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JP2013523010A - ビデオ符号化およびビデオ復号化のための暗示的適応型動きベクトル予測器選択の方法および装置 - Google Patents

ビデオ符号化およびビデオ復号化のための暗示的適応型動きベクトル予測器選択の方法および装置 Download PDF

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Abstract

ビデオ符号化およびビデオ復号化のための暗示的適応型動きベクトル予測器選択の方法および装置が提供される。この方法は、暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、画像ブロックを符号化する。ブロックを符号化するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し（３１５）、次いで、ブロックを符号化するための動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補をその組から選択する（３２５）ことによって予測される。この選択は、空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて行われる（３２０）。

Description

本原理は一般に、ビデオ符号化およびビデオ復号化に関し、より詳細には、ビデオ符号化およびビデオ復号化のための暗示的適応型の動きベクトル予測器の選択（以下、暗示的適応型動きベクトル予測器選択）の方法および装置に関する。
関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年３月１６日に出願された米国特許仮出願第６１／３１４，５０６号明細書の利益を主張するものである。
動き推定および動き補償は、ビデオシーケンスの画像間の固有の時間冗長性を活用するために、ビデオ圧縮において広く使用されている。通常、動き情報は、参照フレームバッファにおける現在の符号化ブロックの対応関係を示すために、動きベクトルおよび対応する参照フレームインデックスを用いた変位フォーマットによって表される。そのような動き情報は、オーバーヘッドとして復号器に送信されるか、別の方法で伝えられる。圧縮における目的が、画像の所望の主観的品質および客観的品質を依然として維持しながら、できるだけ少ないコストで情報を伝えることであることは明白である。
最新のビデオ符号化標準、すなわち、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ／Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ （ＩＳＯ／ＩＥＣ） Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ−４ （ＭＰＥＧ−４） Ｐａｒｔ １０ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ （ＡＶＣ） Ｓｔａｎｄａｒｄ／Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ、Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ （ＩＴＵ−Ｔ） Ｈ．２６４勧告（以下、「ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ標準」）では、動きベクトルは、その空間因果的な隣接動きベクトルの中央値によって予測される。動き場が比較的平滑であり、隣接動きベクトルが高い忠実度を有するとき、この手法は非常に簡単で効果的である。しかし、動き場が複雑になる傾向があるとき、この手法は、隣接動きベクトルの中央値を選択することだけでは、うまく機能しない場合がある。さらに、現在の符号化ブロックの周りに、多くの低忠実度の動きベクトルがある可能性がある。これらの要因は、動きベクトル予測器の品質の低下を引き起こす場合がある。
動きベクトル競合（ＭＶＣｏｍｐ）として知られている技法は、第１の従来技術の手法において説明される。ＭＶＣｏｍｐでは、動きベクトル予測器選択の手順は、符号化ブロックのレート歪み最適化の中に組み込まれる。結果として生じる出力として、ＭＶＣｏｍｐは、最良の動きベクトル予測器インデックスを復号器に明示的に送信する（または別の方法で伝える、例えば、媒体上に埋め込まれる）。ＭＶＣｏｍｐでは、符号化ブロックは、１組の動きベクトル予測器を有する。最良の動きベクトル予測器は、レート歪み（ＲＤ）最適化に基づいて選択される。組が１より覆い候補を有する場合、その組の中の動きベクトル予測器のインデックスは、復号器に明示的に送信される。動きベクトル予測器のそれぞれがチェックされ、他の動きベクトル予測器と比較されるので、このプロセスは非常に最適化される。組は、空間因果的で時間因果的な隣接ブロックに由来する動きベクトルを含むことができる。１組の動きベクトル予測器を考慮すると、この手法は、レート歪みという意味において、その組の中の最良の予測器を見つけることもできる。しかし、このことは、それぞれの予測器をそれぞれの符号化ブロックについてのモード決定ループに引き込むので、符号器における複雑性が非常に大きい。別の短所はオーバーヘッド（例えば、組の中の動きベクトル予測器のインデックス）であり、特に低ビットレート用途の場合に、この手法を費用がかかる非効率的なものにする可能性がある。
従来技術のこれらおよび他の欠点および不利点は本原理によって対処され、本原理はビデオ符号化およびビデオ復号化のための暗示的適応型動きベクトル予測器選択の方法および装置を対象とする。
本原理のある態様によれば、装置が提供される。この装置は、暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、ピクチャ内の少なくとも１つのブロックを符号化するためのビデオ符号器を含む。ブロックを符号化するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し、空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて、ブロックを符号化するための動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補をその組から選択することによって予測される。
本原理の別の態様によれば、ビデオ符号器における方法が提供される。この方法は、暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、ピクチャ内の少なくとも１つのブロックを符号化するステップを含む。ブロックを符号化するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し、空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて、ブロックを符号化するための動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補をその組から選択することによって予測される。
本原理のさらに別の態様によれば、装置が提供される。この装置は、暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、ピクチャ内の少なくとも１つのブロックを復号するためのビデオ復号器を含む。ブロックを復号するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し、空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて、ブロックを復号するための動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補をその組から選択することによって予測される。
本原理のさらにまた別の態様によれば、ビデオ復号器における方法が提供される。この方法は、暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、ピクチャ内の少なくとも１つのブロックを復号するステップを含む。ブロックを復号するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し、空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて、ブロックを復号するための動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補をその組から選択することによって予測される。
本原理のこれらおよび他の態様、特徴、および利点は、添付の図面に関連して読まれるべきである例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなろう。
本原理は、以下の例示的な図に従って、よりよく理解され得る。
本原理のある実施形態による、本原理を適用することができる例示的なビデオ符号器を示すブロック図である。 本原理のある実施形態による、本原理を適用することができる例示的なビデオ復号器を示すブロック図である。 本原理のある実施形態による、ビデオ符号器における暗示的適応型動きベクトル予測選択の例示的な方法を示す流れ図である。 本原理のある実施形態による、ビデオ復号器における暗示的適応型動きベクトル予測選択の例示的な方法を示す流れ図である。 本原理のある実施形態による、ビデオ符号器における暗示的適応型動きベクトル予測器選択の別の例示的な方法を示す流れ図である。 本原理のある実施形態による、ビデオ復号器における暗示的適応型動きベクトル予測器選択の別の例示的な方法を示す流れ図である。 本原理のある実施形態による、ビデオ符号器における暗示的適応型動きベクトル予測器選択のさらに別の例示的な方法を示す流れ図である。 本原理のある実施形態による、ビデオ復号器における暗示的適応型動きベクトル予測器選択のさらに別の例示的な方法を示す流れ図である。
本原理は、ビデオ符号化およびビデオ復号化のための暗示的適応型動きベクトル予測器選択の方法および装置を対象とする。
本説明は、本原理を例示する。したがって、当業者であれば、本明細書において明示的に説明されず、示されていないが、本原理を具体化し、その趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を考案することができることを理解されたい。
本明細書に記載される全ての例および条件付きの文言は、当技術分野を推進するために本発明者（ら）によって寄与される本原理および概念を読者が理解するのを支援するための教育上の目的を意図するものであり、そのような具体的に記載された例および条件に限定されないものとして解釈されるべきである。
さらに、本原理の原理、態様、および実施形態を記載する本明細書における全ての記述、ならびにその特定の例は、その構造的等価物および機能的等価物の両方を包含することを意図する。加えて、そのような等価物は、現在知られている等価物ならびに将来開発される等価物、すなわち、構造にかかわらず同じ機能を実行する、開発される任意の要素の両方を含むことが意図される。
したがって、例えば、当業者であれば、本明細書に提示されるブロック図は、本原理を具体化する例示的な回路の概念図を表すことが理解されよう。同様に、任意のフローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどは、コンピュータ可読媒体で実質的に表すことができ、コンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているかどうかにかかわらず、そのようなコンピュータまたはプロセッサによってそのように実行することができる様々なプロセスを表すことを理解されたい。
図に示される様々な要素の機能は、専用ハードウェアならびに適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアを使用することによって提供され得る。プロセッサによって提供されるとき、これらの機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、またはその一部を共有することができる複数の個別のプロセッサによって提供できる。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアのみを指すと解釈されるべきではなく、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、および不揮発性記憶装置を暗示的に含み得るが、これらに限定されない。
従来のおよび／またはカスタムの他のハードウェアも含まれ得る。同様に、図に示される任意のスイッチは、概念的なものにすぎない。その機能は、プログラムロジックの動作を介して、専用ロジックを介して、プログラム制御および専用ロジックの相互作用を介して、または手動でも実行することができ、特定の技法は、文脈からより具体的に理解されるように、実装者によって選択可能である。
本明細書の特許請求の範囲では、特定の機能を実行するための手段として表現された任意の要素は、例えば、ａ）その機能を実行する回路素子の組合せ、またはｂ）その機能を実行するために、ソフトウェアを実行するための適切な回路と組み合わされた、任意の形態のソフトウェア（したがって、ファームウェア、マイクロコードなどを含む）を含む、その機能を実行する任意の方法を包含することが意図される。そのような特許請求の範囲によって定義される本原理は、様々な記載された手段によって提供される諸機能が、特許請求の範囲が要求する方法で組み合わされてまとめられるという事実にある。したがって、これらの機能を提供することができる任意の手段は、本明細書に示されるものと同等であると見なされる。
本明細書における本原理の「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、ならびに他のその変形形態への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、特性などが、本原理の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通じて様々な箇所に出現する、「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という句、ならびに任意の他の変形形態の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すわけではない。
例えば、「Ａ／Ｂ」、「Ａおよび／またはＢ」および「ＡおよびＢの少なくとも１つ」の場合において、「／」、「および／または」、および「の少なくとも１つ」のいずれかの使用は、１番目に列挙された選択肢（Ａ）のみの選択、または２番目に列挙された選択肢（Ｂ）のみの選択、または両方の選択肢（ＡおよびＢ）の選択を包含することを意図することを理解されたい。さらなる例として、「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」および「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つ」の場合において、そのような言い回しは、１番目に列挙された選択肢（Ａ）のみの選択、または２番目に列挙された選択肢（Ｂ）のみの選択、または３番目に列挙された選択肢（Ｃ）のみの選択、または１番目および２番目に列挙された選択肢（ＡおよびＢ）のみの選択、または１番目および３番目に列挙された選択肢（ＡおよびＣ）のみの選択、または２番目および３番目に列挙された選択肢（ＢおよびＣ）のみの選択、または３つ全ての選択肢（ＡおよびＢおよびＣ）の選択を包含することを意図する。これは、当技術分野および関連技術分野の当業者には容易に明らかになるように、列挙した項目の数だけ拡張することができる。
さらに、例示および説明の目的で、本明細書において、例示のものはＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ標準に対する改善の文脈で説明され、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ標準を説明のためのベースラインとして使用し、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ標準に勝る改善および拡張について説明する。しかし、本原理はＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ標準および／またはその拡張のみに限定されないことを理解されたい。本明細書で提供される本原理の教示を考慮すると、当技術分野および関連技術分野の当業者であれば、他の標準の拡張に適用されるとき、またはまだ開発されていない標準に適用されるおよび／もしくは組み込まれるとき、本原理は等しく適用可能であり、少なくとも類似の利益をもたらすことが容易に理解されよう。本原理は、基準に準拠しないが、独自の定義に準拠するビデオ符号器およびビデオ復号器にも適用されることをさらに理解されたい。
また、本明細書で使用される場合、「ピクチャ」および「画像」という語は交換可能に使用され、ビデオシーケンスからの静止画像またはピクチャを指す。知られているように、ピクチャはフレームまたは場とすることができる。
図１を参照すると、本原理を適用することができる例示的なビデオ符号器が、全体的に参照番号１００で示されている。ビデオ符号器１００は、結合器１８５の非反転入力と信号通信する出力を有するフレーム配列バッファ１１０を含む。結合器１８５の出力は、変換器および量子化器１２５の第１の入力と信号通信で接続される。変換器および量子化器１２５の出力は、エントロピ符号器１４５の第１の入力ならびに逆変換器および逆量子化器１５０の第１の入力と信号通信で接続される。エントロピ符号器１４５の出力は、結合器１９０の第１の非反転入力と信号通信で接続される。結合器１９０の出力は、出力バッファ１３５の第１の入力と信号通信で接続される。
符号器コントローラ１０５の第１の出力は、フレーム配列バッファ１１０の第２の入力、逆変換器および逆量子化器１５０の第２の入力、ピクチャタイプ決定モジュール１１５の入力、マクロブロックタイプ（ＭＢタイプ）決定モジュール１２０の第１の入力、イントラ予測モジュール１６０の第２の入力、デブロッキングフィルタ１６５の第２の入力、動き補償器１７０の第１の入力、動き推定器１７５の第１の入力、および参照ピクチャバッファ１８０の第２の入力と信号通信で接続される。
符号器コントローラ１０５の第２の出力は、付加拡張情報（ＳＥＩ）挿入器１３０の第１の入力、変換器および量子化器１２５の第２の入力、エントロピ符号器１４５の第２の入力、出力バッファ１３５の第２の入力、ならびにシーケンスパラメータセット（ＳＰＳ）およびピクチャパラメータセット（ＰＰＳ）挿入器１４０の入力と信号通信で接続される。
ＳＥＩ挿入器１３０の出力は、結合器１９０の第２の非反転入力と信号通信で接続される。
ピクチャタイプ決定モジュール１１５の第１の出力は、フレーム配列バッファ１１０の第３の入力と信号通信で接続される。ピクチャタイプ決定モジュール１１５の第２の出力は、マクロブロックタイプ決定モジュール１２０の第２の入力と信号通信で接続される。
シーケンスパラメータセット（ＳＰＳ）およびピクチャパラメータセット（ＰＰＳ）挿入器１４０の出力は、結合器１９０の第３の非反転入力と信号通信で接続される。
逆量子化器および逆変換器１５０の出力は、結合器１１９の第１の非反転入力と信号通信で接続される。結合器１１９の出力は、イントラ予測モジュール１６０の第１の入力およびデブロッキングフィルタ１６５の第１の入力と信号通信で接続される。デブロッキングフィルタ１６５の出力は、参照ピクチャバッファ１８０の第１の入力と信号通信で接続される。参照ピクチャバッファ１８０の出力は、動き推定器１７５の第２の入力および動き補償器１７０の第３の入力と信号通信で接続される。動き推定器１７５の第１の出力は、動き補償器１７０の第２の入力と信号通信で接続される。動き推定器１７５の第２の出力は、エントロピ符号器１４５の第３の入力と信号通信で接続される。
動き補償器１７０の出力は、スイッチ１９７の第１の入力と信号通信で接続される。イントラ予測モジュール１６０の出力は、スイッチ１９７の第２の入力と信号通信で接続される。マクロブロックタイプ決定モジュール１２０の出力は、スイッチ１９７の第３の入力と信号通信で接続される。スイッチ１９７の第３の入力は、（制御入力、すなわち、第３の入力と比較した）スイッチの「データ」入力が動き補償器１７０またはイントラ予測モジュール１６０によって提供されるべきかどうかを判定する。スイッチ１９７の出力は、結合器１１９の第２の非反転入力および結合器１８５の反転入力と信号通信で接続される。
フレーム配列バッファ１１０の第１の入力および符号器コントローラ１０５の入力は、入力ピクチャを受け取るための、符号器１００の入力として利用可能である。さらに、付加拡張情報（ＳＥＩ）挿入器１３０の第２の入力は、メタデータを受け取るための、符号器１００の入力として利用可能である。出力バッファ１３５の出力は、ビットストリームを出力するための、符号器１００の出力として利用可能である。
図２を参照すると、本原理を適用することができる例示的なビデオ復号器が、全体的に参照番号２００で示されている。ビデオ復号器２００は、エントロピ復号器２４５の第１の入力と信号通信で接続された出力を有する入力バッファ２１０を含む。エントロピ復号器２４５の第１の出力は、逆変換器および逆量子化器２５０の第１の入力と信号通信で接続される。逆変換器および逆量子化器２５０の出力は、結合器２２５の第２の非反転入力と信号通信で接続される。結合器２２５の出力は、デブロッキングフィルタ２６５の第２の入力およびイントラ予測モジュール２６０の第１の入力と信号通信で接続される。デブロッキングフィルタ２６５の第２の出力は、参照ピクチャバッファ２８０の第１の入力と信号通信で接続される。参照ピクチャバッファ２８０の出力は、動き補償器２７０の第２の入力と信号通信で接続される。
エントロピ復号器２４５の第２の出力は、動き補償器２７０の第３の入力、デブロッキングフィルタ２６５の第１の入力、およびイントラ予測器２６０の第３の入力と信号通信で接続される。エントロピ復号器２４５の第３の出力は、復号器コントローラ２０５の入力と信号通信で接続される。復号器コントローラ２０５の第１の出力は、エントロピ復号器２４５の第２の入力と信号通信で接続される。復号器コントローラ２０５の第２の出力は、逆変換器および逆量子化器２５０の第２の入力と信号通信で接続される。復号器コントローラ２０５の第３の出力は、デブロッキングフィルタ２６５の第３の入力と信号通信で接続される。復号器コントローラ２０５の第４の出力は、イントラ予測モジュール２６０の第２の入力、動き補償器２７０の第１の入力、および参照ピクチャバッファ２８０の第２の入力と信号通信で接続される。
動き補償器２７０の出力は、スイッチ２９７の第１の入力と信号通信で接続される。イントラ予測モジュール２６０の出力は、スイッチ２９７の第２の入力と信号通信で接続される。スイッチ２９７の出力は、結合器２２５の第１の非反転入力と信号通信で接続される。
入力バッファ２１０の入力は、入力ビットストリームを受け取るための、復号器２００の入力として利用可能である。デブロッキングフィルタ２６５の第１の出力は、出力ピクチャを出力するための、復号器２００の出力として利用可能である。
上記に述べたように、本原理は、ビデオ符号化およびビデオ復号化のための暗示的適応型動きベクトル予測器選択の方法および装置を対象とする。本原理のある実施形態によれば、動きベクトルは、その空間時間的な隣接動きベクトルの１つによって予測される。選択は、符号器および復号器の両方で利用可能な、対応する動きベクトル候補の動き補償誤差に基づく。したがって、選択は、サイド情報または付加的な情報を符号器から復号器に送ることを必要とせずに、符号器および復号器で既に利用可能な、暗示的な（導出された）データに基づく。したがって、本原理を使用すると、動きベクトル予測器選択のための付加的なコストまたはオーバーヘッドがなく、しかも、本原理は依然として、非常に正確な予測性能を実現する。動きベクトルは、その空間時間的な隣接動きベクトルと予測信頼度の間の相関関係を利用することによって、復号器で導出される。予測信頼度は、推定された動き補償誤差、動きベクトルの大きさ、参照インデックス、または動き情報に関する利用可能な他のパラメータの関数とすることができる。
本原理によれば、本発明者らは、それぞれの符号化ブロックの因果的な局所の近隣を定義することによって、隣接動きベクトル間の相関関係を利用する。近隣は、インター符号化ブロックとして符号化される、因果的で空間時間的な隣接ブロックを含む。これらのブロックは既に復号されているので、動きベクトルは符号器および復号器の両方で知られている。これらの動きベクトルは、動きベクトル候補の組を形成する。次の疑問は、符号化ブロックのための動きベクトル予測器を候補の組の中からどのように選択するかである。
本原理によれば、本発明者らは、組の中のそれぞれの候補の忠実度について考察する。忠実度は、動きベクトルを使用して対応するブロックを補償することによって生じる、動き補償誤差として定義される。例えば、近隣の中のブロックＢiについて考察すると、ブロックＢiは符号器および復号器の両方で利用可能な動きベクトルＭＶiを有する。ＭＶiを使用することによって生じた、Ｂiの動き補償誤差Ｅiを、Ｂiの残差情報によって推定することができる。したがって、ＭＶiの忠実度を、Ｅiの関数として以下のように定義することができる。
Ｆ（ｉ）＝ｆ（Ｅi）
この関数はＥiの減少関数であるはずであり、これは大きい動き補償誤差が低忠実度をもたらすことを意味する。候補の組の中のそれぞれの動きベクトルは忠実度値を有し、忠実度値は動きベクトル予測器選択のためのサイド情報を暗示的に提供する。
候補の忠実度値を取得した後、選択プロセスが行われる。選択を行うために使用される実際の１つまたは複数のパラメータは、様々なパラメータからのものとすることができる。例えば、ある実施形態では、本発明者らは、動きベクトル予測器として、組の中の最も高い忠実度を有する動きベクトルを選択することができる。別の実施形態では、本発明者らは、動きベクトル予測器として、組の中の動きベクトルの加重中央値を使用することができる。ある実施形態では、加重を忠実度値の関数とすることができる。ある実施形態では、本発明者らは、動きベクトル予測器を導出するために、忠実度情報を考慮する加重平均または他の関数を使用することもできる。これらの変形を例示する実施形態が提示される。
忠実度値の選択および算出において使用される全ての情報は符号器および復号器の両方で利用可能であるので、オーバーヘッドを送る必要がなく、このことは本原理を低ビットレート用途および高ビットレート用途の両方において有望なものとする。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ標準における中央値手法と比較すると、本原理は隣接動きベクトルの忠実度を考慮し、このことは、複雑性がごくわずかしか増加しない、比較的複雑な動き場の場合に適していることがある。
［実施形態１］
実施形態１では、動きベクトル予測器選択は、隣接候補の忠実度値によって提供された以前の情報に基づく。現在の符号化ブロックの動きベクトル予測器は、組の中の最も高い忠実度を有する動きベクトルである。
図３を参照すると、ビデオ符号器における暗示的適応型動きベクトル予測選択の例示的な方法が、全体的に参照番号３００で示されている。この方法３００は、機能ブロック３１０に制御を渡す開始ブロック３０５を含む。機能ブロック３１０は、異なる分割モードの近隣のサイズを初期化し、機能ブロック３１５に制御を渡す。機能ブロック３１５は、現在の符号化ブロックに対して隣接動きベクトルの組を定義し、機能ブロック３２０に制御を渡す。機能ブロック３２０は、対応するブロックの残差に基づいて組の中のそれぞれの動きベクトルの忠実度を算出し、機能ブロック３２５に制御を渡す。機能ブロック３２５は、現在の符号化ブロックの動きベクトル予測器を選択し（例えば、組の中の最も高い忠実度を有する動きベクトルを選択し）、機能ブロック３３０に制御を渡す。機能ブロック３３０は、動き推定、動き補償、およびエントロピ符号化にこの動きベクトル予測器を使用し、終了ブロック３９９に制御を渡す。
図４を参照すると、ビデオ復号器における暗示的適応型動きベクトル予測選択の例示的な方法が、全体的に参照番号４００で示されている。この方法４００は、機能ブロック４１０に制御を渡す開始ブロック４０５を含む。機能ブロック４１０は、入力ビットストリームを構文解析し、機能ブロック４１５に制御を渡す。機能ブロック４１５は、異なる分割モードの近隣のサイズを初期化し、機能ブロック４２０に制御を渡す。機能ブロック４２０は、現在の符号化ブロックに対して隣接動きベクトルの組を定義し、機能ブロック４２５に制御を渡す。機能ブロック４２５は、対応するブロックの残差に基づいて組の中のそれぞれの動きベクトルの忠実度を算出し、機能ブロック４３０に制御を渡す。機能ブロック４３０は、現在の符号化ブロックの動きベクトル予測器を選択し（例えば、組の中の最も高い忠実度を有する動きベクトルを選択し）、機能ブロック４３５に制御を渡す。機能ブロック４３５は、動きベクトル差を復号し、動きベクトル予測器を使用することによって動きベクトルを算出し、終了ブロック４９９に制御を渡す。
［実施形態２］
実施形態２では、動きベクトル候補の忠実度値は、加重中央値フィルタが動きベクトル予測器を導出するために使用される。加重中央値フィルタにおける加重は、フィルタサポート内での値の繰り返し回数を示す。ここでは、フィルタサポートは、ブロックの全ての動きベクトル候補を含む近隣である。動きベクトルの加重がｎである場合、動きベクトルは、中央値フィルタによってフィルタリングされるときにｎ回複製される。実施形態２では、加重はマッピング関数によって忠実度と関連付けられ、マッピング関数は忠実度を動きベクトルの繰り返し回数にマップする。次いで、加重中央値フィルタの出力は、現在の符号化ブロックの動きベクトル予測器と見なされる。
図５を参照すると、ビデオ符号器における暗示的適応型動きベクトル予測器選択の別の例示的な方法が、全体的に参照番号５００で示されている。この方法５００は、機能ブロック５１０に制御を渡す開始ブロック５０５を含む。機能ブロック５１０は、異なる分割モードの近隣のサイズを初期化し、機能ブロック５１５に制御を渡す。機能ブロック５１５は、現在の符号化ブロックに対して隣接動きベクトルの組を定義し、機能ブロック５２０に制御を渡す。機能ブロック５２０は、対応するブロックの残差に基づいて組の中のそれぞれの動きベクトルの忠実度を算出し、機能ブロック５２５に制御を渡す。機能ブロック５２５は、忠実度を中央値フィルタの加重にマップし、機能ブロック５３０に制御を渡す。機能ブロック５３０は、現在の符号化ブロックの動きベクトル予測器を取得するために、加重中央値フィルタを動きベクトル予測器候補の組に適用し、機能ブロック５３５に制御を渡す。機能ブロック５３５は、動き推定、動き補償、およびエントロピ符号化に動きベクトル予測器を使用し、終了ブロック５９９に制御を渡す。
図６を参照すると、ビデオ復号器における暗示的適応型動きベクトル予測器選択の別の例示的な方法が、全体として参照番号６００で示されている。この方法６００は、機能ブロック６１０に制御を渡す開始ブロック６０５を含む。機能ブロック６１０は、入力ビットストリームを構文解析し、機能ブロック６１５に制御を渡す。機能ブロック６１５は、異なる分割モードの近隣のサイズを初期化し、機能ブロック６２０に制御を渡す。機能ブロック６２０は、現在の符号化ブロックに対して隣接動きベクトルの組を定義し、機能ブロック６２５に制御を渡す。機能ブロック６２５は、対応するブロックの残差に基づいて組の中のそれぞれの動きベクトルの忠実度を算出し、機能ブロック６３０に制御を渡す。機能ブロック６３０は、忠実度を中央値フィルタの加重にマップし、機能ブロック６３５に制御を渡す。機能ブロック６３５は、現在の符号化ブロックの動きベクトル予測器を取得するために、加重中央値フィルタを動きベクトル予測器候補の組に適用し、機能ブロック６４０に制御を渡す。機能ブロック６４０は、動きベクトル差を復号し、動きベクトル予測器を使用することによって動きベクトルを算出し、終了ブロック６９９に制御を渡す。
［実施形態３］
実施形態３では、暗示的な動きベクトル予測器選択を明示的な手法と組み合わせることができる。隣接動きベクトルの忠実度が生成され、事前定義された閾値と比較される。全ての忠実度が閾値より低い場合、レート歪み最適化に基づいて動きベクトル予測器を選択するために、明示的なシグナリング手法が使用される。そうでない場合、暗示的なシグナリング手法が使用される。
図７を参照すると、ビデオ符号器における暗示的適応型動きベクトル予測器選択のさらに別の例示的な方法が、全体的に参照番号７００で示されている。この方法７００は、機能ブロック７１０に制御を渡す開始ブロック７０５を含む。機能ブロック７１０は、異なる分割モードの近隣のサイズを初期化し、機能ブロック７１５に制御を渡す。機能ブロック７１５は、現在の符号化ブロックに対して隣接動きベクトルの組を定義し、機能ブロック７２０に制御を渡す。機能ブロック７２０は、対応するブロックの残差に基づいて組の中のそれぞれの動きベクトルの忠実度を算出し、決定ブロック７２５に制御を渡す。決定ブロック７２５は、全ての忠実度が閾値より小さいかどうかを判定する。全ての忠実度が閾値より小さい場合、制御は機能ブロック７３０に渡される。そうでない場合、制御は機能ブロック７４０に渡される。機能ブロック７３０は、レート歪み最適化に基づいて明示的な動きベクトル予測器シグナリング手法を使用し、機能ブロック７３５に制御を渡す。機能ブロック７４０は、忠実度に基づいて暗示的な動きベクトル予測器選択手法を使用し、機能ブロック７３５に制御を渡す。機能ブロック７３５は、動き推定、動き補償、およびエントロピ符号化にこの動きベクトル予測器を使用し、終了ブロック７９９に制御を渡す。
図８を参照すると、ビデオ復号器における暗示的適応型動きベクトル予測器選択のさらにまた別の例示的な方法が、全体的に参照番号８００で示されている。この方法８００は、機能ブロック８１０に制御を渡す開始ブロック８０５を含む。機能ブロック８１０は、入力ビットストリームを構文解析し、機能ブロック８１５に制御を渡す。機能ブロック８１５は、異なる分割モードの近隣のサイズを初期化し、機能ブロック８２０に制御を渡す。機能ブロック８２０は、現在の符号化ブロックに対して隣接動きベクトルの組を定義し、機能ブロック８２５に制御を渡す。機能ブロック８２５は、対応するブロックの残差に基づいて組の中のそれぞれの動きベクトルの忠実度を算出し、決定ブロック８３０に制御を渡す。決定ブロック８３０は、全ての忠実度が閾値より小さいかどうかを判定する。全ての忠実度が閾値より小さい場合、制御は機能ブロック８３５に渡される。そうでない場合、制御は機能ブロック８４０に渡される。機能ブロック８３５は、動きベクトルインデックスを復号し、機能ブロック８４０に制御を渡す。機能ブロック８４５は、忠実度に基づいて暗示的な動きベクトル予測器選択手法を使用し、機能ブロック８４０に制御を渡す。機能ブロック８４０は、動きベクトル差を復号し、動きベクトル予測器を使用することによって動きベクトルを算出し、終了ブロック８９９に制御を渡す。
［シンタックス］
表１は、本原理のある実施形態による例示的なスライスヘッダシンタックスを示す。
Figure 2013523010
表１のシンタックス要素の意味は以下の通りである。
ｕｓｅ＿ｉｍｐｌｉｃｉｔ＿ｍｖｐ＿ｓｉｇｎａｌｉｎｇは、暗示的な動きベクトル予測器選択が使用されるかどうかを指定する。１に等しいｕｓｅ＿ｉｍｐｌｉｃｉｔ＿ｍｖｐ＿ｓｉｇｎａｌｉｎｇは、暗示的な動きベクトル予測選択が使用されることを意味し、０に等しいｕｓｅ＿ｉｍｐｌｉｃｉｔ＿ｍｖｐ＿ｓｉｇｎａｌｉｎｇは、暗示的な動きベクトル予測選択が使用されないことを意味する。
ｍｖｐ＿ｉｎｄｅｘは、候補の組の中で動きベクトル予測器として選択された動きベクトルのインデックスを指定する。
次に、本発明の多くの付随的な利点／特徴のいくつかについて説明するが、そのうちのいくつかは上記に述べられている。例えば、１つの利点／特徴は、暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、ピクチャ内の少なくとも１つのブロックを符号化するためのビデオ符号器を有する装置であって、ブロックを符号化するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し、空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて、ブロックを符号化するための動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補をその組から選択することによって予測される。
別の利点／特徴は、上述のビデオ符号器を有する装置であって、忠実度は、動き補償誤差、動きベクトルの大きさ、参照インデックス、ならびに符号器および対応する復号器の両方で利用可能な他の動きに関連する情報のうちの少なくとも１つの関数である。
さらに別の利点／特徴は、上述のビデオ符号器を有する装置であって、ブロックを符号化するための動きベクトルとして選択された特定の動きベクトル予測器候補は、組の中の動きベクトル予測器候補の中で最も高い忠実度を有する。
さらにまた別の利点／特徴は、上述のビデオ符号器を有する装置であって、空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値は、加重中央値フィルタが、ブロックを符号化するための動きベクトルとして選択された特定の動きベクトル予測器候補を導出するために使用される。
さらに、別の利点／特徴は、上述のビデオ符号器を有する装置であって、暗示的適応型動きベクトル予測器選択は、ハイブリッドシナリオにおいて、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングと組み合わされる。
さらに、別の利点／特徴は、ビデオ符号器を有する装置であって、暗示的適応型動きベクトル予測器選択は、上述のハイブリッドシナリオにおいて、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングと組み合わされ、ブロックに対して暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングを使用するかの決定は、忠実度値の評価に応じて判定される。
また、別の利点／特徴は、ビデオ符号器を有する装置であって、暗示的適応型動きベクトル予測器選択は、上述のハイブリッドシナリオにおいて、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングと組み合わされ、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングは、スライスレベルで使用され、ブロックに対して暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングを使用するかの決定は、ブロックレベルで行われる。
本原理のこれらおよび他の特徴および利点は、本明細書の教示に基づいて、関連する技術分野の当業者によって容易に確認され得る。本原理の教示は、様々な形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊用途プロセッサ、またはこれらの組合せにおいて実施され得ることを理解されたい。
最も好ましくは、本原理の教示は、ハードウェアとソフトウェアの組合せとして実施される。さらに、ソフトウェアは、プログラム記憶装置上で有形に具体化されるアプリケーションプログラムとして実施され得る。アプリケーションプログラムは、任意の適切なアーキテクチャを備えるマシンにアップロードされ、そのマシンによって実行され得る。好ましくは、このマシンは、１つまたは複数の中央処理装置（「ＣＰＵ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、および入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）インターフェースなどのハードウェアを有するコンピュータプラットフォーム上に実装される。また、コンピュータプラットフォームは、オペレーティングシステムおよびマイクロ命令コードを含み得る。本明細書に記載される様々なプロセスおよび機能は、ＣＰＵによって実行され得る、マイクロ命令コードの一部またはアプリケーションプログラムの一部、またはこれらの任意の組合せのいずれかであってもよい。加えて、さらなるデータ記憶装置および印刷装置などの様々な他の周辺装置が、コンピュータプラットフォームに接続され得る。
添付の図面に図示される構成するシステムコンポーネントおよび方法のいくつかは、好ましくはソフトウェアにおいて実施されるので、システムコンポーネント間またはプロセスの機能ブロック間の実際の接続は、本原理がプログラムされる方法によって異なることがあることをさらに理解されたい。本明細書における教示を考慮すると、関連する技術分野の当業者であれば、本原理のこれらおよび類似の実施または構成を企図することができる。
例示的な実施形態について、添付の図面を参照しながら本明細書で説明してきたが、本原理はこれらの明確な実施形態に限定されないこと、また、本原理の範囲または趣旨から逸脱することなく、関連する技術分野の当業者によって、その中で様々な変更形態および修正形態を実施することができることを理解されたい。全てのそのような変更形態および修正形態は、添付の特許請求の範囲に記載されているように、本原理の範囲内に含まれることを意図する。

Claims (29)

  1. 暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、画像ブロックを符号化するためのビデオ符号器（１００）を備える装置であって、前記ブロックを符号化するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、前記ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し、前記空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて、前記ブロックを符号化するための前記動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補を前記組から選択することによって予測される、前記装置。
  2. 前記忠実度は、前記符号器および対応する復号器の両方で利用可能な、動き補償誤差、動きベクトルの大きさ、および参照インデックスのうちの少なくとも１つの関数である、請求項１に記載の装置。
  3. 前記ブロックを符号化するための前記動きベクトルとして選択された前記特定の動きベクトル予測器候補は、前記組の中の前記動きベクトル予測器候補の中で最も高い忠実度を有する、請求項１に記載の装置。
  4. 前記空間時間的な隣接動きベクトルの前記忠実度の前記それぞれの値は、加重中央値フィルタが、前記ブロックを符号化するための前記動きベクトルとして選択された前記特定の動きベクトル予測器候補を導出するために使用される、請求項１に記載の装置。
  5. 前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択は、ハイブリッドシナリオにおいて、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングと組み合わされる、請求項１に記載の装置。
  6. 前記ブロックに対して前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングを使用するかの決定は、忠実度値の評価に応じて判定される、請求項５に記載の装置。
  7. 動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングは、スライスレベルで使用され、前記ブロックに対して前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングを使用するかの前記決定は、ブロックレベルで行われる、請求項５に記載の装置。
  8. ビデオ符号器において、
    暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、画像ブロックを符号化するステップを含む方法であって、前記ブロックを符号化するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、前記ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し（３１５、５１５、７１５）、前記空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて（３２０、５２０、７２０）、前記ブロックを符号化するための前記動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補を前記組から選択する（３２５、５３０、７４０）ことによって予測される、前記方法。
  9. 前記忠実度は、前記符号器および対応する復号器の両方で利用可能な、動き補償誤差、動きベクトルの大きさ、および参照インデックスのうちの少なくとも１つの関数である（３２０、５２０、７２０）、請求項８に記載の方法。
  10. 前記ブロックを符号化するための前記動きベクトルとして選択された前記特定の動きベクトル予測器候補は、前記組の中の前記動きベクトル予測器候補の中で最も高い忠実度を有する（３２５）、請求項８に記載の方法。
  11. 前記空間時間的な隣接動きベクトルの前記忠実度の前記それぞれの値は、加重中央値フィルタが、前記ブロックを符号化するための前記動きベクトルとして選択された前記特定の動きベクトル予測器候補を導出するために使用される（５２５、５３０）、請求項８に記載の方法。
  12. 前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択は、ハイブリッドシナリオにおいて、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングと組み合わされる（７００）、請求項８に記載の方法。
  13. 前記ブロックに対して前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングを使用するかの決定は、忠実度値の評価に応じて判定される（７２５）、請求項１２に記載の方法。
  14. 動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングは、スライスレベルで使用され、前記ブロックに対して前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングを使用するかの前記決定は、ブロックレベルで行われる（７００）、請求項１２に記載の方法。
  15. 暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、画像ブロックを復号するためのビデオ復号器（２００）を備える装置であって、前記ブロックを復号するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、前記ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し、前記空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて、前記ブロックを復号するための前記動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補を前記組から選択することによって予測される、前記装置。
  16. 前記忠実度は、前記復号器および対応する符号器の両方で利用可能な、動き補償誤差、動きベクトルの大きさ、および参照インデックスのうちの少なくとも１つの関数である、請求項１５に記載の装置。
  17. 前記ブロックを復号するための前記動きベクトルとして選択された前記特定の動きベクトル予測器候補は、前記組の中の前記動きベクトル予測器候補の中で最も高い忠実度を有する、請求項１５に記載の装置。
  18. 前記空間時間的な隣接動きベクトルの前記忠実度の前記それぞれの値は、加重中央値フィルタが、前記ブロックを復号するための前記動きベクトルとして選択された前記特定の動きベクトル予測器候補を導出するために使用される、請求項１５に記載の装置。
  19. 前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択は、ハイブリッドシナリオにおいて、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングと組み合わされる、請求項１５に記載の装置。
  20. 前記ブロックに対して前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングを使用するかの決定は、忠実度値の評価に応じて判定される、請求項１９に記載の装置。
  21. 動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングは、スライスレベルで使用され、前記ブロックに対して前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングを使用するかの前記決定は、ブロックレベルで行われる、請求項１９に記載の装置。
  22. ビデオ復号器において、
    暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して、画像ブロックを復号するステップを含む方法であって、前記ブロックを復号するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、前記ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し（４２０、６２０、８２０）、前記空間時間的な隣接動きベクトルの忠実度のそれぞれの値に応じて（４２５、６２５、８２５）、前記ブロックを復号するための前記動きベクトルとして、特定の動きベクトル予測器候補を前記組から選択する（４３０、６３５、８４５）ことによって予測される、前記方法。
  23. 前記忠実度は、前記復号器および対応する符号器の両方で利用可能な、動き補償誤差、動きベクトルの大きさ、および参照インデックスのうちの少なくとも１つの関数である（４２５、６２５、８２５）、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記ブロックを復号するための前記動きベクトルとして選択された前記特定の動きベクトル予測器候補は、前記組の中の前記動きベクトル予測器候補の中で最も高い忠実度を有する（４３０）、請求項２２に記載の方法。
  25. 前記空間時間的な隣接動きベクトルの前記忠実度の前記それぞれの値は、加重中央値フィルタが、前記ブロックを復号するための前記動きベクトルとして選択された前記特定の動きベクトル予測器候補を導出するために使用される（６３０、６３５）、請求項２２に記載の方法。
  26. 前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択は、ハイブリッドシナリオにおいて、動きベクトル予測器の明示的なシグナリングと組み合わされる（８００）、請求項２２に記載の方法。
  27. 前記ブロックに対して前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングを使用するかの決定は、忠実度値の評価に応じて判定される（８３０）、請求項２６に記載の方法。
  28. 動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングは、スライスレベルで使用され、前記ブロックに対して前記暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用するか、動きベクトル予測器の前記明示的なシグナリングを使用するかの前記決定は、ブロックレベルで行われる（８００）、請求項２６に記載の方法。
  29. 符号化されたビデオ信号データを有する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、
    暗示的適応型動きベクトル予測器選択を使用して符号化された画像ブロックの圧縮されたデータを備え、前記ブロックを符号化するための動きベクトルは、複数の空間時間的な隣接動きベクトルに基づいて、前記ブロックに対して１組の動きベクトル予測器候補を定義し、特定の動きベクトル予測器候補の、前記ビデオ符号器および対応する復号器の両方で利用可能な動き補償誤差に基づいて、前記ブロックを符号化するための前記動きベクトルとして、前記特定の動きベクトル予測器候補を前記組から選択することによって予測される、前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
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