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JP2003513565A - ビデオ符号化方法 - Google Patents

ビデオ符号化方法

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JP2003513565A
JP2003513565A JP2001534886A JP2001534886A JP2003513565A JP 2003513565 A JP2003513565 A JP 2003513565A JP 2001534886 A JP2001534886 A JP 2001534886A JP 2001534886 A JP2001534886 A JP 2001534886A JP 2003513565 A JP2003513565 A JP 2003513565A
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prediction mode
past
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JP2001534886A
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ダニエル スヌーク
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Electronics NV
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より効率的な符号化方法を提供し、スピードと符号化効率の間の良好なトレードオフを実現する。 【解決手段】 MPEG-4標準は、4つの予測モード、すなわち、ダイレクト予測モード、双方向予測モード、順方向予測モード、および逆方向予測モードを記述する。これらのモードは、過去の基準フレームと未来の基準フレームとに基づいてブロックを符号化するのに使うことができる。したがって、所定のブロックの符号化のために、本発明は、それらの4つの可能な予測モードの中から、十分適合した予測モードを選択することを可能とする有利な方法を提供する。ここで提案された方法は、できるだけダイレクトモードを採用するように働き、この特定の予測モードを使用したときに満たされる判定基準を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、各画像が、複数の画素からなる重なり合わないブロックに分割され
ているような画像のシーケンスを符号化する方法に関する。
【０００２】 本発明は、また、そのような方法を実行するためのフィルタリング装置に関す
る。
【０００３】
【従来の技術】
国際標準化機構は、MPEG-4標準において、会話型マルチメディアアプリケーシ
ョンを扱う装置について満たされるべき要求事項を定義している。この標準は、
まず、ビットストリームからダイレクトにアクセス可能なビデオオブジェクトプ
レーン(VOP)の概念を定義する。VOPは、基本的なグラフィックまたはオーディオ
プリミティブのいずれとすることもできる。したがって、画像の符号化は、画像
中に存在している複数のVOPの続いた符号化からなる。
【０００４】 画像のシーケンスは、Iフレーム、Pフレーム、およびBフレームにより構成す
ることが出来る。Iフレームは、その他のフレームを参照せずに、画像内の空間
的冗長性を使って、イントラ符号化モード(Intra mode)に従って、符号化される
。I画像についてのような空間的冗長度に加えて、Pフレームの符号化には、P画
像と画像参照として使われる前の画像（これはほとんどの場合、その前のIまた
はP画像である）との間の時間的冗長性が使われる。B画像は2つの時間基準を持
ち、通常、その前のPまたはI画像と、既に符号化され再生されたIまたはP画像と
から予測的に符号化される。
【０００５】 MPEG-4標準は、過去の基準フレームと未来の基準フレームを参照した画像の符
号化のための4つの予測モードを定義する。第1の予測モードは、ダイレクト符号
化である。この予測モードは、未来の基準フレームのマクロブロックから導出さ
れた動きベクトルを使用し、それらをスケーリングすることで符号化されるべき
当該画像のブロックについて順方向および逆方向動きベクトルを導出するH.263
手法より導出される双方向動き補償を使う。第2の予測モードは、MPEG-1/2にお
けるのと同様の方法で順方向動き補償を使用するが、画像の代わりにVOPが予測
に使われる点が異なる順方向モードである。第3の予測モードは、MPEG-1/2にお
けるのと同様の方法で逆方向動き補償を使用するが、画像の代わりにVOPが予測
に使われる点が異なる逆方向符号化である。最後の予測モードは、MPEG-1/2にお
けるのと同様の方法で補間動き補償を使用するが、画像の代わりにVOPが予測に
使われる点が異なる双方向符号化である。
【０００６】 1998年2月のMPEG-4ビデオ照合モデルのバージョン10.0 ISO/IEC JTC1/SC29/WG
11には、B-VOPの符号化のための4つの可能な符号化の中から1つの特定予測モー
ドを決定するための方法が開示されている。Bブロックについては、予測の誤差
の評価、すなわちこの文書における絶対差異(SAD)の合計が、4つの予測モードに
ついて導出され、最小のSADを与える予測モードがBブロックの符号化のために選
択される。この提案された方法には、主に、計算に非常に時間がかかるという短
所がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、スピードと符号化効率の間の良好なトレードオ
フを実現する、より効率的な符号化方法を提供することである。
【０００８】 この目的のため、その序論で説明されたような方法は、過去の基準フレームや
未来の基準フレームに基づいて符号化されるべき画像に属するブロック（以後、
「符号化されるべきブロック」と称する）について、少なくとも、符号化される
べきブロックと同一位置にある未来の基準フレーム中のブロックについて、過去
の基準フレーム基づいた最適動きベクトルと、過去の基準フレーム中の対応する
最適予測ブロックとを導出するプロセスと、符号化されるべきブロックと同一位
置にある当該未来の基準フレーム中のブロックと、過去の基準フレーム中の最適
予測ブロックとの間の絶対差異の合計（以後、「SADref」と称する）を導出する
プロセスと、符号化されるべきブロックについて、最適動きベクトルに基づいた
順方向動きベクトル(MVf)と、過去の基準フレーム中の対応する順方向予測ブロ
ックとを導出するプロセスと、符号化されるべきブロックと順方向予測ブロック
の間の絶対差異の合計（以後、「SADf」と称する）を導出するプロセスと、符号
化されるべきブロックについて、最適動きベクトルに基づいた逆方向動きベクト
ルと、未来の基準フレーム中の対応する逆方向予測ブロックとを導出するプロセ
スと、符号化されるべきブロックと逆方向予測ブロックの間の絶対差異の合計（
以後、「SADb」と称する）を導出するプロセスと、次の3つの条件、すなわち、
最適動きベクトルの空間座標が所定の範囲内にあるか、SADbに対するSADrefの偏
差が所定の閾値より小さいか、またはSADfに対するSADrefの偏差が所定の閾値よ
り小さいかのうち1つが満たされる場合には、ダイレクト予測モードに従って符
号化されるべきブロックを符号化するプロセスとを含む。 このような方法では、可能であれば、順方向、逆方向、および双方向予測モー
ドの計算を避けるように、適正であるときには、ダイレクト予測モードを採用す
ることが好ましい。従来技術によって提案された方法に比べ、ダイレクトモード
を選ぶときは、非常に計算時間がかかる、ダイレクトモードに関連する絶対差異
の合計を先に計算することが、不必要である。本発明の利点は、計算費用が低減
されるので、適合された予測モードを決定するプロセスにおける速度がより早い
ことである。
【０００９】
【発明を実施するための形態】
次に、本発明の特定の様態を、以下に記述され、かつ添付の図面との関連で検
討される実施例を参照して説明する。「ブロック」という単語は、以下の記述に
おいて誤用されているかもしれない。ブロックとは、ITU標準で定義されるマク
ロブロックのことであると理解すべきである。
【００１０】 本発明の符号化方法が、図1に示されている。画像のシーケンスを考察する。
画像P1は、図2に示されているように、過去の基準画像P0および未来の基準画像P
2に基づいて、符号化することができる。P0は、IまたはP画像で、かつ、P2は、I
またはP画像であることが好ましい。各画像は、符号化の目的のために、複数画
素からなる重なり合わないブロックに分割されてもいて、かつVOPの符号化は、
それをカバーする複数ブロックの符号化からなる。図1に与えられている方法は
、画像P1のブロックYの符号化に使われるべき予測モードを選択するための方法
である。ブロックYは、本発明の実施例においては、16×16の大きさである。
【００１１】 図1における方法の第1のプロセス1は、過去のフレームP0に基づいて、ブロッ
クYと同一位置にある未来の基準フレームP2中のブロックZについての動き補償を
実行する。この目的のため、最適動きベクトルMVがBブロックに対して導出され
る。このベクトルMVは、式(1)で与えられている関数SAD（絶対差異の合計）を最
小にすることにより、導出することが出来る。
【式】
ここで、Bi,j(m, n)は、空間位置(i, j)での16×16ブロックYの(m, n)番目の画
素を表し、Bi-u,j-v(m, n)は、ベクトル(u, v)により変位された空間位置(i, j)
における過去の基準画像P0中の候補マクロブロックの(m, n)番目の画素を表す。
最適動きベクトルMVは、最小のSADを与えるP0フレームにおける、ブロックZと候
補マクロブロックすなわちブロックXとの間の変位(u, v)である（以後、「SADre
f」と称する）。
【００１２】 第2のプロセス2は、プロセス1で事前に導出された最適動きベクトルMVに基づ
いて、まだ改善されていない順方向動きベクトルMVfを導出し、かつまだ改善さ
れていない逆方向動きベクトルMVbを導出する。動きベクトルMVfおよびMVbの計
算は、標準MPEG-4の中では、ヌル改善化ベクトルMVdを含む式(2)のように与えら
れる。 MVf = (TRb × MV) / TRd MVb = ((TRb - TRd) × MV)/ TRd (2) MVb = MVf - MV ここで、TRbは、時間基準における基準フレームP1の過去の基準フレームP0から
の増分であり、TRdは、時間基準における未来の基準フレームP2の過去の基準フ
レームP0からの増分である。ブロックYに関連する、これらのまだ改善されてい
ない動きベクトルMVf、MVbは、それぞれ、過去の基準フレームP0における対応す
るブロックと、未来の基準フレームP2における対応するブロックを定義する（以
後、それぞれ、「基準フレームP0のブロックW」および「基準フレームP2のブロ
ックV」と称する）。
【００１３】 次に、プロセス3では、ブロックYとブロックWとの間の絶対差異の合計が導出
され、さらにブロックYとブロックVの絶対差異の合計（以後、「SADb」と称する
）も導出される。
【００１４】 本発明の方法のプロセス4、プロセス5、およびプロセス6では、ブロックYの符
号化においてダイレクト予測モードを使用すべきか否かを決定することを可能に
する条件が、各プロセスにおいて判断される。本発明によると、以下に詳細に説
明されるプロセス4、プロセス5、およびプロセス6で定義された条件のうちの1つ
でも満たされると、ダイレクト符号化が、直接、プロセス10において必ず実行さ
れる。
【００１５】 まず、プロセス4において、動きベクトルMVの空間座標の値に関する条件が判
断される。実際に、動きベクトルMVの空間座標が所定の範囲Iの中にある場合に
は、プロセス10においてダイレクト符号化が実行されなければならない。本発明
の実施例では、動きベクトルMVの空間座標は、1/2ピクセル単位で範囲[-2;2]の
中に存在する必要がある。この結果、この判定基準により、基準フレームP0、P1
、およびP2の間での動きは確実に少なくなり、かつ、標準MPEG-4において説明さ
れているように、ベクトルMVdにより改善することが出来ることにより、ダイレ
クト予測モードは、ブロックYに対し確実に良好な予測を提供する。この第1の判
定基準が満たされないときは、付加的条件がプロセス5とプロセス6で判断される
。
【００１６】 プロセス5とプロセス6においては、基準フレームP0とP1にそれぞれ基づいたブ
ロックYのまだ改善されていない順方向および逆方向動き推定と、基準フレームP
0に基づいたブロックZの動き推定との間の整合性についての条件が、判断される
。プロセス5においては、SADbとSADrefの間の差異が導出され、その差異の絶対
値が所定の閾値T1より小さいときには、ブロックYは、プロセス10において直接
符号化される。他方、プロセス6においては、SADfとSADrefの間の差異が導出さ
れ、その差異の絶対値が所定の閾値T2より小さいときには、ブロックYは、プロ
セス10において直接に符号化される。本発明の実施例の場合、閾値T1とT2は等し
い。本発明の実施例では、プロセス6はプロセス5の前に実行される。これらのプ
ロセス5および6により、ダイレクト符号化の良否についての評価が可能となる。
実際、SADrefは、基準フレームP0に基づいて、ブロックZの最良予測を提供する
絶対差異の合計として、事前に得られたものであった。したがって、SADfまたは
SADbが、SADrefに対して著しい偏差を生じないことを考慮すれば、ブロックYを
符号化するダイレクト予測モードを使用することにより、良好な品質の予測、ま
たは少なくともブロックZに対してSADrefにより得られる予測と同程度に良好な
品質の予測を、確実に得ることができる。
【００１７】 本発明の好ましい実施例では、図1に示されるような方法には、前記のどの諸
条件も満たされないためにプロセス4〜プロセス6においてダイレクトモードが拒
絶された場合に、ブロックYの符号化に対し、順方向、逆方向、および双方向予
測の中のどの予測モードを選ぶべきであるかの決定を可能にする付加的な諸プロ
セスが含まれる。この目的のために、未来の基準フレームP2に基づいたブロック
Yの逆方向動き推定が、プロセス7において実行される。この動き推定は、式(1)
を使用して、ブロックYと基準フレームP2に属する候補マクロブロックとの間の
関数SADの最小値（以後、「SADbck」と称する）を導出することにより行われる
。SADbck値は、基準フレームP2の候補マクロブロックAと、ブロックYの逆方向予
測に関連した絶対差異の合計とを定義する。同様に、ブロックYの順方向動き推
定は、過去の基準フレームP0に基づいて実行され、ブロックYと基準フレームP0
に属する候補マクロブロックBとの間のSADの最小値をもたらす（以後、「SADfwd
」と称する）。SADfwdは、ブロックYの順方向予測に関連する絶対差異の合計で
ある。さらに、マクロブロックAとBの平均も導出され、絶対差異の合計が、SADb
idirとして導出される。SADbidirは、ブロックYの双方向予測に関連する絶対差
異の合計である。SADfwd、SADbck、およびSADbidirは、ブロックYの順方向、逆
方向、および双方向予測から生じるそれぞれの誤差を表す。本発明のこの好まし
い実施例では、ブロックYは、最小誤差を与える予測モードに基づいて符号化さ
れる。
【００１８】 次に、プロセス7において、SADfwd、SADbck、およびSADbidirの3つの値が比較
され、それらの最小であるSADminが導出される。プロセス8において、SADbidir
がSADminと等しいと判断されと、ブロックYは、プロセス11において双方向予測
モードに従って符号化される。プロセス9において、SADfwdがSADminと等しいと
判断されると、ブロックYは、プロセス12において順方向予測モードに従って符
号化される。逆の場合、すなわちSADbckがSADminと等しい場合には、ブロックY
は、プロセス13において逆方向予測モードに従って符号化される。
【００１９】 画像のシーケンスは、連続したI、P、およびBフレームにより構成することが
出来る。画像のそのようなシーケンスの符号化は、次のように行うことが出来る
。まず、Iフレームをイントラ符号化モードに従って符号化し、次に、Pフレーム
をIフレームを基準として符号化し、最後に、Bフレームを過去のIフレームと未
来のPフレームを基準として符号化する。Pフレームの符号化はBフレームの符号
化の前に実行されるので、Bフレームの符号化の段階では、過去のIフレームに基
づいたPフレームのブロックの動き補償に関連するパラメータが、既に利用可能
となっている。したがって、本発明の方法の場合、過去の基準フレームP0と未来
の基準フレームP2を基準として符号化されるフレームP1は、フレームP0の符号化
とフレームP2の符号化の後に符号化される。この結果、図1に示されているよう
な符号化方法においては、最適動きベクトルMVとプロセス1で述べた過去の基準
フレームP2の動き推定から出される誤差SADrefとは、フレームP2の先行する符号
化から取り出すことができる。このような本発明による方法は、中央処理装置に
高いコストを課すことはない。
【００２０】 ここに説明したこの符号化方法については、本発明の範囲から逸脱することな
く、修正または改良を提案することができることに留意すべきである。例えば、
この符号化方法はいくつかの態様で実現することができる。例えば、結線された
電子回路によって、またはそれに代えて、コンピュータが読み出し可能な媒体に
記憶された命令の一組によって実行させることが可能である。このとき、当該命
令は、当該回路の少なくとも一部分を代替し、かつ、当該代替される回路におい
て遂行されるのと同一の諸機能を実行させるために、コンピュータまたはデジタ
ルプロセッサの制御の下で実行させることが可能である。それゆえ、本発明は、
ここで説明した方法の諸プロセスまたはそのいくつかのプロセスを実行するコン
ピュータが実行可能である命令を含んだソフトウェアモジュールを含む、コンピ
ュータが読み取り可能な媒体にも関する。図1の諸ブロックは、本発明に従った
方法のプロセスと、そのようなプロセスを実行するするグローバル符号化デバイ
スの処理回路の両方を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく方法の様々なプロセスを示す。
【図２】マクロブロックのダイレクト予測について説明図である。
【符号の説明】
1〜13 プロセス P0 過去の基準フレーム P1 画像 P2 未来の基準フレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK11 MA00 MA05 MA14 NN11 NN15 NN21 PP05 PP06 PP07 SS07 SS08 SS20 TA18 TA25 TB07 TC02 TC03 TC12 TC27 TD02 TD05 TD06 TD12 UA02 5J064 AA03 BA13 BB03 BB04 BC08 BC14 BD03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各画像が、複数画素からなる重なり合わない複数ブロックに分割されている、
    画像のシーケンスを符号化する方法であって、過去の基準フレーム(P0)と未来の
    基準フレーム(P2)に基づいて符号化されるべき画像(P1)に属するブロック(Y)（
    以後、「符号化されるべきブロック」と称する）に対して、少なくとも、 − 前記符号化されるべきブロックと同一位置にある前記未来の基準フレーム中
    のブロック(Z)に対して、前記過去の基準フレームに基づいた最適動きベクトル(
    MV)と、前記過去の基準フレームにおける対応する最適予測ブロック(X)とを導出
    するプロセスと、 − 前記符号化されるべきブロックと同一位置にある当該未来の基準フレーム中
    の前記ブロックと前記過去の基準フレーム中の前記最適予測ブロックの間の絶対
    差異の合計（以後、「SADref」と称する）を導出するプロセスと、 − 前記符号化されるべきブロックについて、前記最適動きベクトルに基づいた
    順方向移動ベクトル(MVf)と、前記過去の基準フレーム中の対応する順方向予測
    ブロック(W)とを導出するプロセスと、 − 符号化されるべきブロックと前記順方向予測ブロックの間の絶対差異の合計
    （以後、「SADf」と称する）を導出するプロセスと、 − 符号化されるべきブロックに対して、前記最適動きベクトルに基づいた逆方
    向動きベクトル(MVb)と、前記未来の基準フレーム中の対応する逆方向予測ブロ
    ック(V)とを導出するプロセスと、 − 符号化されるべきブロックと前記逆方向予測ブロックの間の絶対差異の合計
    （以後、「SADb」と呼称する）を導出するプロセスと、 − 以下の複数の条件、すなわち、 − 前記最適動きベクトルの空間座標が所定の範囲(I)内にあること、 − SADbに対するSADrefの偏差が所定の閾値より小さいこと、および − SADfに対するSADrefの偏差が所定の閾値より小さいこと の条件のうち1つが満たされる場合には、ダイレクト予測モードに従って前記符
    号化されるべきブロックを符号化するプロセスとを含む方法。
  2. 【請求項２】 請求項1に記載の符号化方法であって、前記最後のプロセスの前記条件のうち
    どの1つも満たされないときに、前記方法が、少なくとも、 − 前記符号化されるべきブロックと前記過去の基準フレームの前記ブロックと
    の間の前記絶対差異の合計の最小値（この最小値は以後、「SADfwd」と称し、前
    記過去の基準フレームの前記対応するブロックを「順方向基準ブロック」と称す
    る）を導出するプロセスと、 − 前記符号化されるべきブロックと前記未来の基準フレームの前記ブロックと
    の間の前記絶対差異の合計の最小値（この最小値を以後、「SADbck」と称し、前
    記未来の基準フレームの前記対応するブロックを以後、「逆方向基準ブロック」
    と称する）を導出するプロセスと、 − 前記符号化されるべきブロックと、前記未来の基準ブロックとの前記過去の
    基準ブロックの平均値であるブッロクとの間の絶対差異の合計（この絶対差異の
    合計を以後、「SADbidir」と称する）を導出するプロセスと、 − SADfwdがSADbckとSADbidirのいずれよりも小さいときは、前記符号化される
    べきブロックを順方向予測モードに従って符号化するプロセスと、 − SADbckがSADfwdとSADbidirのいずれよりも小さいときは、前記符号化される
    べきブロックを逆方向予測モードに従って符号化するプロセスと、 − SADbidirがSADbckとSADfwdのいずれよりも小さいときは、前記符号化される
    べきブロックを順方向予測モードに従って符号化するプロセスとを含むことを特
    徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項1に記載の画像のシーケンスを符号化する方法を実行するためのフィル
    タリング装置。
  4. 【請求項４】 コンピュータまたはプロセッサの制御の下で実行可能な命令の一組を記憶し、
    かつ請求項1に記載の前記符号化方法の前記プロセスのうちいくつかを実行する
    ソフトウェアモジュールを含む記憶媒体。
JP2001534886A 1999-10-29 2000-10-23 ビデオ符号化方法 Withdrawn JP2003513565A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP99402713 1999-10-29
EP99402713.4 1999-10-29
PCT/EP2000/010440 WO2001033864A1 (en) 1999-10-29 2000-10-23 Video encoding-method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001534886A Withdrawn JP2003513565A (ja) 1999-10-29 2000-10-23 ビデオ符号化方法

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