JP7549463B2 - Encoding device and method, program, and storage medium - Google Patents
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Description
本発明は、動画のRAW画像を符号化する技術に関する。 The present invention relates to a technology for encoding RAW images of moving images.
従来の符号化装置では、撮像センサーによって撮像された生の画像情報(RAW画像)をデベイヤー処理(デモザイク処理)し、輝度と色差から成る信号に変換して、各信号についてノイズ除去、光学的な歪補正、画像の適正化などの所謂現像処理を行っている。そして、現像処理された輝度信号及び色差信号を圧縮符号化して、記録媒体に記録するのが一般的である。 In conventional encoding devices, raw image information (RAW images) captured by an imaging sensor is de-Bayered (demosaiced) and converted into signals consisting of luminance and color difference, and each signal is then subjected to so-called development processing, such as noise removal, optical distortion correction, and image optimization. The developed luminance and color difference signals are then typically compression-encoded and recorded on a recording medium.
一方で、RAW画像を記録できる撮像装置も存在する。RAW画像は記録に必要なデータ量が膨大になるが、オリジナル画像に対する補正や劣化を最低限に抑えられ、撮影後に編集できる利点があるので、上級者によって好んで使われている。 On the other hand, there are also imaging devices that can record RAW images. Although the amount of data required to record RAW images is enormous, they have the advantage that correction and degradation to the original image is kept to a minimum, and they can be edited after shooting, so they are preferred by advanced users.
ただし、RAW画像はデータ量が膨大であるため、限りある記録媒体に少しでも多くの画像を記録出来るようデータ量を抑えたい。このため、RAW画像を圧縮することによりデータ量を抑える。しかし、撮影条件によっては圧縮によって画質劣化を招くことがある。特許文献1には、視覚特性に応じて量子化係数を変更する適応量子化により符号化を行う構成が開示されている。 However, because RAW images contain a huge amount of data, it is desirable to reduce the amount of data so that as many images as possible can be recorded on a limited recording medium. For this reason, the amount of data is reduced by compressing the RAW images. However, depending on the shooting conditions, compression can lead to degradation of image quality. Patent Document 1 discloses a configuration for encoding using adaptive quantization, which changes the quantization coefficient according to visual characteristics.
しかしながら、上記の従来の構成では、暗部の情報が失われないように暗部の量子化係数を小さくし、符号量を多く割り当てることとなるのであるが、低ビットレートでは、発生符号量を抑えるため、高ビットレートと比べ量子化係数が全体的に大きくなる。指定ビットレートを守るために、暗部の情報を失わないだけの量子化係数を割り当てられない画像がある。その場合、量子化係数が大きくなり、暗部の情報が失われ、ノイズが発生してしまうことがある。特には、縦及び横の筋状のノイズが発生する。その結果として、画質劣化を発生させてしまうといった問題がある。 However, in the above conventional configuration, the quantization coefficient for dark areas is reduced and a large amount of code is allocated so that information in dark areas is not lost. However, at low bit rates, the quantization coefficient is generally larger than at high bit rates in order to suppress the amount of code generated. In order to maintain the specified bit rate, there are some images for which a quantization coefficient large enough to prevent the loss of information in dark areas cannot be allocated. In such cases, the quantization coefficient becomes large, information in dark areas is lost, and noise may occur. In particular, vertical and horizontal streaky noise occurs. As a result, there is a problem of degradation in image quality.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、RAW画像を低ビットレートで符号化する場合の画質劣化を抑制することができる符号化装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide an encoding device that can suppress image quality degradation when encoding RAW images at a low bit rate.
本発明に係わる符号化装置は、画像のRAWデータに基づくデータを周波数変換する変換手段と、前記変換手段によって出力された複数の周波数成分の変換係数を量子化係数に基づいて量子化する量子化手段と、ブロックごとに、当該ブロックに含まれる複数の周波数成分の量子化係数を決定する制御手段と、を有し、前記制御手段は、ブロックの明るさが、所定の閾値より低い暗部であるという所定の条件を満たす場合には、前記所定の条件を満たさない場合に比べて、低周波成分の量子化係数が小さくなり、高周波成分の量子化係数が大きくなるように、当該ブロックの量子化係数を決定する、ことを特徴とする。 The encoding device of the present invention comprises a conversion means for frequency-converting data based on raw data of an image, a quantization means for quantizing the conversion coefficients of multiple frequency components output by the conversion means based on a quantization coefficient, and a control means for determining, for each block, the quantization coefficients of the multiple frequency components contained in the block, wherein, when a predetermined condition is satisfied that the brightness of the block is a dark area lower than a predetermined threshold value, the control means determines the quantization coefficient of the block so that the quantization coefficient of the low frequency components is smaller and the quantization coefficient of the high frequency components is larger than when the predetermined condition is not satisfied.
本発明によれば、RAW画像を低ビットレートで符号化する場合の画質劣化を抑制することが可能となる。 The present invention makes it possible to suppress degradation of image quality when encoding RAW images at a low bit rate.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. Note that the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although the embodiments describe multiple features, not all of these multiple features are necessarily essential to the invention, and multiple features may be combined in any manner. Furthermore, in the attached drawings, the same reference numbers are used for the same or similar configurations, and duplicate explanations are omitted.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる符号化装置100の構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an
図1において、撮影動作の開始が指示されると、撮像対象となる被写体の光学像が、撮像光学系101を介して入力され、撮像センサー部102上に結像される。撮像センサー部102は、画素毎に配置される赤、緑、青(RGB)のカラーフィルターを透過した光を電気信号に変換する。
In FIG. 1, when an instruction to start a shooting operation is given, an optical image of a subject to be imaged is input via an imaging
図2は、撮像センサー部102に配置されるカラーフィルターの一例を示しており、符号化装置100が扱う画像の画素配列を示している。図2に示すように、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルターが画素毎にモザイク状に配置されている。そして、2×2の4画素につき赤1画素、青1画素、緑2画素が1セットとなるようにして、画素が規則的に並べられている。このような画素の配置は、一般にベイヤー配列と呼ばれる。
Figure 2 shows an example of color filters arranged in the
撮像センサー部102によって光電変換された電気信号は、センサー信号処理部103によって画素の修復処理が施される。修復処理には、撮像センサー部102における欠落画素や信頼性の低い画素に対して、周辺画素値を用いて補間したり、所定のオフセット値を減算したりする処理が含まれる。本実施形態では、センサー信号処理部103から出力される画像情報を、生(未現像)の画像を意味するRAW画像と称す。
The electrical signal photoelectrically converted by the
RAW画像は、RAW圧縮符号化部104に入力される。RAW圧縮符号化部104では、センサー信号処理部103が出力したRAW画像データから、ウェーブレット変換(周波数変換)により周波数帯(周波数成分)であるサブバンドデータを生成し、出力されたサブバンドデータに量子化を行い、サブバンド単位に符号化する。符号化されたデータをバッファ105に格納する。RAW圧縮符号化部104の処理については、後ほど詳しく説明する。
The RAW image is input to the RAW
サブバンド単位の符号化データは、バッファ105に格納された後、記録データ制御部106に入力され、記録媒体や外部記憶装置等に記録するための出力端子107に出力される。
The encoded data in subband units is stored in a
以下、RAW圧縮符号化部104の処理について詳細に説明する。図3はRAW圧縮符号化部104の構成を示すブロック図である。図3を用いてRAW圧縮符号化部104の処理について説明する。
The processing of the RAW
入力端子301から入力されたベイヤーRAWデータは、プレーン分割部302に入力される。プレーン分割部302では、ベイヤーRAWデータを色成分ごとに分割する。このとき緑(G)の成分が、赤(R)と青(B)の成分の倍となる。このため、赤(R)と隣り合う緑をG1、青(B)と隣り合う緑をG2とし、4プレーンに分割して同じ画素数のデータとして扱うこととする。
The Bayer RAW data input from the
プレーン分割部302で分割された各プレーンデータは、離散ウェーブレット変換部303に入力される。離散ウェーブレット変換部303は、入力されたプレーンデータを周波数領域信号へ変換することにより変換係数(DWT係数、ウェ-ブレット係数)を生成する。
Each plane data split by the
図4は、プレーンデータに対して、離散ウェーブレット変換(DWT)の垂直方向、水平方向のフィルタリングを施し周波数帯毎に分解することを二回行った、分解レベル2の場合のサブバンド形成図である。図4のように、本実施形態では、DWTの分解レベルを2とする。ただし、本発明は分解レベル2に限定されるものではない。 Figure 4 shows the subband formation diagram for decomposition level 2, where plain data is decomposed twice by applying vertical and horizontal filtering of discrete wavelet transform (DWT) to each frequency band. As shown in Figure 4, in this embodiment, the decomposition level of DWT is set to 2. However, the present invention is not limited to decomposition level 2.
DWTでは、垂直、水平にそれぞれフィルタをかけることにより周波数帯域を複数に分解する。そして、上記変換により生成された低域(低周波数帯)サブバンドに対して再帰的にDWTを施すことにより分解レベルを増加させ、図4のように周波数分解の粒度を細かくすることができる。なお、図4の記載において、Lvは後の数字を含めて分解レベルを示し、「L」、「H」はそれぞれ低域(低周波成分)、高域(高周波成分)を示す。その順序は、前側が水平フィルタリングを行った結果の帯域、後側が垂直フィルタリングを行った結果の帯域を示す。また、LLは、最低域サブバンドを示す。このように離散ウェーブレット変換処理を行い、サブバンド単位のデータを得る。 In DWT, the frequency band is decomposed into multiple bands by applying filters vertically and horizontally. Then, by recursively applying DWT to the low-frequency subband generated by the above transformation, the decomposition level is increased, and the granularity of the frequency decomposition can be made finer as shown in Figure 4. In the description of Figure 4, Lv indicates the decomposition level including the number after it, and "L" and "H" indicate low frequency (low frequency components) and high frequency (high frequency components), respectively. The order is as follows: the front side indicates the band resulting from horizontal filtering, and the rear side indicates the band resulting from vertical filtering. Also, LL indicates the lowest frequency subband. In this way, discrete wavelet transform processing is performed to obtain data on a subband basis.
上記のサブバンド単位のデータは量子化部304に入力される。一方、量子化係数決定部307では、サブバンド間の量子化比率を決定し、その比率により量子化係数であるQ値を算出し、量子化部304に入力する。量子化部304では、量子化係数決定部307から入力された量子化係数であるQ値を用いて、サブバンド単位のデータをウェーブレット係数毎に量子化する。なお、Q値は、その値が大きいほど符号量を削減する一方、画質劣化が顕著になる値である。量子化係数決定部307の動作の詳細は後述する。
The above subband-based data is input to the
量子化部304で量子化された画像データを、エントロピー符号化部305でエントロピー符号化し、出力端子306から出力する。また、エントロピー符号化部305の出力は、符号量算出部309に入力され、サブバンド単位の符号量が算出される。算出された符号量データは量子化制御部308に入力される。
The image data quantized by the
量子化制御部308では、ピクチャ単位及び量子化単位である矩形ブロックで量子化制御を行う。ピクチャ単位では、ピクチャ目標符号量から、次のピクチャで最適となる量子化係数(initQ値)を生成する。矩形ブロック単位では、基本となるサブバンドのQ値から比率計算を行い、矩形ブロックに対応する各サブバンドのQ値を算出する。本実施形態では、RAWデータをプレーンデータに分割してからウェーブレット変換により生成された各サブバンドの変換係数を、RAWデータ(ピクチャ)を所定の矩形サイズで分割した矩形ブロック単位で量子化係数を決定し、決定された量子化係数を用いて、サブバンド毎に量子化を実行する。そのため、1つの矩形ブロックには複数のサブバンドの変換係数が含まれ、1つの矩形ブロックに対応するサブバンドは、分解レベルごとに変換係数の数(サブバンド毎の矩形サイズ)が異なる。
The
なお、本実施形態では、量子化係数決定部307と量子化制御部308とを別の構成としたが、量子化係数決定部307を別に設けずに、量子化制御部308が、量子化係数決定部307の機能を実行するようにしてもよい。
In this embodiment, the quantization
また、量子化単位では、ピクチャ目標符号量から符号化済符号量を差し引き、残目標符号量を算出し、更に総矩形ブロック数と符号化済矩形ブロック数から残矩形ブロック数を算出する。残目標符号量を残矩形ブロック数で除算して残矩形ブロック目標符号量を算出し、ピクチャ符号化前の目標符号量を矩形ブロック数で除算して算出した矩形ブロック目標符号量と比較し、目標符号量を維持できるよう最適となる量子化係数(varQ値)を生成する。ただし、ピクチャの最初の量子化では、varQ値=initQ値である。本実施形態では、Lv1HLのQ値をvarQ値とし、量子化制御部308から出力する。
In addition, for each quantization unit, the amount of encoded code is subtracted from the picture target code amount to calculate the remaining target code amount, and the number of remaining rectangular blocks is calculated from the total number of rectangular blocks and the number of encoded rectangular blocks. The remaining target code amount is divided by the number of remaining rectangular blocks to calculate the remaining rectangular block target code amount, which is compared with the rectangular block target code amount calculated by dividing the target code amount before picture encoding by the number of rectangular blocks, and a quantization coefficient (varQ value) that is optimal for maintaining the target code amount is generated. However, in the first quantization of a picture, the varQ value = initQ value. In this embodiment, the Q value of Lv1HL is set to the varQ value and is output from the
ここで、量子化係数決定部307の量子化比率決定処理について詳細に説明する。図5は、量子化係数決定部307の量子化比率決定処理を示すフローチャートである。
Here, the quantization ratio determination process of the quantization
図5において、ステップS501では、量子化係数決定部307の処理を開始し、ステップS502では、設定されているビットレートが低ビットレートか否かを判定する。低ビットレートではないと判断された場合、ステップS506において、そのピクチャの量子化処理を全て設定1とし、ステップS511で処理を終了する。
In FIG. 5, in step S501, the process of the quantization
一方、設定されているビットレートが低ビットレートであると判断された場合、ステップS503において、制御する単位矩形ブロックのアドレス(Badr)を初期値の0とする。 On the other hand, if it is determined that the set bit rate is a low bit rate, in step S503, the address (Badr) of the unit rectangular block to be controlled is set to the initial value of 0.
次に、ステップS504では、Badrにおける矩形ブロックのDC評価値(DCV)を取得する。本実施形態では、DC評価値として各プレーンで同位置のR,G1,G2,Bの平均値を用いる。 Next, in step S504, the DC evaluation value (DCV) of the rectangular block in Badr is obtained. In this embodiment, the average value of R, G1, G2, and B at the same position in each plane is used as the DC evaluation value.
ステップS505では、上記のDCVが任意に設定された閾値(DC_Thr)より小さいか否かを判定する。DCVがDC_Thr以上の場合、ステップS507において、Badrの量子化設定を設定1とする。また、DCVがDC_Thrより小さい場合は、ステップS508において、Badrの量子化設定を設定2とする。 In step S505, it is determined whether the DCV is smaller than an arbitrarily set threshold (DC_Thr). If the DCV is equal to or greater than DC_Thr, in step S507, the quantization setting of Badr is set to setting 1. If the DCV is smaller than DC_Thr, in step S508, the quantization setting of Badr is set to setting 2.
これらのステップS507、S508の後、ステップS509において、Badrがピクチャの最後のブロックか否かの判定を行う。Badrがピクチャの最後のブロックでなければ、ステップS510において、Badrに1を加算して、ステップS504に戻る。また、Badrがピクチャの最後のブロックであれば、ステップS511において、処理を終了する。 After steps S507 and S508, in step S509, it is determined whether Badr is the last block of the picture. If Badr is not the last block of the picture, in step S510, 1 is added to Badr, and the process returns to step S504. If Badr is the last block of the picture, the process ends in step S511.
なお、本実施形態では、DC評価値として各プレーンで同位置のR,G1,G2,Bの平均値を用いたが、この値に限定されるものではない。 In this embodiment, the average value of R, G1, G2, and B at the same position in each plane is used as the DC evaluation value, but this is not limited to this value.
次に、上記の設定1、設定2について説明する。これらの設定では、各サブバンドのQ値の関係を決定していく。 Next, we will explain the above settings 1 and 2. In these settings, the relationship between the Q values of each subband is determined.
図4のDWTにおけるLv1(分解レベル1:低次の分解レベル)の各サブバンドのQ値を、QLv1LH、QLv1HL、QLv1HHとし、Lv2(分解レベル2:高次の分解レベル)の各サブバンドのQ値を、QLv2LL、QLv2LH、QLv2HL、QLv2HHとし、これを用いて説明を行う。 The Q values of each subband of Lv1 (decomposition level 1: low-order decomposition level) in the DWT of Figure 4 are QLv1LH, QLv1HL, and QLv1HH, and the Q values of each subband of Lv2 (decomposition level 2: high-order decomposition level) are QLv2LL, QLv2LH, QLv2HL, and QLv2HH, and will be used for the explanation.
前提として、各Q値の最小値は1とする。 As a premise, the minimum value of each Q value is 1.
Min(QLv2LH)=1
Min(QLv2HL)=1
Min(QLv2HH)=1 …式(1)
Min(QLv1LH)=1
Min(QLv1HL)=1
Min(QLv1HH)=1
まず、設定1について説明する。通常時、分解レベルに応じたQ値の比率は、下記の式で示される。
Min(QLv2LH) = 1
Min(QLv2HL)=1
Min(QLv2HH)=1 ... Equation (1)
Min(QLv1LH) = 1
Min(QLv1HL)=1
Min(QLv1HH)=1
First, a description will be given of setting 1. Normally, the ratio of the Q value according to the decomposition level is expressed by the following formula.
QLv2LH:QLv1LH=1:2
QLv2HL:QLv1HL=1:2 … 式(2)
QLv2HH:QLv1HH=1:2
ただし、
QLv2LH=QLv2HL=QLv2HH/2 … 式(3)
である。設定1では、上記式(2)及び式(3)で示されるパラメータが用いられる。
QLv2LH:QLv1LH=1:2
QLv2HL:QLv1HL=1:2 … Equation (2)
QLv2HH:QLv1HH=1:2
however,
QLv2LH=QLv2HL=QLv2HH/2... Formula (3)
In setting 1, the parameters shown in the above formulas (2) and (3) are used.
設定2では、低ビットレート時の暗部に用いるパラメータが設定される。低ビットレートでは、発生符号量を抑えるため量子化係数が大きくなる。また暗部では、画像信号が小さいため、DWT係数が小さくなる。DWT係数が小さく、量子化係数が大きい場合、量子化後に逆量子化を行った復号DWT係数が0となる可能性が高くなる。 In setting 2, parameters to be used for dark areas at low bit rates are set. At low bit rates, the quantization coefficient is large to reduce the amount of generated code. Also, in dark areas, the image signal is small, so the DWT coefficient is small. If the DWT coefficient is small and the quantization coefficient is large, there is a high possibility that the decoded DWT coefficient obtained by inverse quantization after quantization will be 0.
例えば、Lv1のHL/LH/HHの復号DWT係数が全て0となる個所に、Lv1のHLのみ復号DWT係数がn(n≠0)となった場合、画像としては縦線が現れる。原画ではそれほど強い縦線でなくとも、量子化後は縦線のみとして現れるため、強調され目立ってしまう。 For example, if the decoded DWT coefficient of only HL of Lv1 is n (n ≠ 0) in a location where the decoded DWT coefficients of HL/LH/HH of Lv1 are all 0, vertical lines will appear in the image. Even if the vertical lines are not very strong in the original image, after quantization they will only appear as vertical lines, making them emphasized and noticeable.
図6は、Lv1のサブバンドにおいて、1つのみ復号DWT係数が0以外となった画像を示している。図のような短い線は画質劣化のように見えてしまう。 Figure 6 shows an image in which only one decoded DWT coefficient in the Lv1 subband is non-zero. The short lines in the figure look like degradation of image quality.
このような画質劣化を防ぐためには、量子化係数を大きくし、Lv1の復号DWT係数を0とすることである。しかしながら、Lv2の復号DWT係数も0となってしまうと、DC成分のみの状態となり、暗部が解像せず画質劣化となってしまう。したがって、Lv2の係数は0とならないようにする必要がある。 To prevent this degradation in image quality, the quantization coefficient is increased and the decoded DWT coefficient of Lv1 is set to 0. However, if the decoded DWT coefficient of Lv2 also becomes 0, the result will be a state of only DC components, which will result in poor resolution of dark areas and degradation in image quality. Therefore, it is necessary to ensure that the coefficient of Lv2 does not become 0.
図7は、暗部における符号量配分の概念を示す図である。図7に示すように、Lv2の係数を0とならないように、同位置のLv1の量子化係数を大きくすることにより、Lv2の量子化係数を小さくするように符号量を配分する。このように配分することにより、他の位置には大きな影響が及ばないようにしている。 Figure 7 shows the concept of code amount allocation in dark areas. As shown in Figure 7, the code amount is allocated so that the quantization coefficient of Lv2 is reduced by increasing the quantization coefficient of Lv1 at the same position so that the coefficient of Lv2 does not become 0. By allocating in this way, it is possible to prevent a large impact on other positions.
上記より、設定2の分解レベルに応じたQ値の比率は、
QLv2LH:QLv1LH=1:8
QLv2HL:QLv1HL=1:8 … 式(4)
QLv2HH:QLv1HH=1:8
となる。ただし、分母は任意に変更できるものとし、同位置の発生符号量を同等のものとする比率をフィードバック等で求めてもよい。
From the above, the ratio of Q values according to the decomposition level of setting 2 is
QLv2LH:QLv1LH=1:8
QLv2HL:QLv1HL=1:8 ... Equation (4)
QLv2HH:QLv1HH=1:8
However, the denominator can be changed arbitrarily, and a ratio that makes the amount of generated code at the same position equal may be obtained by feedback or the like.
設定2では、上記式(4)及び式(3)で示されるパラメータが用いられる。上記は、量子化係数の比率であるため、同位置の分解レベル間の符号量が完全に一対一で配分されるとは限らないが、画質劣化を抑制できる。 In setting 2, the parameters shown in the above formula (4) and formula (3) are used. Since the above is the ratio of the quantization coefficients, the amount of code between decomposition levels at the same position is not necessarily distributed exactly one-to-one, but degradation of image quality can be suppressed.
このようにして、各サブバンドの量子化比率が決定される。量子化制御部308から出力される最適なLv1HLの量子化係数(varQ値)に基づいて、各サブバンドの量子化係数のQ値が決定される。
In this way, the quantization ratio of each subband is determined. The Q value of the quantization coefficient of each subband is determined based on the optimal Lv1HL quantization coefficient (varQ value) output from the
なお、本実施形態では、量子化比率だけではなく、丸め処理も設定1、設定2で切り替えることも可能である。また、本実施形態では、量子化比率として各サブバンドの量子化係数の比率を用いたが、各サブバンドにおける符号量比率を用いて、各サブバンドの量子化係数を算出するようにしてもよい。 In this embodiment, not only the quantization ratio but also the rounding process can be switched between settings 1 and 2. In addition, in this embodiment, the ratio of the quantization coefficients of each subband is used as the quantization ratio, but the quantization coefficient of each subband may be calculated using the code amount ratio in each subband.
量子化処理を行う際、丸め処理が行われる。丸め処理では、量子化係数による除算時に端数を切り上げるか切り捨てるかの範囲で数値が変わる。四捨五入では、量子化誤差は小さくなる。このため設定1では、四捨五入かそれに近い丸め処理を行う。 When quantization is performed, rounding is performed. In rounding, the value changes depending on whether the fraction is rounded up or down when dividing by the quantization coefficient. Rounding reduces quantization error. For this reason, setting 1 performs rounding or a similar rounding process.
しかしながら、ウェーブレット係数が入力値より大きくなるということは、より高周波成分が発生してしまうことであり、入力画像より強調されてしまう部分が発生することとなる。図6のような現象は、このような場合においても発生する。このため、設定2では、暗部の高周波数帯の画質劣化を抑えるために、切り捨てかそれに近い丸め処理を行う。以上が、設定1、設定2についての説明である。 However, when the wavelet coefficient becomes larger than the input value, more high frequency components are generated, resulting in some parts of the input image being emphasized. The phenomenon shown in Figure 6 can occur even in such cases. For this reason, in setting 2, truncation or a similar rounding process is performed to suppress deterioration of image quality in the high frequency bands of dark areas. This concludes the explanation of settings 1 and 2.
以上のようにして、低ビットレート時、暗部に発生するノイズ発生を抑制することにより、画質劣化を防いだRAW画像記録が可能となる。 In this way, by suppressing noise that occurs in dark areas at low bit rates, it is possible to record RAW images without degrading image quality.
(第2の実施形態)
この第2の実施形態においては、符号化装置のブロック構成は、図1に示した第1の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、図1におけるRAW圧縮符号化部104の処理が第1の実施形態と異なるので、その部分について詳しく説明する。
Second Embodiment
In the second embodiment, the block configuration of the encoding device is similar to that of the first embodiment shown in Fig. 1. However, in this embodiment, the processing of the RAW
図8は、本実施形態におけるRAW圧縮符号化部104の構成を示すブロック図である。第1の実施形態で用いた図3と同一の機能部分には同一の符号を付している。図8を用いて本実施形態におけるRAW圧縮符号化部104の処理について説明する。全体的な処理は第1の実施形態と同様であるので、処理が異なる部分であるプレーン変換部810及び量子化係数決定部307について以下に説明する。
Figure 8 is a block diagram showing the configuration of the RAW
プレーン変換部810は、プレーン分割部302から出力された各色成分のプレーンデータを色変換処理し、輝度プレーン(輝度成分)と色差プレーン(色差成分)から成る複数プレーンに分離する。本実施形態では、輝度Y、色差C1,C2,C3から成る4プレーンを生成する。例えば、変換式は、下記のようになる。
The
Y=(R+B+G1+G2)/4 … 式(5)
C1=R-G1 … 式(6)
C2=B-G2 … 式(7)
C3=(R+G1)/2-(B+G2)/2 … 式(8)
上記変換を行った各プレーンデータを離散ウェーブレット変換部303に入力する。
Y=(R+B+G1+G2)/4... Formula (5)
C1=RG1... Formula (6)
C2=B-G2... Formula (7)
C3=(R+G1)/2-(B+G2)/2... Formula (8)
Each plane data that has been subjected to the above conversion is input to a discrete
また、量子化係数決定部307では、処理は第1の実施形態で図5を用いて説明した通りであるが、設定が異なるため、その点について説明する。
The quantization
本実施形態での設定1、設定2について説明する。これらの設定では、各サブバンドのQ値の関係を決定していくが、輝度プレーンと色差プレーンで設定が異なる。 We will now explain settings 1 and 2 in this embodiment. In these settings, the relationship between the Q values of each subband is determined, but the settings are different for the luminance plane and the chrominance plane.
図4のDWT におけるLv1の各サブバンドのQ値を、QLv1LH、QLv1HL、QLv1HHとし、Lv2の各サブバンドのQ値を、QLv2LL、QLv2LH、QLv2HL、QLv2HHとし、これらを用いて説明を行う。また、輝度プレーンY及び色差プレーンC1,C2,C3でQ値が異なる値を取る場合は、各々のQ値を、YQ、 C1Q、C2Q、C3Qとして説明する。前提は第1の実施形態と同様であり、各Q値の最小値は1とする(式(1))。 The Q values of each subband of Lv1 in the DWT of FIG. 4 are QLv1LH, QLv1HL, and QLv1HH, and the Q values of each subband of Lv2 are QLv2LL, QLv2LH, QLv2HL, and QLv2HH, and will be used in the following explanation. In addition, when the Q values of the luminance plane Y and the chrominance planes C1, C2, and C3 are different, the respective Q values will be explained as YQ, C1Q, C2Q, and C3Q. The premise is the same as in the first embodiment, and the minimum value of each Q value is 1 (Equation (1)).
まず、設定1について説明する。通常時、分解レベルに応じたQ値の比率は、式(2)及び式(3)で示される通りである。ただし、プレーンによる割り当てが違い、
YQLv1LH:C1QLv1LH:C2QLv1LH:C3QLv1LH
=αY:αC1:αC2:αC3 … 式(9)
となる。
このとき、
αY ≦ αC1=αC2
αY ≦ αC3 …式(10)
となる。
First, setting 1 will be described. Normally, the ratio of Q values according to the decomposition level is as shown in formulas (2) and (3). However, the allocation by plane is different,
YQLv1LH: C1QLv1LH: C2QLv1LH: C3QLv1LH
= αY: αC1: αC2: αC3... Formula (9)
It becomes.
At this time,
αY≦αC1=αC2
αY ≦ αC3…Formula (10)
It becomes.
各パラメータαY、αC1、αC2、αC3は任意に与えるものであり、αYは、他のプレーンの量子化係数と同じかそれ以下となるように設定される。設定1では、上記の式(9)、式(10)及び式(3)で示されるパラメータが用いられる。 Each parameter αY, αC1, αC2, and αC3 is given arbitrarily, and αY is set to be equal to or less than the quantization coefficients of the other planes. In setting 1, the parameters shown in the above formulas (9), (10), and (3) are used.
設定2では、第1の実施形態と同様に低ビットレート時の暗部に用いるパラメータが設定される。第1の実施形態と同様にLv2の係数は0とならないようにする必要がある。設定2の分解レベルに応じたQ値の比率は、式(4)のようになる。設定2では、上記の式(4)、式(9)、式(10)及び式(3)で示されるパラメータが用いられる。Lv1の量子化係数を大きくすることにより、発生符号量を抑え、その分でLv2の量子化係数を小さくすることが出来る。 In setting 2, parameters to be used for dark areas at low bit rates are set as in the first embodiment. As in the first embodiment, it is necessary that the coefficient of Lv2 is not 0. The ratio of Q values according to the decomposition levels in setting 2 is as shown in equation (4). In setting 2, the parameters shown in equations (4), (9), (10), and (3) above are used. By increasing the quantization coefficient of Lv1, the amount of generated code can be reduced, and the quantization coefficient of Lv2 can be reduced accordingly.
また、式(10)のパラメータにおいて、αYを小さくした場合、
YQLv2LH:YQLv1LH=1:8
YQLv2HL:YQLv1HL=1:8 … 式(11)
YQLv2HH:YQLv1HH=1:8
とし、色差プレーンは式(2)としてもよい。
Moreover, in the parameter of the formula (10), when αY is made small,
YQLv2LH:YQLv1LH=1:8
YQLv2HL:YQLv1HL=1:8... Formula (11)
YQLv2HH:YQLv1HH=1:8
and the chrominance plane may be expressed as equation (2).
このようにして、各サブバンドの量子化比率が決定される。量子化制御部308から出力される最適なLv1HLの量子化係数(varQ値)を元に、各サブバンドの量子化係数のQ値が決定される。丸め処理に関しては、第1の実施形態と同様である。以上が、設定1、設定2についての説明である。
In this way, the quantization ratio of each subband is determined. The Q value of the quantization coefficient of each subband is determined based on the optimal Lv1HL quantization coefficient (varQ value) output from the
以上のようにして、プレーン変換を行った画像も、低ビットレート時、暗部に発生するノイズ発生を抑制することにより、画質劣化を防いだRAW画像記録が可能となる。 In this way, even for images that have undergone plane conversion, noise that occurs in dark areas at low bit rates can be suppressed, making it possible to record RAW images without degrading image quality.
また、本実施形態では、式(5)~式(8)を用いてプレーン変換部810の説明をしたが、BT.601、BT.709やBT.2020等のYCbCr形式や他の色空間変換形式を用いてもよい。
その場合、
C1=Cb
C2=Cr
C3=(G1-G2)/2
としてもよい。
In addition, in the present embodiment, the
In that case,
C1=Cb
C2=Cr
C3=(G1-G2)/2
It is also possible to use the following.
(他の実施形態)
また本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現できる。
Other Embodiments
The present invention can also be realized by a process in which a program for realizing one or more of the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or device read and execute the program. The present invention can also be realized by a circuit (e.g., ASIC) for realizing one or more of the functions.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are appended to disclose the scope of the invention.
101:撮像光学系、102:撮像センサー部、103:センサー信号処理部、104:RAW圧縮符号化部、105:バッファ、106:記録データ制御部、107:出力端子、301:入力端子、302:プレーン分割部、303:離散ウェーブレット変換部、304:量子化部、305:エントロピー符号化部、306:出力端子、307:量子化係数決定部、308:量子化制御部、309:符号量算出部、810:プレーン変換部 101: Imaging optical system, 102: Imaging sensor unit, 103: Sensor signal processing unit, 104: RAW compression encoding unit, 105: Buffer, 106: Recording data control unit, 107: Output terminal, 301: Input terminal, 302: Plane division unit, 303: Discrete wavelet transform unit, 304: Quantization unit, 305: Entropy encoding unit, 306: Output terminal, 307: Quantization coefficient determination unit, 308: Quantization control unit, 309: Code amount calculation unit, 810: Plane conversion unit
Claims (14)
前記変換手段によって出力された複数の周波数成分の変換係数を量子化係数に基づいて量子化する量子化手段と、
ブロックごとに、当該ブロックに含まれる複数の周波数成分の量子化係数を決定する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、ブロックの明るさが、所定の閾値より低い暗部であるという所定の条件を満たす場合には、前記所定の条件を満たさない場合に比べて、低周波成分の量子化係数が小さくなり、高周波成分の量子化係数が大きくなるように、当該ブロックの量子化係数を決定する、
ことを特徴とする符号化装置。 A conversion means for converting frequency of data based on raw data of an image;
a quantization means for quantizing the transform coefficients of the plurality of frequency components output by the transform means based on a quantization coefficient;
A control means for determining, for each block, a quantization coefficient of a plurality of frequency components included in the block;
the control means, when a predetermined condition that the brightness of the block is a dark area lower than a predetermined threshold is satisfied, determines the quantization coefficient of the block such that the quantization coefficient of the low frequency component is smaller and the quantization coefficient of the high frequency component is larger than when the predetermined condition is not satisfied.
13. An encoding device comprising:
複数の周波成分に対応する量子化比率に基づいて、前記複数の周波数成分ごとの量子化係数を決定し、
ブロックの明るさが前記所定の条件を満たす場合には、当該ブロックの量子化比率を変更することにより、前記所定の条件を満たさない場合に比べて、当該ブロックの低周波成分の量子化係数が小さくなり、当該ブロックの高周波成分の量子化係数が大きくなるように量子化係数を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の符号化装置。 The control means
determining a quantization coefficient for each of the plurality of frequency components based on a quantization ratio corresponding to the plurality of frequency components;
The encoding device according to claim 1 or 2, characterized in that, when the brightness of a block satisfies the specified condition, the quantization ratio of the block is changed so that the quantization coefficient of the low-frequency components of the block is smaller and the quantization coefficient of the high-frequency components of the block is larger than when the specified condition is not satisfied.
前記制御手段は、ブロックの明るさが前記所定の条件を満たす場合には、前記所定の条件を満たさない場合に比べて、当該ブロックの高次の分解レベルの高周波成分のサブバンドの量子化係数が小さくなり、当該ブロックの低次の分解レベルの高周波成分のサブバンドの量子化係数が大きくなるように量子化係数を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の符号化装置。 The transforming means performs a wavelet transform on data based on raw data of an image to generate transform coefficients of a plurality of subbands;
The encoding device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that, when the brightness of a block satisfies the specified condition, the control means determines the quantization coefficients so that the quantization coefficients of the subbands of high-frequency components of a higher-order decomposition level of the block are smaller and the quantization coefficients of the subbands of high-frequency components of a lower-order decomposition level of the block are larger when the brightness of the block satisfies the specified condition, compared to when the specified condition is not satisfied.
前記制御手段は、前記複数のサブバンドの量子化比率に基づいて、ブロックに含まれる複数のサブバンドに対する量子化係数を決定し、
前記制御手段は、ブロックの明るさが前記所定の条件を満たす場合には、第1の量子化比率を用いて当該ブロックの各サブバンドの量子化係数を決定し、ブロックの明るさが前記所定の条件を満たさない場合は、第2の量子化比率を用いて当該ブロックの各サブバンドの量子化係数を決定し、
前記第1の量子化比率は、前記第2の量子化比率よりも、分解レベル2の高周波成分の量子化係数が小さくなり、分解レベル1の高周波成分の量子化係数が大きくなる比率であることを特徴とする請求項1または2に記載の符号化装置。 The transforming means performs a wavelet transform on data based on raw data of an image to generate transform coefficients of a plurality of subbands;
The control means determines quantization coefficients for a plurality of subbands included in a block based on quantization ratios of the plurality of subbands;
the control means determines a quantization coefficient of each subband of the block using a first quantization ratio when the brightness of the block satisfies the predetermined condition, and determines a quantization coefficient of each subband of the block using a second quantization ratio when the brightness of the block does not satisfy the predetermined condition;
3. The encoding device according to claim 1, wherein the first quantization ratio is a ratio in which the quantization coefficients of high frequency components at decomposition level 2 are smaller than the second quantization ratio, and the quantization coefficients of high frequency components at decomposition level 1 are larger than the second quantization ratio.
前記変換工程において出力された複数の周波数成分の変換係数を量子化係数に基づいて量子化する量子化工程と、
ブロックごとに、当該ブロックに含まれる複数の周波数成分の量子化係数を決定する制御工程と、を有し、
前記制御工程では、ブロックの明るさが、所定の閾値より低い暗部であるという所定の条件を満たす場合には、前記所定の条件を満たさない場合に比べて、低周波成分の量子化係数が小さくなり、高周波成分の量子化係数が大きくなるように、当該ブロックの量子化係数を決定する、
ことを特徴とする符号化方法。 A conversion step of frequency converting data based on raw data of an image;
a quantization step of quantizing the transformation coefficients of the plurality of frequency components output in the transformation step based on a quantization coefficient;
A control step of determining, for each block, a quantization coefficient of a plurality of frequency components included in the block;
In the control step, when a predetermined condition that the brightness of the block is a dark area lower than a predetermined threshold is satisfied, the quantization coefficient of the block is determined so that the quantization coefficient of the low frequency component is smaller and the quantization coefficient of the high frequency component is larger than when the predetermined condition is not satisfied.
13. An encoding method comprising:
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