JP5388977B2 - Image encoding method, image decoding method, image encoding device, image decoding device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化装置、画像復号装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image encoding method, an image decoding method, an image encoding device, an image decoding device, and a program.
動画像符号化のアルゴリズムは、フレーム間符号化(インター符号化)とフレーム内符号化(イントラ符号化)とに大別される。フレーム間符号化は、動画像内の時間方向の相関を利用して、情報圧縮を図るアプローチである。代表例は、動き補償を用いたフレーム間予測である。一方、フレーム内符号化は、単一のフレーム内の相関を用いて、情報圧縮を図るアプローチである。JPEG、MPEG−2では、離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Transform)を用いたアプローチが、JPEG2000では、離散ウェーブレット変換を用いたアプローチが採用されている。更に、H.264/AVCでは、空間方向の予測とDCTとを組み合わせたアプローチが採用されている。一般的に、インター符号化に比べて、イントラ符号化の符号化効率は低く、さらなる符号化効率改善が必要とされている。 The moving picture coding algorithms are roughly classified into inter-frame coding (inter coding) and intra-frame coding (intra coding). Interframe coding is an approach for compressing information by using the correlation in the time direction in a moving image. A typical example is inter-frame prediction using motion compensation. On the other hand, intraframe coding is an approach for compressing information using correlation within a single frame. In JPEG and MPEG-2, an approach using a discrete cosine transform (DCT) is used, and in JPEG 2000, an approach using a discrete wavelet transform is used. Further, H.C. H.264 / AVC employs an approach that combines spatial direction prediction and DCT. Generally, compared with inter coding, the coding efficiency of intra coding is low, and further improvement in coding efficiency is required.
図15は、従来技術によるイントラ符号化器の構成を示すブロック図である。図15において、イントラ符号化方式指定情報符号化部1は、入力映像信号を入力する。イントラ符号化方式設定部2は、イントラ符号化方式指定情報符号化部1に入力された入力映像信号に対して、後述するイントラ符号化部3−1〜3−Mのうち、いずれのイントラ符号化方式を用いるかを設定し、スイッチ部4を切り替え、設定したイントラ符号化部3−1〜3−Mへ入力映像信号を供給する。イントラ符号化部3−1〜3−Mは、各々、異なるイントラ符号化方式1〜Mを有し、入力映像信号に対してそれぞれのイントラ符号化方式1〜Mに応じたイントラ符号化を施し、スイッチ部5(スイッチ部4と連動)を介して出力する。上記の設定されたイントラ符号化方式を示す情報と符号化された映像信号とが符号化ストリームとして出力される。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of an intra coder according to the prior art. In FIG. 15, an intra coding method designation
図16は、従来技術によるイントラ符号器の動作を説明するためのフローチャートである。まず、イントラ符号化方式指定情報符号化部1が入力映像信号を読み込む(ステップS1)。次に、ステップS2〜S5において、予め定められた部分領域(符号化ユニット)毎にフレーム内符号化を繰り返して実施する。まず、イントラ符号化方式設定部2で、入力された入力映像信号に対して、後述するイントラ符号化部3−1〜3−Mのいずれのイントラ符号化方式を用いるかを設定し(ステップS3)、設定されたイントラ符号化方式に対応するイントラ符号化部3−1〜3−Mのいずれかを用いてイントラ符号化を実施する(ステップS4)。そして、すべての符号化ユニットに対してイントラ符号化が終了すると、当該処理を終了する。
FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the conventional intra encoder. First, the intra coding method designation
図17は、従来技術によるイントラ復号器の構成を示すブロック図である。図17において、イントラ符号化方式指定情報復号部10は、符号化ストリームを入力とし、符号化ストリームに含まれる設定されたイントラ符号方式を示す情報を復号する。イントラ復号方式設定部11は、復号されたイントラ符号化方式を示す情報に従って、後述するイントラ復号部12−1〜12−Mのうちのいずれかのイントラ復号方式を用いるかを設定(選択)し、スイッチ部13を切り替え、設定したイントラ復号部12−1〜12−Mへ符号化された映像信号を供給する。イントラ復号部12−1〜12−Mは、各々、異なるイントラ復号方式1〜M(イントラ符号化方式1〜Mに対応)を有し、符号化ストリームに対してそれぞれのイントラ復号方式1〜Mに応じたイントラ復号を施し、スイッチ部14(スイッチ部13と連動)を介して復号画像信号として出力する。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of an intra decoder according to the prior art. In FIG. 17, an intra encoding scheme designation
図18は、従来技術によるイントラ復号器の動作を説明するためのフローチャートである。まず、イントラ符号化方式指定情報復号部10が符号化ストリームを読み込み、設定されたイントラ符号化方式を示す情報を復号する(ステップS10)。次に、ステップS11〜S15において、符号化ユニット毎にフレーム内復号を実施する。まず、イントラ復号方式設定部11で、後述するイントラ復号部12−1〜12−Mのどのイントラ復号方式を用いるかを設定し(ステップS12)、設定されたイントラ復号方式に対応するイントラ復号部12−1〜12−Mのいずれかでイントラ復号を実施する(ステップS14)。そして、すべての符号化ユニットに対してイントラ復号が終了すると、当該処理を終了する。
FIG. 18 is a flowchart for explaining the operation of the conventional intra decoder. First, the intra-encoding method designation
近年、高ビット深度映像向けのスケーラブル符号化方式として、階層構造をとる階層符号化が検討されている(例えば、非特許文献1参照)。同方式では、まず、Nビットの画像信号を入力とし、ビット深度変換処理を行うことでN−Δビットの低ビット深度画像に変換する。この低ビット深度画像に対して、符号化・復号処理を行う。更に、その復号画像に対して、逆ビット深度変換処理を行い、Nビットの画像信号を生成する。最後に、この生成されたNビット画像と入力画像との差分信号を符号化する。出力は、該差分信号と低ビット深度画像信号の符号化ストリームとなる。このように、同手法は、ビット深度のスケーラブル符号化に対応した手法である。 In recent years, hierarchical coding having a hierarchical structure has been studied as a scalable coding method for high bit depth video (see, for example, Non-Patent Document 1). In this method, first, an N-bit image signal is input, and a bit depth conversion process is performed to convert it into an N-Δ bit low bit depth image. Encoding / decoding processing is performed on the low bit depth image. Further, an inverse bit depth conversion process is performed on the decoded image to generate an N-bit image signal. Finally, the difference signal between the generated N-bit image and the input image is encoded. The output is an encoded stream of the difference signal and the low bit depth image signal. As described above, this method is a method corresponding to the scalable coding of the bit depth.
以下、N−Δビット信号に対する符号化・復号処理を行う階層を下位階層と呼び、Nビット画像と入力画像との差分信号に対する符号化を行う階層を上位階層と呼ぶ。 Hereinafter, a layer that performs encoding / decoding processing on an N-Δ bit signal is referred to as a lower layer, and a layer that performs encoding on a difference signal between an N-bit image and an input image is referred to as an upper layer.
前述した階層符号化では、ビット深度変換を伴う2階層にわたる符号化処理がフレームに対して一様に適用されている。以下、ビット深度変換を伴う階層符号化をビット深度変換階層符号化と呼ぶ。このビット深度変換階層符号化は、スケーラブル符号化を前提とした方式であるため、フレームに対して一様なビット深度変換量を用いることが制約として課せられている。 In the above-described hierarchical encoding, encoding processing over two layers with bit depth conversion is uniformly applied to a frame. Hereinafter, hierarchical encoding with bit depth conversion is referred to as bit depth conversion hierarchical encoding. Since this bit depth conversion hierarchical encoding is based on the assumption of scalable encoding, the use of a uniform bit depth conversion amount for a frame is imposed as a restriction.
ところで、非スケーラブル符号化の場合、こうした制約は必ずしも必要ではない。非スケーラブル符号化においては、フレーム内の指定された領域に対して部分的にビット深度変換に基づく符号化方式を適用することも可能である。つまり、ビット深度変換階層符号化をイントラ符号化の新しい符号化モードとして用いることが可能となる。スケーラブル符号化を前提とした制約は、符号化効率を低下させる原因となり、非スケーラブル符号化方式として用いる場合は不要である。
しかしながら、スケーラブル符号化を前提とした方式を非スケーラブル符号化方式へ単純に転用したのでは、符号化効率向上に改良の余地が残るという問題があった。
By the way, in the case of non-scalable coding, such a restriction is not always necessary. In non-scalable coding, it is also possible to apply a coding method based partially on bit depth conversion to a specified region in a frame. That is, bit depth conversion hierarchical coding can be used as a new coding mode for intra coding. The restriction on the premise of scalable coding causes a decrease in coding efficiency, and is not necessary when used as a non-scalable coding method.
However, when the scheme based on scalable coding is simply diverted to the non-scalable coding scheme, there is a problem that there remains room for improvement in improving the coding efficiency.
また、「H.264におけるイントラ予測方式」については、符号化対象ブロックの周辺に位置する符号化済み画素値を参照して、予測信号を生成し、同予測誤差に対する符号化を行う。しかし、限定的な空間予測に基づく方法であるため、符号化効率向上に改善に余地が残るという問題があった。 In addition, regarding “the intra prediction method in H.264”, a prediction signal is generated with reference to the encoded pixel values located around the encoding target block, and the prediction error is encoded. However, since the method is based on limited spatial prediction, there is a problem that there remains room for improvement in improving the coding efficiency.
また、「ビット深度スケーラブル符号化」については、Nbitと、N−Δbit(Nは8や10)との2種類のビット深度での復号画像の生成をサポートするスケーラブル符号化である。しかし、ビット深度変換量(Δ)の値は、スケーラビリティ機能を実現するために、フレーム内で固定値に制約されており、空間的な局所性を考慮し、すなわち、フレーム内の領域(例えば、ブロックなど)毎に異なるビット深度変換量Δの値を適応的な設定ができないという問題があった。 “Bit depth scalable coding” is scalable coding that supports generation of decoded images at two bit depths of N bits and N−Δbit (N is 8 or 10). However, the value of the bit depth conversion amount (Δ) is constrained to a fixed value in the frame in order to realize the scalability function, and the spatial locality is considered, that is, the region in the frame (for example, There is a problem that the value of the bit depth conversion amount Δ that differs for each block) cannot be adaptively set.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、低い伝送レートにおいて符号量の使用が制約される場合であっても、符号化の符号化効率を向上させることができる画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化装置、画像復号装置、及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to improve the coding efficiency of coding even when the use of the code amount is restricted at a low transmission rate. An image encoding method, an image decoding method, an image encoding device, an image decoding device, and a program are provided.
上述した課題を解決するために、本発明は、画像符号化の対象である入力映像信号を読み込み、ビット深度変換を用いた第1イントラ符号化と、ビット深度変換を用いない第2イントラ符号化とのそれぞれを用いて前記入力映像信号を符号化した際のコストを符号量と符号化歪みの加重和によるコスト関数を用いて算出し、算出したコストが最も小さいコストに対応するイントラ符号化を選択する第1ステップと、前記第1イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第2ステップと、前記第2イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第3ステップと、前記第1ステップにおいて、前記第1イントラ符号化が選択された場合、前記第2ステップにおいて符号化された入力映像信号と、前記第1イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力し、前記第2イントラ符号化が選択された場合、前記第3ステップにおいて符号化された入力映像信号と、前記第2イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力する第4ステップとを含むことを特徴とする画像符号化方法である。 In order to solve the above-described problems, the present invention reads an input video signal to be image-encoded and performs first intra coding using bit depth conversion and second intra coding not using bit depth conversion. To calculate the cost when the input video signal is encoded using a cost function based on the weighted sum of the code amount and the encoding distortion, and perform intra coding corresponding to the cost with the lowest calculated cost. A first step of selecting, a second step of encoding the input video signal by the first intra encoding, a third step of encoding the input video signal by the second intra encoding, and the first In the step, when the first intra encoding is selected, the input video signal encoded in the second step and information indicating the first intra encoding Is output as an encoded stream, and when the second intra encoding is selected, the input video signal encoded in the third step and information indicating the second intra encoding are output as an encoded stream. A fourth step of encoding the image.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第2ステップは、前記入力映像信号に応じて定められるビット深度変換量に基づいて前記入力映像信号を変換する第5ステップと、前記ビット深度変換をした入力映像信号に対して第1符号化を行い第1符号化信号を生成する第6ステップと、前記第1符号化に対応した復号により前記第1符号化信号から復号信号を生成する第7ステップと、前記復号信号のビット深度を、逆ビット深度変換により前記入力映像信号と同じビット深度に変換する第8ステップと、前記逆ビット深度変換された復号信号と、前記入力映像信号との差分を算出し、算出した差分を示す差分信号に対して第2符号化を行い第2符号化信号を生成するか、前記差分信号に対する前記第2符号化を省略するかを選択し、前記第1符号化信号及び前記第2符号化信号、もしくは前記第1符号化信号を前記符号化ストリームとして出力する第9ステップとを含むことを特徴とする。 In the invention described above, the second step may include a fifth step of converting the input video signal based on a bit depth conversion amount determined according to the input video signal, and the bit depth. A sixth step of generating a first encoded signal by performing first encoding on the converted input video signal, and generating a decoded signal from the first encoded signal by decoding corresponding to the first encoding A seventh step, an eighth step of converting the bit depth of the decoded signal to the same bit depth as the input video signal by inverse bit depth conversion, the decoded signal subjected to the inverse bit depth conversion, and the input video signal And select whether to generate the second encoded signal by performing the second encoding on the difference signal indicating the calculated difference, or to omit the second encoding for the difference signal. It characterized in that it comprises a ninth step of outputting the first encoded signal and the second coded signal, or the first encoded signal as the coded stream.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット深度変換量は、前記入力映像信号に応じて予め定められたビット数であるか、あるいは、前記入力映像信号に対してビット深度変換をした際に前記コスト関数が最も小さくなるビット深度の削減ビット数であることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット深度変換量と前記差分信号の第2符号化の有無を示す判定情報とが、前記入力映像信号に含まれるフレーム毎に設定されることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット深度変換量と前記差分信号の第2符号化の有無を示す判定情報とが、更に、前記入力映像信号に含まれる各フレームの予め定められた領域毎に設定されることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記入力映像信号に複数の色チャネルが含まれる場合、前記ビット深度変換量は、前記色チャネル毎に設定されることを特徴とする。
In the invention described above, the bit depth conversion amount may be a predetermined number of bits according to the input video signal, or bit depth conversion may be performed on the input video signal. In this case, the cost function is a bit depth reduction bit number that minimizes the cost function.
In the present invention described above, the bit depth conversion amount and the determination information indicating the presence / absence of second encoding of the difference signal are set for each frame included in the input video signal. It is characterized by.
In the present invention described above, the bit depth conversion amount and the determination information indicating the presence / absence of second encoding of the difference signal may be further determined in advance for each frame included in the input video signal. It is set for each set area.
In the invention described above, when the input video signal includes a plurality of color channels, the bit depth conversion amount is set for each color channel.
また、本発明は、画像復号対象の符号化ストリームを読み込み、該符号化ストリームを符号化したイントラ符号化を示す情報を復号する第1ステップと、前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いた第1イントラ復号方式により復号する第2ステップと、前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いない第2イントラ復号方式により復号する第3ステップと、前記復号されたイントラ符号化を示す情報に基づいて、前記第1ステップ又は、前記第2ステップのいずれか一方により復号された復号信号を復号画像信号として出力する第4ステップとを含むことを特徴とする画像復号方法である。 The present invention also includes a first step of reading an encoded stream to be decoded and decoding information indicating intra encoding obtained by encoding the encoded stream, and performing inverse bit depth conversion on the encoded stream. A second step of decoding using the first intra decoding method used, a third step of decoding the encoded stream using a second intra decoding method that does not use inverse bit depth conversion, and the decoded intra coding. And a fourth step of outputting the decoded signal decoded in one of the first step and the second step as a decoded image signal based on the indicated information.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第2ステップは、前記符号化ストリーム中のデータを分離する第5ステップと、前記分離されたデータからビット深度変換量を復号する第6ステップと、前記分離されたデータに対して第1復号を行って第1復号信号を生成する第7ステップと、前記第1復号信号に対して、前記ビット深度変換量分のビット数を増やす逆ビット深度変換を行う第8ステップと、前記分離されたデータから第2符号化信号としての差分信号の有無を示す判定情報を復号する第9ステップと、前記判定情報に基づいて、前記分離されたデータに対して第2復号を行って第2復号信号を生成するか、もしくは、前記第2復号を省略するかを選択し、前記逆ビット深度変換後の復号信号と前記第2復号信号との差分信号、もしくは前記逆ビット深度変換後の復号信号いずれか一方を、復号映像信号として出力する第10ステップとを含むことを特徴とする。 In the present invention described above, in the above-described invention, the second step includes a fifth step of separating data in the encoded stream, and a sixth step of decoding a bit depth conversion amount from the separated data. And a seventh step of performing first decoding on the separated data to generate a first decoded signal, and an inverse bit for increasing the number of bits corresponding to the bit depth conversion amount with respect to the first decoded signal An eighth step of performing depth conversion, a ninth step of decoding determination information indicating the presence or absence of a differential signal as a second encoded signal from the separated data, and the separated data based on the judgment information Whether to generate the second decoded signal by performing the second decoding on the above, or to omit the second decoding, and the difference between the decoded signal after the inverse bit depth conversion and the second decoded signal No., or a decoded signal either after the inverse bit depth conversion, characterized in that it comprises a tenth step of outputting as a decoded video signal.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット深度変換量と前記判定情報とが、前記復号映像信号に含まれる各フレーム毎に復号されることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット深度変換量と前記判定情報とが、更に、前記復号映像信号に含まれる各フレームの予め定められた領域毎に復号されることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記画像復号対象の符号化ストリームに複数の色チャネルが含まれる場合、前記ビット深度変換量は、前記色チャネル毎に設定されていることを特徴とする。
In the invention described above, the present invention is characterized in that the bit depth conversion amount and the determination information are decoded for each frame included in the decoded video signal.
In the invention described above, the bit depth conversion amount and the determination information are further decoded for each predetermined region of each frame included in the decoded video signal. And
Further, in the present invention described above, when the encoded stream to be decoded includes a plurality of color channels, the bit depth conversion amount is set for each color channel. And
また、本発明は、画像符号化の対象である入力映像信号を読み込み、ビット深度変換を用いた第1イントラ符号化と、ビット深度変換を用いない第2イントラ符号化とのそれぞれを用いて前記入力映像信号を符号化した際のコストを符号量と符号化歪みの加重和によるコスト関数を用いて算出し、算出したコストが最も小さいコストに対応するイントラ符号化を選択する選択手段と、前記第1イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第1符号化手段と、前記第2イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第2符号化手段と、前記選択手段が、前記第1イントラ符号化を選択した場合、前記第1符号化手段が符号化した入力映像信号と、前記第1イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力し、前記第2イントラ符号化を選択した場合、前記第2符号化手段が符号化した入力映像信号と、前記第2イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力する出力手段とを備えることを特徴とする画像符号化装置である。 Further, the present invention reads the input video signal to be image-encoded and uses the first intra encoding using bit depth conversion and the second intra encoding not using bit depth conversion, respectively. Selecting means for calculating the cost at the time of encoding the input video signal using a cost function based on the weighted sum of the code amount and the encoding distortion, and selecting the intra encoding corresponding to the cost with the lowest calculated cost; The first encoding means for encoding the input video signal by first intra encoding, the second encoding means for encoding the input video signal by second intra encoding, and the selection means, When 1 intra encoding is selected, the input video signal encoded by the first encoding means and information indicating the first intra encoding are output as an encoded stream, and the second When the intra coding is selected, an output unit that outputs an input video signal encoded by the second encoding unit and information indicating the second intra encoding as an encoded stream is provided. An image encoding device.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第1符号化手段は、前記入力映像信号に応じて設定されたビット深度変換量に基づいて前記入力映像信号を変換するビット深度変換手段と、前記ビット深度変換をした入力映像信号に対して第1符号化を行い第1符号化信号を生成する第1符号化手段と、前記第1符号化に対応した復号により前記第1符号化信号から復号信号を生成する復号手段と、前記復号信号のビット深度を、逆ビット深度変換により前記入力映像信号と同じビット深度に変換する逆ビット深度変換手段と、前記逆ビット深度変換された復号信号と、前記入力映像信号との差分を算出し、算出した差分を示す差分信号に対して第2符号化を行い第2符号化信号を生成するか、前記差分信号に対する前記第2符号化を省略するかを選択し、前記第1符号化信号及び前記第2符号化信号、もしくは前記第1符号化信号を前記符号化ストリームとして出力する切替手段とを備えることを特徴とする。 Further, the present invention provides the bit depth conversion means for converting the input video signal based on a bit depth conversion amount set according to the input video signal, wherein the first encoding means is the invention described above. A first encoding means for generating a first encoded signal by performing a first encoding on the input video signal subjected to the bit depth conversion, and the first encoded signal by decoding corresponding to the first encoding. Decoding means for generating a decoded signal from, a reverse bit depth conversion means for converting the bit depth of the decoded signal to the same bit depth as the input video signal by reverse bit depth conversion, and the decoded signal subjected to the reverse bit depth conversion And the difference between the input video signal and the difference signal indicating the calculated difference are subjected to second encoding to generate a second encoded signal, or the second encoding of the difference signal is omitted. Select Luca, characterized by comprising a first encoded signal and the second encoded signal or switching means for outputting the first encoded signal as the coded stream.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット深度変換量と前記差分信号の第2符号化の有無を示す判定情報とを、前記入力映像信号に含まれるフレーム毎、あるいは、前記入力映像信号に含まれるフレーム内の予め定められた領域毎に設定する設定手段を更に備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット深度変換手段は、前記入力映像信号に複数の色チャネルが含まれる場合、前記ビット深度変換量を色チャネル毎に設定することを特徴とする。
Further, the present invention provides the bit depth conversion amount and the determination information indicating the presence / absence of second encoding of the difference signal in each of the frames included in the input video signal or the input in the invention described above. It is further characterized by further comprising setting means for setting for each predetermined region in the frame included in the video signal.
Further, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the bit depth conversion means sets the bit depth conversion amount for each color channel when the input video signal includes a plurality of color channels. To do.
また、本発明は、画像復号対象の符号化ストリームを読み込み、該符号化ストリームを符号化したイントラ符号化を示す情報を復号する符号化方式復元手段と、前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いた第1イントラ復号方式により復号する第1イントラ復号手段と、前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いない第2イントラ復号方式により復号する第2イントラ復号手段と、前記復号されたイントラ符号化を示す情報に基づいて、前記第1イントラ復号手段又は、前記第2イントラ復号手段のいずれか一方により復号された復号信号を復号画像信号として出力する切替手段とを備えることを特徴とする画像復号装置である。 In addition, the present invention provides an encoding method restoration unit that reads an encoded stream to be decoded and decodes information indicating intra encoding obtained by encoding the encoded stream, and an inverse bit depth for the encoded stream. First intra decoding means for decoding by a first intra decoding scheme using transform, second intra decoding means for decoding by a second intra decoding scheme not using inverse bit depth conversion for the encoded stream, and the decoding Switching means for outputting a decoded signal decoded by either the first intra decoding means or the second intra decoding means as a decoded image signal based on the information indicating the intra coding performed. This is a featured image decoding apparatus.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第1イントラ復号手段は、前記符号化ストリーム中のデータを分離する分離手段と、前記分離手段により分離されたデータからビット深度変換量を復号するビット深度変換量復号手段と、前記分離手段により分離されたデータに対して第1復号を行って第1復号信号を生成する第1復号手段と、前記第1復号信号に対して、前記ビット深度変換量分のビット数を増やす逆ビット深度変換を行う逆ビット深度変換手段と、前記分離されたデータから第2符号化データとしての差分信号の有無を示す判定情報を復号する判定情報復号手段と、前記判定情報に基づいて、前記分離されたデータに対して第2復号を行って第2復号信号を生成するか、もしくは、前記第2復号を省略するかを選択し、前記逆ビット深度変換後の復号信号と前記第2復号信号との差分信号、もしくは前記逆ビット深度変換後の復号信号いずれか一方を、復号映像信号として出力する出力手段とを備えることを特徴とする。 In the present invention described above, the first intra decoding unit decodes the bit depth conversion amount from the data separated by the separation unit and the data separated by the separation unit. Bit depth conversion amount decoding means for performing first decoding on the data separated by the separating means to generate a first decoded signal, and the bit for the first decoded signal Inverse bit depth conversion means for performing reverse bit depth conversion for increasing the number of bits corresponding to the depth conversion amount, and determination information decoding means for decoding determination information indicating presence / absence of a differential signal as second encoded data from the separated data And, based on the determination information, select whether to perform a second decoding on the separated data to generate a second decoded signal, or to omit the second decoding, Output means for outputting either a difference signal between the decoded signal after reverse bit depth conversion and the second decoded signal or the decoded signal after reverse bit depth conversion as a decoded video signal, To do.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット深度変換量と前記第2復号の有無を示す判定情報とが、前記復号映像信号に含まれるフレーム毎、あるいは、前記復号映像信号に含まれる各フレーム内の予め定められた領域毎に設定されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記画像復号対象の符号化ストリームに複数の色チャネルが含まれる場合、前記ビット深度変換量は、前記色チャネル毎に設定されていることを特徴とする。
Further, the present invention is the above-described invention, wherein the bit depth conversion amount and the determination information indicating the presence / absence of the second decoding are included for each frame included in the decoded video signal or in the decoded video signal. It is set for each predetermined area in each frame.
Further, in the present invention described above, when the encoded stream to be decoded includes a plurality of color channels, the bit depth conversion amount is set for each color channel. And
また、本発明は、入力映像信号を符号化する画像符号化装置に備えられているコンピュータに、画像符号化の対象である入力映像信号を読み込み、ビット深度変換を用いた第1イントラ符号化と、ビット深度変換を用いない第2イントラ符号化とのそれぞれを用いて前記入力映像信号を符号化した際のコストを符号量と符号化歪みの加重和によるコスト関数を用いて算出し、算出したコストが最も小さいコストに対応するイントラ符号化を選択する第1ステップと、前記第1イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第2ステップと、前記第2イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第3ステップと、前記第1ステップにおいて、前記第1イントラ符号化が選択された場合、前記第2ステップにおいて符号化された入力映像信号と、前記第1イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力し、前記第2イントラ符号化が選択された場合、前記第3ステップにおいて符号化された入力映像信号と、前記第2イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力する第4ステップとを実行させるためのプログラムである。 The present invention also provides a first intra coding using a bit depth conversion by reading an input video signal to be image-encoded into a computer provided in an image coding apparatus for coding an input video signal. The cost when the input video signal is encoded using each of the second intra encoding not using the bit depth conversion is calculated using a cost function based on the weighted sum of the code amount and the encoding distortion. A first step of selecting an intra coding corresponding to a cost having the lowest cost; a second step of coding the input video signal by the first intra coding; and the input video signal by the second intra coding. When the first intra encoding is selected in the third step and the first step, the input encoded in the second step is encoded. When the video signal and the information indicating the first intra encoding are output as an encoded stream and the second intra encoding is selected, the input video signal encoded in the third step, and the first This is a program for executing the fourth step of outputting information indicating 2-intra encoding as an encoded stream.
また、本発明は、符号化ストリームを復号する画像復号装置に備えられているコンピュータに、画像復号対象の符号化ストリームを読み込み、該符号化ストリームを符号化したイントラ符号化を示す情報を復号する第1ステップと、前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いた第1イントラ復号方式により復号する第2ステップと、前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いない第2イントラ復号方式により復号する第3ステップと、前記復号されたイントラ符号化を示す情報に基づいて、前記第1ステップ又は、前記第2ステップのいずれか一方により復号された復号信号を復号画像信号として出力する第4ステップとを実行させるためのプログラムである。 The present invention also reads a coded stream to be decoded into an image decoding apparatus that decodes the coded stream, and decodes information indicating intra coding obtained by coding the coded stream. A first step, a second step of decoding the encoded stream by a first intra decoding method using an inverse bit depth transform, and a second intra decoding not using an inverse bit depth transform of the encoded stream. Based on the third step decoded by the method and the information indicating the decoded intra coding, the decoded signal decoded by either the first step or the second step is output as a decoded image signal. This is a program for executing the fourth step.
この発明によれば、低レートにおいて符号量の使用が制約される場合であっても、符号化の符号化効率を向上させることができる。 According to the present invention, the encoding efficiency of encoding can be improved even when the use of the code amount is restricted at a low rate.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の概要について説明する。フレーム内符号化は、予め定められた部分領域毎に実施される。同部分領域を符号化ユニットと呼ぶ。例えば、H.264の場合、マクロブロックと呼ぶ16×16画素の領域が、符号化ユニットに当たる。フレーム間符号化が適用されるフレームにおいても、部分的にフレーム内符号化が適用される場合もある。H.264では、P−picture、B−pictureにおけるイントラマクロブロックが、それに相当する。また、予め定められた部分領域として、画面全体を設定してもよい。 First, an outline of the present invention will be described. Intraframe coding is performed for each predetermined partial area. This partial area is called an encoding unit. For example, H.M. In the case of H.264, a 16 × 16 pixel area called a macroblock corresponds to the encoding unit. Even in a frame to which interframe coding is applied, intraframe coding may be partially applied. H. In H.264, intra macroblocks in P-picture and B-picture correspond to it. Further, the entire screen may be set as a predetermined partial area.
本発明では、フレーム内符号化における符号化ユニットに対する符号化方法、復号方法の1つとして、以下に示すビット深度変換符号化と、ビット深度変換復号とを導入する。 In the present invention, the following bit depth conversion encoding and bit depth conversion decoding are introduced as one of the encoding method and decoding method for the encoding unit in intra-frame encoding.
画像信号において、上位ビットと下位ビットとでは性質が異なる。一般に上位ビットは、空間的近傍画素間の相関が高く、相関関係を利用する予測等の圧縮処理で冗長性を除去できる。一方、下位ビットは、空間的近傍画素間の相関が低く、予測等の圧縮処理で冗長性を除去することは難しい。そこで、ビット深度変換処理(あるいは、ビット分離処理)を行い、画像信号の上位ビットと下位ビットとを分離し、上位ビットに対してのみ圧縮処理を行い、更に、入力信号との差分を生成して、その差分信号に対して符号化することで、全体の符号量の削減を行う。 In the image signal, the upper bit and the lower bit have different properties. In general, the upper bits have high correlation between spatially neighboring pixels, and redundancy can be removed by compression processing such as prediction using the correlation. On the other hand, the lower bits have a low correlation between spatially neighboring pixels, and it is difficult to remove redundancy by compression processing such as prediction. Therefore, bit depth conversion processing (or bit separation processing) is performed to separate the upper bits and lower bits of the image signal, only the upper bits are compressed, and a difference from the input signal is generated. By encoding the difference signal, the entire code amount is reduced.
まず、指定された符号化ユニットに対して、Nビットの画像信号を入力とし、この画像信号に対してビット深度変換処理を行うことでN−Δビットの低ビット深度画像に変換する。このN−Δビット信号を下位階層信号と呼ぶ。ビット深度変換量Δは、付加情報として指定されるものであり、ビット深度の削減量を示す。この低ビット深度画像、すなわち下位階層信号に対して、符号化・復号処理を行う。更に、その復号画像に対して、逆ビット深度変換処理を行い、Nビットの画像信号を生成する。最後に、この生成されたNビット画像と入力画像との差分信号を符号化する。この差分信号を上位階層信号と呼ぶ。実施形態における画像符号化装置は、該差分信号と低ビット深度画像信号とを含む符号化ストリームを出力する。 First, an N-bit image signal is input to a designated encoding unit, and a bit depth conversion process is performed on the image signal to convert it into an N-Δ bit low bit depth image. This N-Δ bit signal is called a lower layer signal. The bit depth conversion amount Δ is designated as additional information, and indicates a bit depth reduction amount. Encoding / decoding processing is performed on the low bit depth image, that is, the lower layer signal. Further, an inverse bit depth conversion process is performed on the decoded image to generate an N-bit image signal. Finally, the difference signal between the generated N-bit image and the input image is encoded. This difference signal is called an upper layer signal. The image encoding device in the embodiment outputs an encoded stream including the difference signal and the low bit depth image signal.
ここで、ビット深度変換におけるNビット信号からN−Δビットの情報を取り出す方法は、「2のN−Δ乗」個の信号値の集合に分類する処理として一般化できる。このNビット信号からN−Δビットの情報を取り出す方法をビット深度変換処理と呼ぶ。前述した上位ビットと下位ビットの説明は、「2のN乗」個の信号値を一定間隔「2のΔ乗」毎に、信号値の集合を分類する方法であった。このため、信号値の分布によらず、分類方法は固定されている。これに対して、信号値の分布に応じて、密に分布している箇所は細かく分類し、疎らに分布している箇所は粗く分類することで、予測誤差の低減を図ることが可能である。 Here, the method of extracting N−Δ bit information from the N bit signal in the bit depth conversion can be generalized as a process of classifying into a set of “2 to the N−Δ power” signal values. This method of extracting N-Δ bit information from the N-bit signal is called bit depth conversion processing. The above description of the upper bits and the lower bits is a method of classifying a set of signal values for “2 to the N power” signal values at regular intervals “2 to the power of Δ”. For this reason, the classification method is fixed regardless of the distribution of signal values. On the other hand, according to the distribution of signal values, it is possible to reduce the prediction error by classifying densely distributed locations finely and roughly classifying sparsely distributed locations. .
なお、複数の符号化ユニットからなる符号化ユニットの集合において、ビット深度変換量Δを共有することも可能である。この場合、同集合においてビット深度変換量を共有することを示す情報に基づき、同情報がビット深度変換量の共有を示した場合、それに続き、ビット深度変換量Δを一度だけ伝送し、符号化ユニット毎にビット深度変換量を符号化することはしない。 It is also possible to share the bit depth conversion amount Δ in a set of encoding units composed of a plurality of encoding units. In this case, based on the information indicating that the bit depth conversion amount is shared in the same set, when the information indicates sharing of the bit depth conversion amount, the bit depth conversion amount Δ is transmitted only once and encoded. The bit depth conversion amount is not encoded for each unit.
更に、ビット深度変換予測モードの別形態として、生成されたNビット画像と入力画像との差分信号の符号化を省略する形態もある。この場合、差分信号の符号化が省略されることを示す情報を、符号化情報の一部として格納する必要がある。 Furthermore, as another form of the bit depth conversion prediction mode, there is a form in which encoding of a difference signal between the generated N-bit image and the input image is omitted. In this case, it is necessary to store information indicating that encoding of the differential signal is omitted as part of the encoded information.
カラー画像を符号化対象とする場合には、以下の2通りの形態が可能である。
(i)全色チャネルに対して、共通のビット深度変換量Δを用いる。
(ii)色チャネル毎に、個別のビット深度変換量Δを用いる。
When a color image is to be encoded, the following two forms are possible.
(I) A common bit depth conversion amount Δ is used for all color channels.
(Ii) An individual bit depth conversion amount Δ is used for each color channel.
なお、上述したビット深度変換符号化は、上位階層の信号に対して、必ず、何らかの符号化処理を実施する。このため、発生する符号量には、イントラ符号化において本モードを識別するための識別子の情報、下位階層の信号の符号化情報、上位階層の信号の符号化情報が含まれることになる。 Note that the bit depth transform coding described above always performs some kind of coding processing on the upper layer signal. For this reason, the generated code amount includes identifier information for identifying this mode in intra coding, lower layer signal encoding information, and upper layer signal encoding information.
低レートにおいては、符号量の節約が求められる。そこで、上位階層の信号の符号化を省略し、逆ビット深度変換処理により得られるNビットの画像信号を、復号信号として用いる方法(ビット深度変換予測)を導入する。ビット深度変換予測では、ビット深度変換符号化を識別するための識別子に続けて、ビット深度変換予測の利用の可否を示す情報(1ビット)が符号化情報として伝送される。この情報をビット深度変換予測フラグと呼ぶ。 At low rates, code savings are required. Therefore, a method (bit depth conversion prediction) in which encoding of an upper layer signal is omitted and an N-bit image signal obtained by inverse bit depth conversion processing is used as a decoded signal is introduced. In the bit depth conversion prediction, information (1 bit) indicating whether or not the bit depth conversion prediction can be used is transmitted as encoded information following the identifier for identifying the bit depth conversion encoding. This information is called a bit depth conversion prediction flag.
なお、ビット深度変換予測フラグの設定は、符号化ユニット毎に行うことができる。もしくは、複数の符号化ユニットからなる符号化ユニットの集合において、ビット深度変換予測フラグを共有することも可能である。あるいは、ビット深度変換量Δとビット深度変換予測フラグとを対にして、設定する形式もある。この場合、ビット深度変換量Δを共有する単位(例:符号化ユニット、同ユニットの集合)と、ビット深度変換予測フラグを共有する単位が同一となる。 The bit depth conversion prediction flag can be set for each encoding unit. Alternatively, it is also possible to share the bit depth conversion prediction flag in a set of encoding units including a plurality of encoding units. Alternatively, there is a format in which the bit depth conversion amount Δ and the bit depth conversion prediction flag are set in pairs. In this case, the unit sharing the bit depth conversion amount Δ (eg, encoding unit, set of the same unit) and the unit sharing the bit depth conversion prediction flag are the same.
また、本発明の適用は、イントラ符号化フレームに限定されるものではなく、インター符号化を行うフレーム(例:P−ピクチャ)内におけるイントラ符号化領域(例:イントラマクロブロック)においても、同様に適用可能である。 Further, the application of the present invention is not limited to an intra-coded frame, and the same applies to an intra-coded region (eg, an intra macroblock) in a frame (eg, P-picture) to be inter-coded. It is applicable to.
図1は、本発明の実施形態による動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。図1において、符号化制御部30は、各部の動作を制御する。スイッチ部31は、イントラ予測処理部40、またはインター予測処理部39のいずれか一方からの予測画像情報を選択する。減算器32は、入力画像から予測画像情報を減算する。変換・量子化部33は、画像の差分データに対して整数直交変換を行うとともに、整数直交変換された変換係数に対して所定の量子化スケールで量子化を施す。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a moving picture coding apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
逆変換・逆量子化部34は、変換・量子化部33において量子化された変換係数に対して所定の逆量子化処理を施すとともに、逆量子化された変換係数を元の画像データ空間に戻すための逆整数直交変換を行う。加算器35は、画像データ空間に戻された画像差分情報に後述する予測画像情報を加算する。デブロッキングフィルタ36は、予測画像情報により復元された画像データに対して所定の画素ブロック単位の境界データにおける不連続性を補正する。フレームメモリ37は、後述するブロック境界補正処理が行われた復元画像データを予測画像情報の参照画像として利用するために保持する。
The inverse transform /
動き検出部38は、イントラ予測処理部40から入力された現在の画像データを複数の画素ブロックに分割し、各画素ブロックにおいて、フレームメモリ37に保存されている参照フレーム候補と相関の高い位置を検出する動き探索処理を行い、その位置の差分データをフレーム間の動き情報として検出する。インター(画面間)予測符号化部39は、参照フレームと動き検出部38から出力される動き情報とから現在の画像データの予測画像情報を生成する動き補償を行う。イントラ(画面内)予測処理部40は、画像データを複数の画素ブロックに分割し、各画素ブロックの画像データをブロック周辺の画素から予測し、予測画像情報を生成する。エントロピー符号化部41は、変換・量子化部において量子化された変換係数に対し、エントロピー符号化処理を行ってデータ圧縮し、符号化ストリームとして出力する。
The
図2は、本発明の実施形態による動画像復号装置の構成を示すブロック図である。図2において、エントロピー復号部50は、符号化された動画像データを含む入力ストリームに対して可変長復号処理を行い、量子化されたDCT係数(以下、量子化DCT係数)、及び量子化パラメータQP(Quantization Parameter)を取得し、参照フレーム番号、予測モード等を含む復号情報を出力する。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the moving picture decoding apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, an entropy decoding unit 50 performs variable-length decoding processing on an input stream including encoded moving image data, quantized DCT coefficients (hereinafter referred to as quantized DCT coefficients), and quantization parameters. A QP (Quantization Parameter) is acquired, and decoding information including a reference frame number, a prediction mode, and the like is output.
逆変換・逆量子化部51は、入力したDCT係数に、DCT変換処理を施し、この処理結果を残差信号として加算部14に出力するとともに、逆量子化処理により、量子化パラメータQPに基づいて量子化DCT係数を逆量子化し、DCT係数を取得する。動きベクトル復号部52は、フレーム間の動きを示す動きベクトルを復号する。
The inverse transform /
加算器55は、残差信号と、イントラ予測処理部53またはインター予測処理部54から出力される予測画像データとを加算し、フレーム画像のデータを再現する。デブロッキングフィルタ56は、加算器55から出力されるフレーム画像のデータに対して、符号化ブロック間の歪みを改善する処理を施し、この処理結果をフレームメモリ57に出力する。フレームメモリ57は、デブロッキングフィルタ56で処理された復号画像データを記憶する。
The
イントラ予測処理部53は、加算器55から出力されるフレーム画像のデータと、エントロピー復号部50で得られた量子化DCT係数とに基づいてフレーム内予測を行って、予測画像データを生成する。インター予測処理部54は、エントロピー復号部50が取得した量子化DCT係数や、動きベクトル復号部52からの動きベクトル、フレームメモリ57から出力される参照画像などに基づいてフレーム間予測を行って、予測画像データを生成する。スイッチ部58は、イントラ予測処理部53、またはインター予測処理部54のいずれか一方からの予測画像データを選択し、加算器55に出力する。
The intra
本発明は、図1に示すイントラ予測処理部40、図2に示すイントラ予測処理部53に関するものである。
The present invention relates to the intra
A.第1実施形態
本発明の第1実施形態について説明する。本第1実施形態は、動画像符号化装置における「イントラ予測(イントラ符号化器)」の高能率化に関するものである。
図3は、本第1実施形態によるイントラ符号化器の構成を示すブロック図である。なお、図15に対応する部分について同一の符号を付けて説明を省略する。図3において、イントラ符号化部3−1〜3−Mに加えて、ビット深度変換予測符号化部60を備える。イントラ符号化部3−1〜3−Mは、既存のイントラ符号化方式を用いるもので、例えば、H.264で規定されるイントラ予測などがある。すなわち、イントラ符号化部3−1〜3−Mは、ビット深度変換を用いないイントラ符号化を行い、ビット深度変換予測符号化部60は、ビット深度変換を用いたイントラ符号化を行う。
A. First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described. The first embodiment relates to an improvement in the efficiency of “intra prediction (intra coder)” in a moving picture coding apparatus.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the intra encoder according to the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached about the part corresponding to FIG. 15, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 3, a bit depth conversion
ビット深度変換予測符号化部60は、指定された符号化ユニットに対して、Nビットの画像信号を入力とし、ビット深度変換処理を行うことでN−Δビットの低ビット深度画像に変換し、該低ビット深度画像、すなわち下位階層信号に対して、符号化・復号処理を行うとともに、その復号画像に対して、逆ビット深度変換処理を行い、Nビットの画像信号を生成し、最後に、該Nビット画像と入力画像との差分信号を符号化し、該差分信号と低ビット深度画像信号とを多重化して符号化ストリームとして出力する。
The bit depth conversion
図4は、本第1実施形態によるビット深度変換予測符号化部60の構成を示すブロック図である。図4において、ビット深度変換量設定部71は、イントラ符号化方式設定部2が選択したビット深度変換量Δと、ビット深度変換予測フラグとを読み込み、それぞれ設定する。ビット深度変換部72は、ビット深度変換量Δに従って、入力信号に対してビット深度変換処理を行い、ビット深度をN−Δとした下位階層信号を出力する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the bit depth conversion
下位階層符号化部73は、下位階層信号に対して、符号化処理を行う。下位階層復号部74は、下位階層信号に対して、復号処理を行い、N−Δビットの復号信号(下位階層復号信号)を出力する。逆ビット深度変換部75は、下位階層復号信号に対して逆ビット深度変換を行い、Nビットの復号信号(上位階層予測信号)を出力する。ビット深度変換予測判定部76は、ビット深度変換予測フラグが「1」であるか否かを判定する。ビット深度変換予測フラグは、符号量・符号化歪みの加重和により表されるコスト関数を用いて算出されるコストが最小になるように、上述したイントラ符号化方式設定部2で設定される。
The lower
スイッチ部77は、ビット深度変換予測フラグが「1」の場合には、零値を符号化ストリーム多重化処理部80に出力し、ビット深度変換予測フラグが「0」の場合には、上位階層予測信号を減算器79に出力する。減算器79は、入力信号から上位階層予測信号を減算して差分信号を生成する。上位階層符号化部78は、減算器79が生成した差分信号を符号化する。
符号化ストリーム多重化処理部80は、ビット深度変換予測フラグが「1」の場合、ビット深度変換量、下位階層信号、及びビット深度変換予測フラグの符号化データを部分領域に対応する一つのストリームする多重化を行い、ビット深度変換予測フラグが「0」の場合、ビット深度変換量、下位階層信号、ビット深度変換予測フラグ、及び差分信号の符号化データを部分領域に対応する一つの符号化ストリームにする多重化を行う。
When the bit depth conversion prediction flag is “1”, the switch unit 77 outputs a zero value to the encoded stream multiplexing processing
When the bit depth conversion prediction flag is “1”, the encoded stream multiplexing processing
図5及び図6は、本第1実施形態によるイントラ符号化器の動作を説明するためのフローチャートである。まず、イントラ符号化方式指定情報符号化部1が入力信号を読み込む(ステップS21)。次に、ステップS22〜S37において、予め定められた部分領域(符号化ユニット)毎にフレーム内符号化を実施する。
5 and 6 are flowcharts for explaining the operation of the intra encoder according to the first embodiment. First, the intra coding method designation
まず、イントラ符号化方式設定部2は、後述するイントラ符号化部3−1〜3−M、ビット深度変換予測符号化部60のうち、いずれのイントラ符号化方式(イントラ符号化モード)を用いるかを設定する(ステップS23)。設定方法の例としては、予め与えられた符号量・符号化歪みの加重和をコスト関数として、同コスト関数を最小化するイントラ符号化方式を選択する方法が挙げられる。また、ステップS23において、イントラ符号化方式設定部2は、上記のコスト関数を最小化するビット深度変換量Δとビット深度変換予測フラグとを設定する。ビット深度変換量Δは、1から(N−1)までのいずれかの値であり、ビット深度変換予測フラグは、差分信号が零値となるとき「1」が設定され、差分信号が零値とならないとき「0」が設定される。なお、ビット深度変換量Δは入力信号に応じて予め定められた値を用いてもよい。
First, the intra coding
次に、イントラ符号化モードがビット深度変換モードであるか否かを判定する(ステップS24)。そして、イントラ符号化モードがビット深度変換モードである場合には、入力信号のビット深度Nを読み込み、符号化データとして書き出し(ステップS25)、ビット深度変換アルゴリズムを設定する(ステップS26)。このビット深度変換アルゴリズムは、外部から与えられ、予め定められたアルゴリズムとする。ビット深度変換アルゴリズムの例としては、四捨五入、切り捨て、切り上げ等がある。もちろん、これ以外のビット深度変換アルゴリズムも利用可能である。 Next, it is determined whether or not the intra coding mode is the bit depth conversion mode (step S24). When the intra coding mode is the bit depth conversion mode, the bit depth N of the input signal is read, written as encoded data (step S25), and a bit depth conversion algorithm is set (step S26). This bit depth conversion algorithm is given from the outside and is a predetermined algorithm. Examples of bit depth conversion algorithms include rounding, rounding down, and rounding up. Of course, other bit depth conversion algorithms can be used.
次に、ビット深度変換量設定部71が、イントラ符号化モードの設定時(ステップS23)に定められたビット深度変換量Δを読み込み(ステップS27)、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換予測フラグを読み込む(ステップS28)。より詳細には、ビット深度変換量Δ、及びビット深度変換予測フラグは、符号量・符号化歪みの加重和により算出されるコストが最小になるように、上述したステップS23で設定される。
Next, the bit depth conversion
次に、ビット深度変換部72は、入力信号(Nビット)に対して、ビット深度変換処理を行い、ビット深度をN−Δにした下位階層信号を出力し(ステップS29)、下位階層符号化部73は、該下位階層信号に対して符号化処理を行い、符号化処理により得られた符号化データを符号化ストリーム多重化処理部80に出力する(ステップS30)。
Next, the bit
次に、ビット深度変換予測判定部76は、ビット深度変換予測フラグが「1」であるか否かを判定し(ステップS31)、ビット深度変換予測フラグが「1」の場合には、現在の符号化ユニットに対する符号化処理を終了させ、次の符号化ユニットに対する符号化処理を開始させる。
Next, the bit depth conversion
一方、ビット深度変換予測フラグが「0」の場合には、下位階層符号化部73が出力した符号化データに対して、下位階層復号部74が復号処理を行い、復号処理により得られたN−Δビットの復号信号(下位階層復号信号)を出力する(ステップS32)。そして、逆ビット深度変換部75は、下位階層復号部74が出力した下位階層復号信号を、Nビットの復号信号(上位階層予測信号)に逆ビット深度変換する(ステップS33)。
On the other hand, when the bit depth conversion prediction flag is “0”, the lower
ビット深度変換予測判定部76は、スイッチ部77を介して、逆ビット深度変換部75が生成した上位階層予測信号を減算器79に出力し、減算器79は、入力信号から上位階層予測信号を減算して得られる差分信号を生成する(ステップS34)。次に、上位階層符号化部78は、減算器79が生成した差分信号に対して符号化処理を行い、符号化処理により得られた符号化データを符号化ストリーム多重処理部80に出力する(ステップS35)。
The bit depth conversion
一方、ステップS24で、イントラ符号化モードがビット深度変換モードでない場合には、イントラ符号化部3−1〜3−Mで、予め設定されたイントラ符号化を実施する(ステップS36)。例えば、H.264で規定されるイントラ予測である。この場合も、次の符号化ユニットに対して、上述したステップS22〜S37を繰り返し実行する。
いずれの場合も、次の符号化ユニットに対して、上述したステップS22〜S37を繰り返し実行する。
On the other hand, if the intra coding mode is not the bit depth conversion mode in step S24, the intra coding units 3-1 to 3-M perform preset intra coding (step S36). For example, H.M. H.264 is intra prediction. Also in this case, the above-described steps S22 to S37 are repeatedly executed for the next encoding unit.
In any case, the above-described steps S22 to S37 are repeatedly executed for the next encoding unit.
そして、すべての符号化ユニットに対してイントラ符号化が終了すると、当該処理を終了する。 Then, when intra coding is completed for all the coding units, the processing is finished.
図7は、本第1実施形態によるイントラ復号器の構成を示すブロック図である。なお、図17に対応する部分について同一の符号を付けて説明を省略する。図7において、イントラ符号部12−1〜12−Mに加えて、ビット深度変換予測復号部90を備える。ビット深度変換予測復号部90は、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換量Δを復号し、下位階層信号の符号化データに対して復号処理を行い、N−Δビットの復号信号(下位階層復号信号)を生成し、該下位階層復号信号に対して逆ビット深度変換を行い、Nビットの復号信号(上位階層予測信号)を生成し、該Nビットの復号信号(上位階層予測信号)と上位階層復号信号との差分信号を生成し、復号信号として出力する。 FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the intra decoder according to the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached about the part corresponding to FIG. 17, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 7, a bit depth conversion prediction decoding unit 90 is provided in addition to the intra encoding units 12-1 to 12 -M. The bit depth conversion predictive decoding unit 90 decodes the bit depth conversion amount Δ determined at the time of setting the intra coding mode, performs a decoding process on the encoded data of the lower layer signal, and outputs an N−Δ bit decoded signal. (Lower layer decoded signal) is generated, inverse bit depth conversion is performed on the lower layer decoded signal to generate an N bit decoded signal (upper layer prediction signal), and the N bit decoded signal (upper layer prediction signal). Signal) and an upper layer decoded signal are generated and output as a decoded signal.
図8は、本第1実施形態によるビット深度変換予測復号部90の構成を示すブロック図である。図8において、符号化ストリーム分離処理部91は、符号化ストリームを分離し、ビット深度変換量復号部92、下位階層復号部93、及びビット深度変換予測ビット復号部95にそれぞれ供給する。ビット深度変換量復号部92は、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換量Δを復号する。下位階層復号部93は、下位階層信号の符号化データに対して復号処理を行い、N−Δビットの復号信号(下位階層復号信号)を出力する。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of the bit depth conversion prediction decoding unit 90 according to the first embodiment. In FIG. 8, the encoded stream
逆ビット深度変換部94は、N−Δビットの下位階層復号信号に対して逆ビット深度変換を行い、Nビットの復号信号(上位階層予測信号)を出力する。ビット深度変換予測ビット復号部95は、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換予測フラグを復号する。ビット深度変換予測判定部96は、ビット深度変換予測フラグが「1」であるか否かを判定する。
The inverse bit
スイッチ部97は、上位階層復号部98が出力する上位階層復号信号を加算器99に出力するか否かを切り替える。
上位階層復号部98は、ビット深度変換予測ビット復号部95及びビット深度変換予測判定部95を介して入力される差分信号を復号し、復号した差分信号を上位階層復号信号として加算器99に出力する。加算器99は、上位階層予測信号と、上位階層復号信号又は零値のいずれかとを加算し、加算結果を復号信号として出力する。
The
The upper
図9及び図10は、本第1実施形態によるイントラ復号器の動作を説明するためのフローチャートである。まず、符号化ストリームを読み込む(ステップS41)。次に、ステップS42〜S56において、予め定められた部分領域(符号化ユニット)毎にフレーム内復号を実施する。 9 and 10 are flowcharts for explaining the operation of the intra decoder according to the first embodiment. First, an encoded stream is read (step S41). Next, in steps S42 to S56, intra-frame decoding is performed for each predetermined partial region (encoding unit).
まず、イントラ符号化方式指定情報復号部10で、イントラ符号化モードを復号し、(ステップS43)、イントラ復号方式設定部11で、イントラ符号化モードがビット深度変換モードであるか否かを判定する(ステップS44)。そして、イントラ符号化モードがビット深度変換モードである場合には、入力信号のビット深度Nを復号し(ステップS45)、ビット深度変換アルゴリズムを設定する(ステップS46)。
First, the intra coding mode designation
なお、符号化器・復号器で共有する場合、あるいは、ビット深度変換アルゴリズムを指定するための情報が符号化ストリームに含まれる場合もある。この場合は、該当する情報を復号して取得する。ビット深度変換アルゴリズムの例としては、四捨五入、切り捨て、切り上げ等がある。もちろん、これ以外のビット深度変換アルゴリズムも利用可能である。 In addition, when shared by an encoder / decoder, information for designating a bit depth conversion algorithm may be included in the encoded stream. In this case, the corresponding information is decoded and acquired. Examples of bit depth conversion algorithms include rounding, rounding down, and rounding up. Of course, other bit depth conversion algorithms can be used.
次に、ビット深度変換量復号部92で、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換量Δを復号し(ステップS47)、ビット深度変換予測ビット復号部95で、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換予測フラグを復号する(ステップS48)。次に、下位階層復号部93で、下位階層信号の符号化データに対して復号処理を行い、N−Δビットの復号信号(下位階層復号信号)を出力し(ステップS49)、逆ビット深度変換部94で、下位階層復号信号に対して逆ビット深度変換を行い、Nビットの復号信号(上位階層予測信号)を出力する(ステップS50)。
Next, the bit depth conversion
次に、ビット深度変換予測判定部96は、復号したビット深度変換予測フラグが「1」であるか否かを判定し(ステップS51)、ビット深度変換予測フラグが「1」の場合には、零値を加算器99に出力し、逆ビット深度変換部94からの上位階層予測信号が復号信号として出力される(ステップS52)。
Next, the bit depth conversion
一方、ビット深度変換予測フラグが「0」の場合には、ビット深度変換予測判定部96は、ビット深度変換予測ビット復号部95を介して入力された差分信号の符号化データを上位階層復号部98に出力し、上位階層復号部98が差分信号を復号する(ステップS53)。そして、加算器99は、上位階層予測信号と差分信号とを加算し、加算結果を復号信号を生成する(ステップS54)。
On the other hand, when the bit depth conversion prediction flag is “0”, the bit depth conversion
一方、ステップS44で、イントラ符号化モードがビット深度変換モードでない場合には、イントラ復号部12−1〜12−Mで、予め設定されたイントラ符号化に対応する復号処理を実施する(ステップS55)。例えば、H.264で規定されるイントラ予測である。
いずれの場合も、次の符号化ユニットに対して、上述したステップS42〜S56を繰り返し実行する。
On the other hand, if the intra coding mode is not the bit depth conversion mode in step S44, the intra decoding units 12-1 to 12-M perform a decoding process corresponding to the preset intra coding (step S55). ). For example, H.M. H.264 is intra prediction.
In any case, the above-described steps S42 to S56 are repeatedly executed for the next encoding unit.
そして、すべての符号化ユニットに対してイントラ符号化が終了すると、当該処理を終了する。 Then, when intra coding is completed for all the coding units, the processing is finished.
B.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本第2実施形態は、上述した第1実施形態において、Nビットから(N−Δ)ビットを取り出すアルゴリズムとして「ビットシフト」を用いることを特徴としている。なお、イントラ符号化器、ビット深度変換予測符号化部、イントラ復号器、ビット深度変換予測復号部の構成は、第1実施形態と同じであるので説明を省略する。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The second embodiment is characterized in that “bit shift” is used as an algorithm for extracting (N−Δ) bits from N bits in the first embodiment described above. In addition, since the structure of an intra encoder, a bit depth conversion prediction encoding part, an intra decoder, and a bit depth conversion prediction decoding part is the same as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
図11、及び図12は、本第2実施形態によるイントラ符号化器の動作を説明するためのフローチャートである。まず、イントラ符号化方式指定情報符号化部1が入力信号を読み込む(ステップS61)。次に、ステップS62〜S76において、予め定められた部分領域(符号化ユニット)毎にフレーム内符号化を実施する。
11 and 12 are flowcharts for explaining the operation of the intra encoder according to the second embodiment. First, the intra coding method designation
まず、イントラ符号化方式設定部2は、後述するイントラ符号化部3−1〜3−M、ビット深度変換予測符号化部60のうち、いずれのイントラ符号化方式(イントラ符号化モード)を用いるかを設定する(ステップS63)。設定方法の例としては、予め与えられた符号量・符号化歪みの加重和をコスト関数として、同コスト関数を最小化するイントラ符号化モードを選択する方法が挙げられる。
First, the intra coding
次に、イントラ符号化モードがビット深度変換モードであるか否かを判定する(ステップS64)。そして、イントラ符号化モードがビット深度変換モードである場合、入力信号のビット深度Nを読み込み、符号化データとして書き出し(ステップS65)、ビット深度変換量設定部71は、イントラ符号化モードの設定時(ステップS63)に定められたビット深度変換量Δを読み込み(ステップS66)、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換予測フラグを読み込む(ステップS67)。より詳細には、ビット深度変換量Δ、及びビット深度変換予測フラグは、符号量・符号化歪みの加重和により算出されるコストが最小になるように、上述したステップS63で設定される。
Next, it is determined whether or not the intra coding mode is the bit depth conversion mode (step S64). When the intra coding mode is the bit depth conversion mode, the bit depth N of the input signal is read and written as encoded data (step S65), and the bit depth conversion
次に、ビット深度変換部72は、入力信号(Nビット)に対して、右へΔビットのビットシフトを行い、ビット深度をN−Δにした下位階層信号を出力し(ステップS68)、下位階層符号化部73は、該下位階層信号に対して符号化処理を行い、符号化処理により得られたN−Δビットの復号信号(下位階層復号信号)の符号化データを符号化ストリーム多重化処理部80に出力する(ステップS69)。
Next, the bit
次に、ビット深度変換予測判定部76は、ビット深度変換予測フラグが「1」であるか否かを判定し(ステップS70)、ビット深度変換予測フラグが「1」の場合には、現在の符号化ユニットに対する符号化処理を終了させ、次の符号化ユニットに対する符号化処理を開始させる。
Next, the bit depth conversion
一方、ビット深度変換予測フラグが「0」の場合には、下位階層符号化部37が出力した符号化データに対して、下位階層復号部74が復号処理を行い、復号処理により得られたN−Δビットの復号信号(下位階層復号信号)を出力する(ステップS71)。そして、逆ビット深度変換部75は、下位階層復号部74が出力した下位階層復号信号に対して、左へΔビットのビットシフトを行い、Nビットの復号信号(上位階層予測信号)を生成する(ステップS72)。
On the other hand, when the bit depth conversion prediction flag is “0”, the lower
次に、ビット深度変換予測判定部76は、逆ビット深度変換部75が生成した上位階層予測信号を減算器79に出力し、減算器79が入力信号から上位階層予測信号を減算して差分信号を生成する(ステップS73)。上位階層符号化部78は、減算器79が生成した差分信号に対して符号化処理を行い、符号化処理により得られた符号化データを符号化ストリーム多重化処理部80に出力する(ステップS74)。
Next, the bit depth conversion
一方、ステップS64で、イントラ符号化モードがビット深度変換モードでない場合には、イントラ符号化部3−1〜3−Mで、予め設定されたイントラ符号化を実施する(ステップS75)。例えば、H.264で規定されるイントラ予測である。
いずれの場合も、次の符号化ユニットに対して、上述したステップS62〜S76を繰り返し実行する。
On the other hand, if the intra coding mode is not the bit depth conversion mode in step S64, the intra coding units 3-1 to 3-M perform preset intra coding (step S75). For example, H.M. H.264 is intra prediction.
In any case, the above-described steps S62 to S76 are repeatedly executed for the next encoding unit.
そして、すべての符号化ユニットに対してイントラ符号化が終了すると、当該処理を終了する。 Then, when intra coding is completed for all the coding units, the processing is finished.
図13、及び図14は、本第2実施形態によるイントラ復号器の動作を説明するためのフローチャートである。まず、符号化ストリームを読み込む(ステップS81)。次に、ステップS82〜S95において、予め定められた部分領域(符号化ユニット)毎にフレーム内復号を実施する。 13 and 14 are flowcharts for explaining the operation of the intra decoder according to the second embodiment. First, an encoded stream is read (step S81). Next, in steps S82 to S95, intra-frame decoding is performed for each predetermined partial region (encoding unit).
まず、イントラ符号化方式指定情報復号部10で、イントラ符号化モードを復号し、(ステップS83)、イントラ復号方式設定部11で、イントラ符号化モードがビット深度変換モードであるか否かを判定する(ステップS84)。そして、イントラ符号化モードがビット深度変換モードである場合には、入力信号のビット深度Nを復号し(ステップS85)、ビット深度変換量復号部92が、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換量Δを復号する(ステップS86)。
First, the intra coding mode designation
次に、ビット深度変換予測ビット復号部95は、イントラ符号化モードの設定時に定められたビット深度変換予測フラグを復号する(ステップS87)。次に、下位階層復号部93で、下位階層信号の符号化データに対して復号処理を行い、N−Δビットの復号信号(下位階層復号信号)を出力し(ステップS88)、逆ビット深度変換部94で、下位階層復号信号に対して逆ビット深度変換を行い、Nビットの復号信号(上位階層予測信号)を出力する(ステップS89)。
Next, the bit depth conversion prediction
次に、ビット深度変換予測判定部96は、ビット深度変換予測フラグが「1」であるか否かを判定し(ステップS90)、ビット深度変換予測フラグが「1」の場合には、零値を加算器99に出力し、加算器99が逆ビット深度変換部94が出力した上位階層予測信号を復号信号として出力する(ステップS91)。
Next, the bit depth conversion
一方、ビット深度変換予測フラグが「0」の場合には、ビット深度変関与即判定部96は、ビット深度変換予測ビット復号部95を介して入力された差分信号の符号化データを上位階層復号部98に出力し、上位階層復号部98が差分信号を復号する(ステップS92)。そして、加算器99は、上位階層予測信号と差分信号とを加算し、加算結果を復号信号を生成する(ステップS93)。
On the other hand, when the bit depth conversion prediction flag is “0”, the bit depth change prediction
また、ステップS84で、イントラ符号化モードがビット深度変換モードでない場合には、イントラ復号部12−1〜12−Mで、予め設定されたイントラ符号化に対応する復号処理を実施する(ステップS94)。例えば、H.264で規定されるイントラ予測である。この場合も、次の符号化ユニットに対して、上述したステップS82〜S95を繰り返し実行する。 If the intra coding mode is not the bit depth conversion mode in step S84, the intra decoding units 12-1 to 12-M perform a decoding process corresponding to preset intra coding (step S94). ). For example, H.M. H.264 is intra prediction. Also in this case, the above-described steps S82 to S95 are repeatedly executed for the next encoding unit.
そして、すべての符号化ユニットに対してイントラ符号化が終了すると、当該処理を終了する。 Then, when intra coding is completed for all the coding units, the processing is finished.
なお、上述した第2実施形態によるイントラ符号化器、イントラ復号器の動作において、ステップS64〜S74、ステップS84〜S93の作用について説明する。以下、入力信号のビット長をNビットとし、下位ビットのビット長をΔとする。 In the operations of the intra encoder and intra decoder according to the second embodiment described above, the operations of steps S64 to S74 and steps S84 to S93 will be described. Hereinafter, the bit length of the input signal is N bits, and the bit length of the lower bits is Δ.
画像信号において、上位ビットと下位ビットでは性質が異なる。一般に上位ビットは、空間的希望画素間の相関が高く、予測等の圧縮処理で冗長性を除去できる。一方、下位ビットは、同相関が低く、予測等の圧縮処理で冗長性を除去することは難しい。このため、下位ビットに対する予測処理では、予測誤差(入力信号と予測信号との差分信号)の低減は難しい。 In the image signal, the upper bit and the lower bit have different properties. In general, upper bits have a high correlation between spatial desired pixels, and redundancy can be removed by compression processing such as prediction. On the other hand, the lower order bits have low correlation, and it is difficult to remove redundancy by compression processing such as prediction. For this reason, it is difficult to reduce the prediction error (the difference signal between the input signal and the prediction signal) in the prediction process for the lower bits.
そこで、本第2実施形態では、ビットシフトにより、入力信号を右へΔビットシフトすることで、N−Δビットの信号(上位N−Δビットに対応)を生成し、該N−Δビット信号に対して圧縮処理・復号処理を行い、更にビット深度逆変換処理(N−Δビット信号をNビット信号へ伸張する処理)により、入力信号(Nビット信号)の予測信号を生成し、入力信号に対する同予測信号の予測誤差(差分信号)を生成する。これにより、空間的な予測と比較して、予測誤差を低減することが可能となり、その結果、符号量を削減することが可能となる。 Therefore, in the second embodiment, an N-Δ bit signal (corresponding to the upper N-Δ bit) is generated by shifting the input signal to the right by Δ bits by bit shifting, and the N-Δ bit signal is generated. A prediction signal of the input signal (N-bit signal) is generated by performing compression processing / decoding processing on the signal, and further inverse bit depth conversion processing (processing of expanding the N-Δ bit signal to the N-bit signal) A prediction error (difference signal) of the prediction signal with respect to is generated. Accordingly, it is possible to reduce the prediction error as compared with the spatial prediction, and as a result, it is possible to reduce the code amount.
上述した第1、第2実施形態によれば、以下の効果が得られる。
従来、イントラ符号化においては、イントラ予測の予測性能の低さから、予測信号そのものを復号信号として用いた場合には、復号画質を保証することは難しかったため、予測残差の符号化を伴う符号化方式が取り入られてきた。これに対し、ビット深度変換予測を導入したことにより、予測信号のみであっても復号信号として用いることが可能であり、更に、ビット深度変換量を画像の性質に応じて、自由に設定できる。このため、上述した第1、第2実施形態によれば、低レートにおいて符号量の使用が制約される場合であっても、イントラ符号化の符号化効率を向上させることが可能となる。
According to the first and second embodiments described above, the following effects can be obtained.
Conventionally, in intra coding, due to the poor prediction performance of intra prediction, when the prediction signal itself is used as a decoded signal, it has been difficult to guarantee the decoded image quality. The system has been adopted. On the other hand, by introducing bit depth conversion prediction, even a prediction signal alone can be used as a decoded signal, and the bit depth conversion amount can be freely set according to the nature of the image. For this reason, according to the first and second embodiments described above, it is possible to improve the coding efficiency of intra coding even when the use of the code amount is restricted at a low rate.
また、ビット深度変換量は、フレーム又は部分領域にビット深度変換を用いた符号化をした際のコストが最小になるビット深度の削減量とすることにより、フレーム又は部分領域に最適なビット深度変換をすることができ、ビット深度変換により符号化量を削減することができる。
また、上述した第1、第2実施形態によれば、フレーム毎に当該フレームの映像に応じたビット深度変換量を設定することにより、ビット深度変換により符号化量を削減することができる。また、各フレームの予め定められた部分領域(符号化ユニット)毎の映像に応じたビット深度変換量を設定することにより、更に、ビット深度変換により符号化量を削減することができる。
また、上述した第2実施形態によれば、「ビットシフト」という簡易な演算を用いてビット深度変換を行うことにより、演算量を削減することができる。
Also, the bit depth conversion amount is the optimum bit depth conversion for the frame or partial region by using the bit depth reduction amount that minimizes the cost when coding using the bit depth conversion on the frame or partial region. The amount of encoding can be reduced by bit depth conversion.
Further, according to the first and second embodiments described above, the amount of encoding can be reduced by bit depth conversion by setting the bit depth conversion amount corresponding to the video of the frame for each frame. Further, by setting the bit depth conversion amount corresponding to the video for each predetermined partial region (encoding unit) of each frame, the encoding amount can be further reduced by bit depth conversion.
Further, according to the second embodiment described above, the amount of calculation can be reduced by performing bit depth conversion using a simple calculation called “bit shift”.
また、第1実施形態における、符号化処理でのステップS32〜S35、復号処理でのステップS51〜S54、第2実施形態における、符号化処理でのステップS71〜S74、復号処理でのステップS90〜S93では、1bitの判定フラグ(ビット深度変換予測フラグ)で、差分信号(=上位階層予測信号と入力信号の差分信号)の零値として符号化する。もし、この判定フラグ(ビット深度変換予測フラグ)を用いない場合、差分信号の全変換係数に対して、量子化値が零値であることを符号化情報として付与する必要がある。これに対して、判定フラグ(ビット深度変換予測フラグ)を用いる本方式は、1bitで同様の表現が可能である。このため、符号化時の符号量の削減ができる。 Also, steps S32 to S35 in the encoding process in the first embodiment, steps S51 to S54 in the decoding process, steps S71 to S74 in the encoding process in the second embodiment, and steps S90 to S90 in the decoding process. In S93, a 1-bit determination flag (bit depth conversion prediction flag) is encoded as a zero value of the difference signal (= the difference signal between the upper layer prediction signal and the input signal). If this determination flag (bit depth conversion prediction flag) is not used, it is necessary to give, as encoded information, that the quantization value is zero for all the conversion coefficients of the difference signal. On the other hand, the present method using the determination flag (bit depth conversion prediction flag) can express the same in 1 bit. For this reason, the amount of codes at the time of encoding can be reduced.
なお、上述の動画像符号化装置、及び動画像復号装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述したイントラ符号化器及びイントラ復号器が行う処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。 Note that the above-described video encoding device and video decoding device may have a computer system therein. In this case, the process performed by the above-described intra encoder and intra decoder is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the program is read out and executed by the computer. Will be done. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
1 イントラ符号化方式指定情報符号化部
2 イントラ符号化方式設定部
3−1〜3−M イントラ符号化部
10 イントラ符号化方式指定情報復号部
11 イントラ復号方式設定部
12−1〜12−M イントラ復号部
60 ビット深度変換予測符号化部
71 ビット深度変換量設定部
72 ビット深度変換部
73 下位階層符号化部
74 下位階層復号部
75 逆ビット深度変換部
76 ビット深度変換予測判定部
77 スイッチ部
78 上位階層符号化部
79 減算器
80 符号化ストリーム多重化処理部
90 ビット深度変換予測復号部
91 符号化ストリーム分離処理部
92 ビット深度変換量復号部
93 下位階層復号部
94 逆ビット深度変換部
95 ビット深度変換予測ビット復号部
96 ビット深度変換予測判定部
97 スイッチ部
98 上位階層復号部
99 加算器
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記第1イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第2ステップと、
前記第2イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第3ステップと、
前記第1ステップにおいて、前記第1イントラ符号化が選択された場合、前記第2ステップにおいて符号化された入力映像信号と、前記第1イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力し、前記第2イントラ符号化が選択された場合、前記第3ステップにおいて符号化された入力映像信号と、前記第2イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力する第4ステップと
を含む画像符号化方法であって、
前記第2ステップは、
前記入力映像信号に応じて定められるビット深度変換量に基づいて前記入力映像信号を変換する第5ステップと、
前記ビット深度変換をした入力映像信号に対して第1符号化を行い第1符号化信号を生成する第6ステップと、
前記第1符号化に対応した復号により前記第1符号化信号から復号信号を生成する第7ステップと、
前記復号信号のビット深度を、逆ビット深度変換により前記入力映像信号と同じビット深度に変換する第8ステップと、
前記逆ビット深度変換された復号信号と、前記入力映像信号との差分を算出し、算出した差分を示す差分信号に対して第2符号化を行い第2符号化信号を生成するか、前記差分信号に対する前記第2符号化を省略するかを選択し、前記第1符号化信号及び前記第2符号化信号、もしくは前記第1符号化信号を前記符号化ストリームとして出力する第9ステップと
を含むことを特徴とする画像符号化方法。 An input video signal to be image-encoded is read, and the input video signal is encoded using each of first intra coding using bit depth conversion and second intra coding not using bit depth conversion. A first step of calculating a cost at the time of using a cost function based on a weighted sum of a code amount and encoding distortion, and selecting an intra encoding corresponding to a cost with the lowest calculated cost;
A second step of encoding the input video signal by the first intra encoding;
A third step of encoding the input video signal by the second intra encoding;
In the first step, when the first intra encoding is selected, the input video signal encoded in the second step and information indicating the first intra encoding are output as an encoded stream, A fourth step of outputting the input video signal encoded in the third step and information indicating the second intra encoding as an encoded stream when the second intra encoding is selected;
An image encoding method including :
The second step includes
A fifth step of converting the input video signal based on a bit depth conversion amount determined according to the input video signal;
A sixth step of generating a first encoded signal by performing a first encoding on the input video signal subjected to the bit depth conversion;
A seventh step of generating a decoded signal from the first encoded signal by decoding corresponding to the first encoding;
An eighth step of converting the bit depth of the decoded signal to the same bit depth as the input video signal by inverse bit depth conversion;
The difference between the inverse bit depth converted decoded signal and the input video signal is calculated, and a second encoding is performed on the difference signal indicating the calculated difference to generate a second encoded signal, or the difference Selecting whether to omit the second encoding of the signal, and outputting the first encoded signal and the second encoded signal or the first encoded signal as the encoded stream. An image encoding method characterized by the above.
前記入力映像信号に応じて予め定められたビット数であるか、あるいは、前記入力映像信号に対してビット深度変換をした際に前記コスト関数が最も小さくなるビット深度の削減ビット数である
ことを特徴とする請求項1に記載の画像符号化方法。 The bit depth conversion amount is
It is a predetermined number of bits according to the input video signal, or a bit depth reduction bit number that minimizes the cost function when bit depth conversion is performed on the input video signal. The image encoding method according to claim 1 , wherein
ことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の画像符号化方法。 Both the the determination information indicating the presence or absence of the second coded bit depth conversion amount and the difference signal, according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is set for each frame included in the input video signal An image encoding method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項3に記載の画像符号化方法。 The bit depth conversion amount and determination information indicating the presence or absence of the second encoding of the difference signal are further set for each predetermined region of each frame included in the input video signal. The image encoding method according to claim 3 .
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の画像符号化方法。 The image according to any one of claims 1 to 4 , wherein when the input video signal includes a plurality of color channels, the bit depth conversion amount is set for each color channel. Encoding method.
前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いた第1イントラ復号方式により復号する第2ステップと、
前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いない第2イントラ復号方式により復号する第3ステップと、
前記復号されたイントラ符号化を示す情報に基づいて、前記第1ステップ又は、前記第2ステップのいずれか一方により復号された復号信号を復号画像信号として出力する第4ステップと
を含む画像復号方法であって、
前記第2ステップは、
前記符号化ストリーム中のデータを分離する第5ステップと、
前記分離されたデータからビット深度変換量を復号する第6ステップと、
前記分離されたデータに対して第1復号を行って第1復号信号を生成する第7ステップと、
前記第1復号信号に対して、前記ビット深度変換量分のビット数を増やす逆ビット深度変換を行う第8ステップと、
前記分離されたデータから第2符号化信号としての差分信号の有無を示す判定情報を復号する第9ステップと、
前記判定情報に基づいて、前記分離されたデータに対して第2復号を行って第2復号信号を生成するか、もしくは、前記第2復号を省略するかを選択し、前記逆ビット深度変換後の復号信号と前記第2復号信号との差分信号、もしくは前記逆ビット深度変換後の復号信号いずれか一方を、復号映像信号として出力する第10ステップと
を含むことを特徴とする画像復号方法。 A first step of reading an encoded stream to be decoded and decoding information indicating intra encoding obtained by encoding the encoded stream;
A second step of decoding the encoded stream by a first intra decoding method using inverse bit depth conversion;
A third step of decoding the encoded stream by a second intra decoding method that does not use inverse bit depth conversion;
A fourth step of outputting the decoded signal decoded in one of the first step or the second step as a decoded image signal based on the information indicating the decoded intra coding;
An image decoding method including:
The second step includes
A fifth step of separating data in the encoded stream;
A sixth step of decoding a bit depth conversion amount from the separated data;
A seventh step of performing a first decoding on the separated data to generate a first decoded signal;
An eighth step of performing inverse bit depth conversion for increasing the number of bits corresponding to the bit depth conversion amount for the first decoded signal;
A ninth step of decoding determination information indicating the presence or absence of a differential signal as a second encoded signal from the separated data;
Based on the determination information, it is selected whether to perform second decoding on the separated data to generate a second decoded signal, or to omit the second decoding, and after the inverse bit depth conversion An image decoding method comprising: a tenth step of outputting, as a decoded video signal, one of a difference signal between the decoded signal and the second decoded signal or a decoded signal after the inverse bit depth conversion .
ことを特徴とする請求項6に記載の画像復号方法。 The image decoding method according to claim 6 , wherein the bit depth conversion amount and the determination information are decoded for each frame included in the decoded video signal.
ことを特徴とする請求項7に記載の画像復号方法。 The image decoding method according to claim 7 , wherein the bit depth conversion amount and the determination information are further decoded for each predetermined region of each frame included in the decoded video signal.
前記ビット深度変換量は、前記色チャネル毎に設定されている
ことを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか一項に記載の画像復号方法。 When a plurality of color channels are included in the encoded stream to be decoded,
The image decoding method according to any one of claims 6 to 8 , wherein the bit depth conversion amount is set for each color channel.
前記第1イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第1符号化手段と、
前記第2イントラ符号化により前記入力映像信号を符号化する第2符号化手段と、
前記選択手段が、前記第1イントラ符号化を選択した場合、前記第1符号化手段が符号化した入力映像信号と、前記第1イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力し、前記第2イントラ符号化を選択した場合、前記第2符号化手段が符号化した入力映像信号と、前記第2イントラ符号化を示す情報とを符号化ストリームとして出力する出力手段と
を備える画像符号化装置であって、
前記第1符号化手段は、
前記入力映像信号に応じて設定されたビット深度変換量に基づいて前記入力映像信号を変換するビット深度変換手段と、
前記ビット深度変換をした入力映像信号に対して第1符号化を行い第1符号化信号を生成する第1符号化手段と、
前記第1符号化に対応した復号により前記第1符号化信号から復号信号を生成する復号手段と、
前記復号信号のビット深度を、逆ビット深度変換により前記入力映像信号と同じビット深度に変換する逆ビット深度変換手段と、
前記逆ビット深度変換された復号信号と、前記入力映像信号との差分を算出し、算出した差分を示す差分信号に対して第2符号化を行い第2符号化信号を生成するか、前記差分信号に対する前記第2符号化を省略するかを選択し、前記第1符号化信号及び前記第2符号化信号、もしくは前記第1符号化信号を前記符号化ストリームとして出力する切替手段と
を備えることを特徴とする画像符号化装置。 An input video signal to be image-encoded is read, and the input video signal is encoded using each of first intra coding using bit depth conversion and second intra coding not using bit depth conversion. Calculating means using a cost function by a weighted sum of code amount and encoding distortion, and selecting means for selecting an intra encoding corresponding to a cost with the calculated cost being the smallest,
First encoding means for encoding the input video signal by the first intra encoding;
Second encoding means for encoding the input video signal by the second intra encoding;
When the selection unit selects the first intra encoding, the input video signal encoded by the first encoding unit and information indicating the first intra encoding are output as an encoded stream, An output means for outputting, as an encoded stream, an input video signal encoded by the second encoding means and information indicating the second intra encoding when the second intra encoding is selected;
An image encoding device comprising:
The first encoding means includes
Bit depth conversion means for converting the input video signal based on a bit depth conversion amount set according to the input video signal;
First encoding means for generating a first encoded signal by performing first encoding on the input video signal having undergone the bit depth conversion;
Decoding means for generating a decoded signal from the first encoded signal by decoding corresponding to the first encoding;
Reverse bit depth conversion means for converting the bit depth of the decoded signal to the same bit depth as the input video signal by reverse bit depth conversion;
The difference between the inverse bit depth converted decoded signal and the input video signal is calculated, and a second encoding is performed on the difference signal indicating the calculated difference to generate a second encoded signal, or the difference Switching means for selecting whether to omit the second encoding for a signal and outputting the first encoded signal and the second encoded signal, or the first encoded signal as the encoded stream. An image encoding device characterized by the above.
ことを特徴とする請求項10に記載の画像符号化装置。 The bit depth conversion amount and the determination information indicating the presence or absence of the second encoding of the difference signal are determined for each frame included in the input video signal or in a predetermined area in the frame included in the input video signal. The image encoding apparatus according to claim 10 , further comprising a setting unit that sets the setting for each.
前記ビット深度変換量を色チャネル毎に設定する
ことを特徴とする請求項10又は請求項11のいずれかに記載の画像符号化装置。 The bit depth conversion means, when the input video signal includes a plurality of color channels,
The image coding apparatus according to claim 10 or claim 11, characterized in that to set the bit depth conversion amount for each color channel.
前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いた第1イントラ復号方式により復号する第1イントラ復号手段と、
前記符号化ストリームに対して逆ビット深度変換を用いない第2イントラ復号方式により復号する第2イントラ復号手段と、
前記復号されたイントラ符号化を示す情報に基づいて、前記第1イントラ復号手段又は、前記第2イントラ復号手段のいずれか一方により復号された復号信号を復号画像信号として出力する切替手段と
を備える画像復号装置であって、
前記第1イントラ復号手段は、
前記符号化ストリーム中のデータを分離する分離手段と、
前記分離手段により分離されたデータからビット深度変換量を復号するビット深度変換量復号手段と、
前記分離手段により分離されたデータに対して第1復号を行って第1復号信号を生成する第1復号手段と、
前記第1復号信号に対して、前記ビット深度変換量分のビット数を増やす逆ビット深度変換を行う逆ビット深度変換手段と、
前記分離されたデータから第2符号化データとしての差分信号の有無を示す判定情報を復号する判定情報復号手段と、
前記判定情報に基づいて、前記分離されたデータに対して第2復号を行って第2復号信号を生成するか、もしくは、前記第2復号を省略するかを選択し、前記逆ビット深度変換後の復号信号と前記第2復号信号との差分信号、もしくは前記逆ビット深度変換後の復号信号いずれか一方を、復号映像信号として出力する出力手段と
を備えることを特徴とする画像復号装置。 An encoding method restoration unit that reads an encoded stream to be decoded and decodes information indicating intra encoding obtained by encoding the encoded stream;
First intra decoding means for decoding the encoded stream by a first intra decoding method using inverse bit depth conversion;
Second intra decoding means for decoding the encoded stream by a second intra decoding method that does not use inverse bit depth conversion;
Switching means for outputting, as a decoded image signal, a decoded signal decoded by either the first intra decoding means or the second intra decoding means based on the information indicating the decoded intra coding;
An image decoding device comprising:
The first intra decoding means includes
Separating means for separating data in the encoded stream;
Bit depth conversion amount decoding means for decoding the bit depth conversion amount from the data separated by the separation means;
First decoding means for performing first decoding on the data separated by the separation means to generate a first decoded signal;
Reverse bit depth conversion means for performing reverse bit depth conversion for increasing the number of bits corresponding to the bit depth conversion amount for the first decoded signal;
Determination information decoding means for decoding determination information indicating the presence or absence of a differential signal as second encoded data from the separated data;
Based on the determination information, it is selected whether to perform second decoding on the separated data to generate a second decoded signal, or to omit the second decoding, and after the inverse bit depth conversion An image decoding apparatus comprising: output means for outputting, as a decoded video signal, one of a difference signal between the decoded signal and the second decoded signal or the decoded signal after the inverse bit depth conversion .
ことを特徴とする請求項13に記載の画像復号装置。 The bit depth conversion amount and determination information indicating the presence or absence of the second decoding are set for each frame included in the decoded video signal or for each predetermined region in each frame included in the decoded video signal. The image decoding device according to claim 13 , wherein:
前記ビット深度変換量は、前記色チャネル毎に設定されている
ことを特徴とする請求項13又は請求項14のいずれかに記載の画像復号装置。 When a plurality of color channels are included in the encoded stream to be decoded,
The image decoding device according to claim 13 or 14 , wherein the bit depth conversion amount is set for each color channel.
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