WO2014199551A1 - 映像符号化装置、映像符号化方法および映像符号化プログラム - Google Patents

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WO2014199551A1
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coefficient level
significant
orthogonal transform
level
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健太 徳満
慶一 蝶野
栄太 小林
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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 simultaneously quantizing orthogonal transform coefficients that are continuous in the transmission order.
  • each frame of the digitized video is divided into coding tree units (CTU: Coding Tree Unit), and each CTU is encoded in raster scan order. It becomes.
  • CTU is divided into coding units (CU: Coding Unit) in a quad tree structure and encoded.
  • CU Coding Unit
  • Each CU is predicted by being divided into prediction units (PU: Prediction Unit).
  • PU Prediction Unit
  • the prediction error of each CU is divided into transform units (TU: Transform Unit) in a quadtree structure, and is subjected to frequency conversion.
  • CU is a coding unit for intra prediction / interframe prediction.
  • intra prediction and inter-frame prediction will be described.
  • Intra prediction is prediction generated from the reconstructed image of the encoding target frame.
  • Non-Patent Document 1 defines 33 types of angle intra prediction shown in FIG.
  • an intra prediction signal is generated by extrapolating the reconstructed pixels around the encoding target block in any of the 33 types of directions shown in FIG.
  • a CU that uses intra prediction is referred to as an intra CU.
  • Inter-frame prediction is prediction based on an image of a reconstructed frame (reference picture) having a display time different from that of an encoding target frame.
  • inter-frame prediction is also referred to as inter prediction.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of inter-frame prediction.
  • the motion vector MV (mv x , mv y ) indicates the parallel movement amount of the reconstructed image block of the reference picture with respect to the encoding target block.
  • Inter prediction generates an inter prediction signal based on a reconstructed image block of a reference picture (using pixel interpolation if necessary).
  • a CU using inter prediction is referred to as an inter CU.
  • a frame encoded only by the intra CU is called an I frame (or I picture).
  • a frame encoded including not only an intra CU but also an inter CU is called a P frame (or P picture).
  • a frame that is encoded including not only one reference picture for inter prediction of a block but also an inter CU that uses two reference pictures at the same time is called a B frame (or B picture).
  • 11 includes a frequency converter 101, a quantizer 1020, an entropy encoder 103, an inverse frequency transformer / inverse quantizer 104, a buffer 105, a predictor 106, and an estimator 107.
  • FIG. 12 illustrates an example of CTU partitioning of the t-th frame when the spatial resolution of the frame is CIF (Common Intermediate Format) and a CTU size of 64, and an example of CU partitioning of the eighth CTU (CTU8)
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing a quadtree structure corresponding to the CU partitioning example of CTU8.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of TU partitioning of a CU.
  • the upper part shows an example of intra prediction 2N ⁇ 2N PU CU TU partitioning.
  • the CU is an intra prediction
  • the root of the quad tree is arranged in the PU, and the prediction error is expressed by a quad tree structure.
  • the bottom row shows an example of inter prediction 2N ⁇ N PU CU TU partitioning.
  • the root of the quad tree is placed in the CU, and the prediction error is expressed by a quad tree structure.
  • the estimator 107 determines a CU quadtree structure, a PU partition shape, and a TU quadtree structure for each CTU.
  • the predictor 106 generates a prediction signal for the input image signal of the CU based on the CU quadtree structure and the PU partition shape determined by the estimator 107.
  • the prediction signal is generated based on the above-described intra prediction or inter prediction.
  • the frequency converter 101? Performs frequency conversion on the prediction error image obtained by subtracting the prediction signal from the input image signal based on the TU quadtree structure determined by the estimator 107 ?.
  • the quantizer 1020 quantizes the frequency-transformed prediction error image (orthogonal transform coefficient).
  • the quantized orthogonal transform coefficient is referred to as a coefficient level.
  • a coefficient level having a value other than 0 is called a significant coefficient level.
  • the quantizer 1020 includes a coefficient level calculation unit 1201 that receives an orthogonal transform coefficient Kij and a quantization parameter QP and outputs a coefficient level Lij.
  • the entropy encoder 103 entropy-encodes cu_split_flag indicating a CTU quadtree structure, a prediction parameter, and a coefficient level.
  • the inverse frequency transform / inverse quantizer 104 dequantizes the coefficient level. Further, the inverse frequency transform / inverse quantizer 104 performs inverse frequency transform on the inversely quantized orthogonal transform coefficient.
  • the reconstructed prediction error image subjected to the inverse frequency conversion is supplied with a prediction signal and supplied to the buffer 105.
  • the buffer 105 stores the reconstructed image.
  • a general video encoding device Based on the above-described operation, a general video encoding device generates a bit stream.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example in which Kij is quantized with Qs having a value of 4096 and a parameter f having a value of 1/3.
  • the operations of the quantizer 1020 and the entropy encoder 103 will be described in detail using the example of 4 ⁇ 4 TU shown in FIG.
  • an orthogonal transformation coefficient Kij and a coefficient level Lij of 4 ⁇ 4 TU are defined as follows.
  • Kij (0 ⁇ i, j ⁇ 3) is defined as the value of the orthogonal transformation coefficient at the horizontal position i and the vertical position j on the frequency axis.
  • the coefficient level Lij is defined as the value of the coefficient level corresponding to the orthogonal transformation coefficient Kij.
  • Kij and Lij are higher frequency components.
  • the coefficient level calculation unit 1201 calculates the coefficient level Lij by dividing Kij by the quantization step Qs. Formally, the coefficient level Lij is expressed by equation (1).
  • Lij Sign (Kij) / Floor (
  • Sign (a) is a function that returns the sign of the input a
  • Floor (a) is a function that returns the largest integer less than or equal to the input a
  • f is a parameter that determines the quantization characteristics (0 ⁇ f ⁇ 0.5). is there.
  • the value of f is 1/6 for inter prediction and 1/3 for intra prediction.
  • N is the block size of TU.
  • N 4.
  • FIG. 16 shows an example in which Kij is quantized with Qs having a value of 4096 and f having a value of 1/3.
  • the position information is information indicating the positions of all significant coefficient levels included in the TU.
  • position information in HEVC includes information last_significant_x and last_significant_y indicating the horizontal position and vertical position of the significant coefficient level to be transmitted first, and (last_significant_x, last_significant_y) Further, it is composed of information siginificant_coeff_flag indicating presence / absence of a significant coefficient level at each of the subsequent positions to (0, 0). Therefore, the number of position information bits is the sum of the number of bits of last_significant_x, the number of bits of last_significant_y, and the number of bits of siginificant_coeff_flag determined based on the position of the significant coefficient level to be transmitted first.
  • value information is information indicating the value of the significant coefficient level.
  • the value information in HEVC is information coeff_abs_level_greater1_flag indicating whether or not the absolute value of the significant coefficient level is greater than 1, whether or not the absolute value of the significant coefficient level is greater than 2.
  • This information is composed of coeff_abs_level_remaining information.
  • the number of value information bits is the sum of the number of bits of coeff_abs_level_greater1_flag, the number of bits of coeff_abs_level_greater2_flag, the number of bits of coeff_sign_flag, and the number of bits of coeff_abs_level_remaining.
  • Table 1 shows the relationship between position information and value information and coefficient level Lij.
  • Table 1 IV the items on the vertical axis with respect to the horizontal axis indicate information on each Lij in the 4 ⁇ 4 TU shown in FIG.
  • siginificant_coeff_flag indicates the presence / absence of a significant coefficient level at each position from (3, 0) to (0, 0).
  • siginificant_coeff_flag 1
  • siginificant_coeff_flag 0.
  • Table 2 (b) shows the relationship between position information, value information, and the number of bits of value information.
  • the items on the vertical axis relative to the horizontal axis indicate the number of position information bits and value information bits of 4 ⁇ 4 TU shown in FIG.
  • bin refers to one bit in the intermediate bit string before being converted to the bitstream output by the entropy encoder 103.
  • the entropy encoder 103 ⁇ ⁇ transmits bit 13bin of the position information of all the significant coefficient levels in the TU and then the value information bits of each significant coefficient level. A total of 4 bins are transmitted.
  • the position information is composed of last_significant_x, last_significant_y and siginificant_coeff_flag.
  • siginificant_coeff_flag indicates the presence / absence of a significant coefficient level at each of the 9 positions from the position (2, 1) to (0, 0) following the position of the first significant coefficient to be transmitted, and is 9 bin.
  • the value information is composed of coeff_abs_level_greater1_flag, coeff_abs_level_greater2_flag, coeff_sign_flag, and coeff_abs_level_remaining.
  • coeff_abs_level_greater1_flag compared L 30 and L 01, are 2bin indicate whether 1 or greater.
  • coeff_abs_level_greater2_flag is 0bin because there is no coefficient level with an absolute value of a significant coefficient level greater than 2.
  • coeff_sign_flag indicates the sign of L 30 and L 01 and is 2 bins.
  • coeff_abs_level_remaining is 0bin because there is no coefficient level with an absolute value of the significant coefficient level greater than 2.
  • Non-Patent Document 1 Based on 7.3.8.11 of Non-Patent Document 1, there is a maximum of 16 per 4x4 TU, so coeff_sign_flag is 16 bins at maximum. Based on 9.3.3.9 of Non-Patent Document 1, bin for coeff_abs_level_remaining is calculated.
  • the quantizer of the general video encoding device described above may generate a high cost coefficient level.
  • the high cost coefficient level is a significant coefficient level that generates a large number of bits after entropy coding despite not improving the signal-noise ratio.
  • a typical example is a significant coefficient level having a small value and a large number of bits of position information.
  • the above-described general video encoding apparatus has a problem that the compression efficiency is lowered by the transmission of the high cost coefficient level output from the quantizer.
  • Non-Patent Document 2 it is possible to prevent the occurrence of a high cost coefficient level by quantizing the orthogonal transform coefficient in consideration of the number of bits of value information and the number of bits of position information.
  • the calculation of the number of position information bits described in Non-Patent Document 2 uses information on whether or not the quantizer has output a significant coefficient level until immediately before. Therefore, when the occurrence of a high cost coefficient level is prevented using the number of bits of position information, a plurality of coefficient levels that are consecutive in the transmission order cannot be determined simultaneously. That is, parallel quantization processing cannot be performed.
  • a video encoding apparatus that cannot perform parallel quantization processing needs to maintain processing performance by raising the clock frequency, which increases power consumption.
  • the present invention simultaneously determines a plurality of coefficient levels that are consecutive in the transmission order in consideration of the number of bits of value information and position information, and thereby achieves both a compression efficiency reduction prevention and a parallel quantization process of a plurality of orthogonal transform coefficients.
  • An object is to provide an encoding device, a video encoding method, and a video encoding program.
  • a video encoding apparatus includes an orthogonal transform unit that orthogonally transforms an image block to calculate an orthogonal transform coefficient, a quantization unit that quantizes the orthogonal transform coefficient to calculate a coefficient level, and all of the coefficient levels.
  • Entropy encoding means for entropy encoding the position information of each significant coefficient level and then entropy encoding the value information of each significant coefficient level to output a bitstream, and the quantization means is a processing target in the image block.
  • the value information bit number calculating means for calculating the value information bit number of the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be monitored, and the coefficient level output by the quantizing means from the first N bits before in the transmission order in the image block, State variable update means for updating a state variable indicating whether or not at least one of them is significant, and orthogonal transformation to be processed Position information bit number calculating means for calculating the number of position information bits of the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be processed based on the position of the number and the state variable, and the number of value information bits and the number of position information bits are predetermined. And a high cost coefficient level detecting / removing means for setting a significant coefficient level satisfying the above condition to 0.
  • the video coding method orthogonally transforms an image block to calculate orthogonal transform coefficients, quantize the orthogonal transform coefficients to calculate coefficient levels, and entropy the position information of all significant coefficient levels among the coefficient levels.
  • the number of significant coefficient level value information bits is calculated, and a state variable indicating whether or not at least one of the coefficient levels from the top to the previous N blocks in the transmission order in the image block is significant is updated, Calculates the number of position information bits at the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be processed based on the position of the orthogonal transform coefficient to be processed and the state variable , And the number of position information bits and the number of values of information bits, characterized in that the 0 satisfying a predetermined condition significant coefficient level.
  • the video encoding program allows a computer to orthogonally transform an image block to calculate orthogonal transform coefficients, to quantize the orthogonal transform coefficients to calculate coefficient levels, and to calculate all significant values among the coefficient levels.
  • the processing target in the image block State variable that indicates whether or not at least one of the coefficient levels from the beginning to the Nth preceding in the transmission order in the image block is significant, and the process of calculating the value information bit number of the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient Based on the processing to update the position of the orthogonal transformation coefficient to be processed and the state variable.
  • a process of calculating the number of position information bits of a significant coefficient level of a transform coefficient and a process of setting a significant coefficient level satisfying a predetermined condition between a value information bit number and a position information bit number to 0 are executed. .
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a video encoding device according to the present invention.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the adaptive quantizer in 1st Embodiment. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of CTU partitioning of frame t and a CU partitioning example of CTU8 of frame t. It is explanatory drawing which shows the quadtree structure corresponding to the CU division
  • the video encoding device is not information on whether or not the quantizer has output a significant coefficient level until immediately before, but from the head in the transmission order to N (N ⁇ 2) before processing.
  • the number of position information bits is calculated using information on whether or not the quantizer outputs a significant coefficient level.
  • the video encoding apparatus can calculate the number of position information bits without using the immediately preceding N ⁇ 1 coefficient levels, and can perform parallel processing.
  • the probability of erroneously estimating the number of transmission bits ⁇ R by mistake is the probability that the quantizer outputs all 0 from the beginning of the TU to N (N ⁇ 2) before the processing target M, and the N immediately before the processing target.
  • the product of the probabilities that one of the -1 coefficient levels is a significant coefficient level. Since the former probability is a direct product of values less than 1, it becomes smaller as it reaches the end in the transmission order, that is, as the frequency component of the coefficient level becomes lower.
  • the coefficient level tends to be biased to 0, the probability of the latter also becomes a small value. Since the probability of erroneously estimating the number of position information bits is low, the probability of removing a coefficient level that is not a high cost coefficient level is also low.
  • the video encoding device calculates the number of position information bits for each significant coefficient level using coefficient levels output from the quantizer from the beginning of the image block to the previous N blocks in the transmission order, and N consecutive temporary blocks. Since the coefficient level to be quantized and output can be determined in consideration of the number of bits of position information and value information at the same time with respect to the coefficient level, it is possible to achieve both compression efficiency reduction prevention and parallel quantization processing of a plurality of orthogonal transform coefficients.
  • FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a video encoding apparatus according to the present invention.
  • the configuration of a video encoding apparatus according to a first embodiment that outputs a bit stream using each frame of a digitized video as an input image will be described.
  • the video encoding apparatus regards a coefficient level in which the number of position information bits is larger than the number of value information bits as a high-cost coefficient level, and simultaneously quantizes N consecutive orthogonal transform coefficients.
  • the video encoding apparatus simultaneously determines a plurality of coefficient levels that are consecutive in the transmission order in consideration of the number of bits of value information and the number of bits of position information, thereby preventing reduction in compression efficiency and parallel quantization of a plurality of orthogonal transform coefficients. Both of the conversion process.
  • the video encoding apparatus shown in FIG. 1B includes a frequency converter 101, an adaptive quantizer 1021, an entropy encoder 103, an inverse frequency transformer / inverse quantizer 104, a buffer 105, a predictor 106, and an estimator 107. .
  • an adaptive quantizer 1021 is provided instead of the quantizer 1020.
  • Other blocks in the video encoding device shown in FIG. 1B are the same as the blocks in the video encoding device shown in FIG. Therefore, only the adaptive quantizer 1021 will be described below.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of adaptive quantizer 1021.
  • the adaptive quantizer shown in FIG. 2 includes a value information bit number calculation unit (R value calculation unit) 1202, a position information bit number calculation unit (R position ) in addition to the coefficient level calculation unit 1201 of the quantizer shown in FIG. A calculation unit) 1203, a high cost coefficient level detection / removal unit 1204, and a state variable update unit (StateFlag update unit) 1205.
  • the coefficient level calculation unit 1201, the value information bit number calculation unit (R value calculation unit) 1202, the position information bit number calculation unit (R position calculation unit) 1203, and the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 are collectively referred to. This is referred to as a coefficient level determination unit 110.
  • the coefficient level calculation unit 1201 receives the orthogonal transformation coefficient Kij and the quantization parameter QP using the above equation (1), and outputs a temporary coefficient level L′ ij.
  • L′ ij For example, in the case of 4 ⁇ 4 TU, transmission order ⁇ ⁇ ((3, 3) ⁇ (3, 2) ⁇ (2, 3) ⁇ (3 for each orthogonal transform coefficient Kij (0 ⁇ i, j ⁇ 3) , 1) ⁇ (2, 2) ⁇ (1, 3) ⁇ (3, 0) ⁇ (2, 1) ⁇ (1, 2) ⁇ (0, 3) ⁇ (2, 0) ⁇ (1, 1 ) ⁇ (0, 2) ⁇ (1, 0) ⁇ (0, 1) ⁇ (0,) 0)), L'ij (0 ⁇ i, j ⁇ 3) is output.
  • the R value calculation unit 1202 receives the temporary coefficient level L′ ij, calculates R value that is the number of value information bits, and outputs it.
  • R value is the number of bits of information indicating the value of L′ ij. Specifically, R value is the number of bits of information coeff_abs_level_greater1_flag indicating whether the absolute value of the significant coefficient level is greater than 1, and the number of bits of information coeff_abs_level_greater2_flag indicating whether the absolute value of the significant coefficient level is greater than 2 , Based on the number of bits of information coeff_sign_flag indicating the sign of the significant coefficient level, the absolute value of the processing-target significant coefficient level, and the absolute value of the significant coefficient level immediately before the processing-target significant coefficient level.
  • R value is the sum of the number of bits of information coeff_abs_level_remaining indicating the absolute value of the value obtained by subtracting coeff_abs_level_greater1_flag and coeff_abs_level_greater2_flag from the absolute value of the significant coefficient level.
  • the StateFlag updating unit 1205 monitors the coefficient level Lij output from the adaptive quantizer 1021, updates the StateFlag and outputs it.
  • the StateFlag updating unit 1205 updates the StateFlag to 1 when the adaptive quantizer 1021 outputs a significant coefficient level Lij from the top in the transmission order in the processing target TU up to N ( ⁇ 2).
  • the K 13 StateFlag is used using the coefficient levels L 33 and L 32 output by the adaptive quantizer 1021 up to the previous four lines. Update. That is, when the StateFlag is updated, the immediately preceding three coefficient levels L 23 , L 31 , and L 22 are not used.
  • the R position calculation unit 1203 receives the orthogonal transform coefficient position (i, j) and StateFlag, calculates R position that is the number of position information bits, and outputs it.
  • R position is the number of bits of information indicating the positions on the frequency axis of all significant coefficient levels of TU.
  • the R position calculation unit 1203 determines that the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be processed is the first significant coefficient level transmitted, and sets the horizontal position and the vertical position of the significant coefficient level respectively.
  • the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 receives L′ ij, R value , and R position , and outputs the coefficient level Lij.
  • R position is larger than R value
  • the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 detects L′ ij as the high cost coefficient level and outputs a value of 0 as Lij. That is, the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 prevents the generation of the high cost coefficient level. Otherwise, the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 outputs the temporary coefficient level L′ ij as Lij.
  • the coefficient level determination unit 110 ⁇ ⁇ receives Kij, QP, and orthogonal transform coefficient position (i, j), and outputs Lij.
  • the adaptive quantizer 1021 performs transmission order (for example, (3, 3) in the case of 4x4 TU) ⁇ (for each orthogonal transform coefficient Kij (0 ⁇ i, j ⁇ 3) ( 3, 2) ⁇ (2, 3) ⁇ (3, 1) ⁇ (2, 2) ⁇ (1, 3) ⁇ (3, 0) ⁇ (2, 1) ⁇ (12) ⁇ (0, 3) ⁇ (2, 0) ⁇ (1, 1) ⁇ (0, 2) ⁇ (1, 0) ⁇ (0, 1) ⁇ (0, 0) in this order):
  • step S101 the coefficient level calculation unit 1201 inputs the orthogonal transformation coefficient Kij and the quantization parameter QP using the above equation (1), and outputs the temporary coefficient level L′ ij.
  • step S103 the R value calculation unit 1202 receives the temporary coefficient level L′ ij and calculates R value which is the number of value information bits. Then, the process proceeds to step S104.
  • step S104 the R position calculation unit 1203 determines whether StateFlag is 0. If StateFlag is 0, the process proceeds to step S105. When StateFlag is 1, the value of R position is set to 0. Then, the process proceeds to step S106.
  • step S105 the R position calculation unit 1203 inputs the orthogonal transform coefficient position (i, j) and StateFlag, and calculates R position which is the number of position information bits. Then, the process proceeds to step S106.
  • step S106 the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 receives L′ ij, R value , and R position , and outputs the coefficient level Lij.
  • the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 detects L′ ij as the high cost coefficient level when R position is greater than R value , and outputs a value of 0 as Lij. That is, the occurrence of a high cost coefficient level is prevented. Otherwise, the temporary coefficient level L′ ij is output as Lij. Then, the process proceeds to step S107.
  • step S107 the state variable update unit 1205 determines whether or not a significant coefficient level has been output from the top to N ( ⁇ 2) in the transmission order in the processing target TU.
  • the coefficient level is output by the part that performs quantization in adaptive quantizer 1021.
  • the process proceeds to step S108. Otherwise, the process proceeds to step S109.
  • step S108 the StateFlag update unit 1205 updates StateFlag to 1. Then, control goes to a step S109.
  • step S109 the adaptive quantizer 1021 determines whether or not all orthogonal transform coefficients included in the TU have been quantized. When all the orthogonal transform coefficients are quantized, the TU quantization process ends. Otherwise, the process proceeds to step S101 in order to quantize the next orthogonal transform coefficient.
  • the video encoding apparatus of the present embodiment using the adaptive quantizer 1021 described above determines the coefficient level of the orthogonal transform coefficient in consideration of the number of bits of value information and the number of bits of position information (high cost coefficient level). Detection / removal) can prevent the occurrence of a high cost coefficient level.
  • the adaptive quantizer 1021 calculates the number of bits of position information of each significant coefficient level by using the coefficient levels up to N ⁇ 2) from the beginning of the TU in the transmission order, so that consecutive N ( ⁇ 2) High cost coefficient level can be detected / removed simultaneously for one provisional coefficient level.
  • the video encoding apparatus simultaneously determines a plurality of coefficient levels that are consecutive in the transmission order in consideration of the number of bits of the value information and the number of bits of the position information.
  • Parallel quantization processing of orthogonal transform coefficients can be achieved at the same time.
  • FIG. 4 (b) is a block diagram showing a configuration example of an adaptive quantizer 1021 that performs parallel processing on orthogonal transform coefficients Kij that are continuous in the transmission order.
  • the adaptive quantizer 1021 shown in FIG. 4B includes two coefficient level determination units 110A and 110B, two state variable update units (StateFlag update units) 1205A and 1205B, a distributor 111 and a multiplexer 112.
  • StateFlag update units state variable update units
  • the distributor 111 receives two orthogonal transform coefficients Kij that are consecutive in the transmission order and their orthogonal transform coefficient positions (i, j) as input, and each orthogonal transform coefficient Kij and orthogonal transform coefficient position (i, j) follow.
  • K 33 and K 32 which are consecutive in the transmission order and their orthogonal transform coefficient positions (3, 3) and (3, 2) are input, K 33 and ( 3 and 3) and K 32 and (3, 2) are output to the coefficient level determination unit 110B (the output destination may be reversed). This distribution processing is performed on all orthogonal transform coefficients in the TU in the order of transmission.
  • the coefficient level determination units 110A and 110B operate in the same manner as the coefficient level determination unit 110.
  • the state variable update unit (StateFlag update unit) 1205A and 1205B operates in the same manner as the state variable update unit (StateFlag update unit) 1205.
  • the multiplexer 112 receives the coefficient levels Lij output from the two coefficient level determining units 110A and 110B, rearranges them in the order of transmission, and outputs the two coefficient levels. Specifically, L 33 and L 32 output from the two coefficient level determining units 110A and 110B are input, rearranged in the order of transmission, and output in the order of L 33 and L 32 . This process is performed for all orthogonal transform coefficients in the TU in the order of transmission.
  • FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the video encoding apparatus according to the present invention.
  • the video encoding apparatus uses the value information bit number, the position information bit number, and the square error reduction amount when detecting the high cost coefficient level.
  • the video coding apparatus shown in FIG. 5 has an adaptive quantizer 1021 to which a square error reduction amount calculation unit (D calculation unit) 1206 is added. That is, a square error reduction amount calculation unit 1206 is added in the coefficient level determination unit 110. Further, in the second embodiment, the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 of the adaptive quantizer 1021 inputs L′ ij, R value , R position , and the square error reduction amount D 1, and the coefficient level Lij Is output.
  • D calculation unit square error reduction amount calculation unit
  • the square error reduction amount calculation unit 1206 and the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 will be described.
  • the square error reduction amount calculation unit 1206 receives the orthogonal transform coefficient Kij, the quantization parameter QP, and L'ij, and outputs a square error reduction amount D.
  • the square error reduction amount D is a square error reduction amount with respect to Kij.
  • the square error reduction amount calculation unit 1206 calculates D using Kij, Qs, and L'ij as shown in the following equation (3).
  • the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 inputs L′ ij, R value , R position , and D and outputs the coefficient level Lij.
  • the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 determines that L'ij is the high cost coefficient level when the product of the sum of R value and R position and ⁇ is equal to or greater than the square error reduction amount D, and 0 The value of is output as Lij. If L'ij is not at a high cost coefficient level, L'ij is output as Lij. Note that ⁇ is the gradient of the relationship between the square error reduction amount and the transmission code amount.
  • ⁇ depends on the quantization parameter QP, and becomes smaller as the quantization parameter becomes smaller (as the quantization step size becomes smaller), and becomes larger as the quantization parameter becomes larger (as the quantization step size becomes larger).
  • ⁇ is expressed by the following equation (4) using Qs.
  • the adaptive quantizer 1021 For each TU, the adaptive quantizer 1021 performs transmission order (for example, (3, 3) in the case of 4x4 TU) ⁇ (for each orthogonal transform coefficient Kij (0 ⁇ i, j ⁇ 3) ( 3, 2) ⁇ (2, 3) ⁇ (3, 1) ⁇ (2, 2) ⁇ (1, 3) ⁇ (3, 0) ⁇ (2, 1) ⁇ (1, 2) ⁇ (0, 3) ⁇ (2, 0) ⁇ (1, 1) ⁇ (0, 2) ⁇ (1, 0) ⁇ (0, 1) ⁇ (0, 0) in this order):
  • step S201 the coefficient level calculation unit 1201 inputs the orthogonal transform coefficient Kij and the quantization parameter QP using the above equation (1), and outputs the temporary coefficient level L′ ij.
  • step S203 the R value calculation unit 1202 receives the temporary coefficient level L′ ij and calculates R value which is the number of value information bits. Then, the process proceeds to step S204.
  • step S204 the R position calculation unit 1203 determines whether StateFlag is 0. If StateFlag is 0, the process proceeds to step S205. When StateFlag is 1, the R position calculation unit 1203 sets the value of R position to 0. Then, control goes to a step S206.
  • step S205 the R position calculation unit 1203 inputs the orthogonal transform coefficient position (i, j) and StateFlag, and calculates R position which is the number of position information bits. Then, control goes to a step S206.
  • step S206 the square error reduction amount calculation unit 1206 calculates D which is a square error reduction amount for the orthogonal transform coefficient. Then, the process proceeds to step S207.
  • step S207 the high-cost coefficient level detection / removal unit 1204 determines that L′ ij is a high-cost coefficient level when the product of ⁇ and the sum of R position and R value is equal to or greater than D. Output the value as Lij. If L′ ij is not at the high cost coefficient level, the high cost coefficient level detection / removal unit 1204 outputs L′ ij as Lij. Then, control goes to a step S208.
  • step S208 the state variable update unit 1205 determines whether or not a significant coefficient level has been output from the beginning to N ( ⁇ 2) in the transmission order in the processing target TU. When one or more significant coefficient levels are output, the process proceeds to step S209. Otherwise, the process proceeds to step S210.
  • step S209 the StateFlag update unit 1205 updates StateFlag to 1. Then, the process proceeds to step S210.
  • step S210 the adaptive quantizer 1021 determines whether all orthogonal transform coefficients included in the TU have been quantized. When all the orthogonal transform coefficients are quantized, the TU quantization process ends. Otherwise, the process proceeds to step S201 to quantize the next orthogonal transform coefficient.
  • high cost coefficient level detection / removal is applied to the significant temporary coefficient levels of all values.
  • high cost coefficient level detection / removal is applied only to significant temporary coefficient levels of small values (eg, 1 or 2 in absolute value), not to significant temporary coefficient levels of all values. Also good. This is because a significant coefficient level having a small value tends to become a high cost coefficient level.
  • image quality deterioration caused by, for example, erroneously setting the coefficient value having a large value to 0 can be suppressed.
  • the number of times of applying the high cost coefficient level detection / removal is statistically reduced, so that the quantization processing time can be shortened.
  • high cost coefficient level detection / removal is applied to significant temporary coefficient levels of all values in the TU.
  • the high cost coefficient level is detected for the remaining significant temporary coefficient levels in the TU.
  • / Removal may be applied. By doing so, it is possible to suppress image quality degradation caused by, for example, erroneously setting many small significant coefficient levels to zero.
  • the video encoding process is realized by software, the number of times of applying the high cost coefficient level detection / removal is statistically reduced, so that the quantization processing time can be shortened.
  • the absolute value sum is easily calculated by the high cost coefficient level detection / removal unit.
  • each of the above embodiments can be configured by hardware, it can also be realized by a computer program.
  • the information processing system shown in FIG. 7 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 a program for realizing the function of each block shown in FIG. Then, the processor 1001 implements the function of the video encoding device shown in FIG. 1B by executing processing according to the program stored in the program memory 1002.
  • FIG. 8 (b) is a block diagram showing the main part of the video encoding apparatus according to the present invention.
  • the video encoding apparatus according to the present invention includes an orthogonal transform unit 11 that performs orthogonal transform on an image block to calculate orthogonal transform coefficients, and a quantization unit that quantizes the orthogonal transform coefficients to calculate a coefficient level. 12 and an entropy encoding unit 13 that entropy-encodes the position information of all the significant coefficient levels among the coefficient levels and then entropy-encodes the value information of each significant coefficient level and outputs a bitstream.
  • the converting unit 12 is a value information bit number calculation unit that calculates the value information bit number of the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be processed in the image block, and quantizes from the beginning to the Nth previous in the transmission order in the image block
  • a state variable update unit that monitors a coefficient level output by the unit and updates a state variable indicating whether or not at least one of them is significant; Based on the position of the transform coefficient and the state variable, a position information bit number calculation unit that calculates the number of position information bits of the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be processed, the value information bit number and the position information bit number, Includes a high cost coefficient level detection / removal unit that sets a significant coefficient level satisfying a predetermined condition to 0.
  • Orthogonal transformation means for orthogonally transforming an image block to calculate orthogonal transformation coefficients
  • quantization means for quantizing the orthogonal transformation coefficients to calculate coefficient levels, and all significant coefficient levels among the coefficient levels
  • Entropy-encoding means for entropy-encoding the value information of each significant coefficient level and outputting a bitstream after entropy-encoding the position information of each of the significant coefficient levels
  • the quantization means includes: Value information bit number calculating means for calculating the value information bit number of the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be processed in the image block, and the quantizing means output from the head to N before the transmission order in the image block
  • State variable updating means for monitoring the coefficient level and updating a state variable indicating whether at least one of them is significant
  • Position information bit number calculating means for calculating the position information bit number of the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be processed based on the position of the orthogonal transform coefficient to be processed and the state variable, and the value information
  • a video coding apparatus compris
  • Orthogonal transformation means for orthogonally transforming an image block to calculate an orthogonal transformation coefficient
  • quantization means for quantizing the orthogonal transformation coefficient to calculate a coefficient level, and all significant coefficient levels among the coefficient levels
  • Entropy-encoding means for entropy-encoding the value information of each significant coefficient level and outputting a bitstream after entropy-encoding the position information of each of the significant coefficient levels
  • the quantization means includes: Value information bit number calculating means for calculating the value information bit number of the significant coefficient level of the orthogonal transform coefficient to be processed in the image block, and the coefficient level output by the quantizing means from the beginning to immediately before in the transmission order in the image block And update a state variable that indicates whether at least one of the previous N-1 coefficient levels is significant
  • the number of position information bits for calculating the number of position information bits of the significant coefficient level of the orthogonal transformation coefficient to be processed based on the state variable update means, the position of the orthogonal transformation coefficient to be processed and the state variable
  • the said quantization means contains the square error reduction amount calculation means which calculates the square error reduction amount with respect to an orthogonal transformation coefficient using a quantization parameter, the said significant coefficient level, and the said orthogonal transformation coefficient.
  • the high cost coefficient level detection / removal means uses the position information bit number, the value information bit number, and the square error reduction amount, so that the square error reduction amount is calculated as follows.
  • the video encoding apparatus according to supplementary note 1 or supplementary note 2, wherein a significant coefficient level that is equal to or less than a value obtained by multiplying a sum with a value information bit by a predetermined multiplier is set to 0.
  • Orthogonal Transformer 12 Quantizer 13 Entropy Encoder 101 Frequency Converter 1021 Adaptive Quantizer 103 Entropy Encoder 104 Inverse Frequency Transform / Inverse Quantizer 105 Buffer 106 Predictor 107 Estimator 110, 110A, 110B Coefficient Level determination unit 1001 Processor 1002 Program memory 1003 Storage medium 1004 Storage medium 1201 Coefficient level calculation unit 1202 Value information bit number calculation unit (R value calculation unit) 1203 Position information bit number calculation part (R position calculation part) 1204 High cost coefficient level detection / removal unit 1205, 1205A, 1205B State variable update unit (StateFlag update unit) 1206 Square error reduction calculation part (D calculation part)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

　直交変換係数を量子化して係数レベルを計算する量子化部は、画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算し、画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までに量子化手段が出力した係数レベルを監視して、少なくともその一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新し、処理対象とする直交変換係数の位置と状態変数とに基づいて、処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算し、値情報ビット数と位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にする。

Description

映像符号化装置、映像符号化方法および映像符号化プログラム
　本発明は、伝送順で連続する直交変換係数を同時に量子化する技術に関する。
　非特許文献１に記載された方法に基づいた映像符号化方式において、ディジタル化された映像の各フレームは符号化ツリーユニット（CTU ：Coding Tree Unit）に分割され、ラスタスキャン順で各CTU が符号化される。CTU は、クアッドツリー構造で符号化ユニット（CU：Coding Unit ）に分割されて符号化される。各CUは、予測ユニット（PU：Prediction Unit ）に分割されて予測される。また、各CUの予測誤差は、クアッドツリー構造で、変換ユニット（TU：Transform Unit ）に分割されて周波数変換される。
　CUは、イントラ予測／フレーム間予測の符号化単位である。以下、イントラ予測およびフレーム間予測を説明する。
　イントラ予測は、符号化対象フレームの再構築画像から生成する予測である。非特許文献１では、図9 に示す33種類の角度イントラ予測などが定義されている。角度イントラ予測では、符号化対象ブロック周辺の再構築画素を図9 に示す33種類の方向のいずれかに外挿して、イントラ予測信号が生成される。以下、イントラ予測を用いるCUをイントラCUと呼ぶ。
　フレーム間予測は、符号化対象フレームと表示時刻が異なる再構築フレーム（参照ピクチャ）の画像に基づく予測である。以下、フレーム間予測をインター予測とも呼ぶ。図10は、フレーム間予測の例を示す説明図である。動きベクトルMV＝（mvx, mvy）は、符号化対象ブロックに対する参照ピクチャの再構築画像ブロックの平行移動量を示す。インター予測は、参照ピクチャの再構築画像ブロックに基づいて（必要であれば画素補間を用いて）、インター予測信号を生成する。以下、インター予測を用いるCUをインターCUと呼ぶ。
　なお、イントラCUのみで符号化されたフレームはＩフレーム（またはＩピクチャ）と呼ばれる。イントラCUだけでなくインターCUも含めて符号化されたフレームはＰフレーム（またはＰピクチャ）と呼ばれる。ブロックのインター予測に１枚の参照ピクチャだけでなく、さらに同時に２枚の参照ピクチャを用いるインターCUを含めて符号化されたフレームはＢフレーム（またはＢピクチャ）と呼ばれる。
　次に、図11を参照して、ディジタル化された映像の各フレームの各CUを入力画像としてビットストリームを出力する一般的な映像符号化装置の構成と動作を説明する。
　図11に示す映像符号化装置は、周波数変換器101 、量子化器1020、エントロピー符号化器103 、逆周波数変換／逆量子化器104 、バッファ105 、予測器106 、および推定器107 を備える。
　図12は、フレームの空間解像度がCIF （Common Intermediate Format）、CTU サイズが64の場合の第t 番目のフレームのCTU 分割例、および、第8 番目のCTU （CTU8）のCU分割例を示す説明図である。また、図13は、CTU8のCU分割例に対応するクアッドツリー構造を示す説明図である。
　図14は、CUのTU分割例を示す説明図である。上段には、イントラ予測 2N×2N PU のCUのTU分割例が示されている。CUがイントラ予測の場合、クアッドツリーの根（Root）をPUに配置し、予測誤差をクアッドツリー構造で表現する。下段には、インター予測 2N×N PUのCUのTU分割例が示されている。CUがインター予測の場合、クアッドツリーの根（Root）をCUに配置し、予測誤差をクアッドツリー構造で表現する。
　推定器107 は、CTU 毎に、CUクアッドツリー構造、PU分割形状、およびTUクアッドツリー構造を決定する。
　予測器106 は、推定器107 が決定したCUクアッドツリー構造およびPU分割形状に基づいて、CUの入力画像信号に対する予測信号を生成する。予測信号は、上述したイントラ予測またはインター予測に基づいて生成される。
　周波数変換器101 は、推定器107 が決定したTUクアッドツリー構造に基づいて、入力画像信号から予測信号を減じた予測誤差画像を周波数変換する。
　量子化器1020は、周波数変換された予測誤差画像（直交変換係数）を量子化する。以下、量子化された直交変換係数を係数レベルと呼ぶ。また、０以外の値を持つ係数レベルを有意係数レベルと呼ぶ。図15に示すように、量子化器1020は、直交変換係数Kij と量子化パラメータQPとを入力し、係数レベルLij を出力する係数レベル計算部1201を備える。
　エントロピー符号化器103 は、CTU のクアッドツリー構造を示すcu_split_flag、予測パラメータ、および係数レベルをエントロピー符号化する。
　逆周波数変換／逆量子化器104 は、係数レベルを逆量子化する。さらに、逆周波数変換／逆量子化器104 は、逆量子化した直交変換係数を逆周波数変換する。逆周波数変換された再構築予測誤差画像は、予測信号が加えられて、バッファ105 に供給される。バッファ105 は、再構築画像を格納する。
　上述した動作に基づいて、一般的な映像符号化装置はビットストリームを生成する。
　図16は、Kij を、4096の値を持つQsおよび1/3 の値を持つパラメータf で量子化した例を示す説明図である。以下、図16に示す 4×4 TUの例を用いて、量子化器1020とエントロピー符号化器103 の動作を詳しく説明する。
　まず、 4×4 TUの直交変換係数Kij と係数レベルLij を以下のように定義する。
　Kij （0 ≦ i, j ≦ 3）を、周波数軸での水平位置i および垂直位置j における直交変換係数の値と定義する。同様に、係数レベルLij を、直交変換係数Kij に対応する係数レベルの値と定義する。ただし、i 、j の値が大きいほど、Kij およびLij は高周波成分となる。
　次に、量子化を詳しく説明する。係数レベル計算部1201は、Kij を量子化ステップQsで割ることによって、係数レベルLij を計算する。定式的には、係数レベルLij は、（１）式で表される。
　Lij ＝ Sign（Kij ）・Floor （｜Kij ｜／Qs＋f ）　　　　　　　　　　　（１）
　ただし、Sign（a ）は入力a の正負の符号を返す関数、Floor（a ）は入力a 以下の最も大きな整数を返す関数、f は量子化特性を決定するパラメータ（0 ≦f ≦ 0.5）である。f の値を、インター予測においては1/6 、イントラ予測においては1/3 とする。
　なお、Qsは、量子化パラメータQPを用いて以下の（２）式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　
　ただし、N はTUのブロックサイズである。図16に示す 4×4 TUにおいては N=4 である。図16には、Kij を、4096の値を持つQsおよび1/3の値を持つf で量子化した例が示されている。
　続いて、エントロピー符号化を詳しく説明する。まず、係数レベルに対するエントロピー符号化の説明において用いる位置情報と値情報を定義する。
　本明細書において、位置情報は、TUに含まれるすべての有意係数レベルの位置を示す情報である。
　非特許文献１の7.4.9.11を参照すると、HEVC（High Efficiency Video Coding）における位置情報は、最初に伝送する有意係数レベルの水平位置および垂直位置を示す情報last_significant_xおよびlast_significant_y と、（last_significant_x、last_significant_y ）より後続の位置から（0, 0 ）までのそれぞれの位置における有意係数レベルの有無を示す情報siginificant_coeff_flag とで構成される。ゆえに、位置情報ビット数は、最初に伝送する有意係数レベルの位置に基づいて決定されるlast_significant_xのビット数、last_significant_yのビット数、およびsiginificant_coeff_flag のビット数の総和である。
　本明細書において、値情報は、有意係数レベルの値を示す情報である。
　非特許文献１の7.4.9.11を参照すると、HEVCにおける値情報は、有意係数レベルの絶対値が１より大きいか否かを示す情報coeff_abs_level_greater1_flag 、有意係数レベルの絶対値が２より大きいか否かを示す情報coeff_abs_level_greater2_flag 、有意係数レベルの正負の符号を示す情報coeff_sign_flag 、およびcoeff_abs_level_greater1_flag やcoeff_abs_level_greater2_flag よりも大きな有意係数レベルの絶対値から、coeff_abs_level_greater1_flag とcoeff_abs_level_greater2_flag とを減じた値（有意係数レベルの残り）の絶対値を示す情報coeff_abs_level_remaining で構成される。ゆえに、値情報ビット数は、有意係数レベルのcoeff_abs_level_greater1_flag のビット数、coeff_abs_level_greater2_flag のビット数、coeff_sign_flag のビット数、およびcoeff_abs_level_remaining のビット数の総和である。
　表1 には、位置情報および値情報と係数レベルLij との関係が示されている。表1 において、横軸に対する縦軸の項目は、図16に示された 4×4 TUにおける各Lij の情報を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　
　表1 におけるlast_significant_x、last_significant_yは、最初に伝送する有意係数レベルL30 = 1 の位置（i, j）=（3, 0）を示す。siginificant_coeff_flag は、（3, 0）より後続の位置から（0, 0）までのそれぞれの位置における有意係数レベルの有無を示す。有意係数レベルである場合はsiginificant_coeff_flag= 1、有意係数レベルでない場合にはsiginificant_coeff_flag =0とする。表1 では、L30=1 およびL01=1 は、それぞれcoeff_abs_level_greater1_flag=0 とcoeff_sign_flag=0 （正）とで表現される。なお、両方とも値が２未満であるため、coeff_abs_level_greater2_flag とcoeff_abs_level_remaining とは用いられない。
　表2 には、位置情報および値情報と値情報のビット数との関係が示されている。表2 において、横軸に対する縦軸の項目は、図16に示された 4×4 TUの位置情報ビット数と値情報ビット数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　
　表2 における各情報ビット数はbin 数で示される。bin は、エントロピー符号化器103 によって出力されるビットストリームに変換される前の中間ビット列における１つのビットを指す。
　図16に示された 4×4 TUの場合、エントロピー符号化器103 は、TU内のすべての有意係数レベルの位置情報のビット13bin を伝送してから、それぞれの有意係数レベルの値情報のビット数、計4binを伝送する。位置情報は、last_significant_x、last_significant_yおよびsiginificant_coeff_flag で構成される。last_significant_xおよびlast_significant_yは、最初に伝送する有意係数の位置である（i, j）=（3, 0）を示し、4binである。siginificant_coeff_flag は、最初の伝送する有意係数の位置より後続の位置（2, 1）から、（0, 0）までの 9 位置それぞれのの有意係数レベルの有無を示し、9binである。
　値情報はcoeff_abs_level_greater1_flag 、coeff_abs_level_greater2_flag 、coeff_sign_flag 、およびcoeff_abs_level_remaining で構成される。coeff_abs_level_greater1_flag は、L30 とL01 に対し、１より大きいか否かを示し2binである。coeff_abs_level_greater2_flag は、有意係数レベルの絶対値が２より大きい係数レベルが存在しないため、0binである。coeff_sign_flag は、L30 とL01 の正負の符号を示し、2binである。coeff_abs_level_remaining は、有意係数レベルの絶対値が２より大きい係数レベルが存在しないため、0binである。
　なお、 4×4 TUの場合、それぞれの情報の最大bin 数は下記の通りである。すなわち、非特許文献1 の7.4.9.11に基づけば 4×4 TUにおいては最大値が3 （=N-1=4-1）であるから、last_significant_xは最大3binである。同様に、last_significant_yも、最大3binである。非特許文献1 の7.3.8.11に基づけば 4×4 TUあたり最大15であるから、siginificant_coeff_flag は最大15bin である。非特許文献1 の7.3.9.11に基づけば 4×4 TUあたり最大8 であるから、coeff_abs_level_greater1_flag は最大8binである。非特許文献1 の7.3.8.11に基づけば 4×4 TUあたり最大1 であるから、coeff_abs_level_greater2_flag は最大1binである。
　非特許文献1 の7.3.8.11に基づけば 4×4 TUあたり最大16であるから、coeff_sign_flag は最大16bin である。非特許文献1 の9.3.3.9 に基づいて、coeff_abs_level_remaining に対するbin が算出される。
　なお、非特許文献1 の9.2.2.8 の式（9-13 ）および（9-14 ）からわかるように、最後に伝送した有意係数レベルの値が所定の閾値を超える度に、coeff_abs_level_remaining のprefix部のbin string には高次元のTU符号が適用されるようになり、coeff_abs_level_remaining のsuffix部のbin stringには高次元のExp-Golom 符号が適用される。つまり、小さな値のcoeff_abs_level_remaining のsuffix部に対するbin 数は多くなり、大きな値のcoeff_abs_level_remainingのsuffix部に対するbin は少なくなる。
High efficiency video coding （HEVC） text specification draft 9, JCTVC-L1003_v34, Joint Collaborative Team on Video Coding （JCT-VC） of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 12th Meeting: Geneva, CH, 14-23 Jan. 2013. 徳満健太　他、「低ビットレートHEVC符号化のためのエンロトピー制約量子化」（D-11-46 ）、電子情報通信学会総合大会　情報・システム講演論文集２、2013年3月．
　上述した一般的な映像符号化装置の量子化器は、高コスト係数レベルを発生する場合がある。高コスト係数レベルは、信号雑音比（Signal-Noise Ratio）を改善しないにも関わらずエントロピー符号化後に多くのビット数を発生する有意係数レベルである。値が小さく、かつ、位置情報のビット数が多い有意係数レベルがその典型例となる。上述した一般的な映像符号化装置には、量子化器が出力する高コスト係数レベルの伝送によって圧縮効率が低下する問題がある。
　非特許文献２に開示されているように、値情報のビット数と位置情報のビット数とを考慮して直交変換係数を量子化することによって、高コスト係数レベルの発生を防止できる。しかし、非特許文献２に記載された位置情報ビット数の計算は、直前までに量子化器が有意係数レベルを出力したか否かの情報を用いる。従って、位置情報のビット数を用いて高コスト係数レベルの発生を防止する場合、伝送順で連続する複数の係数レベルを同時に決定できない。つまり、並列量子化処理ができない。並列量子化処理ができない映像符号化装置には、クロック周波数の引き上げによる処理性能維持が必要になり、消費電力が増大する問題がある。
　すなわち、圧縮効率低下防止と並列量子化処理を両立できない。
　本発明は、値情報と位置情報のビット数を考慮して伝送順で連続する複数の係数レベルを同時に決定することにより、圧縮効率低下防止と複数直交変換係数の並列量子化処理を両立した映像符号化装置、映像符号化方法および映像符号化プログラムを提供することを目的とする。
　本発明による映像符号化装置は、画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算する直交変換手段と、直交変換係数を量子化して係数レベルを計算する量子化手段と、係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力するエントロピー符号化手段とを備え、量子化手段は、画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算する値情報ビット数計算手段と、画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までに量子化手段が出力した係数レベルを監視して、少なくともその一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新する状態変数更新手段と、処理対象とする直交変換係数の位置と状態変数とに基づいて、処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算する位置情報ビット数計算手段と、値情報ビット数と位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にする高コスト係数レベル検出／除去手段とを含むことを特徴とする。
　本発明による映像符号化方法は、画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算し、直交変換係数を量子化して係数レベルを計算し、係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力する映像符号化方法であって、係数レベルを計算する際に、画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算し、画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までの係数レベルのうちの少なくとも一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新し、処理対象とする直交変換係数の位置と状態変数とに基づいて、処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算し、値情報ビット数と位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にすることを特徴とする。
　本発明による映像符号化プログラムは、コンピュータに、画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算する処理と、直交変換係数を量子化して係数レベルを計算する処理と、係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力する処理とを実行させ、係数レベルを計算する処理で、画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算する処理と、画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までの係数レベルのうちの少なくとも一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新する処理と、処理対象とする直交変換係数の位置と状態変数とに基づいて、処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算する処理と、値情報ビット数と位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０に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、圧縮効率低下防止と複数直交変換係数の並列量子化処理を両立した映像符号化装置を実現できる。
本発明による映像符号化装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 第１の実施形態における適応量子化器の構成を示すブロック図である。 適応量子化器の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態における適応量子化器の並列化構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における適応量子化器の構成を示すブロック図である。 適応量子化器の動作を示すフローチャートである。 プログラムを用いた情報処理システムの例を示すブロック図である。 本発明による映像符号化装置の主要部を示すブロック図である。 33種類の角度イントラ予測の例を示す説明図である。 フレーム間予測の例を示す説明図である。 一般的な映像符号化装置の構成を示す説明図である。 フレームt のCTU 分割例、および、フレームt のCTU8のCU分割例を示す説明図である。 CTU8のCU分割例に対応するクアッドツリー構造を示す説明図である。 CUのTU分割例を示す説明図である。 一般的な適応量子化器の構成を示すブロック図である。 Kij を、4096の値を持つQsおよび1/3 の値を持つパラメータf で量子化した例を示す説明図である。
　下記の実施形態では、映像符号化装置は、直前までに量子化器が有意係数レベルを出力したか否かの情報ではなく、伝送順で先頭から処理対象のN（N ≧2）個前までに量子化器が有意係数レベルを出力したか否かの情報を用いて位置情報ビット数を計算する。映像符号化装置は、直前のN-1 個の係数レベルを用いることなく位置情報ビット数を計算できるようになり、並列処理が可能となる。
　ただし、処理対象の変更により、位置情報ビット数を誤って多く見積もって、高コスト係数レベルではない係数レベルを除去することが懸念される。そこで、伝送ビット数ΔR を誤って多く見積もる確率は、TUの先頭から処理対象M のN（N ≧2）個前までに量子化器が全て０を出力した確率と、処理対象の直前のN-1個の係数レベルのいずれか一つが有意係数レベルとなる確率の積であることに着目する。前者の確率は、１未満の値の直積となるため、伝送順で末尾になるほど、つまり、係数レベルの周波数成分が低周波になるほど、小さな値となる。また、係数レベルの値が０に偏る傾向から、後者の確率も小さな値となる。位置情報ビット数を誤って多く見積もる確率は低くなるため、高コスト係数レベルではない係数レベルを除去する確率も低くなる。
　映像符号化装置は、伝送順で画像ブロックの先頭からN 個前までに量子化器が出力した係数レベルを用いて各有意係数レベルの位置情報ビット数を計算するとともに、連続するN 個の仮係数レベルに対して同時に位置情報と値情報のビット数を考慮して、量子化出力する係数レベルを決定できるので、圧縮効率低下防止と複数直交変換係数の並列量子化処理を両立できる。
実施形態１．
　図1 は、本発明による映像符号化装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図1 を参照して、ディジタル化された映像の各フレームを入力画像としてビットストリームを出力する第1 の実施形態の映像符号化装置の構成を説明する。
　第１の実施形態の映像符号化装置は、位置情報ビット数が値情報ビット数よりも多い係数レベルを高コスト係数レベルとみなし、N 個の連続する直交変換係数を同時に量子化する。映像符号化装置は、値情報のビット数と位置情報のビット数とを考慮して伝送順で連続する複数の係数レベルを同時に決定することにより、圧縮効率低下防止と複数直交変換係数の並列量子化処理を両立する。
　図1 に示す映像符号化装置は、周波数変換器101 、適応量子化器1021 、エントロピー符号化器103 、逆周波数変換／逆量子化器104 、バッファ105 、予測器106 、および推定器107 を備える。図11に示す映像符号化装置と比較すると、量子化器1020に代えて適応量子化器1021が設けられている。図1 に示す映像符号化装置における他のブロックは、図11に示す映像符号化装置におけるブロックと同じである。よって、以下、適応量子化器1021のみを説明する。
　図2 は、適応量子化器1021の構成を示すブロック図である。図2 に示す適応量子化器は、図15に示す量子化器の係数レベル計算部1201に加えて、値情報ビット数計算部（Rvalue計算部）1202、位置情報ビット数計算部（Rposition 計算部）1203、高コスト係数レベル検出／除去部1204、および状態変数更新部（StateFlag 更新部）1205を有する。また、係数レベル計算部1201、値情報ビット数計算部（Rvalue計算部）1202、位置情報ビット数計算部（Rposition 計算部）1203、および高コスト係数レベル検出／除去部1204とを総称して、係数レベル決定部110 と呼ぶ。
　係数レベル計算部1201は、上記の（１）式を用いて、直交変換係数Kij と量子化パラメータQPとを入力し、仮係数レベルL'ijを出力する。例えば、 4×4 TUの場合、各直交変換係数Kij （0 ≦ i, j ≦ 3） に対して、伝送順 （（3, 3）→（3, 2）→（2, 3）→（3, 1）→（2, 2）→（1, 3）→（3, 0）→（2, 1）→（1, 2）→（0, 3）→（2, 0）→（1, 1）→（0, 2）→（1, 0）→（0, 1）→（0, 0）の順）にL'ij （0 ≦ i, j ≦ 3）を出力する。
　Rvalue計算部1202は、仮係数レベルL'ijを入力し、値情報ビット数であるRvalueを計算して出力する。Rvalueは、L'ijの値を示す情報のビット数である。具体的には、Rvalueは、有意係数レベルの絶対値が１より大きいか否かを示す情報coeff_abs_level_greater1_flag のビット数、有意係数レベルの絶対値が２より大きいか否かを示す情報coeff_abs_level_greater2_flag のビット数、有意係数レベルの正負の符号を示す情報coeff_sign_flag のビット数、および処理対象有意係数レベルの絶対値と処理対象有意係数レベルの直前より前の有意係数レベルの絶対値とに基づいて計算される。Rvalueは、有意係数レベルの絶対値からcoeff_abs_level_greater1_flag とcoeff_abs_level_greater2_flag を減じた値の絶対値を示す情報coeff_abs_level_remaining のビット数の和である。
　StateFlag 更新部1205は、適応量子化器1021において出力される係数レベルLij を監視し、StateFlag を更新して出力する。StateFlag 更新部1205は、TUの量子化処理を開始する度にStateFlag を０に初期化する。StateFlag=0 は、処理対象TUにおいて適応量子化器1021が有意な係数レベルLij を未出力であることを示す。StateFlag 更新部1205は、処理対象TUにおいて伝送順で先頭からN （≧2 ）個前までに適応量子化器1021が有意な係数レベルLij を出力したとき、StateFlag を１に更新する 。StateFlag=1 は、処理対象TUにおいて伝送順で先頭からN 個前までに適応量子化器1021が有意な係数レベルLij を出力したこと示す。例えば、N が4 で、かつ、直交変換係数K13 を処理対象とする場合、先頭から4 個前までに適応量子化器1021が出力した係数レベルL33 とL32 を使ってK13 のStateFlag を更新する。つまり、StateFlag を更新する際に、直前の３つの係数レベルL23 、L31 、およびL22 を使用しない。
　Rposition 計算部1203は、直交変換係数位置（i, j）とStateFlag とを入力し、位置情報ビット数であるRposition を計算して出力する。Rposition は、TUのすべての有意係数レベルの周波数軸上での位置を示す情報のビット数である。Rposition 計算部1203は、StateFlag が０の場合、処理対象の直交変換係数の有意係数レベルが最初に伝送される有意係数レベルであると判断し、この有意係数レベルの水平位置および垂直位置をそれぞれ示す情報last_significant_xおよびlast_significant_yのビット数と、（last_significant_x、last_significant_y）より後続の位置から （0, 0）までの位置における有意係数レベルの有無を示す情報siginificant_coeff_flagのビット数の和をRposition として計算する。StateFlag が１の場合、TUのすべての有意係数レベルの周波数軸上での位置を示す情報を伝送済みとして判断し、Rposition を０として計算する。
　高コスト係数レベル検出／除去部1204は、L'ij、Rvalue、およびRposition を入力し、係数レベルLij を出力する。高コスト係数レベル検出／除去部1204は、Rposition がRvalueより大きい場合、L'ijを高コスト係数レベルとして検出し、Lij として０の値を出力する。すなわち、高コスト係数レベル検出／除去部1204は、高コスト係数レベルの発生を防止する。そうでない場合には、高コスト係数レベル検出／除去部1204は、仮係数レベルL'ijをLij として出力する。
　係数レベル決定部110 は、Kij 、QP、および直交変換係数位置 （i, j）を入力とし、Lij を出力する。
　次に、図3 のフローチャートを参照して、適応量子化器1021の動作を説明する。適応量子化器1021は、TU毎に、TU内の各直交変換係数Kij （0 ≦ i, j ≦ 3） に対して、伝送順 （例えば、4x4TUの場合には、（3, 3）→（3, 2）→（2, 3）→（3, 1）→（2, 2）→（1, 3）→（3, 0）→（2, 1）→（12）→（0, 3）→（2, 0）→（1, 1）→（0, 2）→（1, 0）→（0, 1）→（0, 0）の順）に以下のように動作する。
　ステップS101で、係数レベル計算部1201は、上記の（１）式を用いて、直交変換係数Kij と量子化パラメータQPとを入力し、仮係数レベルL'ijを出力する。
　ステップS102で、係数レベル計算部1201は、L'ijの値が０でないかを判断する。L'ijの値が０でない場合には、ステップS103に移行する。L'ijの値が０である場合には、係数レベル計算部1201は、Lij =L'ijとする（ステップS110)。そして、ステップS107に移行する。
　ステップS103で、Rvalue 計算部1202は、仮係数レベルL'ijを入力し、その値情報ビット数であるRvalueを計算する。そして、ステップS104に移行する。
　ステップS104で、Rposition 計算部1203は、StateFlag が０であるかを判断する。StateFlag が０である場合には、ステップS105に移行する。StateFlag が１である場合には、Rposition の値を０とする。そして、ステップS106に移行する。
　ステップS105で、Rposition 計算部1203は、直交変換係数位置 （i, j）とStateFlag とを入力し、位置情報ビット数であるRposition を計算する。そして、ステップS106に移行する。
　ステップS106で、高コスト係数レベル検出／除去部1204は、L'ij、Rvalue、およびRposition を入力し、係数レベルLij を出力する。高コスト係数レベル検出／除去部1204は、Rposition がRvalueより大きい場合、L'ijを高コスト係数レベルとして検出し、Lij として0の値を出力する。すなわち、高コスト係数レベルの発生を防止する。そうでない場合には、仮係数レベルL'ijをLij として出力する。そして、ステップS107に移行する。
　ステップS107で、状態変数更新部1205は、処理対象TUにおいて伝送順で先頭からN （≧2 ）個前までに、有意な係数レベルが出力されたか否かを判断する。係数レベルは、適応量子化器1021における量子化を行う部分が出力する。１個以上の有意な係数レベルが出力された場合には、ステップS108に移行する。そうでない場合には、ステップS109に移行する。
　ステップS108で、StateFlag 更新部1205は、StateFlag を１に更新する。そして、ステップS109に移行する。
　ステップS109で、適応量子化器1021は、TUに含まれる全ての直交変換係数を量子化したか否かを判断する。全ての直交変換係数を量子化した場合には、TUの量子化処理が終了する。そうでない場合には、次の直交変換係数を量子化するために、ステップS101に移行する。
　上述した適応量子化器1021を用いた本実施形態の映像符号化装置は、値情報のビット数と位置情報のビット数とを考慮して直交変換係数の係数レベルを決定する（高コスト係数レベルを検出／除去する）ことによって、高コスト係数レベルの発生を防止できる。また、適応量子化器1021は、伝送順でTUの先頭からN ≧ 2 ）個前までの係数レベルを用いて各有意係数レベルの位置情報のビット数を計算することによって、連続するN（≧2）個の仮係数レベルに対して同時に高コスト係数レベルを検出／除去できる。つまり、本実施形態の映像符号化装置は、値情報のビット数と位置情報のビット数とを考慮して伝送順で連続する複数の係数レベルを同時に決定することにより、圧縮効率低下防止と複数直交変換係数の並列量子化処理を両立できる。
　図4 は、伝送順で連続する直交変換係数Kij を並列処理する適応量子化器1021の構成例を示すブロック図である。図4 に示す適応量子化器1021は、２つの係数レベル決定部110A，110Bと、２つの状態変数更新部（StateFlag 更新部）1205A ，1205B と、分配器111 と多重器112 とを備える。
　以下、 4×4 TUの場合の適応量子化器1021の動作を説明する。
　分配器111 は、伝送順で連続する２つの直交変換係数Kij とそれらの直交変換係数位置 （i, j）を入力とし、それぞれの直交変換係数Kij と直交変換係数位置（i, j）を後続の係数レベル決定部110A，110Bに分配する。具体的には、伝送順で連続するK33 、K32 と、それらの直交変換係数位置 （3, 3）、（3, 2）が入力されると、係数レベル決定部110AにK33 と（3, 3）とを出力し、係数レベル決定部110BにK32 と（3, 2）とを出力する（出力先が逆でもよい。）。この分配処理を伝送順にTU内の全ての直交変換係数に行う。
　係数レベル決定部110A，110Bは、係数レベル決定部110 と同様に動作する。状態変数更新部（StateFlag 更新部）1205A ，1205B は、状態変数更新部（StateFlag 更新部）1205と同様に動作する。
　多重器112 は、２つの係数レベル決定部110A，110Bから出力された係数レベルLij を入力とし、伝送順に並べ替えて２つの係数レベルを出力する。具体的には、２つの係数レベル決定部110A，110Bから出力されたL33 、L32 を入力とし、伝送順に並び替えて、L33 、L32 の順に出力する。この処理を伝送順にTU内の全ての直交変換係数について行う。
実施形態２．
　図5 は、本発明による映像符号化装置の第２の実施形態を示すブロック図である。第２の実施形態では、映像符号化装置は、高コスト係数レベルの検出の際に、値情報ビット数、位置情報ビット数、および２乗誤差削減量を用いる。
　図5 に示す映像符号化装置は、第１の実施形態と比較すると、適応量子化器1021において、２乗誤差削減量計算部（D 計算部）1206が追加されている。すなわち、係数レベル決定部110において、２乗誤差削減量計算部1206が追加される。また、第２の実施形態では、適応量子化器1021の高コスト係数レベル検出／除去部1204は、L'ij、Rvalue、Rposition 、および２乗誤差削減量D を入力し、係数レベルLij を出力する。
　２乗誤差削減量計算部1206と高コスト係数レベル検出／除去部1204を説明する。
　２乗誤差削減量計算部1206は、直交変換係数Kij 、量子化パラメータQP、およびL'ijとを入力し、２乗誤差削減量D を出力する。２乗誤差削減量Dは、Kij に対する２乗誤差削減量である。本実施形態では、２乗誤差削減量計算部1206は、以下の（３）式に示すように、Kij 、Qs、およびL'ijを用いて、D を計算する。
　D = （Kij － 0）2 －（Kij － Qs・L'ij）2 ＝ 2・Kij ・Qs・L'ij－Qs2・L'ij2 　　（３）
　高コスト係数レベル検出／除去部1204は、L'ij、Rvalue、Rposition 、およびD を入力し、係数レベルLij を出力する。高コスト係数レベル検出／除去部1204は、RvalueとRpositionとの和とλの積が、２乗誤差削減量D 以上の場合には、L'ijを高コスト係数レベルと判断し、０の値をLij として出力する。L'ijが高コスト係数レベルではない場合には、L'ijをLij として出力する。なお、λは、２乗誤差削減量と伝送符号量との関係の勾配である。λは、量子化パラメータQPに依存し、量子化パラメータが小さくなるほど（量子化ステップサイズが小さくなるほど）小さな値となり、量子化パラメータが大きくなるほど（量子化ステップサイズが大きくなるほど）大きな値となる。λは、一様量子化の場合、Qsを用いて、以下の（４）式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　
　次に、図6 のフローチャートを参照して、本実施形態の適応量子化器の動作を説明する。
　適応量子化器1021は、TU毎に、TU内の各直交変換係数Kij （0 ≦ i, j ≦ 3） に対して、伝送順 （例えば、4x4TUの場合には、（3, 3）→（3, 2）→（2, 3）→（3, 1）→（2, 2）→（1, 3）→（3, 0）→（2, 1）→（1, 2）→（0, 3）→（2, 0）→（1, 1）→（0, 2）→（1, 0）→（0, 1）→（0, 0）の順）に以下のように動作する。
　ステップS201で、係数レベル計算部1201は、上記の（１）式を用いて、直交変換係数Kij と量子化パラメータQPとを入力し、仮係数レベルL'ijを出力する。
　ステップS202で、係数レベル計算部1201は、L'ijの値が０でないかを判断する。L'ijの値が０でない場合には、ステップS203に移行する。L'ijの値が０である場合には、係数レベル計算部1201は、Lij =L'ijとする（ステップＳ211）。そして、ステップS207に移行する。
　ステップS203で、Rvalue計算部1202は、仮係数レベルL'ijを入力し、その値情報ビット数であるRvalueを計算する。そして、ステップS204に移行する。
　ステップS204で、Rposition 計算部1203は、StateFlag が０であるかを判断する。StateFlag が０である場合には、ステップS205に移行する。StateFlag が１である場合には、Rposition 計算部1203は、Rposition の値を０とする。そして、ステップS206に移行する。
　ステップS205で、Rposition 計算部1203は、直交変換係数位置 （i, j）とStateFlag とを入力し、位置情報ビット数であるRposition を計算する。そして、ステップS206に移行する。
　ステップS206で、２乗誤差削減量計算部1206は、直交変換係数に対する２乗誤差削減量であるD を計算する。そして、ステップS207に移行する。
　ステップS207で、高コスト係数レベル検出／除去部1204は、Rposition とRvalueとの和とλの積が、D 以上の場合には、L'ijを高コスト係数レベルと判断し、０の値をLij として出力する。L'ijが高コスト係数レベルではない場合には、高コスト係数レベル検出／除去部1204は、L'ijをLij として出力する。そして、ステップS208に移行する。
　ステップS208で、状態変数更新部1205は、処理対象TUにおいて伝送順で先頭からN （≧2 ）個前までに、有意な係数レベルが出力されたか否かを判断する。１個以上の有意な係数レベルが出力された場合には、ステップS209に移行する。そうでない場合には、ステップS210に移行する。
　ステップS209で、StateFlag 更新部1205は、StateFlagを１に更新する。そして、ステップS210に移行する。
　ステップS210において、適応量子化器1021は、TUに含まれる全ての直交変換係数を量子化したか否かを判断する。全ての直交変換係数を量子化した場合には、TUの量子化処理が終了する。そうでない場合には、次の直交変換係数を量子化するために、ステップS201に移行する。
　上記の各実施形態では、すべての値の有意な仮係数レベルに対して、高コスト係数レベル検出／除去が適用される。しかし、すべての値の有意な仮係数レベルに対してではなく、小さな値（例えば、絶対値で１や２）の有意な仮係数レベルに対してのみ高コスト係数レベル検出／除去を適用してもよい。なぜなら、小さな値の有意係数レベルが高コスト係数レベルになる傾向があるためである。小さな値の有意な仮係数レベルを対象にすることによって、例えば誤って大きな値の係数レベルを０とすることに起因する画質劣化を抑制できる。また、映像符号化処理をソフトウェアで実現する場合には、高コスト係数レベル検出／除去を適用する回数が統計的に削減されるので、量子化処理時間を短縮できる。
　また、上記の各実施形態では、TU内のすべての値の有意な仮係数レベルに対して、高コスト係数レベル検出／除去が適用される。しかし、TU内で処理済みの仮係数レベルと係数レベルの差分の絶対値和が所定のしきい値以下となる場合に、TU内の残りの有意な仮係数レベルに対して高コスト係数レベル検出／除去を適用してもよい。こうすることによって、例えば誤って多くの小さな値の有意係数レベルを０とすることに起因する画質劣化を抑制できる。また、映像符号化処理をソフトウェアで実現する場合には、高コスト係数レベル検出／除去を適用する回数が統計的に削減されるので、量子化処理時間を短縮できる。なお、絶対値和は、高コスト係数レベル検出／除去部で、容易に計算される。
　なお、上記の各実施形態において、伝送順で先頭から処理対象のN （N ≧2 ）個前までに量子化器が有意係数レベルを出力したか否かの情報を用いる高コスト係数レベル検出／除去が適用されるが、そのような高コスト係数レベル検出／除去は、処理対象直前のN-1 個の係数レベルの値を０とみなした情報を用いることと等価である。
　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7 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およ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7 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 に示された各ブロック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 に示された映像符号化装置の機能を実現する。
　図8 は、本発明による映像符号化装置の主要部を示すブロック図である。図8 に示すように、本発明による映像符号化装置は、画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算する直交変換部11と、直交変換係数を量子化して係数レベルを計算する量子化部12と、係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力するエントロピー符号化部13とを備え、量子化部12は、画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算する値情報ビット数計算部と、画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までに量子化部が出力した係数レベルを監視して、少なくともその一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新する状態変数更新部と、処理対象とする直交変換係数の位置と状態変数とに基づいて、処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算する位置情報ビット数計算部と、値情報ビット数と位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にする高コスト係数レベル検出／除去部とを含む。
　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）画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算する直交変換手段と、前記直交変換係数を量子化して係数レベルを計算する量子化手段と、前記係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの前記有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力するエントロピー符号化手段とを備える映像符号化装置であって、前記量子化手段は、画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算する値情報ビット数計算手段と、画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までに前記量子化手段が出力した係数レベルを監視して、少なくともその一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新する状態変数更新手段と、前記処理対象とする直交変換係数の位置と前記状態変数とに基づいて、前記処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算する位置情報ビット数計算手段と、前記値情報ビット数と前記位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にする高コスト係数レベル検出／除去手段とを含むことを特徴とする映像符号化装置。
（付記２）画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算する直交変換手段と、前記直交変換係数を量子化して係数レベルを計算する量子化手段と、前記係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの前記有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力するエントロピー符号化手段とを備える映像符号化装置であって、前記量子化手段は、画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算する値情報ビット数計算手段と、画像ブロックにおいて伝送順で先頭から直前までに前記量子化手段が出力した係数レベルを監視して、直前のN-1 個の係数レベル以外の少なくとも一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新する状態変数更新手段と、前記処理対象とする直交変換係数の位置と前記状態変数とに基づいて、前記処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算する位置情報ビット数計算手段と、前記値情報ビット数と前記位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にする高コスト係数レベル検出／除去手段とを含むことを特徴とする映像符号化装置。
（付記３）前記高コスト係数レベル検出／除去手段は、前記位置情報ビット数が前記値情報ビット数よりも多い場合に、有意係数レベルを０にする付記１または付記２の映像符号化装置。
（付記４）前記量子化手段は、量子化パラメータ、前記有意な係数レベル、および前記直交変換係数を用いて、直交変換係数に対する２乗誤差削減量を計算する２乗誤差削減量計算手段を含み、前記高コスト係数レベル検出／除去手段は、前記位置情報ビット数、前記値情報ビット数、および前記２乗誤差削減量を用いて、前記２乗誤差削減量が、前記位置情報ビット数と前記値情報ビットとの和に対して所定の乗数を乗じた値以下となる有意係数レベルを０にする付記１または付記２の映像符号化装置。
　以上、実施形態およ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、２０１３年６月１１日に出願された日本特許出願２０１３－１２２４００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　　直交変換部
　12　　量子化部
　13　　エントロピー符号化部
　101 　周波数変換器
　1021　適応量子化器
　103 　エントロピー符号化器
　104 　逆周波数変換／逆量子化器
　105 　バッファ
　106 　予測器
　107 　推定器
　110 ，110A，110B　係数レベル決定部
　1001　プロセッサ
　1002　プログラムメモリ
　1003　記憶媒体
　1004　記憶媒体
　1201　係数レベル計算部
　1202　値情報ビット数計算部（Rvalue計算部）
　1203　位置情報ビット数計算部（Rposition 計算部）
　1204　高コスト係数レベル検出／除去部
　1205，1205A ，1205B　状態変数更新部（StateFlag 更新部）
　1206　２乗誤差削減量計算部（D 計算部）

Claims (9)

  1. 　画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算する直交変換手段と、
    　前記直交変換係数を量子化して係数レベルを計算する量子化手段と、
    　前記係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの前記有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力するエントロピー符号化手段とを備える映像符号化装置であって、
    　前記量子化手段は、
    　画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算する値情報ビット数計算手段と、
    　画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までに前記量子化手段が出力した係数レベルを監視して、少なくともその一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新する状態変数更新手段と、
    　前記処理対象とする直交変換係数の位置と前記状態変数とに基づいて、前記処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算する位置情報ビット数計算手段と、
    　前記値情報ビット数と前記位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にする高コスト係数レベル検出／除去手段とを含む
    　ことを特徴とする映像符号化装置。
  2. 　前記高コスト係数レベル検出／除去手段は、前記位置情報ビット数が前記値情報ビット数よりも多い場合に、有意係数レベルを０にする
    　請求項１記載の映像符号化装置。
  3. 　前記量子化手段は、量子化パラメータ、前記有意な係数レベル、および前記直交変換係数を用いて、直交変換係数に対する２乗誤差削減量を計算する２乗誤差削減量計算手段を含み、
    　前記高コスト係数レベル検出／除去手段は、前記位置情報ビット数、前記値情報ビット数、および前記２乗誤差削減量を用いて、前記２乗誤差削減量が、前記位置情報ビット数と前記値情報ビットとの和に対して所定の乗数を乗じた値以下となる有意係数レベルを０にする
    　請求項１記載の映像符号化装置。
  4. 　画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算し、
    　前記直交変換係数を量子化して係数レベルを計算し、
    　前記係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの前記有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力する映像符号化方法であって、
    　前記係数レベルを計算する際に、
    　画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算し、
    　画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までの係数レベルのうちの少なくとも一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新し、
    　前記処理対象とする直交変換係数の位置と前記状態変数とに基づいて、前記処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算し、
    　前記値情報ビット数と前記位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にする
    　ことを特徴とする映像符号化方法。
  5. 　　前記位置情報ビット数が前記値情報ビット数よりも多い場合に、有意係数レベルを０にする
    　請求項４記載の映像符号化方法。
  6. 　前記係数レベルを計算する際に、量子化パラメータ、前記有意な係数レベル、および前記直交変換係数を用いて、直交変換係数に対する２乗誤差削減量を計算し、
    　前記位置情報ビット数、前記値情報ビット数、および前記２乗誤差削減量を用いて、前記２乗誤差削減量が、前記位置情報ビット数と前記値情報ビットとの和に対して所定の乗数を乗じた値以下となる有意係数レベルを０にする
    　請求項４記載の映像符号化方法。
  7. 　コンピュータに、
    　画像ブロックを直交変換して直交変換係数を計算する処理と、
    　前記直交変換係数を量子化して係数レベルを計算する処理と、
    　前記係数レベルのうちすべての有意係数レベルの位置情報をエントロピー符号化した後に、それぞれの前記有意係数レベルの値情報をエントロピー符号化してビットストリームを出力する処理とを実行させ、
    　前記係数レベルを計算する処理で、
    　画像ブロックにおいて処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの値情報ビット数を計算する処理と、
    　画像ブロックにおいて伝送順で先頭からN 個前までの係数レベルのうちの少なくとも一つが有意であるか否かを示す状態変数を更新する処理と、
    　前記処理対象とする直交変換係数の位置と前記状態変数とに基づいて、前記処理対象とする直交変換係数の有意係数レベルの位置情報ビット数を計算する処理と、
    　前記値情報ビット数と前記位置情報ビット数とが所定の条件を満たす有意係数レベルを０にする処理とを
    　実行させるための映像符号化プログラム。
  8. 　コンピュータに、
    　前記位置情報ビット数が前記値情報ビット数よりも多い場合に、有意係数レベルを０にする処理を実行させるための請求項７記載の映像符号化プログラム。
  9. 　コンピュータに、
    　前記係数レベルを計算する処理で、量子化パラメータ、前記有意な係数レベル、および前記直交変換係数を用いて、直交変換係数に対する２乗誤差削減量を計算する処理を実行させ、
    　前記位置情報ビット数、前記値情報ビット数、および前記２乗誤差削減量を用いて、前記２乗誤差削減量が、前記位置情報ビット数と前記値情報ビットとの和に対して所定の乗数を乗じた値以下となる有意係数レベルを０にする処理を実行させる
    　ための請求項７記載の映像符号化プログラム。
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