JP6178698B2 - Video encoding device - Google Patents
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Description
本発明は、動き予測を用いて映像符号化を行う映像符号化装置に関する。 The present invention relates to a video encoding apparatus that performs video encoding using motion prediction.
映像符号化技術は、MPEG−2、MPEG−4、MPEG−4/AVCが多く用いられており、最近では次世代の映像符号化規格であるHEVCが規格化されつつある。MPEG−2より前の映像符号化規格では、符号化ピクチャより過去のピクチャのみを用いて符号化を行っていたが、MPEG−2からは、符号化を行うピクチャの順番を入れ替えることにより、符号化ピクチャより過去のピクチャを参照するだけではなく過去のピクチャと未来のピクチャの双方を参照画像として用いて符号化を行うことができ、更に符号化効率を向上させることができる。これによって1つの対象符号化ブロックに対して、過去のピクチャを参照する前方向予測、未来のピクチャを参照する後方向予測、過去の参照ピクチャと未来の参照ピクチャの画素の平均値を用いて予測を行う双方向予測の3モードから最も符号化効率の良いモードを選択して符号化を行う必要がある。これを双方向(Bi−Directional)予測と言い、双方向予測を行うピクチャをBピクチャと呼ぶ。 MPEG-2, MPEG-4, and MPEG-4 / AVC are often used as video encoding technologies, and recently, HEVC, which is the next generation video encoding standard, is being standardized. In the video encoding standard before MPEG-2, encoding was performed using only pictures past from the encoded picture. However, from MPEG-2, by changing the order of pictures to be encoded, It is possible not only to refer to a past picture but also to use both a past picture and a future picture as reference pictures, thereby further improving the encoding efficiency. As a result, one target coding block is predicted using forward prediction referring to a past picture, backward prediction referring to a future picture, and an average value of pixels of a past reference picture and a future reference picture. It is necessary to perform coding by selecting the mode with the highest coding efficiency from the three modes of bi-directional prediction for performing the above. This is called bi-directional prediction, and a picture for which bi-directional prediction is performed is called a B picture.
一方、映像符号化規格で規定されている符号化ブロックサイズはMPEG−2、MPEG−4/AVC、HEVCと移り変わるにつれて増えてきている。MPEG−4/AVCでは4×4画素から16×16画素の符号化ブロックを用いていたが、HEVCでは4×4画素から64×64画素の符号化ブロックが採用されている。映像符号化装置の動き予測処理では、前述したように前/後/双方向予測と符号化ブロックサイズの組み合わせの中から符号化効率の良い組み合わせを決定し符号化を行う必要があり、その演算量は膨大になる。特に双方向予測については前方向予測の参照画像と後方向予測の参照画像との平均値を算出して双方向予測の参照画像とするため演算量が膨大になる。また、前方向予測/後方向予測を独立、又は並列に処理を行うような符号化装置では、前方向予測の符号化ブロックサイズと後方向予測の符号化ブロックサイズが必ず一致するとは限らないため、双方向予測の評価を行うことが出来ずに符号化効率が低下するという問題点がある。 On the other hand, the coding block size defined in the video coding standard is increasing as it changes to MPEG-2, MPEG-4 / AVC, and HEVC. In MPEG-4 / AVC, encoded blocks of 4 × 4 pixels to 16 × 16 pixels are used, but in HEVC, encoded blocks of 4 × 4 pixels to 64 × 64 pixels are employed. In the motion prediction process of the video encoding device, as described above, it is necessary to determine a combination with good encoding efficiency from the combinations of the pre / post / bidirectional prediction and the encoding block size, and perform the encoding. The amount becomes enormous. In particular, for bi-directional prediction, the average value of the reference image for forward prediction and the reference image for backward prediction is calculated and used as a reference image for bi-directional prediction. Also, in an encoding apparatus that performs forward prediction / backward prediction independently or in parallel, the coding block size for forward prediction and the coding block size for backward prediction do not always match. However, there is a problem that the encoding efficiency is lowered because the bidirectional prediction cannot be evaluated.
このような問題を解決するために、双方向予測の符号化効率を向上させる手法としては、周囲の動きベクトルの時間的相関を用いて予測ベクトルを生成し、動きベクトルの符号量を削減する手法がある(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve such problems, as a method for improving the encoding efficiency of bidirectional prediction, a method for generating a prediction vector using temporal correlation of surrounding motion vectors and reducing the amount of motion vector codes (For example, refer to Patent Document 1).
双方向予測の動きベクトルを決定するためには、まず前方向予測、後方向予測の動きベクトルを算出し、双方の動きベクトルを元に双方向動きベクトルと双方向予測用の1参照画像を生成し、最適な双方向予測ベクトルを決定する手順が一般的であるため、膨大な演算量が必要になるという問題がある。 In order to determine a motion vector for bidirectional prediction, first, a motion vector for forward prediction and backward prediction is calculated, and a bidirectional motion vector and one reference image for bidirectional prediction are generated based on both motion vectors. However, since the procedure for determining the optimal bi-directional prediction vector is general, there is a problem that a huge amount of calculation is required.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、前方向予測と後方向予測の動きベクトルと予測残差(対象ブロック画像と参照画像との差分)を利用して双方向予測に要する符号化コストを見積もることで、符号化効率を低下させずに双方向予測の動きベクトル決定に要する演算量を削減することができる映像符号化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is required for bi-directional prediction using a motion vector and prediction residual (difference between a target block image and a reference image) of forward prediction and backward prediction. It is an object of the present invention to provide a video encoding device that can reduce the amount of calculation required for determining a motion vector for bidirectional prediction without degrading encoding efficiency by estimating encoding cost.
本発明は、入力画像の時間的相関を利用し、矩形の符号化ブロック単位に動き予測を行い、その差分の符号化を行う映像符号化装置であって、前記符号化ブロックと時間的に前方向の参照画像との動き予測を行うことにより前方向予測結果を得るとともに、前記前方向予測結果に基づき前方向予測符号化コストを算出する前方向予測手段と、前記符号化ブロックと時間的に後方向の参照画像との動き予測を行うことにより後方向予測結果を得るとともに、前記後方向予測結果に基づき後方向予測符号化コストを算出する後方向予測手段と、前記前方向予測結果及び前記後方向予測結果から双方向予測符号化コストを算出する双方向予測符号化コスト算出手段と、前記前方向予測符号化コスト、前記後方向予測符号化コスト及び前記双方向予測符号化コストに基づき前記符号化ブロックの符号化モードを決定する符号化モード決定手段とを備えることを特徴とする。 The present invention is a video encoding apparatus that uses temporal correlation of an input image, performs motion prediction in units of rectangular encoded blocks, and encodes the difference thereof. A forward prediction result is obtained by performing a motion prediction with a reference image of a direction, and a forward prediction means for calculating a forward prediction coding cost based on the forward prediction result, and the coding block temporally A backward prediction result is obtained by performing motion prediction with a backward reference image, a backward prediction means for calculating a backward prediction encoding cost based on the backward prediction result, the forward prediction result, and the Bidirectional predictive coding cost calculation means for calculating bi-directional predictive encoding cost from the backward predictive result, the forward predictive encoding cost, the backward predictive encoding cost, and the bidirectional predictive Characterized in that it comprises a coding mode determining means for determining a coding mode of the coding block based on the No. of cost.
本発明は、前記前方向予測結果は、予測残差信号の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記絶対値和と前記見積値とを用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the forward prediction result is an estimated value of a code amount required to encode a sum of absolute values of a prediction residual signal and a coding mode, and the bidirectional predictive coding cost calculating means includes The bidirectional predictive coding cost is calculated using an absolute value sum and the estimated value.
本発明は、前記前方向予測結果は、予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記絶対値和と前記見積値とを用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the forward prediction result is an estimated value of a code amount required to encode a sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of a prediction residual signal and a coding mode, and the bidirectional predictive coding cost The calculating means calculates the bidirectional predictive coding cost using the absolute value sum and the estimated value.
本発明は、前記後方向予測結果は、予測残差信号の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記絶対値和と前記見積値とを用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the backward prediction result is an estimated value of a code amount required to encode an absolute value sum of a prediction residual signal and a coding mode, and the bidirectional predictive coding cost calculating means includes the The bidirectional predictive coding cost is calculated using an absolute value sum and the estimated value.
本発明は、前記後方向予測結果は、予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記絶対値和と前記見積値とを用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the backward prediction result is a sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of a prediction residual signal and an estimated value of a code amount required to encode a coding mode, and the bidirectional predictive coding cost The calculating means calculates the bidirectional predictive coding cost using the absolute value sum and the estimated value.
本発明は、前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号の絶対値和である第1の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第1の見積値であり、前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号の絶対値和である第2の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第2の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の平均値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the forward prediction result is a first absolute value sum that is the absolute value sum of the forward prediction residual signal and an estimated value of a code amount required to encode the encoding mode. The backward prediction result is a second absolute value sum that is the sum of absolute values of the backward prediction residual signal and an estimated value of the code amount required to encode the encoding mode. The bi-directional predictive coding cost calculation means includes the first absolute value sum, the average value of the second absolute value sum, the first estimated value, and the second estimated value. The bi-directional predictive coding cost is calculated using the sum of.
本発明は、前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第1の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第1の見積値であり、前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第2の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第2の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の平均値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the forward prediction result is a first absolute value sum that is a sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the forward prediction residual signal, and an estimated value of a code amount required to encode the encoding mode. The backward prediction result is used to encode a second absolute value sum that is a sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the backward prediction residual signal and a coding mode. A second estimated value that is an estimated value of the required code amount, and the bidirectional predictive coding cost calculating means calculates the first absolute value sum, the average value of the second absolute value sum, and the first The bidirectional predictive coding cost is calculated using a sum of an estimated value and the second estimated value.
本発明は、前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号の絶対値和である第1の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第1の見積値であり、前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号の絶対値和である第2の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第2の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の小さい方の値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the forward prediction result is a first absolute value sum that is the absolute value sum of the forward prediction residual signal and an estimated value of a code amount required to encode the encoding mode. The backward prediction result is a second absolute value sum that is the sum of absolute values of the backward prediction residual signal and an estimated value of the code amount required to encode the encoding mode. The bi-directional predictive coding cost calculation means calculates the smaller value of the first absolute value sum and the second absolute value sum, the first estimated value, and the second estimated value. The bi-directional predictive coding cost is calculated using a sum with a value.
本発明は、前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第1の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第1の見積値であり、前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第2の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第2の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の小さい方の値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the forward prediction result is a first absolute value sum that is a sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the forward prediction residual signal, and an estimated value of a code amount required to encode the encoding mode. The backward prediction result is used to encode a second absolute value sum that is a sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the backward prediction residual signal and a coding mode. A second estimated value that is an estimated value of the required code amount, and the bidirectional predictive coding cost calculating means calculates a value that is smaller of the first absolute value sum and the second absolute value sum and the second The bidirectional predictive coding cost is calculated using a sum of an estimated value of 1 and the second estimated value.
本発明は、前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号の絶対値和である第1の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第1の見積値であり、前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号の絶対値和である第2の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第2の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の大きい方の値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the forward prediction result is a first absolute value sum that is the absolute value sum of the forward prediction residual signal and an estimated value of a code amount required to encode the encoding mode. The backward prediction result is a second absolute value sum that is the sum of absolute values of the backward prediction residual signal and an estimated value of the code amount required to encode the encoding mode. The bi-directional predictive coding cost calculation means is configured to determine a larger value of the first absolute value sum and the second absolute value sum, the first estimated value, and the second estimated value. The bi-directional predictive coding cost is calculated using a sum with a value.
本発明は、前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第1の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第1の見積値であり、前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第2の絶対値和と符号化モードを符号化するのに要する符号量の見積値である第2の見積値であり、前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の大きい方の値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする。 In the present invention, the forward prediction result is a first absolute value sum that is a sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the forward prediction residual signal, and an estimated value of a code amount required to encode the encoding mode. The backward prediction result is used to encode a second absolute value sum that is a sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the backward prediction residual signal and a coding mode. A second estimated value that is an estimated value of the required code amount, and the bidirectional predictive coding cost calculating means calculates a value that is larger of the first absolute value sum and the second absolute value sum and the second The bidirectional predictive coding cost is calculated using a sum of an estimated value of 1 and the second estimated value.
本発明によれば、動き予測を用いて符号化を行う映像符号化方式において、前方向予測と後方向予測の結果から双方向予測の符号化コスト値を推定することで、符号化効率を低下することなく双方向予測に要する演算量を削減することができるという効果が得られる。 According to the present invention, in a video coding system that performs coding using motion prediction, the coding cost value of bidirectional prediction is estimated from the results of forward prediction and backward prediction, thereby reducing the coding efficiency. The effect that the amount of calculation required for bidirectional prediction can be reduced without doing this.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による映像符号化装置を説明する。以下で用いる「符号化ブロック」についてはMPEG−2やH.264/AVC規格ではマクロブロックのことを示し、HEVCについてはコーディングユニット(CU)又はプレディクションユニット(PU)のことを指し示す。図1は、本発明を適用する映像符号化装置の構成を示すブロック図である。映像符号化装置100において、本実施形態は、特にインター予測処理部102が、従来技術と異なる部分であり、他の部分はH.264/AVCやHEVC等の映像符号化装置として用いられている従来の一般的な装置構成と同様である。
Hereinafter, a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The “encoded block” used below is MPEG-2 or H.264. The H.264 / AVC standard indicates a macro block, and HEVC indicates a coding unit (CU) or a prediction unit (PU). FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video encoding apparatus to which the present invention is applied. In the
映像符号化装置100は、符号化対象の映像信号を入力し、入力映像信号のピクチャをブロックに分割してブロックごとに符号化し、そのビットストリームを符号化ストリームとして出力する。この符号化のため、予測残差信号生成部103は、入力映像信号とイントラ予測処理部101あるいはインター予測処理部102の出力である予測信号との差分を求め、それを予測残差信号として出力する。変換・量子化処理部104は、予測残差信号に対して離散コサイン変換等の直交変換を行い、変換係数を量子化し、その量子化された変換係数を出力する。エントロピー符号化処理部105は、量子化された変換係数をエントロピー符号化し、符号化ストリームとして出力する。
The
一方、量子化された変換係数は、逆量子化・逆変換処理部106にも入力され、ここで逆量子化と逆直交変換され、予測残差復号信号を出力する。復号信号生成部107では、前記予測残差復号信号とイントラ予測処理部101あるいはインター予測処理部102の出力である予測信号とを加算し、符号化した符号化対象ブロックの復号信号を生成する。この復号信号は、インター予測処理部102で参照画像として用いるために、ループフィルタ処理部108に出力される。ループフィルタ処理部108では符号化歪みを低減するフィルタリング処理を行い、このフィルタリング処理後の画像を参照画像としてインター予測処理部102に出力する。
On the other hand, the quantized transform coefficient is also input to the inverse quantization / inverse
図2は、図1に示すインター予測処理部102の構成を示すブロック図である。符号化ピクチャが双方向予測ピクチャであった場合、原画像と復号信号は前方向予測処理部201と後方向予測処理部202それぞれに入力されて処理が行われる。前方向予測処理部201と後方向予測処理部202それぞれは算出した予測結果の動きベクトルと予測残差信号を双方向予測符号化コスト演算処理部203へ出力する。双方向予測符号化コスト演算処理部203は、前方向予測処理部201の予測結果と後方向予測処理部202の予測結果から、後述する手法で双方向予測を行った場合の符号化コストを算出する。前方向予測処理部201、後方向予測処理部202、双方向予測符号化コスト演算処理部203それぞれは、算出した各モードの符号化コストを符号化モード決定部204へ出力する。符号化モード決定部204はそれぞれの符号化コストから最適なモードを選択し、選択した符号化モードの動きベクトル情報と予測残差信号を出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the inter
本実施形態は図2中の双方向予測符号化コスト演算処理部203において、前方向予測処理部201と後方向予測処理部202からの予測結果から双方向予測の符号化コストを算出することで、符号化効率の低下を抑制しつつ演算量の削減を行うものである。
In the present embodiment, the bidirectional prediction encoding cost
符号化モードを決定する手法はいくつかある。最も高効率な方法は各符号化モードについて実際の符号化処理まで行い、その発生符号量を比較して最適な符号化モードを決定する手法である。この手法では二値算術符号化(CABAC)処理を繰り返し行うため演算量が膨大になる。また、二値算術符号化は並列処理が困難なため、ハードウェアやマルチコアCPUによるソフトウェアにおいても処理の高速化が困難である。 There are several methods for determining the encoding mode. The most efficient method is a method in which even the actual encoding process is performed for each encoding mode, and the optimal encoding mode is determined by comparing the amount of generated codes. In this method, since the binary arithmetic coding (CABAC) process is repeatedly performed, the calculation amount is enormous. In addition, since binary arithmetic coding is difficult to perform in parallel, it is difficult to increase the processing speed even in software using hardware or a multi-core CPU.
そのため、ハードウェアコーデックやリアルタイム系のソフトウェアコーデックでは、予測残差信号の絶対値和(SAD)もしくは予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和(SATD)と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際の見積もり符号量(以下、OHcostとする)を用いて最終的な発生符号量(COST)を推測し符号化モードを決定する手法を用いている。算出方法は種々あるが、一般的な算出方法としては(1)式に示すような式になる。
COST=SAD(orSATD)+λ×OHcost ・・・(1)
ここで、λは重みづけパラメータ(以下同様)であり、量子化パラメータ(QP)により変動する値である。本実施形態も(1)式を元に符号化モードを決定する符号化方式を前提とした手法である。
Therefore, in hardware codecs and real-time software codecs, the sum of absolute values (SAD) of prediction residual signals or the sum of absolute values (SATD) of coefficients obtained by Hadamard transform of prediction residual signals, motion vectors, and other coding modes Is used to estimate the final generated code amount (COST) using the estimated code amount (hereinafter referred to as OHcost) when encoding. There are various calculation methods, but a general calculation method is an equation as shown in equation (1).
COST = SAD (orSATD) + λ × OHcost (1)
Here, λ is a weighting parameter (hereinafter the same) and is a value that varies depending on the quantization parameter (QP). This embodiment is also a method based on the premise of an encoding method for determining an encoding mode based on equation (1).
次に、前方向予測の予測結果と後方向予測の予測結果から双方向予測の符号化コストを算出する手法を説明する。1つめは前方向予測の予測結果から双方向予測の符号化コストを算出する手法である。前方向予測の予測残差信号の絶対値和をSAD_L0、もしくは予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和をSATD_L0、符号化モード等を符号化した際の見積もり符号量をOHcost_L0とすると、双方向予測の符号化コストCOST_Bi1は(2)式のように表せる。
COST_Bi1=SAD_L0(orSATD_L0)×α+2λ×OHcost_L0 ・・・(2)
ここで、αはスケーリング係数を表す(以下同様)。双方向予測のコスト値は、双方向の動きベクトルを用いるため、符号化モードの符号量は約2倍になるが、より精度の高い予測が行うことができるため、予測残差信号は前方向予測や後方向予測の予測信号よりも小さくなる傾向にある。そのため、OHcostの項を2倍にし、αに1以下の係数を設定することでSAD(又はSATD)の補正を行う。このようにして双方向予測の符号化コスト値を算出することで符号化効率を低下することなく演算量を削減する。
Next, a method for calculating the encoding cost of bidirectional prediction from the prediction result of forward prediction and the prediction result of backward prediction will be described. The first is a method of calculating the encoding cost of bidirectional prediction from the prediction result of forward prediction. When the absolute value sum of the prediction residual signal of the forward prediction is SAD_L0, the absolute value sum of the coefficient obtained by Hadamard transform of the prediction residual signal is SATD_L0, and the estimated code amount when the encoding mode is encoded is OHcost_L0. The encoding cost COST_Bi1 for bi-directional prediction can be expressed as in equation (2).
COST_Bi1 = SAD_L0 (orSATD_L0) × α + 2λ × OHcost_L0 (2)
Here, α represents a scaling coefficient (the same applies hereinafter). Since the cost value of bidirectional prediction uses a bidirectional motion vector, the code amount of the encoding mode is approximately doubled. However, since prediction with higher accuracy can be performed, the prediction residual signal is forward. It tends to be smaller than a prediction signal for prediction or backward prediction. Therefore, SAD (or SATD) correction is performed by doubling the term of OHcost and setting a coefficient of 1 or less to α. By calculating the encoding cost value for bidirectional prediction in this way, the amount of calculation is reduced without reducing the encoding efficiency.
2つめは後方向予測の予測結果から双方向予測の符号化コストを算出する手法である。後方向予測の予測残差信号の絶対値和をSAD_L1、もしくは予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和をSATD_L1、符号化モード等を符号化した際の見積もり符号量をOHcost_L1とすると、双方向予測の符号化コストCOST_Bi2は(3)式のように表せる。
COST_Bi2=SAD_L1(orSATD_L0)×α+2λ×OHcost_L1 ・・・(3)
このようにして双方向予測の符号化コスト値を算出することで符号化効率を低下することなく演算量を削減する。
The second is a method of calculating the encoding cost of bidirectional prediction from the prediction result of backward prediction. When the absolute value sum of the prediction residual signal of the backward prediction is SAD_L1, the absolute value sum of the coefficient obtained by Hadamard transform of the prediction residual signal is SATD_L1, and the estimated code amount when the encoding mode is encoded is OHcost_L1. The encoding cost COST_Bi2 for bi-directional prediction can be expressed as in equation (3).
COST_Bi2 = SAD_L1 (orSATD_L0) × α + 2λ × OHcost_L1 (3)
By calculating the encoding cost value for bidirectional prediction in this way, the amount of calculation is reduced without reducing the encoding efficiency.
3つめは前方向予測と後方向予測の両方の予測結果を用いる方法である。前方向予測の予測残差信号の絶対値和と後方向予測の予測残差信号の絶対値和の平均値を双方向予測の予測残差信号の絶対値和とし、OHcostについては前/後双方の和を用いる方法である。予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和についても同様である。双方向予測の符号化コストCOST_Bi3は(4)式及び(5)式のように表すことができる。
COST_Bi3=(SAD_L0+SAD_L1)/2×α+λ(OHcost_L0+OHcost_L1) ・・・(4)
COST_Bi3=(SATD_L0+SATD_L1)/2×α+λ(OHcost_L0+OHcost_L1) ・・・(5)
このようにして双方向予測の符号化コスト値を算出することで符号化効率を低下することなく演算量を削減する。
The third method uses both the prediction results of the forward prediction and the backward prediction. The average of the absolute value sum of the prediction residual signal of the forward prediction and the absolute value sum of the prediction residual signal of the backward prediction is defined as the absolute value sum of the prediction residual signal of the bi-directional prediction. It is a method using the sum of. The same applies to the sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the prediction residual signal. Coding cost COST_Bi3 for bi-directional prediction can be expressed as in equations (4) and (5).
COST_Bi3 = (SAD_L0 + SAD_L1) / 2 × α + λ (OHcost_L0 + OHcost_L1) (4)
COST_Bi3 = (SATD_L0 + SATD_L1) / 2 × α + λ (OHcost_L0 + OHcost_L1) (5)
By calculating the encoding cost value for bidirectional prediction in this way, the amount of calculation is reduced without reducing the encoding efficiency.
4つめは前方向予測と後方向予測の予測残差の小さい方を用いる方法である。前方向予測の予測残差信号の絶対値和と後方向予測の予測残差信号の絶対値和の小さい方を双方向予測の予測残差信号の絶対値和とし、OHcostについては前/後双方の和を用いる方法である。予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和についても同様である。双方向予測の符号化コストCOST_Bi4は(6)式及び(7)式のように表すことができる。
COST_Bi4=min(SAD_L0,SAD_L1)×α+λ(OHcost_L0+OHcost_L1) ・・・(6)
COST_Bi4=min(SATD_L0,SATD_L1)×α+λ(OHcost_L0+OHcost_L1) ・・・(7)
ここで、関数minは、2つの引数のうち、小さい値を選択して出力する関数である。このようにして双方向予測の符号化コスト値を算出することで符号化効率を低下することなく演算量を削減する。
The fourth is a method using the smaller one of the prediction residuals of the forward prediction and the backward prediction. The smaller of the absolute value sum of the prediction residual signal of the forward prediction and the absolute value sum of the prediction residual signal of the backward prediction is the absolute value sum of the prediction residual signal of the bidirectional prediction. It is a method using the sum of. The same applies to the sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the prediction residual signal. The bi-directional prediction encoding cost COST_Bi4 can be expressed as in Equation (6) and Equation (7).
COST_Bi4 = min (SAD_L0, SAD_L1) × α + λ (OHcost_L0 + OHcost_L1) (6)
COST_Bi4 = min (SATD_L0, SATD_L1) × α + λ (OHcost_L0 + OHcost_L1) (7)
Here, the function min is a function that selects and outputs a small value of two arguments. By calculating the encoding cost value for bidirectional prediction in this way, the amount of calculation is reduced without reducing the encoding efficiency.
5つめは前方向予測と後方向予測の予測残差の大きい方を用いる方法である。前方向予測の予測残差信号の絶対値和と後方向予測の予測残差信号の絶対値和の大きい方を双方向予測の予測残差信号の絶対値和とし、OHcostについては前/後双方の和を用いる方法である。予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和についても同様である。双方向予測の符号化コストCOST_Bi5は(8)式及び(9)式のように表すことができる。
COST_Bi5=max(SAD_L0,SAD_L1)×α+λ(OHcost_L0+OHcost_L1) ・・・(8)
COST_Bi5=max(SATD_L0,SATD_L1)×α+λ(OHcost_L0+OHcost_L1) ・・・(9)
ここで、関数maxは、2つの引数のうち、大きい値を選択して出力する関数である。以上のようにして双方向予測の符号化コスト値を算出することで符号化効率を低下することなく演算量を削減する。
The fifth method uses the larger prediction residual between forward prediction and backward prediction. The larger of the absolute value sum of the prediction residual signal of the forward prediction and the absolute value sum of the prediction residual signal of the backward prediction is defined as the absolute value sum of the prediction residual signal of the bidirectional prediction. It is a method using the sum of. The same applies to the sum of absolute values of coefficients obtained by Hadamard transform of the prediction residual signal. Coding cost COST_Bi5 for bi-directional prediction can be expressed as in equations (8) and (9).
COST_Bi5 = max (SAD_L0, SAD_L1) × α + λ (OHcost_L0 + OHcost_L1) (8)
COST_Bi5 = max (SATD_L0, SATD_L1) × α + λ (OHcost_L0 + OHcost_L1) (9)
Here, the function max is a function that selects and outputs a larger value of the two arguments. By calculating the encoding cost value for bidirectional prediction as described above, the amount of calculation is reduced without reducing the encoding efficiency.
以上説明したように、入力画像の時間的相関を利用し、矩形の符号化ブロック(マクロブロック又はコーディングユニット又はプレディクションユニット)単位に動き予測を行い、その差分の符号化を行う映像符号化装置において、符号化ブロックと時間的に前方向の参照画像との動き予測を行い、符号化ブロックと時間的に後方向の参照画像との動き予測を行い、前方向の動き予測結果と後方向の動き予測結果から双方向動き予測結果を算出し、前方向予測符号化コスト、後方向予測符号化コスト及び双方向予測符号化コストに基づき符号化ブロックの符号化モードを決定することにより、符号化効率を低下させずに双方向予測に要する演算量を削減することができる。 As described above, a video encoding apparatus that performs motion prediction in units of rectangular encoding blocks (macroblocks, coding units, or prediction units) using temporal correlation of input images and encodes the difference between them. , The motion prediction between the encoded block and the temporally forward reference image is performed, the motion prediction between the encoded block and the temporally backward reference image is performed, and the forward motion prediction result and the backward motion image are Encoding by calculating the bi-directional motion prediction result from the motion prediction result and determining the coding mode of the coding block based on the forward predictive coding cost, backward predictive coding cost and bi-directional predictive coding cost The amount of computation required for bidirectional prediction can be reduced without reducing the efficiency.
前述した実施形態における映像符号化装置100をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、PLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
You may make it implement | achieve the
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, the said embodiment is only the illustration of this invention, and it is clear that this invention is not limited to the said embodiment. is there. Therefore, additions, omissions, substitutions, and other modifications of the components may be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.
動き予測処理及び符号化モード決定処理に要する演算量が限られている映像符号化装置及び映像符号化プログラムに適用できる。 The present invention can be applied to a video encoding device and a video encoding program in which the amount of calculation required for motion prediction processing and encoding mode determination processing is limited.
100・・・映像符号化装置、101・・・イントラ予測処理部、102・・・インター予測処理部、103・・・予測残差信号生成部、104・・・変換・量子化処理部、105・・・エントロピー符号化部、106・・・逆量子化・逆変換処理部、107・・・復号信号生成部、108・・・ループフィルタ処理部、201・・・前方向予測処理部、202・・・後方向予測処理部、203・・・双方向予測符号化コスト演算処理部、204・・・符号化モード決定部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記符号化ブロックと時間的に前方向の参照画像との動き予測を行うことにより前方向予測結果を得るとともに、前記前方向予測結果に基づき前方向予測符号化コストを算出する前方向予測手段と、
前記符号化ブロックと時間的に後方向の参照画像との動き予測を行うことにより後方向予測結果を得るとともに、前記後方向予測結果に基づき後方向予測符号化コストを算出する後方向予測手段と、
前記前方向予測結果及び前記後方向予測結果から双方向予測符号化コストを算出する双方向予測符号化コスト算出手段と、
前記前方向予測符号化コスト、前記後方向予測符号化コスト及び前記双方向予測符号化コストに基づき前記符号化ブロックの符号化モードを決定する符号化モード決定手段と
を備え、
前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号の絶対値和である第1の絶対値和と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際のオーバーヘッドコストである第1の見積値であり、
前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号の絶対値和である第2の絶対値和と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際のオーバーヘッドコストである第2の見積値であり、
前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の小さい方の値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする映像符号化装置。 A video encoding device that uses temporal correlation of an input image, performs motion prediction in units of rectangular encoded blocks, and encodes the difference between them,
A forward prediction unit that obtains a forward prediction result by performing motion prediction between the encoded block and a temporally reference image, and calculates a forward prediction coding cost based on the forward prediction result; ,
A backward prediction means for obtaining a backward prediction result by performing motion prediction between the coding block and a temporally backward reference image, and calculating a backward prediction coding cost based on the backward prediction result; ,
Bi-directional predictive coding cost calculating means for calculating bi-directional predictive encoding cost from the forward prediction result and the backward prediction result;
Coding mode determining means for determining a coding mode of the coding block based on the forward prediction coding cost, the backward prediction coding cost, and the bidirectional prediction coding cost ,
The forward prediction result is a first estimated value that is an overhead cost when the first absolute value sum that is the absolute value sum of the forward prediction residual signal and a motion vector or other encoding modes are encoded. Yes,
The backward prediction result is a second estimated value that is an overhead cost when a second absolute value sum that is the absolute value sum of the backward prediction residual signal and a motion vector or other encoding modes are encoded. Yes,
The bi-directional predictive coding cost calculation means uses a sum of a smaller value of the first absolute value sum and the second absolute value sum, the first estimated value, and the second estimated value. video encoding apparatus characterized that you calculate the bidirectional predictive coding cost Te.
前記符号化ブロックと時間的に前方向の参照画像との動き予測を行うことにより前方向予測結果を得るとともに、前記前方向予測結果に基づき前方向予測符号化コストを算出する前方向予測手段と、
前記符号化ブロックと時間的に後方向の参照画像との動き予測を行うことにより後方向予測結果を得るとともに、前記後方向予測結果に基づき後方向予測符号化コストを算出する後方向予測手段と、
前記前方向予測結果及び前記後方向予測結果から双方向予測符号化コストを算出する双方向予測符号化コスト算出手段と、
前記前方向予測符号化コスト、前記後方向予測符号化コスト及び前記双方向予測符号化コストに基づき前記符号化ブロックの符号化モードを決定する符号化モード決定手段と
を備え、
前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第1の絶対値和と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際のオーバーヘッドコストである第1の見積値であり、
前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第2の絶対値和と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際のオーバーヘッドコストである第2の見積値であり、
前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の小さい方の値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする映像符号化装置。 A video encoding device that uses temporal correlation of an input image, performs motion prediction in units of rectangular encoded blocks, and encodes the difference between them,
A forward prediction unit that obtains a forward prediction result by performing motion prediction between the encoded block and a temporally reference image, and calculates a forward prediction coding cost based on the forward prediction result; ,
A backward prediction means for obtaining a backward prediction result by performing motion prediction between the coding block and a temporally backward reference image, and calculating a backward prediction coding cost based on the backward prediction result; ,
Bi-directional predictive coding cost calculating means for calculating bi-directional predictive encoding cost from the forward prediction result and the backward prediction result;
Coding mode determining means for determining a coding mode of the coding block based on the forward prediction coding cost, the backward prediction coding cost, and the bidirectional prediction coding cost ,
The forward prediction result is the overhead cost when the first absolute value sum that is the absolute value sum of the coefficients obtained by Hadamard transform of the forward prediction residual signal and the motion vector and other encoding modes are encoded. Is an estimated value of 1,
The backward prediction result is the overhead cost when the second absolute value sum that is the sum of the absolute values of the coefficients obtained by Hadamard transform of the backward prediction residual signal and the motion vector and other encoding modes are encoded. Is an estimated value of 2,
The bi-directional predictive coding cost calculation means uses a sum of a smaller value of the first absolute value sum and the second absolute value sum, the first estimated value, and the second estimated value. video encoding apparatus characterized that you calculate the bidirectional predictive coding cost Te.
前記符号化ブロックと時間的に前方向の参照画像との動き予測を行うことにより前方向予測結果を得るとともに、前記前方向予測結果に基づき前方向予測符号化コストを算出する前方向予測手段と、
前記符号化ブロックと時間的に後方向の参照画像との動き予測を行うことにより後方向予測結果を得るとともに、前記後方向予測結果に基づき後方向予測符号化コストを算出する後方向予測手段と、
前記前方向予測結果及び前記後方向予測結果から双方向予測符号化コストを算出する双方向予測符号化コスト算出手段と、
前記前方向予測符号化コスト、前記後方向予測符号化コスト及び前記双方向予測符号化コストに基づき前記符号化ブロックの符号化モードを決定する符号化モード決定手段と
を備え、
前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号の絶対値和である第1の絶対値和と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際のオーバーヘッドコストである第1の見積値であり、
前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号の絶対値和である第2の絶対値和と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際のオーバーヘッドコストである第2の見積値であり、
前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の大きい方の値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする映像符号化装置。 A video encoding device that uses temporal correlation of an input image, performs motion prediction in units of rectangular encoded blocks, and encodes the difference between them,
A forward prediction unit that obtains a forward prediction result by performing motion prediction between the encoded block and a temporally reference image, and calculates a forward prediction coding cost based on the forward prediction result; ,
A backward prediction means for obtaining a backward prediction result by performing motion prediction between the coding block and a temporally backward reference image, and calculating a backward prediction coding cost based on the backward prediction result; ,
Bi-directional predictive coding cost calculating means for calculating bi-directional predictive encoding cost from the forward prediction result and the backward prediction result;
Coding mode determining means for determining a coding mode of the coding block based on the forward prediction coding cost, the backward prediction coding cost, and the bidirectional prediction coding cost ,
The forward prediction result is a first estimated value that is an overhead cost when the first absolute value sum that is the absolute value sum of the forward prediction residual signal and a motion vector or other encoding modes are encoded. Yes,
The backward prediction result is a second estimated value that is an overhead cost when a second absolute value sum that is the absolute value sum of the backward prediction residual signal and a motion vector or other encoding modes are encoded. Yes,
The bi-directional predictive coding cost calculation means uses a sum of the larger one of the first absolute value sum and the second absolute value sum, the first estimated value, and the second estimated value. And calculating the bi-directional predictive coding cost .
前記符号化ブロックと時間的に前方向の参照画像との動き予測を行うことにより前方向予測結果を得るとともに、前記前方向予測結果に基づき前方向予測符号化コストを算出する前方向予測手段と、
前記符号化ブロックと時間的に後方向の参照画像との動き予測を行うことにより後方向予測結果を得るとともに、前記後方向予測結果に基づき後方向予測符号化コストを算出する後方向予測手段と、
前記前方向予測結果及び前記後方向予測結果から双方向予測符号化コストを算出する双方向予測符号化コスト算出手段と、
前記前方向予測符号化コスト、前記後方向予測符号化コスト及び前記双方向予測符号化コストに基づき前記符号化ブロックの符号化モードを決定する符号化モード決定手段と
を備え、
前記前方向予測結果は、前方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第1の絶対値和と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際のオーバーヘッドコストである第1の見積値であり、
前記後方向予測結果は、後方向予測残差信号をアダマール変換した係数の絶対値和である第2の絶対値和と動きベクトルやその他の符号化モードを符号化した際のオーバーヘッドコストである第2の見積値であり、
前記双方向予測符号化コスト算出手段は、前記第1の絶対値和と前記第2の絶対値和の大きい方の値と前記第1の見積値と前記第2の見積値との和を用いて前記双方向予測符号化コストを算出することを特徴とする映像符号化装置。 A video encoding device that uses temporal correlation of an input image, performs motion prediction in units of rectangular encoded blocks, and encodes the difference between them,
A forward prediction unit that obtains a forward prediction result by performing motion prediction between the encoded block and a temporally reference image, and calculates a forward prediction coding cost based on the forward prediction result; ,
A backward prediction means for obtaining a backward prediction result by performing motion prediction between the coding block and a temporally backward reference image, and calculating a backward prediction coding cost based on the backward prediction result; ,
Bi-directional predictive coding cost calculating means for calculating bi-directional predictive encoding cost from the forward prediction result and the backward prediction result;
Coding mode determining means for determining a coding mode of the coding block based on the forward prediction coding cost, the backward prediction coding cost, and the bidirectional prediction coding cost ,
The forward prediction result is the overhead cost when the first absolute value sum that is the absolute value sum of the coefficients obtained by Hadamard transform of the forward prediction residual signal and the motion vector and other encoding modes are encoded. Is an estimated value of 1,
The backward prediction result is the overhead cost when the second absolute value sum that is the sum of the absolute values of the coefficients obtained by Hadamard transform of the backward prediction residual signal and the motion vector and other encoding modes are encoded. Is an estimated value of 2,
The bi-directional predictive coding cost calculation means uses a sum of the larger one of the first absolute value sum and the second absolute value sum, the first estimated value, and the second estimated value. video encoding apparatus characterized that you calculate the bidirectional predictive coding cost Te.
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