，２０６は、以下の式でminDQPとmaxDQPを計算する。
　minDQP = minQP - PQP　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１２）
　maxDQP = maxQP - PQP　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１３）
　値域決定器１０６，２０６を備えることによって、符号化対象のQPがminQP 又はmaxQP に近い値をとるほど、より効果的に冗長なbin を切り詰めることが可能である。
　なお、minDQP=-２６、maxDQP=２５とする、映像量子化パラメータ符号化器及び復号器においては、式（１２）及び（１３）を、以下の式（１２）’及び（１３）’としてもよい。
　minDQP = max(-26, minQP - PQP) 　　　　　　　　　　・・・（１２）’
　maxDQP = min(25, maxQP - PQP)  　　　　　　　　　　・・・（１３）’
　また、上述した発明の映像量子化パラメータ符号化器及び復号器において、図３に示された例を使用するのではなく、図１１に示すように所定の列以降のbin のContext index の値が固定された対応表に基づいて動作するようにしてもよい。
　図１１に示す対応表では、第４列とそれ以降のbin において、Context index の値は固定の３とされている。図１１においては、第１bin は、DQP が有意であるか否かの情報、すなわち、ある２つの状態のうちいずれの状態にあるかの情報のみを示す。第２bin は、DQPの正負の情報、すなわち、ある２つの状態のうちいずれの状態にあるかの情報のみを示す。第３bin は、DQPの絶対値が１よりも大きいか否かの情報、すなわち、ある２つの状態のうちいずれの状態にあるかの情報のみを示す。第４bin とそれ以降のbin については、Bin stringが終端するか否かの２つの状態のうちいずれの状態にあるかの情報のみを示す。
　すなわち、発明の映像量子化パラメータ符号化器は、DQP が有意であるか否かを示す第１のbin 、DQP の正負を示す第２のbin 、DQP の絶対値が１よりも大きいか否かを示す第３のbin 、及び、Bin stringが終端するか否かを示すbin を２値算術符号化することも可能である。
　以上に説明したように、本発明は、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す情報を第１bin に対応させ、有意な差分量子化パラメータが正か負かを示す情報を第２bin に対応させ、有意な差分量子化パラメータの絶対値を示す情報を第３bin とそれ以降のbin とに対応させて２値化する手段を備えることによって、コンテキストベース適応２値算術符号化を用いる映像符号化の映像量子化パラメータを好適に符号化可能とする。
　上記の好適な符号化は、本発明では、差分量子化パラメータの各bin に適切なコンテキストがアサインされること、差分量子化パラメータの冗長なbin を切り詰められること、及び、差分量子化パラメータのbin stringに含まれるbin の個数を削減することの３つによって達成される。
　また、上記の各実施形態を、ハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。
　図１２に示す情報処理システムは、プロセッサ１００１、プログラムメモリ１００２、映像データを格納するための記憶媒体１００３及びビットストリームを格納するための記憶媒体１００４を備える。記憶媒体１００３と記憶媒体１００４とは、別個の記憶媒体であってもよいし、同一の記憶媒体からなる記憶領域であってもよい。記憶媒体として、ハードディスク等の磁気記憶媒体を用いることができる。
　図１２に示された情報処理システムにおいて、プログラムメモリ１００２には、図１、図４、図６、図７、図９、図１０のそれぞれに示された各ブロック（バッファのブロックを除く）の機能を実現するためのプログラムが格納される。そして、プロセッサ１００１は、プログラムメモリ１００２に格納されているプログラムに従って処理を実行することによって、図１、図４、図６、図７、図９、図１０のそれぞれに示された映像量子化パラメータ符号化器又は映像量子化パラメータ復号器の機能を実現する。
　図１３は、本発明による映像量子化パラメータ符号化器における特徴的な構成要素を示すブロック図である。図１３に示すように、本発明による映像量子化パラメータ符号化器は、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測部１１と、量子化パラメータ及び予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成する演算部１２と、差分量子化パラメータが有意である場合、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する量子化パラメータ符号化手段１３とを備える。
　図１４は、本発明による映像量子化パラメータ復号器における特徴的な構成要素を示すブロック図である。図１４に示すように、本発明による映像量子化パラメータ復号器は、過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測部２１と、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する量子化パラメータ復号手段２２とを備える。
　上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載されうるが、本発明の構成は以下の構成に限定されない。
（付記１）過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成し、量子化パラメータ及び前記予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成し、前記差分量子化パラメータが有意である場合、前記差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する映像量子化パラメータ符号化方法において、差分量子化パラメータの値域を用いて、冗長な前記その他のbin を切り詰めるステップを含む。
（付記２）付記１の映像量子化パラメータ符号化方法において、前記値域を規格などで定められた値域とするステップを含む。
（付記３）付記２の映像量子化パラメータ符号化方法において、前記値域を再構築量子化パラメータの値域と予測量子化パラメータの値から生成するステップを含む。
（付記４）過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成し、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する映像量子化パラメータ復号方法において、前記差分量子化パラメータの値域を用いて、映像符号化処理において切り詰められた冗長な前記その他のbinを推定するステップを含む。
（付記５）付記４の映像量子化パラメータ復号方法において、前記値域を規格などで定められた値域とするステップを含む。
（付記６）付記５の映像量子化パラメータ復号方法において、前記値域を再構築量子化パラメータの値域と予測量子化パラメータの値から生成するステップを含む。
（付記７）過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測手段と、量子化パラメータ及び前記予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成する演算手段と、前記差分量子化パラメータが有意である場合、前記差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する量子化パラメータ符号化手段とを備える映像量子化パラメータ符号化器において、差分量子化パラメータの値域を用いて、冗長な前記その他のbin を切り詰める切り詰め手段を含む。
（付記８）付記７の映像量子化パラメータ符号化器において、前記切り詰め手段は、前記値域を規格などで定められた値域とする。
（付記９）付記８の映像量子化パラメータ符号化器において、前記切り詰め手段は、前記値域を再構築量子化パラメータの値域と予測量子化パラメータの値から生成する。
（付記１０）過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測手段と、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する量子化パラメータ復号手段とを備える映像量子化パラメータ復号器において、差分量子化パラメータの値域を用いて、映像符号化処理において切り詰められた冗長な前記その他のbin を推定する推定手段を含む。
（付記１１）付記１０の映像量子化パラメータ復号器において、前記切り詰め手段は、前記値域を規格などで定められた値域とする。
（付記１２）付記１１の映像量子化パラメータ復号器において、前記切り詰め手段は、前記値域を再構築量子化パラメータの値域と予測量子化パラメータの値から生成する。
（付記１３）過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成し、量子化パラメータ及び前記予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成し、前記差分量子化パラメータが有意である場合、前記差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示すbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する映像量子化パラメータ符号化方法において、差分量子化パラメータの正負の情報と差分量子化パラメータの値域とを用いて、冗長な前記その他のbin を切り詰めるステップを含む。
（付記１４）付記１３の映像量子化パラメータ符号化方法において、前記第１のbin と前記正負を示すbin とで異なるコンテキストを用いて２値算術符号化するステップを含む。
（付記１５）付記１３の映像量子化パラメータ符号化方法において、前記値域を規格などで定められた値域とするステップを含む。
（付記１６）過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成し、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示すbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する映像量子化パラメータ復号方法において、前記差分量子化パラメータの正負を示すbin を復号して得られる差量子化パラメータの正負の情報と前記差分量子化パラメータの値域を用いて、映像符号化処理において切り詰められた冗長な前記その他のbin を推定するステップを含む。
（付記１７）付記１６の映像量子化パラメータ復号方法において、前記第１のbin と前記正負を示すbin とで異なるコンテキストを用いて２値算術復号するステップを含む。
（付記１８）付記１６の映像量子化パラメータ復号方法において、前記値域を規格などで定められた値域とするステップを含む。
（付記１９）過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測手段と、量子化パラメータ及び前記予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成する演算手段と、前記差分量子化パラメータが有意である場合、前記差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示すbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する量子化パラメータ符号化手段とを備える映像量子化パラメータ符号化器において、差分量子化パラメータの正負の情報と差分量子化パラメータの値域を用いて、冗長な前記その他のbin を切り詰める切り詰め手段を含む。
（付記２０）付記１９の映像量子化パラメータ符号化器において、前記第１のbin と前記正負を示すbin とで異なるコンテキストを用いて２値算術符号化する。
（付記２１）付記１９の映像量子化パラメータ符号化器において、前記切り詰め手段は、前記値域を規格などで定められた値域とする。
（付記２２）過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測手段と、差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示すbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する量子化パラメータ復号手段とを備える映像量子化パラメータ復号器において、前記差分量子化パラメータの正負を示すbin を復号して得られる差量子化パラメータの正負の情報と差分量子化パラメータの値域を用いて、映像符号化処理において切り詰められた冗長な前記その他のbin を推定する推定手段を含む。
（付記２３）付記２２の映像量子化パラメータ復号器において、前記第１のbin と前記正負を示すbin とで異なるコンテキストを用いて２値算術復号する。
（付記２４）付記２２の映像量子化パラメータ復号器において、前記切り詰め手段は、前記値域を規格などで定められた値域とする。
　以上、実施形態及び実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１１年６月２８日に出願された日本特許出願２０１１－１４２４５３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１１　　　予測部
　１２　　　演算部
　１３　　　量子化パラメータ符号化部
　２１　　　予測部
　２２　　　量子化パラメータ復号部
　１０１　　予測器
　１０２　　バッファ
　１０３１，１０３２　２値化器
　１０４　　適応２値算術符号化器
　１０５　　２値算術符号化器
　１０６　　値域決定部
　１１１　　スイッチ
　１１２　　スイッチ
　２０１　　予測器
　２０２　　バッファ
　２０３１，２０３２　２値化解除器
　２０４　　適応２値算術符号化器
　２０５　　２値算術符号化器
　２０６　　値域決定部
　２１１　　スイッチ
　２１２　　スイッチ

Claims (10)

  1. 　コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像符号化処理のために、量子化パラメータを符号化する映像量子化パラメータ符号化方法であって、
    　過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成し、
    　量子化パラメータ及び前記予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成し、
    　前記差分量子化パラメータが有意である場合、前記差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する
    　ことを特徴とする映像量子化パラメータ符号化方法。
  2. 　前記第２のbin とそれ以外のbin とで異なるコンテキストを用いて２値算術符号化する請求項１記載の映像量子化パラメータ符号化方法。
  3. 　コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像復号処理のために、量子化パラメータを復号する映像量子化パラメータ復号方法であって、
    　過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成し、
    　差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する
    　ことを特徴とする映像量子化パラメータ復号方法。
  4. 　前記第２のbin とそれ以外のbin とで異なるコンテキストを用いて２値算術復号する請求項３記載の映像量子化パラメータ復号方法。
  5. 　コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像符号化処理のために、量子化パラメータを符号化する映像量子化パラメータ符号化器であって、
    　過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測手段と、
    　量子化パラメータ及び前記予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成する演算手段と、
    　前記差分量子化パラメータが有意である場合、前記差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する量子化パラメータ符号化手段とを備える
    　ことを特徴とする映像量子化パラメータ符号化器。
  6. 　前記量子化パラメータ符号化手段は、第２のbin とそれ以外のbin とで異なるコンテキストを用いて２値算術符号化する請求項５記載の映像量子化パラメータ符号化器。
  7. 　コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像復号処理のために、量子化パラメータを復号する映像量子化パラメータ復号器であって、
    　過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する予測手段と、
    　差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する量子化パラメータ復号手段とを備える
    　ことを特徴とする映像量子化パラメータ復号器。
  8. 　前記量子化パラメータ復号手段は、第２のbin とそれ以外のbin とで異なるコンテキストを用いて２値算術復号する請求項７記載の映像量子化パラメータ復号器。
  9. 　コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像符号化処理のために、量子化パラメータを符号化する映像量子化パラメータ符号化器におけるコンピュータに、
    　過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する処理と、
    　量子化パラメータ及び前記予測量子化パラメータから差分量子化パラメータを生成する処理と、
    　前記差分量子化パラメータが有意である場合、前記差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術符号化する処理とを実行させるための
    　映像量子化パラメータ符号化プログラム。
  10. 　コンテキストベース適応２値算術符号化に基づいた映像復号処理のために、量子化パラメータを復号する映像量子化パラメータ復号器におけるコンピュータに、
    　過去の再構築量子化パラメータから予測量子化パラメータを生成する処理と、
    　差分量子化パラメータが有意であるか否かを示す第１のbin 、前記差分量子化パラメータの正負を示す第２のbin 、及び、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すその他のbin を２値算術復号する処理とを実行させるための
    　映像量子化パラメータ復号プログラム。
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