JP2007306538A - Image decoding apparatus and method - Google Patents
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Abstract
【課題】 画質劣化を考慮しつつ、復号処理における動き補償処理のフィルタによる演算量を削減し、動き補償処理を高速化した画像復号装置を提供する。
【解決手段】 動き補償部100のフィルタ部110は、ローパス特性を有する2タップの第1フィルタ111と、エッジ強調特性を有する4タップの第2フィルタ112とを有する。動きベクトルに従って、参照画像データに対して、第1フィルタと第2フィルタとを1フレームごとに交互に切替えてフィルタ処理を施し、動き補償された動き補償画像データを生成する。この結果、フィルタ処理の必要演算量を通常の6タップフィルタの55%に削減できる。しかも、第1フィルタ又は第2フィルタを単独に用いる場合よりも、フレームメモリ26における復号画像の画質の蓄積効果により、画質劣化を大幅に抑制できる。この結果、画質劣化を抑制しつつ、復号における処理量を大幅に削減した画像復号装置を実現できる。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image decoding device that reduces the amount of calculation by a filter of a motion compensation process in a decoding process while taking image quality deterioration into consideration, and speeds up the motion compensation process.
A filter unit 110 of a motion compensation unit 100 includes a 2-tap first filter 111 having low-pass characteristics and a 4-tap second filter 112 having edge enhancement characteristics. In accordance with the motion vector, the reference image data is subjected to filter processing by alternately switching the first filter and the second filter every frame to generate motion compensated motion compensated image data. As a result, the required calculation amount for the filter processing can be reduced to 55% of the normal 6-tap filter. In addition, image quality deterioration can be significantly suppressed by the effect of storing the image quality of the decoded image in the frame memory 26, compared to the case where the first filter or the second filter is used alone. As a result, it is possible to realize an image decoding apparatus that significantly reduces the amount of processing in decoding while suppressing image quality deterioration.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、画像復号装置に関し、特に画面間符号化された画像データを復号する際に使用される動き補償処理の高速化技術に関するものである。 The present invention relates to an image decoding device, and more particularly to a technique for speeding up a motion compensation process used when decoding image data that has been inter-coded.
動画像データの符号化及び符号化動画像データの復号に関する標準規格として、ITUーT(国際電気通信連合 電気通信標準化部門)が勧告したH.264がある。 ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) recommended by H.264 as a standard for encoding moving image data and decoding encoded moving image data. H.264.
図19は、H.264で開示されている従来の画像復号装置1のブロック図である。画像復号装置1は、可変長復号部2、逆量子化部3、逆直交変換部4、動き補償部5、加算部6、ループ内フィルタ7、及び、フレームメモリ8を備える。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional
入力端子1aに入力された可変長符号化信号(ビットストリーム)が画面内符号化されている場合は、可変長復号部2は、入力された可変長符号化信号を可変長復号し、量子化係数を出力する。出力された量子化係数は、逆量子化部3によって、DCT係数に逆量子化され、逆直交変換部4によって、復号画像データに逆直交変換される。復号画像データは、ループ内フィルタ7によってフィルタ処理され、出力端子1bに復号画像として出力されるとともに、フレームメモリ8に参照画像データとして格納される。
When the variable-length encoded signal (bit stream) input to the
入力された可変長符号化信号が画面間符号化されている場合は、可変長復号部2は、入力された可変長符号化信号を可変長復号し、量子化係数と動きベクトルを出力する。出力された量子化係数は、逆量子化部3によって、DCT係数に逆量子化され、逆直交変換部4によって、差分画像データに逆直交変換される。動き補償部5は、可変長復号部2が出力した動きベクトルに応じて、すでに復号されてフレームメモリ8に格納されている、参照フレームの参照画像データを動き補償して、動き補償画像データを生成する。加算部6は、差分画像データと動き補償画像データを加算して、再構成画像データを生成する。再構成画像データは、ループ内フィルタ7によってフィルタ処理され、出力端子1bに復号画像として出力されるとともに、フレームメモリ8に参照画像データとして格納される。
When the input variable length encoded signal is inter-coded, the variable
上述した可変長符号化動画像データの復号において、演算量の多い処理は、動き補償部5における、動き補償処理のためのフィルタ処理と、ループ内フィルタ7におけるブロック間ひずみ低減のためのフィルタ処理(デブロッキングフィルタ処理)である。
In the above-described decoding of variable length encoded moving image data, processing with a large amount of calculation includes filtering processing for motion compensation processing in the
動画像データを扱う携帯情報端末(例えば、携帯電話)において、演算量の多い動画像データの復号は、処理能力及び処理に要する消費電力の観点から、重要な問題を呈している。すなわち、処理能力の低い携帯情報端末においては、受信した動画像データを時間内に復号することができず、表示画面の乱れやコマ落ちなどの問題が発生する。また、通常バッテリーで駆動されている携帯情報端末においては、受信した動画像データを復号することで、消費電力が増大し、バッテリーの消耗が早まるという問題が発生する。一般に、動画像データの復号における処理を一部省略したり簡素化したりすると、復号された動画像の画質が劣化する。したがって、携帯情報端末における動画像データの復号では、復号に要する演算量の削減と、復号された動画像の画質の確保をいかにバランスさせるかが重要である。 In a portable information terminal (for example, a mobile phone) that handles moving image data, decoding of moving image data with a large amount of calculation presents an important problem from the viewpoint of processing capability and power consumption required for processing. That is, in a portable information terminal having a low processing capability, the received moving image data cannot be decoded in time, and problems such as display screen distortion and dropped frames occur. Also, in a portable information terminal that is normally driven by a battery, there is a problem that decoding of received moving image data increases power consumption and accelerates battery consumption. In general, if a part of the process of decoding moving image data is omitted or simplified, the image quality of the decoded moving image deteriorates. Therefore, in the decoding of moving image data in a portable information terminal, it is important how to balance reduction in the amount of calculation required for decoding and ensuring the image quality of the decoded moving image.
動画像データの復号における演算量の削減と復号画像の画質劣化防止に関して、いくつかの技術が開示されている。 Several techniques have been disclosed for reducing the amount of calculation in decoding of moving image data and preventing degradation of the image quality of the decoded image.
特許文献1は、符号化時における量子化情報を用いてブロック歪やモスキートの出現を予測し、ループ内フィルタ7をローパスフィルタとエッジ強調フィルタに適宜切り替え、復号画像の高品質化を図る技術を開示する。特許文献1が開示する技術は、動きの大きな画像に対して符号量を減らすために量子化ステップを大きくとった場合に発生するブロック歪を低減するとともに、画像に輪郭がぼけるのを防止することが目的であって、復号に要する演算量の低減については言及していない。また、復号に要する演算量が最も多い、動き補償部5のフィルタ処理については全く述べられていない。
特許文献2は、多様な状況に応じて、画質に力点を置いた高画質な画像の符号化/復号と、処理量に力点を置いた低画質・低処理量の画像の符号化/復号とを選択できる画像符号化装置及び復号装置に関する技術を開示する。特許文献2が開示する技術は、符号化/復号する画像の画質に応じて、画素間フィルタ(図19のループ内フィルタ7に相当する)を切替える。しかし、特許文献2が開示する技術は、符号化のときに使用した画素間フィルタと同じ画素間フィルタを使用して復号を行うことを前提としている。そのため、復号時のみ演算量を削減したい場合においては、適用が困難である。また、復号に要する演算量が最も多い、動き補償部5のフィルタ処理については、全く述べられていない。
特許文献3は、復号に係るCPUの処理に余裕があるかないかに応じて、逆直交変換部4と動き補償部5における処理を、通常の処理モードにするか、演算量の少ない処理モードにするかを選択できる技術を開示する。特許文献3が開示する技術では、逆直交変換部4は、演算量の少ない処理モードにおいて、通常の8×8個のDCT係数に対して、4×8個のDCT係数または4×4個のDCT係数のみを逆変化することで演算量を削減する。その結果、当然画質の劣化が起こる。また、動き補償部5では、演算量の少ない処理モードにおいて、双方向の画像を参照して行う通常の動き補償処理を、一方向の画像のみを参照して行う片方向動き補償処理に限定する。こうすることによって、復号に係るCPUの処理に余裕がない場合の演算量を削減し、復号処理の遅れによるコマ落ちの発生を抑制している。しかし、特許文献3が開示する技術では、復号処理で最も演算量の多い動き補償部5におけるフィルター処理は、通常の処理モードでも演算量の少ない処理モードでも、同じものであり、その結果、演算量の削減効果は乏しいと言わざるを得ない。
According to
以上述べたように、従来の技術では、復号に要する演算量が最も多い、動き補償部5のフィルタ処理についての検討がほとんどなされていない。また、演算量の削減のための復号処理の一部省略は、必然的に、復号画像の画質劣化を伴うが、演算量の削減効果と画質劣化のトレードオフという観点からの考察はなされていない。
そこで本発明は、画質劣化を考慮しつつ、復号処理における動き補償処理のフィルタによる演算量を削減し、動き補償処理を高速化した画像復号装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image decoding apparatus that reduces the amount of calculation by a filter of a motion compensation process in a decoding process while taking image quality degradation into account, and speeds up the motion compensation process.
第1の発明に係る画像復号装置は、既に復号されフレームメモリに記憶されている参照画像データを参照して、圧縮された画像データを復号する画像復号装置であって、画像データを復号し、復号データと動きベクトルを出力する可変長復号手段と、既に復号されフレームメモリに記憶されている参照画像データから、可変長復号手段により生成された動きベクトルに基づいて予測画像データを生成する動き補償手段とを備え、動き補償手段は、第1フィルタと、第2フィルタと、第1フィルタと第2フィルタを制御する制御手段とを含み、動き補償手段は、符号化のときに動き補償処理において使用されたフィルタとは無関係に、第1フィルタと第2フィルタを切り替える。 An image decoding device according to a first invention is an image decoding device that decodes compressed image data with reference to reference image data that has already been decoded and stored in a frame memory, and decodes the image data, Variable length decoding means for outputting decoded data and motion vectors, and motion compensation for generating predicted image data based on motion vectors generated by the variable length decoding means from reference image data that has already been decoded and stored in the frame memory And the motion compensation means includes a first filter, a second filter, and a control means for controlling the first filter and the second filter. The motion compensation means performs motion compensation processing at the time of encoding. Regardless of the filter used, the first filter and the second filter are switched.
第2の発明に係る画像復号装置は、第1の発明に加え、第1フィルタをローパスフィルタで構成し、第2フィルタをエッジ強調フィルタで構成する。 In addition to the first invention, the image decoding apparatus according to the second invention comprises a first filter as a low-pass filter and a second filter as an edge enhancement filter.
これらの構成によれば、より演算量の少ない第1フィルタと第2フィルタを交互に切替えて動き補償処理を行うことにより、画質劣化を抑制し、演算量を削減することができる。 According to these configurations, by performing the motion compensation process by alternately switching the first filter and the second filter having a smaller calculation amount, it is possible to suppress the image quality deterioration and reduce the calculation amount.
第3の発明に係る画像復号装置は、可変長符号化された画像データを復号する画像復号装置であって、画像データを可変長復号し、量子化係数と動きベクトルを生成する可変長復号部と、量子化係数を逆量子化してDCT係数を生成する逆量子化部と、DCT係数を逆直交変換して差分画像データを生成する逆直交変換部と、動きベクトルと参照画像データとを用いて、動き補償画像データを生成する動き補償部と、差分画像データと動き補償画像データとを加算して、再構成画像デ−タを生成する加算部と、再構成画像デ−タをデブロックフィルタ処理して復号画像データを生成するループ内フィルタと、復号画像データを参照画像データとして格納するフレームメモリとを備え、動き補償部は、参照画像データに対して、フレームごとに異なる特性のフィルタ処理を行い、動き補償画像データを生成する。 An image decoding apparatus according to a third aspect of the present invention is an image decoding apparatus for decoding variable-length encoded image data, wherein the variable-length decoding unit decodes the image data to generate a quantization coefficient and a motion vector. An inverse quantization unit that inversely quantizes the quantized coefficient to generate a DCT coefficient, an inverse orthogonal transform unit that performs inverse orthogonal transform on the DCT coefficient to generate difference image data, and a motion vector and reference image data A motion compensation unit that generates motion compensated image data, an adder that adds difference image data and motion compensated image data to generate reconstructed image data, and deblocks the reconstructed image data. An intra-loop filter that generates decoded image data by filtering, and a frame memory that stores the decoded image data as reference image data. Made to filter the characteristics, and generates motion compensation image data.
この構成によれば、動き補償部において、フレームごとに異なる特性のフィルタ処理を行うことにより、より演算量の少ないフィルタ処理を行っても、画質劣化を抑制できる。この結果、この構成によれば、演算量の削減効果と画質劣化のバランスを保つことができる。 According to this configuration, by performing filter processing with different characteristics for each frame in the motion compensation unit, it is possible to suppress deterioration in image quality even when performing filter processing with a smaller amount of calculation. As a result, according to this configuration, it is possible to maintain the balance between the reduction effect of the calculation amount and the deterioration of the image quality.
第4の発明に係る画像復号装置は、第3の発明に加え、動き補償部は、フィルタ特性が異なる複数のフィルタを有し、複数のフィルタを所定のフレーム数ごとに切替えて、動き補償画像データを生成する。 In addition to the third invention, the image decoding device according to the fourth invention has a plurality of filters having different filter characteristics, and switches the plurality of filters for each predetermined number of frames to obtain a motion compensated image. Generate data.
この構成によれば、動き補償部において、フィルタ特性が異なる複数のフィルタを所定のフレーム数ごとに切替えて、画質劣化を抑制しつつ、フィルタによる演算量を低減できる。 According to this configuration, the motion compensation unit can switch a plurality of filters having different filter characteristics for each predetermined number of frames to reduce the amount of calculation by the filter while suppressing image quality deterioration.
第5の発明に係る画像復号装置は、第3の発明に加え、動き補償部は、ローパス特性を有する第1フィルタと、エッジ強調特性を有する第2フィルタとを有し、第1フィルタと第2フィルタを所定のフレーム数ごとに切替えて、動き補償画像データを生成する。 In addition to the third invention, the image decoding device according to the fifth invention includes a first filter having a low-pass characteristic and a second filter having an edge enhancement characteristic. Two filters are switched every predetermined number of frames to generate motion compensated image data.
この構成によれば、動き補償部において、ローパスフィルタとエッジ強調フィルタをフレームごとに切替えて、フィルタ処理することにより、画質劣化を抑制しつつ、フィルタによる演算量を低減できる。 According to this configuration, in the motion compensation unit, by switching the low pass filter and the edge enhancement filter for each frame and performing the filter processing, it is possible to reduce the amount of calculation by the filter while suppressing image quality deterioration.
第6の発明に係る画像復号装置は、第5の発明に加え、第2フィルタは、タップ数が6タップ未満であるタップフィルタで構成され、第1フィルタは、タップ数が第2フィルタのタップ数未満であるタップフィルタで構成される。 In addition to the fifth invention, the image decoding apparatus according to the sixth invention is configured by a tap filter having a tap number of less than 6 taps, and the first filter has a tap number of taps of the second filter. It consists of tap filters that are less than a number.
第7の発明に係る画像復号装置は、第5の発明に加え、第1フィルタは、2タップフィルタで構成され、第2フィルタは、4タップフィルタで構成される。 In addition to the fifth invention, the image decoding device according to the seventh invention is constituted by a 2-tap filter, and the second filter is constituted by a 4-tap filter.
このれら構成によれば、第1フィルタを2タップのローパスフィルタで構成し、第2フィルタを4タップのエッジ強調フィルタで構成して、それらをフレームごとに切替えることにより、画質劣化を抑制しつつ、フィルタによる演算量を低減できる。 According to these configurations, the first filter is configured by a 2-tap low-pass filter, the second filter is configured by a 4-tap edge enhancement filter, and these are switched for each frame, thereby suppressing image quality degradation. However, the amount of calculation by the filter can be reduced.
第8の発明に係る画像復号装置は、第5の発明に加え、第1フィルタと第2フィルタとは、回路構成を動的に変更できる回路で構成される。 In addition to the fifth invention, the image decoding apparatus according to the eighth invention includes the first filter and the second filter configured by a circuit that can dynamically change the circuit configuration.
この構成によれば、フィルタの回路構成を状況に応じて変更できる動き補償部を実現できる。 According to this configuration, a motion compensation unit that can change the circuit configuration of the filter depending on the situation can be realized.
第9の発明に係る画像復号装置は、第3の発明に加え、画像データの復号における処理の少なくとも一部と、画像データの復号処理以外の処理とを行うプロセッサの負荷量を示す負荷情報に基づいて、プロセッサの負荷量を判定する負荷判定部をさらに備え、動き補償部は、負荷判定部の判定結果に基づいて、参照画像データに対して、フレームごとに異なる特性のフィルタ処理を行い、動き補償画像データを生成する。 In addition to the third invention, the image decoding device according to the ninth invention includes load information indicating a load amount of a processor that performs at least a part of the processing in decoding of image data and processing other than the decoding processing of image data. Based on the determination result of the load determination unit, the motion compensation unit performs a filter process with different characteristics for each frame on the reference image data based on the determination result of the load determination unit, Motion compensated image data is generated.
この構成によれば、画像データの復号に係っているプロセッサの負荷状態に応じて、演算量の異なるフィルタを有する動き補償部を利用できるので、プロセッサの負荷量が大きい場合でも、所定の時間内に動き補償処理を完了でき、コマ落ちの発生を抑制できる。 According to this configuration, since the motion compensation unit having a filter with a different amount of computation can be used according to the load state of the processor involved in the decoding of the image data, even when the load amount of the processor is large, a predetermined time The motion compensation process can be completed within this period, and the occurrence of dropped frames can be suppressed.
第10の発明に係る画像復号装置は、第9の発明に加え、動き補償部は、通常のフィルタ処理を行う通常動き補償部と、通常動き補償部が行うフィルタ処理よりも演算量の少ないフィルタ処理を行う高速動き補償部とを備え、負荷判定部が、プロセッサの負荷量が所定の値以下であると判定した場合には、動き補償部は、通常動き補償部によるフィルタ処理を行い、負荷判定部が、プロセッサの負荷量が所定の値を超えると判定した場合には、動き補償部は、高速動き補償部によるフィルタ処理を行う。 In addition to the ninth invention, the image decoding apparatus according to the tenth invention includes a normal motion compensation unit that performs normal filter processing and a filter that has a smaller amount of computation than the filter processing performed by the normal motion compensation unit. A high-speed motion compensation unit that performs processing, and when the load determination unit determines that the load amount of the processor is equal to or less than a predetermined value, the motion compensation unit performs filter processing by the normal motion compensation unit, When the determination unit determines that the load amount of the processor exceeds a predetermined value, the motion compensation unit performs filter processing by the high-speed motion compensation unit.
この構成によれば、画像データの復号に係っているプロセッサの処理に余裕がある場合には、動き補償部は、通常のフィルタ処理を行い、プロセッサの処理に余裕がない場合のみ、演算量を削減した、高速のフィルタ処理を行うことができる。この結果、復号画像の画質劣化を、極力抑えることができる。 According to this configuration, when there is a margin in the processing of the processor involved in the decoding of the image data, the motion compensation unit performs normal filtering, and only when there is no margin in the processing of the processor It is possible to perform high-speed filter processing with a reduced amount of noise. As a result, the image quality degradation of the decoded image can be suppressed as much as possible.
第11の発明に係る画像復号装置は、第10の発明に加え、高速動き補償部は、ローパス特性を有する2タップの第1フィルタと、エッジ強調特性を有する4タップの第2フィルタとを有し、第1フィルタと第2フィルタを所定のフレーム数ごとに切替えて、動き補償画像データを生成し、通常動き補償部は、タップ値(1、−5、20、20、−5、1)を有する6タップの第3フィルタを有し、動き補償画像データを生成する。 In addition to the tenth invention, the image decoding device according to the eleventh invention includes a high-speed motion compensation unit having a 2-tap first filter having a low-pass characteristic and a 4-tap second filter having an edge enhancement characteristic. Then, the first filter and the second filter are switched every predetermined number of frames to generate motion compensated image data, and the normal motion compensator has tap values (1, -5, 20, 20, -5, 1). And a third filter having 6 taps, and generating motion compensated image data.
この構成によれば、H.246によって規格化されている6タップフィルタを使用して、通常の動き補償処理を実行し、ローパス特性を有する2タップフィルタとエッジ強調特性を有する4タップフィルタを交互に切替えて、演算量の少ない高速の動き補償処理を実行できる。この結果、復号画像の画質劣化を、極力抑えることができる。 According to this configuration, the H.264 Using a 6-tap filter standardized by H.246, normal motion compensation processing is performed, and a 2-tap filter having a low-pass characteristic and a 4-tap filter having an edge enhancement characteristic are alternately switched to reduce the amount of calculation. High-speed motion compensation processing can be executed. As a result, the image quality degradation of the decoded image can be suppressed as much as possible.
第12の発明に係る画像復号装置は、第11の発明に加え、第1フィルタと第2フィルタと第3フィルタとは、回路構成を動的に変更できる回路で構成される。 In addition to the eleventh invention, the image decoding apparatus according to the twelfth invention includes a first filter, a second filter, and a third filter that are circuits that can dynamically change the circuit configuration.
この構成によれば、動き補償部のフィルタの回路構成を状況に応じて、好適に変更できる。 According to this configuration, the circuit configuration of the filter of the motion compensation unit can be suitably changed according to the situation.
本発明によれば、画質劣化を考慮しつつ、復号処理における動き補償処理のフィルタによる演算量を削減し、動き補償処理を高速化した画像復号装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an image decoding apparatus that reduces the amount of computation by a filter of a motion compensation process in a decoding process and takes the speed of the motion compensation process into consideration while taking image quality degradation into consideration.
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における画像復号装置のブロック図である。本形態の画像復号装置10は、可変長復号部21、逆量子化部22、逆直交変換部23、加算部24、ループ内フィルタ25、フレームメモリ26、及び、動き補償部100を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an image decoding apparatus according to
入力端子91に入力された可変長符号化信号(ビットストリーム)が、画面間符号化されている場合について、本形態の画像復号装置10の動作を以下に説明する。
The operation of the
可変長復号部21は、入力された可変長符号化信号を可変長復号し、量子化係数と動きベクトルを出力する。出力された量子化係数は、逆量子化部22によって、DCT係数に逆量子化され、逆直交変換部23によって、差分画像データに逆直交変換される。動き補償部100は、可変長復号部21が出力した動きベクトルに応じて、すでに復号されてフレームメモリ26に格納されている、参照フレームの参照画像データを動き補償して、動き補償画像データを生成する。加算部24は、差分画像データと動き補償画像データを加算して、再構成画像データを生成する。再構成画像データは、ループ内フィルタ25によってフィルタ処理され、出力端子99に復号画像として出力されるとともに、フレームメモリ26に参照画像データとして格納される。
The variable
動き補償部100における動作を除けば、本形態のその他の構成要素の動作は、従来技術として説明した図19の画像復号装置1の対応する構成要素の動作と同じである。従って、以下の記述では、主として動き補償部100に焦点をあわせて説明する。
Except for the operation in the
本形態の動き補償部100は、第1フィルタ111と第2フィルタ112とを有するフィルタ部110と、それを制御する制御部120とを含む。第1フィルタ111は、ローパス特性を有する2タップフィルタである。第2フィルタ112は、エッジ強調特性を有する4タップフィルタである。
The
なお、可変長復号手段は、可変長復号部21に相当し、動き補償手段は、動き補償部100に相当し、制御手段は、制御部120に相当する。
The variable length decoding unit corresponds to the variable
本形態の動き補償部100は、可変長復号部21から出力された動きベクトルに従って、フレームメモリ26に格納されている前フレームの参照画像データに対して、第1フィルタ111または第2フィルタ112によるフィルタ処理を施し、動き補償された動き補償画像データを生成する。この時、フィルタ部110は、制御部120の制御の下で、第1フィルタ111と第2フィルタ112とを1フレームごとに切替える。こうすることによって、演算量が少ないフィルタを使用しているにもかかわらず、復号画像の画質劣化をかなり抑制できる。
The
本発明のより詳細な説明を行う前に、本発明者が、第1フィルタ111と第2フィルタ112とを1フレームごとに切替えることが、必要演算量を大幅に削減しているにも拘らず、復号画像の画質劣化の抑制に効果がある、という着想に至った経緯を先ず述べる。
Before carrying out the detailed description of the present invention, although the present inventor switches the
H.264によれば、動きベクトルに従って、1/2画素精度の動き補償画像データを求める場合、動き補償部(例えば、図1の動き補償部100)は、参照画像データに対して、タップ値(1、−5、20、20、−5、1)を有する6タップフィルタを用いたフィルタ処理を行う。
H. According to H.264, when obtaining motion compensated image data with ½ pixel accuracy according to a motion vector, the motion compensation unit (for example, the
図8は、整数精度画素と1/2精度画素の配置図である。図8において、1/2精度画素の画素値aは、その近傍の6個の整数精度画素の画素値A、B、C、D、E、Fを用いて次式のように算出される。 FIG. 8 is an arrangement diagram of integer precision pixels and 1/2 precision pixels. In FIG. 8, the pixel value “a” of the ½ precision pixel is calculated as follows using the pixel values A, B, C, D, E, and F of six integer precision pixels in the vicinity thereof.
a=(A−5B+20C+20D−5E+F+16)>>5
ここで、カッコ内の各係数は、上述した6タップフィルタのタップ値であり、定数「16」は、丸め演算のための定数であり、符号と数値「>>5」は、規格化のために行う値「32」による除算に相当する5ビットシフト演算である。
a = (A-5B + 20C + 20D-5E + F + 16) >> 5
Here, each coefficient in parentheses is a tap value of the above-described 6-tap filter, a constant “16” is a constant for rounding operation, and a sign and a numerical value “>> 5” are for standardization. Is a 5-bit shift operation corresponding to the division by the value “32”.
上述した6タップフィルタによるフィルタ処理は、演算量が多い。したがって、携帯情報端末などで動画像データを復号する場合は、計算資源が限られているために6タップフィルタの演算量が問題になる。そこで、本発明者は、演算量を削減するために、6タップフィルタよりもタップ数が少ない2タップフィルタと4タップフィルタを、6タップフィルタに代用することを考察した。(なお、2タップフィルタは、リニアフィルタであるが、バイリニアフィルタと俗称されることもある。本明細書では、名称として2タップフィルタを用いる。)
図9は、2タップフィルタ、4タップフィルタ、及び6タップフィルタの周波数特性を示す。図9に示す周波数特性を求めた2タップフィルタは、タップ値(1、1)を有し、4タップフィルタは、タップ値(−4、20、20、−4)を有する。
The filtering process using the 6-tap filter described above has a large amount of calculation. Therefore, when decoding moving image data with a portable information terminal or the like, the amount of computation of the 6-tap filter becomes a problem because of limited calculation resources. Therefore, the present inventor considered substituting a 6-tap filter with a 2-tap filter and a 4-tap filter that have fewer taps than a 6-tap filter in order to reduce the amount of calculation. (Note that the 2-tap filter is a linear filter, but is sometimes referred to as a bilinear filter. In this specification, a 2-tap filter is used as a name.)
FIG. 9 shows the frequency characteristics of the 2-tap filter, 4-tap filter, and 6-tap filter. The 2-tap filter obtained from the frequency characteristics shown in FIG. 9 has a tap value (1, 1), and the 4-tap filter has a tap value (−4, 20, 20, −4).
図9に示すように、2タップフィルタの周波数特性(曲線A)は、6タップフィルタの周波数特性(曲線C)に比べて、カットオフ周波数が低く、ローパス特性を有していることが分かる。このため、動き補償処理に2タップフィルタを用いて復号した復号画像は、境界がぼやけた画像になる。また、この復号画像は、次のフレームの参照画像として用いられるので、画像のぼけが蓄積するすることになる。このため、フレーム間符号化されたフレームが続くに従って復号画像の画質劣化が激しくなるという問題が生じる。 As shown in FIG. 9, it can be seen that the frequency characteristic of the 2-tap filter (curve A) has a low cutoff frequency and a low-pass characteristic compared to the frequency characteristic of the 6-tap filter (curve C). For this reason, the decoded image decoded using the 2-tap filter in the motion compensation process becomes an image with a blurred boundary. Also, since this decoded image is used as a reference image for the next frame, blurring of the image accumulates. For this reason, there arises a problem that image quality deterioration of the decoded image becomes severe as the inter-frame encoded frame continues.
次に、4タップフィルタの周波数特性(曲線B)は、6タップフィルタの周波数特性(曲線C)に比べて、通過域の利得が高くなっている。このため、4タップフィルタで動き補償処理を行い復号した復号画像は、特定の周波数成分が大きくなり、境界が強調された画像となる。この画像の歪みは、フレーム間符号化されたフレームが続くに従って蓄積され、復号画像のさらなる画質劣化をもたらす。 Next, the frequency characteristic of the 4-tap filter (curve B) has a higher passband gain than the frequency characteristic of the 6-tap filter (curve C). Therefore, the decoded image obtained by performing the motion compensation process using the 4-tap filter is an image in which the specific frequency component is large and the boundary is emphasized. This image distortion accumulates as inter-frame encoded frames continue, resulting in further image quality degradation of the decoded image.
このように、2タップフィルタと4タップフィルタによる動き補償処理は、6タップフィルタによる動き補償処理に比べて、演算量は大幅に削減されるものの、復号画像の画質劣化が著しい。しかし、それらの画質劣化の状態を仔細に考察すると、2タップフィルタを用いた復号画像は、境界がぼやけた画像になり、4タップフィルタを用いた復号画像は、境界が強調された画像になる。このことは、2タップフィルタと4タップフィルタを交互に用いれば、フレーム間符号化されたフレームが続くことによる画質の蓄積効果が作用して、画像の境界のぼけと強調が相殺され、画質劣化を抑制できることを意味している。 As described above, the motion compensation processing using the 2-tap filter and the 4-tap filter significantly reduces the amount of calculation compared with the motion compensation processing using the 6-tap filter, but the image quality of the decoded image is significantly deteriorated. However, considering the state of image quality degradation in detail, a decoded image using the 2-tap filter is an image with a blurred boundary, and a decoded image using the 4-tap filter is an image with an enhanced boundary. . This means that if the 2-tap filter and 4-tap filter are used alternately, the effect of accumulating the image quality due to the continued inter-frame coding frame acts, and the blurring and enhancement of the image boundary are offset, resulting in image quality degradation. It can be suppressed.
本発明者は、この現象にヒントを得て、動き補償処理におけるフィルタ処理を、2タップフィルタと4タップフィルタを1フレームごとに切替えて実行することを着想した。以下にその効果を述べる。 The inventor has obtained a hint from this phenomenon and has conceived that the filter processing in the motion compensation processing is executed by switching between the 2-tap filter and the 4-tap filter for each frame. The effect is described below.
図10は、6タップフィルタによる1/2精度画素の生成過程を示す説明図である。フレームP2(画素b1〜b8)は、フレームP1(画素a1〜a11)を参照画像として、1/2精度画素の補間を行ったフレームである。フレームP3(画素c1〜c8)は、フレームP2を参照画像として、1/2精度画素の補間を行ったフレームである。フレームP1に6タップフィルタ(タップ値(1,−5,20,20,−5,1)を掛けてフレームP2を生成し、さらにフレームP2に同じ6タップフィルタを掛けてフレームP3を生成する。このときのフィルタ特性は、(数1)のように求まる。 FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a process of generating half-accuracy pixels by a 6-tap filter. Frame P2 (pixels b1 to b8) is a frame in which interpolation of half-precision pixels is performed using frame P1 (pixels a1 to a11) as a reference image. Frame P3 (pixels c1 to c8) is a frame in which interpolation of half-precision pixels is performed using frame P2 as a reference image. A frame P2 is generated by multiplying the frame P1 by a 6-tap filter (tap values (1, -5, 20, 20, -5, 1), and a frame P3 is generated by applying the same 6-tap filter to the frame P2. The filter characteristic at this time is obtained as shown in (Equation 1).
ここで、(数1)において、右辺は、規格化を行うために定数32で割り算している。(数1)より、6タップフィルタを2回掛けることは、タップ値(1,−10,65,−160,190,852,190,−160,65,−10,1)(規格化定数=1024)の11タップフィルタをフレームP1に掛けて、フレームP3を生成することと等価であることが分かる。 Here, in (Equation 1), the right side is divided by a constant 32 for normalization. From (Equation 1), applying the 6-tap filter twice means that tap values (1, −10, 65, −160, 190, 852, 190, −160, 65, −10, 1) (normalization constant = It can be seen that this is equivalent to generating the frame P3 by multiplying the frame P1 by the 1024) 11-tap filter.
次に、上述の11タップフィルタの周波数応答を求める。(数1)をz変換した後に、指数関数を三角関数に変換して(数2)を得る。 Next, the frequency response of the above 11 tap filter is obtained. After z-transforming (Equation 1), the exponential function is transformed into a trigonometric function to obtain (Equation 2).
上述の11タップフィルタの周波数応答は、(数2)の振幅項(H(ω)の絶対値)によって与えられ、(数3)のようになる。 The frequency response of the 11-tap filter described above is given by the amplitude term (absolute value of H (ω)) of (Equation 2) and is given by (Equation 3).
図11は、2タップフィルタによる1/2精度画素の生成過程を示す説明図である。図11では、フレームP1に、タップ値(1、1)(規格化定数=2)の2タップフィルタを掛けて、フレームP2を作成し、さらに、フレームP2に同じ2タップフィルタを掛けて、フレームP3を作成する。このときのフィルタ特性は、(数4)のように求まる。 FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a process of generating a ½ precision pixel by a 2-tap filter. In FIG. 11, a frame P2 is created by applying a 2-tap filter with a tap value (1, 1) (normalization constant = 2) to the frame P1, and then applying the same 2-tap filter to the frame P2. Create P3. The filter characteristic at this time is obtained as shown in (Expression 4).
(数4)より、2タップフィルタを2回掛けることは、タップ値(1,2,1)(規格化定数4)の3タップフィルタをフレームP1に掛けて、フレームP3を生成することと等価であることが分かる。 From (Equation 4), multiplying the 2-tap filter twice is equivalent to multiplying the frame P1 by the 3-tap filter having the tap value (1, 2, 1) (normalization constant 4) to generate the frame P3. It turns out that it is.
次に、この3タップフィルタの周波数応答を求める。(数2)の導出と同様な演算により、(数5)が得られる。 Next, the frequency response of this 3-tap filter is obtained. (Equation 5) is obtained by the same calculation as the derivation of (Equation 2).
これより、3タップフィルタの周波数応答は、(数5)の振幅項(H(ω)の絶対値)より与えられ、(数6)のようになる。 As a result, the frequency response of the 3-tap filter is given by the amplitude term (absolute value of H (ω)) of (Equation 5) and is given by (Equation 6).
図12は、4タップフィルタによる1/2精度画素の生成過程を示す説明図である。 FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a process of generating a ½ precision pixel by a 4-tap filter.
図12では、フレームP1に、タップ値(−4,20,20,−4)(規格化定数=32)の4タップフィルタを掛けて、フレームP2を作成し、さらに、フレームP2に同じ4タップフィルタを掛けて、フレームP3を作成する。このときのフィルタ特性は、(数7)のように求まる。 In FIG. 12, a frame P2 is created by applying a 4-tap filter of tap values (−4, 20, 20, −4) (normalization constant = 32) to the frame P1, and the same 4-tap is further applied to the frame P2. A filter is applied to create a frame P3. The filter characteristic at this time is obtained as shown in (Expression 7).
(数7)より、4タップフィルタを2回掛けることは、タップ値(1,−10,15,52,15,−10,1)(規格化定数64)の7タップフィルタをフレームP1に掛けて、フレームP3を生成することと等価であることが分かる。 From (Equation 7), applying the 4-tap filter twice means that the 7-tap filter having the tap value (1, -10, 15, 52, 15, -10, 1) (normalization constant 64) is applied to the frame P1. This is equivalent to generating the frame P3.
次に、この7タップフィルタの周波数応答を求める。(数2)の導出と同様な演算により、(数8)が得られる。 Next, the frequency response of this 7-tap filter is obtained. (Equation 8) is obtained by the same calculation as the derivation of (Equation 2).
これより、7タップフィルタの周波数応答は、(数8)の振幅項(H(ω)の絶対値)より与えられ、(数9)のようになる。 As a result, the frequency response of the 7-tap filter is given by the amplitude term (absolute value of H (ω)) of (Equation 8), as shown in (Equation 9).
図13は、2タップフィルタと4タップフィルタによる1/2精度画素の生成過程を示す説明図である。 FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a process of generating a ½ precision pixel using a 2-tap filter and a 4-tap filter.
図13では、フレームP1に、タップ値(1、1)(規格化定数=2)の2タップフィルタを掛けて、フレームP2を作成し、さらに、フレームP2に、タップ値(−4,20,20,−4)(規格化定数=32)の4タップフィルタを掛けて、フレームP3を作成する。このときのフィルタ特性は、(数10)のように求まる。 In FIG. 13, a frame P2 is created by applying a 2-tap filter with a tap value (1, 1) (normalization constant = 2) to the frame P1, and further, the tap value (−4, 20, 20, 4) (normalization constant = 32) is applied to create a frame P3. The filter characteristic at this time is obtained as shown in (Equation 10).
(数10)より、2タップフィルタと4タップフィルタを掛けることは、タップ値(−1,4,10,4,−1)(規格化定数16)の5タップフィルタをフレームP1に掛けて、フレームP3を生成することと等価であることが分かる。 From (Equation 10), applying a 2-tap filter and a 4-tap filter applies a 5-tap filter of tap values (−1, 4, 10, 4, −1) (normalization constant 16) to the frame P1, It can be seen that this is equivalent to generating the frame P3.
次に、この5タップフィルタの周波数応答を求める。(数2)の導出と同様な演算により、(数11)が得られる。 Next, the frequency response of this 5-tap filter is obtained. (Equation 11) is obtained by the same calculation as the derivation of (Equation 2).
これより、7タップフィルタの周波数応答は、(数11)の振幅項(H(ω)の絶対値)より与えられ、(数12)のようになる。 As a result, the frequency response of the 7-tap filter is given by the amplitude term (absolute value of H (ω)) of (Equation 11), and is given by (Equation 12).
図14は、タップフィルタを2回掛けたときの周波数応答の図である。同図において、曲線Dは、2タップフィルタを連続して掛けた場合(数6)、曲線Eは、2タップフィルタと4タップフィルタを交互に掛けた場合(数12)、曲線Fは、4タップフィルタを連続して掛けた場合(数9)、曲線Gは、6タップフィルタを連続して掛けた場合(数3)の、周波数応答をそれぞれ示す。 FIG. 14 is a diagram of the frequency response when the tap filter is applied twice. In the figure, a curve D is obtained by continuously applying a 2-tap filter (Equation 6), a curve E is obtained by alternately applying a 2-tap filter and a 4-tap filter (Equation 12), and a curve F is represented by 4 When the tap filter is continuously applied (Equation 9), the curve G indicates the frequency response when the 6-tap filter is continuously applied (Equation 3).
図14より、2タップフィルタと4タップフィルタを交互に掛けた場合の周波数応答は、2タップフィルタを2回連続して掛けた場合より、カットオフ周波数が高く、画質のぼけ具合が改善されることが分かる。また、2タップフィルタと4タップフィルタを交互に掛けた場合の周波数応答は、4タップフィルタを2回連続して掛けた場合より、カットオフ周波数が低くなっているが、通過域での周波数応答が平坦になっているため、通過域での周波数応答の歪みに起因する画像の劣化が少なくなることが分かる。 As shown in FIG. 14, the frequency response when the 2-tap filter and the 4-tap filter are alternately applied has a higher cutoff frequency than that when the 2-tap filter is applied twice in succession, and the image quality blur is improved. I understand that. The frequency response when the 2-tap filter and the 4-tap filter are alternately applied has a lower cutoff frequency than when the 4-tap filter is applied twice in succession, but the frequency response in the passband Is flat, it can be seen that image degradation due to frequency response distortion in the passband is reduced.
図14に示した周波数応答の違いによる、画質の違いをより明確にするために、以下の主観評価実験を実施した。 In order to clarify the difference in image quality due to the difference in frequency response shown in FIG. 14, the following subjective evaluation experiment was performed.
動き補償処理に6タップフィルタを使った復号画像を基準の画像として、2タップフィルタを使った復号画像、4タップフィルタを使った復号画像、2タップフィルタと4タップフィルタを1フレームごとに使った復号画像を準備し、それらの画質を表1に示す5段階で評価した。 Using a decoded image using a 6-tap filter for motion compensation processing as a reference image, a decoded image using a 2-tap filter, a decoded image using a 4-tap filter, and using a 2-tap filter and a 4-tap filter for each frame Decoded images were prepared, and their image quality was evaluated in five stages shown in Table 1.
主観評価実験は、表2に示す条件で行った。 Subjective evaluation experiments were performed under the conditions shown in Table 2.
主観評価実験では、基準画像(6タップフィルタ使用)を最初に提示し、その後、使用したフィルタのタップ数を伏して3つの被評価画像を順に提示し、評価を行った。表3に主観評価実験の結果を示す。 In the subjective evaluation experiment, a reference image (using a 6-tap filter) was first presented, and thereafter, three images to be evaluated were presented in order with the number of taps of the filter used being reduced. Table 3 shows the results of the subjective evaluation experiment.
表3には、3つの被評価画像について、基準画像(6タップフィルタ使用)の主観評価ポイントを5点として、10人の主観評価ポイントの平均点を示している。同図には、併せて、動き補償処理に各フィルタを使用したときの相対的な必要演算量を示している。 Table 3 shows the average score of 10 subjective evaluation points, with 5 subjective evaluation points of the reference image (using a 6-tap filter) for three evaluated images. The figure also shows the relative required amount of computation when each filter is used for motion compensation processing.
この主観評価実験によれば、2タップフィルタまたは4タップフィルタを用いた動き補償処理による復号画像は、主観評価ポイントが1.7または1.6であり、画質劣化は、視覚的に邪魔になるほど著しい。しかし、2タップフィルタと4タップフィルタをフレームごとに交互に用いた動き補償処理による復号画像は、主観評価ポイントが2.9で、評価基準の「劣化が気になるが邪魔にならない」に極めて近いことが判明した。しかも、2タップフィルタと4タップフィルタをフレームごとに交互に用いた動き補償処理の必要演算量は、6タップフィルタを用いた動き補償処理の必要演算量の55%にまで、削減できている。 According to this subjective evaluation experiment, the decoded image by the motion compensation process using the 2-tap filter or the 4-tap filter has a subjective evaluation point of 1.7 or 1.6, and the image quality deterioration is so visually disturbing. It is remarkable. However, the decoded image by the motion compensation process using the 2-tap filter and the 4-tap filter alternately for each frame has a subjective evaluation point of 2.9, which is extremely difficult to evaluate because the evaluation criterion is “I am worried about degradation but it does not get in the way”. It turned out to be close. Moreover, the amount of computation required for motion compensation processing using a 2-tap filter and a 4-tap filter alternately for each frame can be reduced to 55% of the amount of computation required for motion compensation processing using a 6-tap filter.
すなわち、本発明の2タップフィルタと4タップフィルタをフレームごとに交互に用いる動き補償処理によれば、主観的画質劣化がかなり抑制され、動き補償処理の必要演算量を大幅に削減できることが明らかとなった。このことより、動き補償処理において、第1フィルタ111と第2フィルタ112とを1フレームごとに切替えることが、必要演算量を大幅に削減しているにも拘らず、復号画像の画質劣化の抑制に効果があるという本発明者の着想の正当性が証明された。
That is, according to the motion compensation processing using the 2-tap filter and the 4-tap filter alternately for each frame of the present invention, it is clear that subjective image quality deterioration is considerably suppressed, and the amount of computation required for motion compensation processing can be greatly reduced. became. As a result, in the motion compensation process, switching the
次に、図1に示す本形態の画像復号装置10の動作をさらに詳しく説明する。
Next, the operation of the
図15は、本発明の実施の形態1における画像復号装置10のフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart of the
ステップS0で復号処理が開始される。 In step S0, the decoding process is started.
ステップS1において、第1フィルタ111と第2フィルタ112のどちらのフィルタを当該フレームの動き補償処理に使用するかが決定され、決定されたフィルタを示すフィルタフラグが保存される。このフィルタ制御ステップの詳細は、後述する。
In step S1, it is determined which of the
続いて、当該フレームのマクロブロック毎に復号処理を行う。 Subsequently, a decoding process is performed for each macroblock of the frame.
ステップS2において、可変長復号部21は、入力された可変長符号化信号の先頭マクロブロックに対して可変長復号を行い、量子化係数と動きベクトルを出力する。
In step S2, the variable
ステップS3において、逆量子化部22は、ステップS2において出力された量子化係数に対して、逆量子化処理を行い、DCT係数を出力する。
In step S3, the
ステップS4において、逆直交変換部23は、ステップS3において出力されたDCT係数を逆直交変換して、差分画像データを出力する。
In step S4, the inverse
ステップS5において、動き補償部100の制御部120は、ステップS1において保存されたフィルタフラグを判定する。フィルタフラグが第1フィルタ111を示す場合は、制御をステップS6に進め、フィルタ部110は、第1フィルタ111を選択して、動き補償処理を行う。フィルタフラグが第2フィルタ112を示す場合は、制御をステップS7に進め、フィルタ部110は、第2フィルタ112を選択して、動き補償処理を行う。この時、フィルタ部110は、ステップS2において可変長復号部21が出力した動きベクトルに応じて、すでに復号されてフレームメモリ26に格納されている、参照フレームの参照画像データに対して動き補償処理を行ない、動き補償画像データを生成する。
In step S5, the
ステップS8にいて、加算部24は、ステップS4において出力された差分画像データと、ステップS6またはステップS7において生成された動き補償画像データとを加算して、再構成画像データを生成する。さらに、再構成画像データは、ループ内フィルタ25によってフィルタ処理され、出力端子99に復号画像として出力されるとともに、フレームメモリ26に参照画像データとして格納される。
In step S8, the adding
ステップS9において、当該マクロブロックが、当該フレームの最後のマクロブロックであるかどうかを判定する。判定の結果、当該マクロブロックが当該フレームの最後のマクロブロックでない場合は、制御は、ステップS2に戻り、次のマクロブロックについて復号処理を行う。判定の結果、当該マクロブロックが当該フレームの最後のマクロブロックである場合は、制御は、ステップS10に進む。 In step S9, it is determined whether or not the macroblock is the last macroblock of the frame. As a result of the determination, if the macroblock is not the last macroblock of the frame, the control returns to step S2 to perform the decoding process for the next macroblock. As a result of the determination, if the macroblock is the last macroblock of the frame, the control proceeds to step S10.
ステップS10において、当該フレームが、ストリーム終端のフレームであるかどうかの判定を行う。判定の結果、当該フレームがストリーム終端のフレームでない場合は、制御は、ステップS1に戻り、次のフレームについて復号処理を行う。判定の結果、当該フレームがストリーム終端のフレームである場合は、制御はステップS11に進み、復号処理を終了する。 In step S10, it is determined whether or not the frame is a stream end frame. As a result of the determination, if the frame is not a stream end frame, the control returns to step S1 to perform a decoding process for the next frame. If it is determined that the frame is a stream end frame, the control proceeds to step S11, and the decoding process is terminated.
図16は、本発明の実施の形態1における画像復号装置10のフローチャートであり、図15のステップS1のフィルタ制御ステップの詳細である。
FIG. 16 is a flowchart of the
ステップS20において、フィルタ制御が開始されると、ステップS21において、前フレームの復号において使用されたフィルタフラグが読み込まれる。復号するフレームが最初のフレームの場合は、フィルタフラグは、第1フィルタフラグに設定される。(あるいは、フィルタフラグは、第2フィルタフラグに設定されても良い。)第1フィルタフラグは、フィルタ部110において、第1フィルタ111を使用することを示し、第2フィルタフラグは、フィルタ部110において、第2フィルタ112を使用することを示す。
When the filter control is started in step S20, the filter flag used in the decoding of the previous frame is read in step S21. If the frame to be decoded is the first frame, the filter flag is set to the first filter flag. (Alternatively, the filter flag may be set to the second filter flag.) The first filter flag indicates that the
ステップS22において、フィルタフラグが第1フィルタフラグか第2フィルタフラグかを判定する。判定の結果、フィルタフラグが第2フィルタフラグである場合は、ステップS23において、フィルタフラグは、第1フィルタフラグに設定される。判定の結果、フィルタフラグが第1フィルタフラグである場合は、ステップS24において、フィルタフラグは、第2フィルタフラグに設定される。 In step S22, it is determined whether the filter flag is the first filter flag or the second filter flag. If the result of determination is that the filter flag is the second filter flag, the filter flag is set to the first filter flag in step S23. If the result of determination is that the filter flag is the first filter flag, the filter flag is set to the second filter flag in step S24.
ステップS25において、新しく設定されたフィルタフラグが保存され、ステップS26おいて処理が終了する。 In step S25, the newly set filter flag is saved, and the process ends in step S26.
以上述べたフィルタ制御により、フィルタ部110が動き補償処理に使用するフィルタをフレームごとに交互に切替えることができる。
With the filter control described above, the filter used by the
図17は、本発明の実施の形態1における復号画像とフィルタフラグの関係図である。フレーム番号「0」のフレームI0はフレーム内符号化されたフレームであるため、動き補償処理は行わない。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the decoded image and the filter flag according to
次のフレームP1からフレーム間符号化されたフレームとなる。フレームP1の動き補償処理では、フィルタフラグは、第1フィルタフラグであり、第1フィルタ111を使用する。
From the next frame P1, an inter-frame encoded frame is obtained. In the motion compensation process for the frame P1, the filter flag is the first filter flag, and the
次のフレームP2の動き補償処理では、フィルタフラグは、第2フィルタフラグであり、第2フィルタ112を使用する。以下、第1フィルタ111と第2フィルタ112をフレームごとに交互に使用する。
In the motion compensation process for the next frame P2, the filter flag is the second filter flag, and the
このように、本形態の画像復号装置10は、動き補償処理に2タップフィルタと4タップフィルタをフレームごとに交互に使用して、必要演算量を通常の6タップフィルタの必要演算量の55%に削減している。しかも、2タップフィルタと4タップフィルタを1フレームごとに交互に使用することにより、低次のフィルタを使用しているにも拘わらず、フレームメモリ26における復号画像の画質の蓄積効果により、主観的な画質劣化を大幅に抑制している。
As described above, the
従って、本形態の画像復号装置10は、主観的な画質劣化を大幅に抑制しつつ、復号における演算量を大幅に削減できるので、演算量の削減要求が大きい携帯情報端末などにおいて、特に有効である。
Therefore, the
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における画像復号装置のブロック図である。図2において、 図1と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a block diagram of an image decoding apparatus according to
図2に示す本形態の画像復号装置11は、本発明の実施の形態1における画像復号装置10に加え、負荷判定部27をさらに備え、動き補償部200は、高速動き補償部210と通常動き補償部220とを含む。
2 further includes a
負荷判定部27は、本形態の画像復号装置11の処理の一部(例えば、可変長復号部21が行う動きベクトルの復号処理など)とそれ以外の処理(例えば、音声信号処理、通信処理など)を行うCPUの負荷量を示す負荷情報を、入力端子92から入力する。そして、負荷判定部27は、負荷情報に基づいて、CPUの負荷量を所定の設定値と比較し、CPUの負荷量に余裕があると判断される場合は、動き補償部200に通常動き補償部220を選択するように指示し、CPUの負荷量に余裕がないと判断される場合は、動き補償部200に高速動き補償部210を選択するように指示する。通常動き補償部220は、通常の演算量を有し、高速動き補償部210は、通常動き補償部220が行う演算量よりも少ない演算量を有する。
The
動き補償部200の高速動き補償部210は、本発明の実施の形態1の動き補償部100と同じものである。すなわち、本形態の動き補償部210は、第1フィルタ111と第2フィルタ112とを有するフィルタ部110と、それを制御する制御部120とを含む。第1フィルタ111は、ローパス特性を有する2タップフィルタである。第2フィルタ112は、エッジ強調特性を有する4タップフィルタである。したがって、高速動き補償部210は、演算量が削減されたフィルタ処理により、高速の動き補償処理を行うことができる。
The high-speed
通常動き補償部220は、第3フィルタ233を有するフィルタ部230と、それを制御する制御部240とを備える。第3フィルタ233は、タップ値(1、−5、20、20、−5、1)を有する6タップフィルタであり、対象とする1/2精度画素の画素値を、その近傍の6個の整数精度画素の画素値を用いて生成する。従って、通常動き補償部220は、通常の演算量を有し、通常の動き補償処理を行う。そこで得られた復号画像は、通常の画質が確保される。
The normal
なお、第1動き補償手段は、通常動き補償部220に相当し、第2動き補償手段は、高速動き補償部210に相当し、第2制御手段は、制御部120に相当し、第1制御手段は、負荷判定部27に含まれる。
The first motion compensation unit corresponds to the normal
図18は、本発明の実施の形態2における画像復号装置のフローチャートである。図18に従って、図2に示す本形態の画像復号装置11の動作を説明する。
FIG. 18 is a flowchart of the image decoding apparatus according to
ステップS30で復号処理が開始される。 In step S30, the decoding process is started.
ステップS31において、第1フィルタ111と第2フィルタ112のどちらのフィルタを当該フレームの動き補償処理に使用するかが決定され、決定されたフィルタを示すフィルタフラグが保存される。このフィルタ制御ステップの詳細は、本発明の実施の形態1で説明した図16と同じであり、従って、説明を省略する。
In step S31, it is determined which of the
続いて、当該フレームのマクロブロック毎に復号処理を行う。 Subsequently, a decoding process is performed for each macroblock of the frame.
ステップS32において、可変長復号部21は、入力された可変長符号化信号の先頭マクロブロックに対して可変長復号を行い、量子化係数と動きベクトルを出力する。
In step S32, the variable
ステップS33において、逆量子化部22は、ステップS32において出力された量子化係数に対して、逆量子化処理を行い、DCT係数を出力する。
In step S33, the
ステップS34において、逆直交変換部23は、ステップS33において出力されたDCT係数を逆直交変換して、差分画像データを出力する。
In step S34, the inverse
ステップS35において、負荷判定部27は、CPUの負荷量を所定の値と比較して、CPUの処理に余裕があるかどうかを判定する。判定の結果、CPUの負荷量が所定の値を超える(「Yes」)の場合は、制御は、ステップS36に進められる。判定の結果、CPUの負荷量が所定の値以下(「No」)の場合は、制御は、ステップS37に進められる。
In step S <b> 35, the
ステップS36おいて、動き補償部200は、高速動き補償部210を選択する。
In step S36, the
ステップS38おいて、高速動き補償部210の制御部120は、ステップS31において保存されたフィルタフラグを判定する。フィルタフラグが第1フィルタ111を示す場合は、制御をステップS39に進め、フィルタ部110は、第1フィルタ111を選択して、動き補償処理を行う。フィルタフラグが第2フィルタ112を示す場合は、制御をステップS40に進め、フィルタ部110は、第2フィルタ112を選択して、動き補償処理を行う。この時、フィルタ部110は、ステップS32において可変長復号部21が出力した動きベクトルに応じて、すでに復号されてフレームメモリ26に格納されている、参照フレームの参照画像データに対して動き補償処理を行ない、動き補償画像データを生成する。
In step S38, the
ステップS37において、動き補償部200は、通常動き補償部220を選択する。
In step S37, the
ステップS41において、通常動き補償部220のフィルタ部230は、第3フィルタ233を用いて、通常の動き補償処理を行う。この時、フィルタ部230は、ステップS32において可変長復号部21が出力した動きベクトルに応じて、すでに復号されてフレームメモリ26に格納されている、参照フレームの参照画像データに対して通常の動き補償処理を行ない、動き補償画像データを生成する。
In step S <b> 41, the
ステップS42にいて、加算部24は、ステップS34において出力された差分画像データと、ステップS36またはステップS37において生成された動き補償画像データとを加算して、再構成画像データを生成する。さらに、再構成画像データは、ループ内フィルタ25によってフィルタ処理され、出力端子99に復号画像として出力されるとともに、フレームメモリ26に参照画像データとして格納される。
In step S42, the adding
ステップS43において、当該マクロブロックが、当該フレームの最後のマクロブロックであるかどうかを判定する。判定の結果、当該マクロブロックが当該フレームの最後のマクロブロックでない場合は、制御は、ステップS32に戻り、次のマクロブロックについて復号処理を行う。判定の結果、当該マクロブロックが当該フレームの最後のマクロブロックである場合は、制御は、ステップS44に進む。 In step S43, it is determined whether or not the macroblock is the last macroblock of the frame. As a result of the determination, if the macroblock is not the last macroblock of the frame, the control returns to step S32, and the next macroblock is decoded. If the result of determination is that the macroblock is the last macroblock of the frame, control proceeds to step S44.
ステップS44において、当該フレームが、ストリーム終端のフレームであるかどうかの判定を行う。判定の結果、当該フレームがストリーム終端のフレームでない場合は、制御は、ステップS31に戻り、次のフレームの復号を行う。判定の結果、当該フレームがストリーム終端のフレームである場合は、制御はステップS45に進み、処理を終了する。 In step S44, it is determined whether or not the frame is a stream end frame. If it is determined that the frame is not a stream end frame, the control returns to step S31 to decode the next frame. As a result of the determination, if the frame is a stream end frame, the control proceeds to step S45, and the process ends.
このように、CPUの負荷量に応じて、通常の演算量の通常の動き補償処理と演算量を削減した高速の動き補償処理とを切り替えることで、CPUの処理能力に余裕がない場合でも、ストリームの復号を続けることができる。また、演算量を削減した高速の動き補償処理は、2タップフィルタと4タップフィルタをフレームごとに切り替えて行うため、演算量削減による画質劣化を軽減することができる。 In this way, even when there is no margin in the processing capacity of the CPU, by switching between the normal motion compensation processing with the normal computation amount and the high-speed motion compensation processing with reduced computation amount according to the load amount of the CPU, The decoding of the stream can continue. In addition, since high-speed motion compensation processing with a reduced amount of computation is performed by switching between a 2-tap filter and a 4-tap filter for each frame, image quality degradation due to a reduction in the amount of computation can be reduced.
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における画像復号装置のブロック図である。図3において、 図2と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a block diagram of an image decoding apparatus according to
図3に示す本形態の画像復号装置12は、本発明の実施の形態1における画像復号装置10に加え、負荷判定部27をさらに備え、動き補償部300は、フィルタ部310と制御部320とを含む。フィルタ部310は、第1フィルタ111、第2フィルタ112、及び、第3フィルタ233と、それらを選択するセレクタ340を有する。
3 further includes a
本形態の動き補償部300は、本発明の実施の形態2における動き補償部200と同等な機能を有する。
The
負荷判定部27は、CPUの負荷量を示す負荷情報に基づいて、CPUの負荷量を所定の設定値と比較し、CPUの負荷量に余裕があると判断される場合は、動き補償部300に通常の動き補償処理を選択するように指示し、CPUの負荷量に余裕がないと判断される場合は、動き補償部300に通常よりも演算量を削減した高速の動き補償処理を選択するように指示する。
The
制御部320は、負荷判定部27からの指示を受けて、セレクタ340を制御し、フィルタの切り替えを行う。
In response to the instruction from the
第1フィルタ111は、ローパス特性を有する2タップフィルタである。第2フィルタ112は、エッジ強調特性を有する4タップフィルタである。この2つのフィルタは、負荷判定部27によってCPUの負荷量に余裕がないと判断される場合に、フレームごとに交互に選択され、本発明の実施の形態2の高速動き補償部210の機能と同様の機能を果たす。
The
第3フィルタ233は、タップ値(1、−5、20、20、−5、1)を有する6タップフィルタであり、負荷判定部27によってCPUの負荷量に余裕があると判断される場合に選択されて、本発明の実施の形態2の通常動き補償部220の機能と同様の機能を果たす。
The
このように、本形態の動き補償部300は、CPUの負荷量に応じて、通常の動き補償処理と、演算量が削減された、高速の動き補償処理を行うことができる。
As described above, the
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4における画像復号装置のブロック図である。図4において、 図1と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a block diagram of an image decoding apparatus according to
図4に示す本形態の画像復号装置13は、本発明の実施の形態1における画像復号装置10に加え、第1メモリ28と第2メモリ29をさらに備え、動き補償部400は、動的再構成フィルタ410、セレクタ420、及び、制御部430を含む。
The
動的再構成フィルタ410は、必要に応じて短時間に回路構成を切り替えることが可能な、いわゆる動的再構成(ダイナミック・リコンフィギュラブル)技術を用いた回路で構成される。動的再構成技術を用いた回路は、構成情報を入れ替えるだけで容易にかつ短時間に回路を切り替えることができるため、回路が動作している間に複数の機能を切り替えることができる。
The
動的再構成技術を用いた回路には、基本回路要素となるアーキテクチャをセレクタとレジスタによって再構成するものと、FPGAなどの回路そのものを再構成するのとがある。本形態の動的再構成フィルタ410は、いずれの手法を用いて、構成しても良い。
There are two types of circuits using the dynamic reconfiguration technology: one that reconfigures the architecture that is a basic circuit element by a selector and a register, and the other that reconfigures a circuit such as an FPGA. The
第1メモリ28には、動的再構成フィルタ410を、本発明の実施の形態1の第1フィルタ111と同じ機能を有する回路構成にするための、第1再構成情報が格納されている。
The
第2メモリ29には、動的再構成フィルタ410を、本発明の実施の形態1の第2フィルタ112と同じ機能を有する回路構成にするための、第2再構成情報が格納されている。
The
制御部430は、セレクタ420を制御して、1フレームごとに、第1再構成情報と第2再構成情報とを交互に選択して、動的再構成フィルタ410に出力する。
The
動的再構成フィルタ410は、制御部430の制御の下、1フレームごとに、第1再構成情報に基づく第1フィルタ111と同じ機能を有する回路と、第2再構成情報に基づく第2フィルタ112と同じ機能を有する回路を構成する。この結果、本形態の動き補償部400は、演算量を削減した、高速の動き補償処理を実行できる。
The
従って、本形態の画像復号装置13は、フレーム単位でフィルタの機能を再構成することにより、複数のフィルタの機能を1つの動的再構成フィルタ410で実現できるため、本発明の実施の形態1における画像復号装置10に比べ、フィルタ機能を有する回路ブロックの数を少なくすることができる。その結果、本形態の画像復号装置13は、回路規模を小さくすることができ、LSI化した場合のコスト削減と消費電力の低減に効果がある。
Therefore, the
なお、本形態の画像復号装置13では、動的再構成フィルタ410が、2つのフィルタを構成する場合を説明したが、本形態の画像復号装置13は、これに限定されるものではない。例えば、動的再構成フィルタ410が3つ以上のフィルタを構成し、それぞれのフィルタをフレームごとに切替えて、より細やかな動き補正処理を行うようにしても良い。
In the
本発明の実施の形態1の画像復号装置10では、フィルタをそれぞれ別の回路ブロックで実装するため、フィルタの数が増える分だけ、回路規模が増大してしまう。これに比べて、本形態の画像復号装置13では、複数のフィルタの機能を一つの動的再構成フィルタ410で実現するため、フィルタに係る回路規模は、全てのフィルタの回路規模を合計した回路規模ではなく、複数のフィルタの中で一番回路規模が大きくなるフィルタの回路規模で十分である。このように、本形態の画像復号装置13は、動的再構成フィルタ410で実現するフィルタの数が増えるほど、回路規模抑制の効果が大きくなる。
In the
(実施の形態5)
図5は、本発明の実施の形態5における画像復号装置のブロック図である。図5において、 図3と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a block diagram of an image decoding apparatus according to
図5に示す本形態の画像復号装置14は、本発明の実施の形態3における画像復号装置12の動き補償部300と同じ機能を有する動き補償部500を動的再構成回路を用いて構成している。
The
すなわち、動き補償部500は、動的再構成フィルタ510、再構成情報選択部520、第3メモリ530、及び、制御部540を備える。
That is, the
第3メモリ530には、本発明の実施の形態3におけるフィルタ部310の第1フィルタ111、第2フィルタ112、及び、第3フィルタ233と同じ機能を有する回路を、動的再構成フィルタ510に構成するための、第1再構成情報、第2再構成情報、及び、第3再構成情報が格納されている。
In the
再構成情報選択部520は、制御部540の制御の下、第3メモリ530に格納されている第1再構成情報、第2再構成情報、及び、第3再構成情報の内の1つを選択して、動的再構成フィルタ510に出力する。
The reconfiguration
動的再構成フィルタ510は、制御部540の制御の下、動的再構成フィルタ510が出力した再構成情報を用いて、第1フィルタ111、第2フィルタ112、あるいは、第3フィルタ233と同じ機能を有する回路を構成する。
The
負荷判定部27からCPUの負荷量に余裕があり、通常の動き補償処理を選択するように指示された場合は、制御部540は、再構成情報選択部520に第3再構成情報を選択するように指示し、動的再構成フィルタ510に第3フィルタ233と同じ機能を有する回路を構成する。この結果、CPUの負荷量に余裕がある場合は、動き補償部500は、通常の動き補償処理を実行することができる。
When the
また、負荷判定部27からCPUの負荷量に余裕がなく、演算量を削減した高速の動き補償処理を選択するように指示された場合は、制御部540は、再構成情報選択部520に、第1再構成情報と第2再構成情報とをフレームが変わるごとに交互に選択するように指示し、動的再構成フィルタ510に、第1フィルタ111あるいは、第2フィルタ112と同じ機能を有する回路を1フレームごとに構成する。この結果、負荷量に余裕がない場合は、動き補償部500は、演算量を削減した高速の動き補償処理を実行することができる。
When the
このように、本形態の画像復号装置14では、動き補償部500は、フレーム単位でフィルタの機能を再構成することにより複数のフィルタの機能を1つの動的再構成フィルタ510で実現できる。従って、CPUの負荷量に応じて、通常の動き補償処理と、演算量が削減された高速の動き補償処理を行うことができる。さらに、本形態の画像復号装置14は、本発明の実施の形態2における画像復号装置11に比べ、フィルタ機能を構成する回路ブロックの数を少なくすることができる。その結果、本形態の画像復号装置14は、回路規模を小さくすることができ、LSI化した場合のコスト削減と消費電力の低減に効果がある。
As described above, in the
なお、本形態の画像復号装置14では、動的再構成フィルタ510が、3つのフィルタを構成する場合を説明したが、本形態の画像復号装置14は、これに限定されるものではない。例えば、動的再構成フィルタ510が4つ以上のフィルタを構成し、1フレームごとあるいはCPUの負荷量に応じて、それぞれのフィルタを切替えて、より細やかな動き補正処理を行うようにしても良い。
In the
本発明の実施の形態2または実施の形態3の実現方法では、フィルタをそれぞれ別の回路ブロックで実装するため、フィルタの数が増える分だけ、回路規模が増大してしまう。これに比べて、本形態では、複数のフィルタの機能を一つの動的再構成フィルタ510で実現するため、フィルタに係る回路規模は全てのフィルタの回路規模を合計した回路規模ではなく、複数のフィルタの中で一番回路規模が大きくなるフィルタの回路規模で十分である。このように、本形態の画像復号装置14は、動的再構成フィルタ510で実現するフィルタの数が増えるほど、回路規模抑制の効果が大きくなる。
In the realization method according to the second embodiment or the third embodiment of the present invention, since the filters are mounted in different circuit blocks, the circuit scale increases as the number of filters increases. In contrast, in this embodiment, since the function of a plurality of filters is realized by a single
(実施の形態6)
図6は、本発明の実施の形態6における半導体集積回路のブロック図である。本形態の半導体集積回路600は、画像復号部610、画像符号化部620、オーディオ信号処理部630、及び、ROM640を備え、外部のCPU650と外部メモリ660に接続している。
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a block diagram of a semiconductor integrated circuit according to the sixth embodiment of the present invention. The semiconductor integrated
本形態の画像復号部610は、本発明の実施の形態1〜5の画像復号装置10〜画像復号装置14のいずれかで構成され、入力された可変長符号化信号(ビットストリーム)を復号する。
The
画像符号化部620は、入力された画像データを可変長符号化して、可変長符号化信号(ビットストリーム)を生成する。
The
オーディオ信号処理部630は、オーディオ信号の符号化と復号、及び、信号処理を行う。
The audio
ROM640は、例えば、動的再構成フィルタを構築するための再構成情報を格納する。
The
CPU650は、可変長符号化信号の復号処理の少なくとも一部と、その他の処理を行う。
The
外部メモリ660は、本発明の実施の形態1〜5の画像復号装置10〜画像復号装置14で使用するフレームメモリ26の代用として、機能する。
The
このように構成された半導体集積回路600は、CPU650の負荷量に応じて、通常の動き補償処理と、演算量が削減された高速の動き補償処理を行うことができる。
The semiconductor integrated
したがって、本形態の半導体集積回路600は、例えば、携帯情報端末に好適に利用できる。
Therefore, the semiconductor integrated
なお、外部メモリ660は、図6に示すように、半導体集積回路600とは別に独立して構成されても良いし、半導体集積回路600の内部に包含されても良い。
As shown in FIG. 6, the
(実施の形態7)
図7は、本発明の実施の形態7における電子機器のブロック図である。本形態の電子機器700は、半導体集積回路710、CPU720、通信回路部730、外部メモリ740、入出力インターフェース750、ディスプレイ760、及び、キーボード770を備える。
(Embodiment 7)
FIG. 7 is a block diagram of an electronic device according to Embodiment 7 of the present invention. The
本形態の半導体集積回路710は、本発明の実施の形態6の半導体集積回路600であり、画像データの符号化/復号、オーディオ信号の符号化/復号、信号処理などを行うことができる。
The semiconductor integrated
CPU720は、半導体集積回路710の画像データの符号化/復号、オーディオ信号の符号化/復号、信号処理などの少なくとも一部の処理と、次に述べる通信回路部730の通信処理の少なくとも一部の処理、及び、本形態の電子機器700全体の制御を行う。外部メモリ740は、本発明の実施の形態6の半導体集積回路600に外部接続した外部メモリ660に相当する。
The
通信回路部730は、本形態の電子機器700と外部の電子機器との間の画像データ/オーディオデータの通信を処理する。
The
ディスプレイ760は、画像データを表示する。
The
キーボード770は、外部からの情報入力、制御入力のために使用される。
The
入出力インターフェース750は、ディスプレイ760、キーボード770などと、他の構成要素をインターフェースする。
The input /
このように構成された電子機器700は、CPU720の負荷量に応じて、通常の動き補償処理と、演算量が削減された高速の動き補償処理を行うことができる。
The
したがって、本形態の電子機器700は、例えば、携帯情報端末(PDA)、携帯電話、カーナビゲーションシステム、車載用テレビ、ノートブックパソコン、HDDレコーダ、DVDレコーダなどに好適に利用できる。
Therefore, the
以上説明した、本発明の実施の形態2、3、5では、通常の動き補償処理を行うフィルタは、H.264の6タップフィルタを例に説明したが、通常の動き補償処理を行うフィルタは、これに限定されるものではない。必要に応じて、6タップ以外のタップフィルタを使用して、画素の補間を行っても良い。また、6タップフィルタは、本発明の実施の形態2、3、5で説明したタップ値と異なるタップ値を有していても良い。 In the second, third, and fifth embodiments of the present invention described above, the filter that performs normal motion compensation processing is H.264. The H.264 6-tap filter has been described as an example, but a filter that performs normal motion compensation processing is not limited to this. If necessary, pixel interpolation may be performed using a tap filter other than 6 taps. The 6-tap filter may have a tap value different from the tap value described in the second, third, and fifth embodiments of the present invention.
なお、本発明の実施の形態1〜5では、演算量の少ない第1フィルタ111は2タップフィルタについて、演算量の少ない第2フィルタ112は4タップフィルタについて説明した。しかし、第1フィルタ111と第2フィルタ112は、これに限定されるものではなく、第1フィルタ111がローパス特性を有し、第2フィルタ112がエッジ強調特性を有し、それぞれが、通常よりも演算量の少ないタップフィルタであれば、任意のタップ数のフィルタでも良い。また、2タップフィルタと4タップフィルタは、本発明の実施の形態1〜5で説明したタップ値と異なるタップ値を有していても良い。
In the first to fifth embodiments of the present invention, the
また、本発明の実施の形態1〜5では、第1フィルタ111と第2フィルタ112を1フレームごとに切替える場合を説明したが、第1フィルタ111と第2フィルタ112を切替えるフレーム数は、復号画像の画質劣化の抑制と演算量の削減とのトレードオフで任意に決定すればよい。例えば、第1フィルタ111が、本発明の実施の形態1の第1フィルタ111と同程度のローパス特性を有し、第2フィルタ1112が、本発明の実施の形態1の第2フィルタ112よりもさらに急峻なエッジ強調特性を有する場合には、第1フィルタ111と第2フィルタ112をフレーム数2対1で切替えると、フィルタ処理の演算量は、より少なくなり、かつ、復号画像の画質劣化も好適に抑制できる。
In
一般に、画素補間に使用するフィルタのタップ数が多くなればなるほど、画素補間の演算量が多くなり、演算量削減の必要性が高まる。従って、タップ数の少ないフィルタをフレーム毎に切り替えて画素補間を行い、タップ数の多いフィルタによる画素補間に近い結果が得られる本発明の動き補正の方式は、きわめて有効である。 In general, as the number of filter taps used for pixel interpolation increases, the amount of calculation for pixel interpolation increases and the need for reduction in the amount of calculation increases. Therefore, the motion correction method of the present invention, which performs pixel interpolation by switching a filter with a small number of taps for each frame and obtains a result close to pixel interpolation by a filter with a large number of taps, is extremely effective.
以上説明したように、本発明の趣旨は、画質劣化を考慮しつつ、復号処理における動き補償処理のフィルタによる演算量を削減し、動き補償処理を高速化した画像復号装置を提供することにあるのであって、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。 As described above, the gist of the present invention is to provide an image decoding device that reduces the amount of calculation by the filter of the motion compensation process in the decoding process and speeds up the motion compensation process in consideration of image quality degradation. Therefore, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明に係わる画像復号装置は、例えば、携帯情報端末等、画像データの処理量削減が重要な電子機器とその応用分野において利用できる。 The image decoding apparatus according to the present invention can be used, for example, in an electronic device such as a portable information terminal in which it is important to reduce the processing amount of image data and its application field.
1 画像復号装置
2、21 可変長復号部
3、22 逆量子化部
4、23 逆直交変換部
5、100、200、300、400、500 動き補償部
6、24 加算部
7、25 ループ内フィルタ
8、26 フレームメモリ
1a、91、92 入力端子
1b、99 出力端子
10、11、12、13、14 画像復号装置
27 負荷判定部
28 第1メモリ
29 第2メモリ
110、230、310 フィルタ部
111 第1フィルタ
112 第2フィルタ
120、240、320、430、540 制御部
210 高速動き補償部
220 通常動き補償部
233 第3フィルタ
340、420 セレクタ
410、510 動的再構成フィルタ
520 再構成情報選択部
530 第3メモリ
600 半導体集積回路
620 画像符号化部
640 ROM
610 画像復号部
630 オーディオ信号処理部
650、720 CPU
660 外部メモリ
700 電子機器
710 半導体集積回路
740 外部メモリ
730 通信回路部
750 入出力インターフェース
760 ディスプレイ
770 キーボード
DESCRIPTION OF
610
660
Claims (22)
前記画像データを復号し、復号データと動きベクトルを出力する可変長復号手段と、
すでに復号されフレームメモリに記憶されている参照画像データから、前記可変長復号手段により生成された動きベクトルに基づいて予測画像データを生成する動き補償手段とを備え、
前記動き補償手段は、
第1フィルタと、
第2フィルタと、
前記第1フィルタと前記第2フィルタを制御する制御手段とを含み、
前記動き補償手段は、符号化のときに動き補償において使用されたフィルタとは無関係に、前記第1フィルタと前記第2フィルタを切替えることを特徴とする画像復号装置。 An image decoding apparatus for decoding compressed image data with reference to reference image data that has already been decoded and stored in a frame memory,
Variable length decoding means for decoding the image data and outputting decoded data and motion vectors;
Motion compensation means for generating predicted image data based on a motion vector generated by the variable length decoding means from reference image data that has already been decoded and stored in a frame memory;
The motion compensation means includes
A first filter;
A second filter;
Control means for controlling the first filter and the second filter;
The image decoding apparatus according to claim 1, wherein the motion compensation means switches between the first filter and the second filter regardless of a filter used in motion compensation at the time of encoding.
通常の演算量の第1動き補償手段と、
通常より演算量が少ない第2動き補償手段と、
前記第1動き補償手段と前記第2動き補償手段の切り替えを制御する第1制御手段とを備え、
前記第1動き補償手段は、通常の演算量のフィルタを含み、
前記第2動き補償手段は、
通常より演算量が少ない第1フィルタと、
通常より演算量が少ない第2フィルタと、
前記第1フィルタと前記第2フィルタを制御する第2制御手段とを含み、
前記第1制御手段は、演算装置の負荷に基づき制御を行うことを特徴とする請求項1記載の画像復号装置。 The motion compensation means includes
A first motion compensation unit having a normal calculation amount;
A second motion compensation means having a smaller amount of calculation than usual;
First control means for controlling switching between the first motion compensation means and the second motion compensation means,
The first motion compensation means includes a normal calculation amount filter,
The second motion compensation means includes
A first filter having a smaller amount of computation than normal;
A second filter having a smaller amount of computation than usual;
Including second control means for controlling the first filter and the second filter;
The image decoding device according to claim 1, wherein the first control unit performs control based on a load of the arithmetic device.
前記画像データを可変長復号し、量子化係数と動きベクトルを生成する可変長復号部と、
前記量子化係数を逆量子化してDCT係数を生成する逆量子化部と、
前記DCT係数を逆直交変換して差分画像データを生成する逆直交変換部と、
前記動きベクトルと参照画像データとを用いて、動き補償画像データを生成する動き補償部と、
前記差分画像データと前記動き補償画像データとを加算して、再構成画像デ−タを生成する加算部と、
前記再構成画像デ−タをデブロックフィルタ処理して復号画像データを生成するループ内フィルタと、
前記復号画像データを前記参照画像データとして格納するフレームメモリとを備え、
前記動き補償部は、前記参照画像データに対して、フレームごとに異なる特性のフィルタ処理を行い、前記動き補償画像データを生成する画像復号装置。 An image decoding device for decoding variable length encoded image data,
A variable length decoding unit that performs variable length decoding of the image data and generates a quantization coefficient and a motion vector;
An inverse quantization unit that inversely quantizes the quantization coefficient to generate a DCT coefficient;
An inverse orthogonal transform unit that performs inverse orthogonal transform on the DCT coefficient to generate difference image data;
A motion compensation unit that generates motion compensation image data using the motion vector and the reference image data;
An adder for adding the difference image data and the motion compensation image data to generate reconstructed image data;
An in-loop filter for generating decoded image data by deblocking the reconstructed image data;
A frame memory for storing the decoded image data as the reference image data,
The motion compensation unit is an image decoding device that performs filtering processing with different characteristics for each frame on the reference image data to generate the motion compensated image data.
前記第1フィルタは、タップ数が前記第2フィルタのタップ数未満であるタップフィルタで構成される、請求項6記載の画像復号装置。 The second filter is constituted by a tap filter having a tap number of less than 6 taps,
The image decoding apparatus according to claim 6, wherein the first filter is configured by a tap filter having a tap number less than that of the second filter.
前記第2フィルタは、4タップフィルタで構成される、請求項6記載の画像復号装置。 The first filter is composed of a 2-tap filter,
The image decoding device according to claim 6, wherein the second filter includes a 4-tap filter.
前記動き補償部は、前記負荷判定部の判定結果に基づいて、前記参照画像データに対して、フレームごとに異なる特性のフィルタ処理を行い、前記動き補償画像データを生成する請求項4記載の画像復号装置。 A load determination unit that determines a load amount of the processor based on load information indicating a load amount of a processor that performs at least a part of the processing in decoding of the image data and processing other than the decoding processing of the image data; Prepared,
5. The image according to claim 4, wherein the motion compensation unit generates the motion compensation image data by performing filtering processing with different characteristics for each frame on the reference image data based on a determination result of the load determination unit. Decoding device.
通常のフィルタ処理を行う通常動き補償部と、
前記通常動き補償部が行うフィルタ処理よりも演算量の少ないフィルタ処理を行う高速動き補償部とを備え、
前記負荷判定部が、前記プロセッサの負荷量が所定の値以下であると判定した場合には、前記動き補償部は、前記通常動き補償部によるフィルタ処理を行い、
前記負荷判定部が、前記プロセッサの負荷量が前記所定の値を超えると判定した場合には、前記動き補償部は、前記高速動き補償部によるフィルタ処理を行う、請求項10記載の画像復号装置。 The motion compensation unit
A normal motion compensator for performing normal filter processing;
A high-speed motion compensation unit that performs filter processing with a smaller amount of computation than the filter processing performed by the normal motion compensation unit,
When the load determination unit determines that the load amount of the processor is equal to or less than a predetermined value, the motion compensation unit performs filter processing by the normal motion compensation unit,
The image decoding device according to claim 10, wherein when the load determination unit determines that the load amount of the processor exceeds the predetermined value, the motion compensation unit performs a filtering process by the high-speed motion compensation unit. .
前記通常動き補償部は、タップ値(1、−5、20、20、−5、1)を有する6タップの第3フィルタを有し、前記動き補償画像データを生成する、請求項11記載の画像復号装置。 The high-speed motion compensation unit includes a 2-tap first filter having a low-pass characteristic and a 4-tap second filter having an edge enhancement characteristic, and the first filter and the second filter are arranged for each predetermined number of frames. To generate the motion compensated image data,
The said normal motion compensation part has a 6-tap 3rd filter which has a tap value (1, -5, 20, 20, -5, 1), and produces | generates the said motion compensation image data. Image decoding device.
前記画像データを可変長復号し、量子化係数と動きベクトルを生成する可変長復号ステップと、
前記量子化係数を逆量子化してDCT係数を生成する逆量子化ステップと、
前記DCT係数を逆直交変換して差分画像データを生成する逆直交変換ステップと、
前記動きベクトルと参照画像データとを用いて、動き補償画像データを生成する動き補償ステップと、
前記差分画像データと前記動き補償画像データとを加算して、再構成画像デ−タを生成する加算ステップと、
前記再構成画像デ−タをデブロックフィルタ処理して復号画像データを生成するフィルタリングステップと、
前記復号画像データを前記参照画像データとして格納する格納ステップとを含み、
前記動き補償ステップは、前記参照画像データに対して、フレームごとに異なる特性のフィルタ処理を行い、前記動き補償画像データを生成する画像復号方法。 An image decoding method for decoding variable length encoded image data,
A variable length decoding step for variable length decoding the image data to generate a quantization coefficient and a motion vector;
An inverse quantization step of inversely quantizing the quantization coefficient to generate a DCT coefficient;
An inverse orthogonal transform step for generating difference image data by performing an inverse orthogonal transform on the DCT coefficients;
A motion compensation step of generating motion compensated image data using the motion vector and the reference image data;
An addition step of adding the difference image data and the motion compensation image data to generate reconstructed image data;
A filtering step for deblocking the reconstructed image data to generate decoded image data;
Storing the decoded image data as the reference image data,
The motion compensation step is an image decoding method in which the reference image data is subjected to filter processing with different characteristics for each frame to generate the motion compensated image data.
前記動き補償ステップは、前記負荷判定ステップにおける判定結果に基づいて、前記参照画像データに対して、フレームごとに異なる特性のフィルタ処理を行い、前記動き補償画像データを生成する請求項14記載の画像復号方法。 A load determination step of determining a load amount of the processor based on load information indicating a load amount of a processor that performs at least a part of the process in decoding the image data and a process other than the decoding process of the image data; Including
15. The image according to claim 14, wherein the motion compensation step generates the motion compensation image data by performing filtering processing with different characteristics for each frame on the reference image data based on a determination result in the load determination step. Decryption method.
前記負荷判定ステップにおいて、前記プロセッサの負荷量が前記所定の値を超えると判定された場合には、前記動き補償ステップは、前記通常動き補償処理よりも演算量の少ない高速動き補償処理を行う、請求項16記載の画像復号方法。 In the load determination step, when it is determined that the load amount of the processor is equal to or less than a predetermined value, the motion compensation step performs a normal motion compensation process of a normal calculation amount,
In the load determination step, when it is determined that the load amount of the processor exceeds the predetermined value, the motion compensation step performs a high-speed motion compensation process with a smaller calculation amount than the normal motion compensation process. The image decoding method according to claim 16.
前記通常動き補償処理は、タップ値(1、−5、20、20、−5、1)を有する6タップフィルタによる第3フィルタ処理を実行し、前記動き補償画像データを生成する、請求項17記載の画像復号方法。 The high-speed motion compensation process is executed by switching between a first filter process using a 2-tap filter having a low-pass characteristic and a second filter process using a 4-tap filter having an edge enhancement characteristic for each predetermined number of frames. Generate image data,
The normal motion compensation process performs a third filter process using a 6-tap filter having tap values (1, -5, 20, 20, -5, 1) to generate the motion compensated image data. The image decoding method as described.
前記量子化係数を逆量子化してDCT係数を生成する逆量子化部と、
前記DCT係数を逆直交変換して差分画像データを生成する逆直交変換部と、
前記動きベクトルと参照画像データとを用いて、動き補償画像データを生成する動き補償部と、
前記差分画像データと前記動き補償画像データとを加算して、再構成画像デ−タを生成する加算部と、
前記再構成画像デ−タをデブロックフィルタ処理して復号画像データを生成するループ内フィルタと、
前記復号画像データを前記参照画像データとして格納するフレームメモリとを備え、
前記動き補償部は、前記参照画像データに対して、フレームごとに異なる特性のフィルタ処理を行い、前記動き補償画像データを生成する半導体集積回路。 A variable-length decoding unit that performs variable-length decoding on the variable-length encoded image data and generates a quantization coefficient and a motion vector;
An inverse quantization unit that inversely quantizes the quantization coefficient to generate a DCT coefficient;
An inverse orthogonal transform unit that performs inverse orthogonal transform on the DCT coefficient to generate difference image data;
A motion compensation unit that generates motion compensation image data using the motion vector and the reference image data;
An adder for adding the difference image data and the motion compensation image data to generate reconstructed image data;
An in-loop filter for generating decoded image data by deblocking the reconstructed image data;
A frame memory for storing the decoded image data as the reference image data,
The motion compensation unit is a semiconductor integrated circuit that performs filtering processing with different characteristics for each frame on the reference image data to generate the motion compensated image data.
前記動き補償部は、
通常のフィルタ処理を行う通常動き補償部と、
前記通常動き補償部が行うフィルタ処理よりも演算量の少ないフィルタ処理を行う高速動き補償部とを備え、
前記負荷判定部が、前記プロセッサの負荷量が所定の値以下であると判定した場合には、前記動き補償部は、前記通常動き補償部によるフィルタ処理を行い、
前記負荷判定部が、前記プロセッサの負荷量が前記所定の値を超えると判定した場合には、前記動き補償部は、前記高速動き補償部によるフィルタ処理を行う、請求項19記載の半導体集積回路。 A load determination unit that determines a load amount of the processor based on load information indicating a load amount of a processor that performs a part of the decoding process of the image data and a process other than the decoding process of the image data;
The motion compensation unit
A normal motion compensator for performing normal filter processing;
A high-speed motion compensation unit that performs filter processing with a smaller amount of computation than the filter processing performed by the normal motion compensation unit,
When the load determination unit determines that the load amount of the processor is equal to or less than a predetermined value, the motion compensation unit performs filter processing by the normal motion compensation unit,
20. The semiconductor integrated circuit according to claim 19, wherein when the load determination unit determines that the load amount of the processor exceeds the predetermined value, the motion compensation unit performs a filtering process by the high-speed motion compensation unit. .
前記通常動き補償部は、タップ値(1、−5、20、20、−5、1)を有する6タップの第3フィルタを有し、前記動き補償画像データを生成する、請求項21記載の半導体集積回路。 The high-speed motion compensation unit includes a 2-tap first filter having a low-pass characteristic and a 4-tap second filter having an edge enhancement characteristic, and the first filter and the second filter are arranged for each predetermined number of frames. To generate the motion compensated image data,
The said normal motion compensation part has a 6-tap 3rd filter which has a tap value (1, -5, 20, 20, -5, 1), and produces | generates the said motion compensation image data. Semiconductor integrated circuit.
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