УСТРОЙСТВО КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, СПОСОБЫ КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ИХ ПРОГРАММЫ И НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ, ЗАПИСАННЫЙ ПРОГРАММАМИ
IMAGE CODING AND DECODING APPARATUS, IMAGE CODING AND DECODING METHODS, PROGRAMS THEREFOR AND RECORDING MEDIUM ON WHICH PROGRAM IS RECORDED

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая группа изобретений относится к устройству кодирования изображения и способу для кодирования изображения с использованием внутрикадрового предсказания, устройству декодирования изображения и способу для декодирования кодированных данных, кодированных посредством технологии кодирования изображения, программе кодирования изображения для использования при реализации устройства кодирования изображения и машиночитаемого носителя записи, записанного программой, и программе декодирования изображения для использования при реализации устройства декодирования изображения и машинно-читаемого носителя записи, записанного программой.
Испрашивается приоритет по заявке № 2007-267614 на выдачу патента Японии, зарегистрированной 15 октября 2007 года, содержимое которой включено в материалы настоящей заявки посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Поскольку кодирование с внутрикадровым предсказанием, которое выполняет предсказание в пределах одного и того же кадра, едва ли может достигать такой же высокой эффективности сжатия, как достигаемая кодированием с межкадровым предсказанием, которое выполняет предсказание между разными кадрами, есть потребность в схеме кодирования с внутрикадровым предсказанием с высокой эффективностью сжатия. Более того, есть вероятность, что улучшение эффективности сжатия, получаемое внутрикадровым кодированием вносит вклад в улучшение эффективности сжатия межкадрового кодирования, которое опирается на изображение, и, таким образом, ввиду этого, ожидается улучшение эффективности сжатия схемы кодирования с внутрикадровым предсказанием.
Внутрикадровое предсказание, которое выполняет предсказание в пределах одного и того же кадра в пространственных измерениях, было перенято, начиная со стандарта H.264/MPEG-4AVC кодирования видео (например, обратитесь к стр. 106 непатентного документа 1).
Внутрикадровое предсказание выполняется на поблочной основе, и в H.264/MPEG-4AVC три разновидности размеров (4×4, 8×8 и 16×16) блока могут использоваться по отношению к сигналу яркости. Более того, в соответственных размерах блока, может выбираться множество режимов предсказания. В случае размера блока 4×4 и 8×8, были подготовлены 9 разновидностей режимов предсказания, а в случае размера блока 16×16, были подготовлены 4 разновидности режимов предсказания.
По отношению к сигналу цветности, может использоваться только размер блока 8×8, и его направление предсказания является таким же, как в сигнале яркости блока 16×16. Однако зависимость между количествами режимов предсказания и направлениями предсказания является отличным от него (например, обратитесь к стр. 106-112 непатентного документа 1 и стр. 116-135 непатентного документа 2).
Для этих различных разновидностей размеров блока и режимов предсказания, без каких бы то ни было исключений, пиксели, сформированные благодаря внутрикадровому предсказанию, получаются копированием таких же значений, как у пикселей, которые расположены в блоке, соседнем блоку, который должен кодироваться, и которые являются ближайшими к блоку, который должен кодироваться, без изменения значений пикселей.
В качестве конкретного примера, фиг.36 иллюстрирует случай, в котором блок, который должен кодироваться, является блоком 4×4 сигнала яркости, а его режим предсказания является вертикальным предсказанием (режимом 0 предсказания). В дальнейшем, пояснение будет проведено при условии, что используется сигнал яркости, если не упомянут другой способ действий.
В конкретном примере, который показан на фиг.36, значение пикселя Х в блоке, расположенном выше слева от блока, который должен кодироваться, значения пикселей A, B, C и D в блоке, расположенном на блоке, который должен кодироваться, значения пикселей E, F, Q и H в блоке, расположенном выше справа от блока, который должен кодироваться, и значения пикселей I, J, K и L в блоке, расположенном слева от блока, который должен кодироваться, используются при предсказании.
Поскольку режим 0 предсказания является предсказанием в вертикальном направлении, значение (например, 73) пикселя A копируется в четыре следующих один за другим пикселя, которые расположены под пикселем A. Таким же образом, значение (например, 79) пикселя B, значение (например, 86) пикселя C и значение (например, 89) пикселя D копируются в четыре следующих один за другим пикселя, которые расположены ниже пикселей B, C и D, соответственно.
Как описано выше, в традиционной области техники, пиксели, сформированные благодаря внутрикадровому предсказанию, получаются копированием таких же значений, как у пикселей, которые расположены в блоке, соседнем блоку, который должен кодироваться, и которые являются ближайшими к блоку, который должен кодироваться, без изменения значений пикселей.
В этом случае, в зависимости от положения блока, который должен кодироваться, может не быть блока, который должен указываться в качестве опоры. В этом случае, предсказание может выполняться присваиванием значения 128 или значения соседнего пикселя. Например, в блоке, включающем в себя самую верхнюю строку кадра, девять пикселей от X до H неизменно не могут указываться в качестве опоры, таким образом, используется значение 128. Более того, если существуют верхний левый и верхний блоки, но не существует верхнего правого блока, предсказанные пиксели формируются присваиванием значения пикселя D пикселям E, F, Q и H.
Более того, в качестве усовершенствованной технологии внутрикадрового предсказания, была предложена схема, которая дает возможность интерполяционного предсказания по пикселям, расположенным на правой стороне или нижней стороне блока, изменением порядка сканирования блоков в макроблоке (например, обратитесь к непатентному документу 3).
A
B
bipred
bipred
A
B
Эта схема предложена так, что, если предполагается, что две разновидности режимов A и B предсказания выбраны из множества отобранных (предполагаемых) режимов предсказания, и предсказанные значения в случае применения выбранных режимов предсказания к положению (i, j) пикселя указываются как s(i, j) и s(i, j), предсказанное значение s(i, j) пикселя в положении (i, j) пикселя рассчитывается посредством следующего уравнения, s(i, j)=a·s(i, j)+b*s(i, j), где a и b - значения весов.
[Непатентный документ 1] Sakae Okubo, Shinya Kadono, Yoshihiro Kikuchi, and Teruhiko Suzuki: «Revised Version H.264/AVC Textbook», pp. 106-112, 2006 (Сакаи Окубо, Шиньа Кадоно, Йошихиро Кикучи и Терухико Сузуки: «Исправленная версия пособия по H.264/AVC», стр. 106-112, 2006 года).
[Непатентный документ 2] ITU-T Study Group 16-Question 6/16: «Draft new Corrigendum 1 to H.264 «Advanced video coding for generic audiovisual services», pp. 116435, 2005 (6/16 из 16 запросов исследовательской группы ITU-T: «Черновик новой поправки 1 в H.264 «Передовое кодирование видео для базовых аудиовизуальных услуг», стр. 116435, 2005 года).
st
го
[Непатентный документ 3] Taichiro Shiodera, Akiyuki Tanizawa, and Takeshi Chujoh: «Block Based Extra/Intra-polating Prediction for Intra Coding», Picture Coding Symposium of Japan. 21 Symposium Data. pp. 123-124, 2006 (Таичиро Шиодера, Акиюки Танизава и Такеши Чуджох: «Основанная на блоках экстра/интраполяционное предсказание для внутрикадрового кодирования», симпозиум по кодированию киноизображения в Японии, данные 21 симпозиума, стр. 123-124, 2006).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМА, КОТОРАЯ ДОЛЖНА БЫТЬ РЕШЕНА ИЗОБРЕТЕНИЕМ
Как описано в непатентном документе 1, в случае формирования предсказанного пикселя, традиционное внутрикадровое предсказание копирует опорный пиксель, как он есть, без изменения его значения пикселя.
В случае, в котором значение исходного сигнала не изменяется в направлении предсказания, традиционное внутрикадровое предсказание не имеет проблем. Однако, вообще, исходный сигнал имеет свойство последовательного изменения своего значения вдоль направления предсказания.
Вследствие этого, в случае следования традиционному внутрикадровому предсказанию, есть проблема по той причине, что невозможно избежать увеличения остаточного сигнала, и, таким образом, эффективность сжатия ухудшается.
То есть, проблема есть по той причине, что применение традиционного внутрикадрового предсказания к изображению, в котором значение исходного сигнала пространственно изменяется, то есть, изображению, которое включает в себя большую градацию (такое изображение является обычным), приводит к увеличению остаточного сигнала, чтобы ухудшать эффективность сжатия.
С другой стороны, хотя схема, описанная в непатентном документе 3, использует способ, который выполняет внутрикадровое предсказание на основании предсказанных значений, когда применяются две разновидности режимов предсказания, этот способ не выполняет предсказание с использованием свойства градации, которое имеет исходный сигнал. Соответственно, значительное улучшение эффективности сжатия не может ожидаться.
Настоящее изобретение было сделано, принимая во внимание описанных выше обстоятельств, а его цель состоит в том, чтобы предложить новейшую технологию кодирования изображения, которая может улучшать эффективность сжатия, когда изображение, которое включает в себя большую градацию, кодируется внутрикадровым предсказанием.
СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
[1] Первый аспект
Для того чтобы достичь вышеприведенной цели, настоящее изобретение предлагает устройство кодирования изображения для кодирования изображения с использованием внутрикадрового предсказания, которое включает в себя (i) средство выбора для выбора градиента значения пикселя, который указан сигналом изображения, который должен предсказываться, среди множества отобранных градиентов; (ii) средство формирования для формирования предсказанного сигнала с градиентом, примененным к нему в соответствии с расстоянием от опорного пикселя предсказания, на основании градиента, выбранного средством выбора; (iii) средство внутрикадрового кодирования для внутрикадрового кодирования сигнала изображения, который должен предсказываться, на основании предсказанного сигнала, сформированного средством формирования; и (iv) средство кодирования информации о градиенте для кодирования информации, указывающей величину градиента (то есть информации о самой величине, информации такой, как индекс, который дает возможность идентифицировать величину), выбранного средством выбора.
Описанное выше средство обработки, равным образом, может быть реализовано компьютерной программой. Компьютерная программа может поставляться в качестве записанной на надлежащем машинно-читаемом носителе записи или может поставляться через сеть. Компьютерная программа может быть установлена, когда осуществлено настоящее изобретение, и может работать на средстве управления, таком как ЦПУ, тем самым, реализуя настоящее изобретение.
Для соответствия устройству кодирования изображения в соответствии с настоящим изобретением, настоящее изобретение предлагает устройство декодирования изображения для декодирования кодированных данных изображения, кодированных с использованием внутрикадрового предсказания, которое включает в себя (i) средство получения для получения информации о градиенте, используемой на стороне кодирования изображения, посредством декодирования информации для применения градиента значения пикселя к предсказанному сигналу в соответствии с расстоянием от опорного пикселя предсказания; (ii) средство восстановления для восстановления предсказанного сигнала, сформированного на стороне кодирования изображения, на основании градиента, полученного средством получения; и (iii) средство формирования для декодирования остаточного сигнала, кодированного на стороне кодирования изображения, и формирования декодированного сигнала изображения на основании декодированного остаточного сигнала и предсказанного сигнала, восстановленного средством восстановления.
Описанное выше средство обработки, равным образом, может быть реализовано компьютерной программой. Компьютерная программа может поставляться в качестве записанной на надлежащем машиночитаемом носителе записи или может поставляться через сеть. Компьютерная программа может быть установлена, когда осуществлено настоящее изобретение, и может работать на средстве управления, таком как ЦПУ, тем самым, реализуя настоящее изобретение.
В первом аспекте настоящего изобретения, в качестве сконфигурированного выше, устройство кодирования изображения, например, формирует множество отобранных предсказанных сигналов, имеющих разные градиенты, на основании множества отобранных градиентов, и выбирает градиент, указанный сигналом изображения, который должен предсказываться, среди множества отобранных градиентов, идентифицируя отобранный предсказанный сигнал, имеющий минимальную стоимость кодирования, среди отобранных предсказанных сигналов.
Затем, устройство кодирования изображения формирует предсказанный сигнал с градиентом, примененным к нему в соответствии с расстоянием от опорного пикселя предсказания, на основании выбранного градиента и выполняет внутрикадровое кодирование сигнала изображения, который должен предсказываться, на основании сформированного предсказанного сигнала. Затем, устройство кодирования изображения кодирует информацию, указывающую величину выбранного градиента, для информирования устройства декодирования изображения о величине выбранного градиента.
Устройство декодирования изображения, которое приняло кодированные данные, сформированные устройством кодирования изображения, получает информацию о градиенте, используемом на стороне кодирования изображения, посредством кодирования информации, указывающей величину кодированного градиента. Затем, устройство декодирования изображения восстанавливает предсказанный сигнал, сформированный на стороне кодирования изображения, на основании полученного градиента, декодирует остаточный сигнал, кодированный на стороне кодирования изображения, и формирует декодированный сигнал изображения на основании декодированного остаточного сигнала и восстановленного предсказанного сигнала.
[2] Второй аспект
Более того, для того, чтобы достичь вышеприведенной цели, настоящее изобретение предлагает устройство кодирования изображения для кодирования изображения с использованием внутрикадрового предсказания, которое включает в себя (i) средство оценки для оценки градиента значения пикселя, который указан сигналом изображения, который должен предсказываться, на основании сигнала изображения, который уже был закодирован; (ii) средство формирования для формирования предсказанного сигнала с градиентом, примененным к нему в соответствии с расстоянием от опорного пикселя предсказания, на основании градиента, оцененного средством оценки; и (iii) средство внутрикадрового кодирования для внутрикадрового кодирования сигнала изображения, который должен предсказываться, на основании предсказанного сигнала, сформированного средством формирования.
Описанное выше средство обработки может даже быть реализовано компьютерной программой. Компьютерная программа может поставляться в качестве записанной на надлежащем машиночитаемом носителе записи или может поставляться через сеть. Компьютерная программа может быть установлена, когда осуществлено настоящее изобретение, и может работать на средстве управления, таком как ЦПУ, тем самым, реализуя настоящее изобретение.
Для соответствия устройству кодирования изображения в соответствии с настоящим изобретением, настоящее изобретение предлагает устройство декодирования изображения для декодирования кодированных данных изображения, кодированных с использованием внутрикадрового предсказания, которое включает в себя (i) средство оценки для оценки градиента значения пикселя, который указан сигналом изображения, который должен предсказываться, на основании сигнала изображения, который уже был декодирован; (ii) средство формирования предсказанного сигнала для формирования предсказанного сигнала с градиентом, примененным к нему в соответствии с расстоянием от опорного пикселя предсказания, на основании градиента, оцененного средством оценки; и (iii) средство декодирования сигнала изображения для декодирования остаточного сигнала, кодированного на стороне кодирования изображения, и формирования декодированного сигнала изображения на основании декодированного остаточного сигнала и предсказанного сигнала, сформированного средством формирования предсказанного сигнала.
Описанное выше средство обработки, равным образом, может быть реализовано компьютерной программой. Компьютерная программа может поставляться в качестве записанной на надлежащем машиночитаемом носителе записи или может поставляться через сеть. Компьютерная программа может быть установлена, когда осуществлено настоящее изобретение, и может работать на средстве управления, таком как ЦПУ, тем самым реализуя настоящее изобретение.
Во втором аспекте настоящего изобретения, в качестве сконфигурированного выше, устройство кодирования изображения оценивает градиент, указанный сигналом изображения, который должен предсказываться на основании сигнала изображения, который уже был закодирован. Затем, устройство кодирования изображения формирует предсказанный сигнал с градиентом, примененным к нему в соответствии с расстоянием от опорного пикселя предсказания, на основании оцененного градиента и выполняет внутрикадровое кодирование сигнала изображения, который должен предсказываться, на основании сформированного предсказанного сигнала.
Устройство декодирования изображения, которое приняло кодированный сигнал, сформированный устройством кодирования изображения, оценивает градиент, указанный сигналом изображения, который должен предсказываться, на основании сигнала изображения, который уже был декодирован. Затем, устройство декодирования изображения формирует предсказанный сигнал с градиентом, примененным к нему в соответствии с расстоянием от опорного пикселя предсказания, на основании оцененного градиента. Затем, устройство декодирования изображения декодирует остаточный сигнал, кодированный на стороне кодирования, и формирует декодированный сигнал изображения на основании декодированного остаточного сигнала и сформированного предсказанного сигнала.
Во втором аспекте настоящего изобретения, поскольку устройство кодирования изображения и устройство декодирования изображения оценивают градиент в соответствии с одним и тем же алгоритмом, не требуется, чтобы устройство кодирования изображения информировало устройство декодировании изображения о величине оцененного градиента. Соответственно, объем кодированных данных, сформированных устройством кодирования изображения, становится небольшим до такой степени, но устройство декодирования изображения должно выполнять работу для оценки градиента.
Соответственно, когда требуется уменьшать объем работы в устройстве декодирования изображения, устройство кодирования изображения может быть снабжено средством кодирования информации о градиенте (которое также может быть реализовано компьютерной программой) для кодирования информации, которая указывает величину оцененного градиента.
В этом случае, таким же образом, как описанный выше первый аспект, устройство декодирования изображения декодирует кодированные данные, сформированные устройством кодирования изображения.
Как описано выше, таким же образом, как первый аспект настоящего изобретения, второй аспект настоящего изобретения не рассматривает значение сигнала само по себе у опорного пикселя в качестве предсказанного сигнала, но он применяет к нему градиент, тем самым, осуществляя внутрикадровое предсказание с меньшей ошибкой предсказания. То есть посредством применения градиента к значению опорного пикселя, можно сформировать пиксели, которые могут давать дополнительно уменьшенную ошибку предсказания, и, как результат, может быть реализовано эффективное внутрикадровое предсказание, которое является целью настоящего изобретения.
Отмечено, что, для случая, в котором режим предсказания внутрикадрового предсказания является предсказанием DC в соответствии со стандартом H.264/MPEG-4AVC кодирования видео, настоящее изобретение предлагает устройство кодирования изображения, которое включает в себя (i) средство для выбора градиента, применяемого к сигналу изображения, который должен предсказываться, среди множества отобранных градиентов, которые указывают значение, добавленное к значению пикселя; (ii) средство для формирования предсказанного сигнала, к которому применен выбранный градиент; (iii) средство для внутрикадрового кодирования сигнала изображения, который должен предсказываться, на основании сформированного предсказанного сигнала; и (iv) средство для кодирования информации, которая указывает величину выбранного градиента.
Таким же образом, для случая, в котором режим предсказания внутрикадрового предсказания является предсказанием DC в соответствии со стандартом H.264/MPEG-4AVC кодирования видео, настоящее изобретение предлагает устройство кодирования изображения, которое включает в себя (i) средство для оценки градиента, который указывает значение, добавленное к значению пикселя сигнала изображения, который должен предсказываться, на основании сигнала изображения, который уже был закодирован; (ii) средство для формирования предсказанного сигнала, к которому применен оцененный градиент; и (iii) средство для внутрикадрового кодирования сигнала изображения, который должен предсказываться, на основании сформированного предсказанного сигнала.
Хотя эти устройства кодирования соответствуют первому и второму аспектам, соответственно, их установочные параметры (то есть, характеристики) «градиента» подходят к предсказанию DC.
То есть основная работа по выбору или оценке градиента и формированию предсказанного сигнала на основании градиента является общепринятой при первом и втором аспектах.
Настоящее изобретение предлагает следующие устройства декодирования изображения, соответствующие устройствам кодирования изображения, которые имеют дело с предсказанием DC.
(i) Устройство декодирования изображения, которое включает в себя средство для получения информации о градиенте, используемой на стороне кодирования изображения, посредством декодирования информации для применения градиента, указывающего добавленное значение к значению пикселя предсказанного сигнала; средство для восстановления предсказанного сигнала, сформированного на стороне кодирования изображения, на основании полученного градиента; и средство для декодирования остаточного сигнала, кодированного на стороне кодирования изображения, и формирования декодированного сигнала изображения на основании декодированного остаточного сигнала и восстановленного предсказанного сигнала.
(ii) Устройство декодирования изображения, которое включает в себя средство для оценки градиента, который указывает значение, добавленное к значению пикселя сигнала изображения, который должен предсказываться, на основании сигнала изображения, который уже был декодирован; средство для формирования предсказанного сигнала, к которому применен оцененный градиент; и средство для декодирования остаточного сигнала, кодированного на стороне кодирования изображения, и формирования декодированного сигнала изображения на основании декодированного остаточного сигнала и сформированного предсказанного сигнала.
ПОЛЕЗНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как описано выше, согласно настоящему изобретению, можно выполнять эффективное внутрикадровое предсказание по отношению к изображению, включающему в себя градацию, которая может заставлять возрастать ошибки предсказания, и, таким образом, вызывать ухудшение эффективности кодирования при традиционном внутрикадровом предсказании, а таким образом можно улучшать эффективность сжатия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схема, поясняющая разницу между внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению и традиционным внутрикадровым предсказанием.
Фиг.2 - вариант осуществления устройства кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению.
Фиг.3 - схема, поясняющая внутрикадровое предсказание, выполняемое устройством кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно тому же самому варианту осуществления.
Фиг.4 - блок-схема последовательности операций способа, выполняемая устройством кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно тому же самому варианту осуществления.
Фиг.5 - вариант осуществления устройства декодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению.
Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа, выполняемая устройством декодирования с внутрикадровым предсказанием согласно тому же самому варианту осуществления.
Фиг.7 - еще один вариант осуществления устройства кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению.
Фиг.8 - схема, поясняющая внутрикадровое предсказание, выполняемое устройством кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно тому же самому варианту осуществления.
Фиг.9 - блок-схема последовательности операций способа, выполняемая устройством кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно тому же самому варианту осуществления.
Фиг.10 - еще один вариант осуществления устройства декодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению.
Фиг.11 - блок-схема последовательности операций способа, выполняемая устройством декодирования с внутрикадровым предсказанием согласно тому же самому варианту осуществления.
Фиг.12 - еще один другой вариант осуществления устройства кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению.
Фиг.13 - блок-схема последовательности операций способа, выполняемая устройством кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно тому же самому варианту осуществления.
Фиг.14 - схема, поясняющая результат экспериментов для проверки эффективности устройства кодирования с внутрикадровым предсказанием на фиг.2.
Фиг.15 также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.16 также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.17A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.17B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.18A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.18B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.19A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.19B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.20A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.20B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.21A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.21B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.22A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.22B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.23A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.23B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.24A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.24B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.25A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.25B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.26A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.26B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.27A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.27B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.28A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.28B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.29A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.29B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.30A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.30B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.31A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.31B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.32A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.32B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.33A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.33B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.34A также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.34B также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.35 также является схемой, поясняющей результат экспериментов.
Фиг.36 - схема, поясняющая традиционный уровень техники.
Фиг.37 - схема, поясняющая предсказание DC в H.264MPEG-4AVC.
ПОЯСНЕНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
10: устройство кодирования с внутрикадровым предсказанием
101: модуль выбора градиента
102: модуль выбора режима предсказания
103: модуль внутрикадрового предсказания
104: модуль расчета стоимости случайного искажения
105: модуль хранения минимальной стоимости
106: модуль инициализации минимальной стоимости
107: модуль определения стоимости
108: модуль хранения информации об оптимальном кодировании
109: модуль определения конца цикла
110: модуль кодирования информации об оптимальном кодировании
111: модуль внутрикадрового кодирования
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении, само по себе значение сигнала опорного пикселя не рассматривается в качестве предсказанного сигнала, но к нему применяется градиент, чтобы тем самым осуществлять внутрикадровое предсказание с меньшей ошибкой предсказания.
То есть, как показано на фиг.1, предполагается, что блок, который должен кодироваться, включает в себя градацию. В этом случае, как показано в нижней половине фиг.1, настоящее изобретение формирует предсказанный сигнал, подобный исходному сигналу, применяя постоянный градиент к предсказанному сигналу, тем самым остаточный сигнал может быть уменьшен, и могут быть реализованы улучшения эффективности при внутрикадровом предсказании.
В традиционном внутрикадровом предсказании, как показано в верхней половине фиг.1, значение опорного пикселя непосредственно применяется к предсказанным пикселям во всех направлениях предсказания, и, таким образом, когда исходный сигнал имеет градацию, которая пространственно изменяется, невозможно избежать увеличения ошибки предсказания.
В противоположность, посредством применения градиента к значению опорного пикселя, настоящее изобретение может формировать пиксели, так что ошибка предсказания может быть дополнительно уменьшена, и, как результат, может осуществляться эффективное внутрикадровое предсказание, которое является целью настоящего изобретения.
В дальнейшем, настоящее изобретение будет подробно описано в соответствии с вариантами осуществления.
Фиг.2 иллюстрирует устройство 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Устройство 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению кодирует изображение, которое должно обрабатываться, которое может быть неподвижным изображением или изображением, которое должно быть подвергнуто внутрикадровому кодированию, заключенному в видео, с использованием внутрикадрового предсказания. Как показано на фиг.2, устройство 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием включает в себя модуль 101 выбора градиента, модуль 102 выбора режима предсказания, модуль 103 внутрикадрового предсказания, модуль 104 расчета стоимости случайного искажения, модуль 105 хранения минимальной стоимости, модуль 106 инициализации минимальной стоимости, модуль 107 определения стоимости, модуль 108 хранения информации об оптимальном кодировании, модуль 109 определения конца цикла, модуль 110 кодирования информации об оптимальном кодировании и модуль 111 внутрикадрового кодирования.
Модуль 101 выбора градиента выбирает градиент, который должен применяться к предсказанному сигналу (точнее говоря, отобранного кандидата такого градиента, когда модуль 101 выбора градиента выполняет выбор).
Модуль 102 выбора режима предсказания выбирает режим предсказания для внутрикадрового предсказания.
Модуль 103 внутрикадрового предсказания формирует предсказанный сигнал с градиентом, используемым при внутрикадровом предсказании, применяемом к нему, на основании градиента, выбранного модулем 101 выбора градиента, и режима предсказания, выбранного модулем 102 выбора режима предсказания.
Модуль 104 расчета стоимости случайного искажения рассчитывает стоимость случайного искажения, которая является стоимостью кодирования, на основании предсказанного сигнала, сформированного модулем 103 внутрикадрового предсказания.
Модуль 105 хранения минимальной стоимости хранит минимальное значение стоимости случайного искажения, рассчитанное модулем 104 расчета стоимости случайного искажения.
Когда начинается кодирование с внутрикадровым предсказанием, модуль 106 инициализации минимальной стоимости записывает начальное значение стоимости случайного искажения, которое указывает большое значение, в модуль 105 хранения минимальной стоимости.
Модуль 107 определения стоимости сравнивает стоимость случайного искажения, рассчитанную модулем 104 расчета стоимости случайного искажения, со стоимостью случайного искажения, хранимой в модуле 105 хранения минимальной стоимости, и, если стоимость случайного искажения, рассчитанная модулем 104 расчета стоимости случайного искажения, является меньшей, модуль 107 определения стоимости обновляет стоимость случайного искажения, хранимую в модуле 105 хранения минимальной стоимости, с использованием стоимости случайного искажения, рассчитанной модулем 104 расчета стоимости случайного искажения, и, кроме того, обновляет информацию о градиенте и режиме предсказания, хранимую в модуле 108 хранения информации об оптимальном кодировании, в соответствии с градиентом и режимом предсказания в то время.
Модуль 108 хранения информации об оптимальном кодировании хранит информацию об оптимальных градиенте и режиме предсказания, которые будут обновляться модулем 107 определения стоимости.
Модуль 109 определения конца цикла выдает команду модулю 101 выбора градиента выбирать следующий градиент и одновременно выдает команду модулю 102 выбора режима предсказания выбирать следующий режим предсказания. Соответственно, модуль 109 определения конца цикла выполняет управление, так что выбираются все комбинации градиентов и режимов предсказания, и если все комбинации градиентов и режимов предсказания были выбраны, модуль 109 определения конца цикла выдает команду модулю 110 кодирования информации об оптимальном кодировании и модулю 111 внутрикадрового кодирования выполнять кодирование.
По приему команды кодирования из модуля 109 определения конца цикла, модуль 110 кодирования информации об оптимальном кодировании считывает информацию о градиенте и режиме предсказания из модуля 108 хранения информации об оптимальном кодировании и кодирует информацию.
По приему команды кодирования из модуля 109 определения конца цикла, модуль 111 внутрикадрового кодирования считывает информацию о градиенте и режиме предсказания из модуля 108 хранения информации об оптимальном кодировании, формирует предсказанный сигнал, к которому применен градиент в соответствии со считанными градиентом и режимом предсказания, и кодирует остаточный сигнал между сигналом изображения блока, который должен кодироваться, и сформированным предсказанным сигналом.
Затем, внутрикадровое предсказание, которое выполняется устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению, будет описано в соответствии с фиг.3. Здесь, на фиг.3, предполагается, что блок, который должен кодироваться, является блоком 4×4.
В устройстве 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению, величина, которая является началом отсчета градиента, определяется в качестве постоянной Δ градиента, и диапазон, который может приниматься градиентом, определяется в качестве градиента[n] с поправочным коэффициентом градиента. Здесь Δ является постоянной, а значение n является целым числом, которое указывает количество (разновидностей) градиентов, которые могут браться.
Фиг.3 иллюстрирует пример вертикального предсказания при условии Δ=1 и n=3. Более того, градиент α для расстояния в один пиксель, определен в качестве
α=Δ×градиент[n] (0≤i<n).
То есть, если n=3, три разновидности градиентов 1×градиент[0], 1×градиент[1], и 1×градиент[2] получаются для расстояния в один пиксель.
Хотя значения градиент[0], градиент[1] и градиент[2] могут устанавливаться в любые значения, они устанавливаются в -1, 0 и 1 в примере, показанном на фиг.3.
Как описано выше, если предполагается, что значением пикселя предсказанного пикселя является y, расстоянием от опорного пикселя до предсказанного пикселя является x, а значением пикселя опорного пикселя является β, значение y пикселя у предсказанного пикселя определяется как в уравнении (1)
y=αx+β
Уравнение (1)
То есть градиент α применяется к расстоянию от опорного пикселя до предсказанного пикселя.
Устройство 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению, которое сконфигурировано, как показано на фиг.2, формирует предсказанный сигнал в соответствии с уравнением (1).
Фиг.4 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа, выполняемую устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему варианту осуществления. Работа, выполняемая устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, далее будет описана в соответствии с блок-схемой последовательности операций способа.
min
i,j
i,j
Если задан блок, который должен кодироваться, который подвергается последовательности операций кодирования с внутрикадровым предсказанием, как показано в блок-схеме последовательности операций способа по фиг.4, во-первых, на этапе S101, устройство 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему варианту осуществления инициализирует минимальное значение J стоимости J случайного искажения, которое должно использоваться на этапе S107, описанном позже, значением MAXcost, которое указывает достаточно большое значение (то есть, значение, которое не допускает возможности, что реально принимает стоимость J случайного искажения).
Затем, на этапе S102, значение постоянной Δ градиента инициализируется предопределенным значением.
Затем, на этапе S103, начинается цикл 1 (где переменной является i), который обозначает величину градиента. То есть цикл 1 является n-кратным циклом, который соответствует количеству разновидностей градиента. На первом обходе, ноль назначается i в качестве начального значения.
Затем, на этапе S104, градиент α рассчитывается по Δ и градиенту[i], а затем он сохраняется. В примере, как показано на фиг.3, когда i=0, рассчитывается «α=-1».
Затем, на этапе S105, начинается цикл 2 (где переменной является j), который обозначает режим предсказания, принятый блоком, который должен кодироваться.
Режимы предсказания, которые могут быть приняты блоком, который должен кодироваться, меняются в зависимости от своего положения в изображении, и, таким образом, ψ определен в качестве набора всех режимов предсказания, которые могут приниматься блоком, который должен кодироваться. В качестве начального значения, γ (здесь, γ - наименьший номер режима предсказания среди режимов, которые могут приниматься) присваивается j.
Затем, на этапе S106, предсказанный сигнал, к которому применяется градиент, формируется в соответствии с уравнением (1) с использованием градиента α, полученного на этапе S104.
i,j
Затем, на этапе S107, получается стоимость J случайного искажения. При расчете стоимости случайного искажения, используется следующее уравнение (2)
J<sub>i,j</sub>=SSD+λ(R<sub>block</sub>+R<sub>gradient</sub>)
Уравнение (2)
block
gradient
Здесь, SSD - сумма квадратов абсолютных значений ошибок предсказания, λ -множитель Лагранжа для определения режима предсказания, R - объем кода, формируемый, когда блок, который должен кодироваться, кодируется в выбранном режиме j предсказания, а R - объем кода, формируемый, когда кодируется информация i о градиенте.
i,j
Затем, на этапе S108, посредством определения, удовлетворено или нет уравнение (3), определяется, является или нет минимальной стоимость J, рассчитанная на этапе S107.
J<sub>i,j</sub><J<sub>min</sub>
Уравнение (3)
i,j
min
min
Если определено, что стоимость J, рассчитанная на этапе S107 находится ниже минимальной стоимости J согласно решению на этапе S108, обработка переходит на этап S109, информация i о градиенте и значение режима j предсказания в тот раз записываются, и J обновляется, как в следующих уравнениях с (4) по (6).
наилучший_градиент = i
Уравнение (4)
наилучший_режим = j
Уравнение (5)
J<sub>min</sub>=J<sub>i,j</sub>
Уравнение (6)
i,j
min
С другой стороны, если определено, что стоимость J, рассчитанная на этапе S107, не находится ниже минимальной стоимости J согласно определению на этапе S108, последовательность операций на этапе S109 не выполняется, и не выполняется последовательность операций обновления, указанная уравнениями с (4) по (6).
Описанная выше последовательность операций расчета стоимости выполняется некоторым образом, при котором цикл 2 повторяется в диапазоне j∈ψ (то есть, по отношению ко всем режимам предсказания, которые могут приниматься), и, когда цикл 2 заканчивается, выбирается следующий градиент[i], и цикл 1 повторяется в диапазоне 0≤i<n.
Посредством выполнения этих двух разновидностей структур цикла, могут быть получены наилучший_градиент и наилучший_режим, которые реализуют минимальную стоимость случайного искажения.
Затем, на этапе S110, информация о полученных наилучшем_градиенте и наилучшем_режиме кодируется. Широко используемый способ, такой как арифметическое кодирование, может использоваться в качестве схемы кодирования. Информация о кодировании вставляется в заголовок, и так далее.
Затем, на этапе S111, предсказанный сигнал, к которому применяется градиент, формируется с использованием полученного наилучшего_градиента и наилучшего_режима, и блок, который должен кодироваться, кодируется.
Посредством описанной выше последовательности операций, по сравнению с традиционным внутрикадровым предсказанием, при котором все предсказанные сигналы в направлении предсказания, которые включены в блок, который должен кодироваться, устанавливаются в одно и то же значение, можно формировать предсказанный сигнал, к которому применяется градиент и, таким образом, ошибка предсказания может быть уменьшена.
Отмечено, что, хотя блок 4×4 был описан в вышеизложенном описании, концепция настоящего изобретения может применяться к размерам, которые отличны от размера блока 4×4. Более того, настоящее изобретение может применяться не только к сигналу яркости, но также и сигналу цветности таким же образом.
Фиг.5 иллюстрирует устройство 20 декодирования внутрикадрового предсказания согласно варианту осуществления настоящего изобретения, которое декодирует кодированные данные, сформированные устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированным, как показано на фиг.2.
Как показано на этом чертеже, для того чтобы декодировать кодированные данные, сформированные устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, устройство 20 декодирования с внутрикадровым предсказанием включает в себя модуль 201 декодирования градиента/режима предсказания, модуль 202 восстановления предсказанного сигнала, модуль 203 декодирования остаточного сигнала и модуль 204 формирования декодированного изображения.
Модуль 201 декодирования градиента/режима предсказания декодирует информацию о градиенте и режиме предсказания, которая вставлена в заголовок, и так далее, кодированных данных.
Модуль 202 восстановления предсказанного сигнала восстанавливает предсказанный сигнал, к которому применяется градиент, который сформирован устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, на основании градиента и режима предсказания, декодированных модулем 201 декодирования градиента/режима предсказания.
Модуль 203 декодирования остаточного сигнала декодирует остаточный сигнал, кодированный устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, из кодированных данных.
Модуль 204 формирования декодированного изображения формирует сигнал декодированного изображения на основании предсказанного сигнала, восстановленного модулем 202 восстановления предсказанного сигнала, и остаточного сигнала, декодированного модулем 203 декодирования остаточного сигнала.
Фиг.6 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа, выполняемую устройством 20 декодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему варианту осуществления. Затем, последовательность операций, выполняемая устройством 20 декодирования с внутрикадровым предсказанием, будет описана в соответствии с блок-схемой последовательности операций способа.
Как показано на блок-схеме последовательности операций способа по фиг.6, после ввода кодированных данных, сформированных устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, во-первых, на этапе S201, устройство 20 декодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему варианту осуществления декодирует информацию о наилучшем_градиенте и наилучшем_режиме, вставленную в заголовок, и так далее, входных кодированных данных.
Затем, на этапе S202, устройство 20 декодирования с внутрикадровым предсказанием восстанавливает предсказанный сигнал, к которому применяется градиент, который сформирован устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, в соответствии с декодированным наилучшим_градиентом и наилучшим_режимом.
Затем, на этапе S203, устройство 20 декодирования с внутрикадровым предсказанием декодирует остаточный сигнал (то есть, значение разности между (исходным) сигналом изображения и предсказанным сигналом), кодированный устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, из входных кодированных данных.
Затем, на этапе S204, устройство 20 декодирования с внутрикадровым предсказанием формирует декодированный сигнал изображения на основании восстановленного предсказанного сигнала, к которому применен градиент, и декодированного остаточного сигнала.
Как описано выше, устройство 20 декодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированное, как показано на фиг.5, декодирует кодированные данные, сформированные устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированным, как показано на фиг.2.
Фиг.7 иллюстрирует устройство 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Как проиллюстрировано на чертеже, устройство 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием включает в себя модуль 301 выбора режима предсказания, модуль 302 расчета градиента, модуль 303 внутрикадрового предсказания, модуль 304 расчета стоимости случайного искажения, модуль 305 хранения минимальной стоимости, модуль 306 инициализации минимальной стоимости, модуль 307 определения стоимости, модуль 308 хранения информации об оптимальном кодировании, модуль 309 определения конца цикла, модуль 310 кодирования оптимального режима предсказания и модуль 311 внутрикадрового кодирования.
Модуль 301 выбора режима предсказания выбирает режим предсказания для внутрикадрового предсказания.
Модуль 302 расчета градиента рассчитывает градиент, применяемый к предсказанному сигналу, на основании режима предсказания, выбранного модулем 301 выбора режима предсказания.
Модуль 303 внутрикадрового предсказания формирует предсказанный сигнал, к которому применен градиент, который используется при внутрикадровом предсказании, на основании режима предсказания, выбранного модулем 301 выбора режима предсказания, и градиента, рассчитанного модулем 302 расчета градиента.
Модуль 304 расчета стоимости случайного искажения рассчитывает стоимость случайного искажения, которая является стоимостью кодирования, на основании предсказанного сигнала, сформированного модулем 303 внутрикадрового предсказания.
Модуль 305 хранения минимальной стоимости хранит минимальное значение стоимости случайного искажения, рассчитанное модулем 304 расчета стоимости случайного искажения.
Когда начинается кодирование с внутрикадровым предсказанием, модуль 306 инициализации минимальной стоимости записывает начальное значение стоимости случайного искажения, которое указывает большое значение, в модуль 305 хранения минимальной стоимости.
Модуль 307 определения стоимости сравнивает стоимость случайного искажения, рассчитанную модулем 304 расчета стоимости случайного искажения, со стоимостью случайного искажения, хранимой в модуле 305 хранения минимальной стоимости, и, если стоимость случайного искажения, рассчитанная модулем 304 расчета стоимости случайного искажения, является меньшей, модуль 307 определения стоимости обновляет стоимость случайного искажения, хранимую в модуле 305 хранения минимальной стоимости, с использованием стоимости случайного искажения, рассчитанной модулем 304 расчета стоимости случайного искажения, и, кроме того, обновляет информацию о режиме предсказания и градиенте, хранимую в модуле 108 хранения информации об оптимальном кодировании, в соответствии с информацией о режиме предсказания и градиенте в то время.
Модуль 308 хранения информации об оптимальном кодировании хранит информацию об оптимальных режиме предсказания и градиенте, которые будут обновляться модулем 307 определения стоимости.
Модуль 309 определения конца цикла выполняет управление, так что все режимы предсказания выбираются посредством выдачи команды модулю 301 выбора режима предсказания выбирать следующий режим предсказания, и выдает команду модулю 310 кодирования оптимального режима предсказания, и модуль 311 внутрикадрового кодирования может выполнять кодирование, когда были выбраны все из режимов предсказания.
По приему команды кодирования из модуля 309 определения конца цикла, модуль 310 кодирования оптимального режима предсказания считывает информацию о режиме предсказания из модуля 308 хранения информации об оптимальном кодировании и кодирует информацию.
По приему команды кодирования из модуля 309 определения конца цикла, модуль 311 внутрикадрового кодирования считывает информацию о режиме предсказания и градиенте из модуля 308 хранения информации об оптимальном кодировании, формирует предсказанный сигнал, к которому применен градиент в соответствии со считанными режимом предсказания и градиентом, и кодирует остаточный сигнал между сигналом изображения блока, который должен кодироваться, и сформированным предсказанным сигналом.
Затем, внутрикадровое предсказание, которое выполняется устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению, которое сконструировано таким образом, будет описано в соответствии с фиг.8. Здесь, на фиг.8, предполагается, что блок, который должен кодироваться, является блоком 4×4.
0
0
1
2
3
k
1
2
3
k
1
2
3
k
1
2
3
k
Для пояснения конкретного примера режима вертикального предсказания, как показано на фиг.8, при условии, что опорные пиксели, наиближайшие к блоку, который должен кодироваться, указаны в качестве с A по D; опорные пиксели, которые расположены в порядке возрастания расстояния от блока, который должен кодироваться, указаны в качестве A, A, A, … и A, B, B, B, …, и B, C,C, C, …, и C, а также D, D, D, …, и D; значением пикселя предсказанного пикселя является y; расстоянием от опорного пикселя для предсказанного пикселя является x; а значением пикселя опорного пикселя является β, устройство 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему изобретению оценивает значение y пикселя у предсказанного пикселя по градиентам α', указанным значениями пикселей этих опорных пикселей, как показано в уравнении (7).
y=α'x+β
Уравнение (7)
В этом случае, например, градиенты α' могут быть получены независимо по отношению к четырем линиям A, B, C и D, и эти градиенты могут быть определены в качестве результата оценки. В качестве альтернативы, общий градиент α' может быть получен расчетом его среднего значения, и этот общий градиент может быть определен в качестве результата оценки.
В устройстве 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированным, как показано на фиг.7, предсказанный сигнал формируется в соответствии с уравнением (7).
Поскольку последовательность операций оценки градиента α' также может выполняться стороной декодирования изображения, не требуется, чтобы устройство 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием по настоящему изобретению, сконфигурированное, как показано на фиг.7, уведомляло сторону декодирования изображения о градиенте α'. Соответственно, по сравнению с устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированным, как показано на фиг.2, дополнительная информация становится ненужной, и, таким образом, объем кодированных данных может быть уменьшен до такой степени.
Фиг.9 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа, выполняемую устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему варианту осуществления. Работа, выполняемая устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, далее будет описана в соответствии с блок-схемой последовательности операций способа.
min
i
i
Если задан блок, который должен кодироваться, который подвергается последовательности операций кодирования с внутрикадровым предсказанием, как показано в блок-схеме последовательности операций способа по фиг.9, во-первых, на этапе S301, устройство 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием инициализирует минимальное значение J стоимости J случайного искажения, которое должно использоваться на этапе S306, описанном позже, значением MAXcost, которое указывает достаточно большое значение (то есть значение, которое не допускает возможности, что реально принимает стоимость J случайного искажения).
Затем, на этапе S303, начинается цикл (где переменной является i), который обозначает режим предсказания, принятый блоком, который должен кодироваться.
Режимы предсказания, которые могут быть приняты блоком, который должен кодироваться, меняются в зависимости от положения в пределах изображения, в котором существует блок, который должен кодироваться, и, таким образом, ψ определен в качестве набора всех режимов предсказания, которые могут приниматься блоком, который должен кодироваться. В качестве начального значения, γ (где γ - наименьший номер режима предсказания среди режимов, которые могут приниматься) присваивается i.
i
Затем, на этапе S304, как описано со ссылкой на фиг.8, градиент α' для расстояния в один пиксель оценивается с использованием k опорных пикселей в направлении предсказания, предписанном выбранным режимом i предсказания. Эта оценка выполняется с использованием способа наименьших квадратов, и так далее.
i
Затем, на этапе S305, предсказанный сигнал, к которому применяется градиент, формируется в соответствии с уравнением (7) с использованием градиента α', полученного на этапе S304.
i
Затем, на этапе S306, получается стоимость J случайного искажения. При расчете стоимости случайного искажения, используется следующее уравнение (8).
J<sub>i</sub>=SSD+λ×R<sub>block</sub>
Уравнение (8)
block
Здесь, SSD - сумма квадратов абсолютных значений ошибок предсказания, λ - множитель Лагранжа для определения режима предсказания, R - объем кода, формируемый, когда блок, который должен кодироваться, кодируется в выбранном режиме i предсказания.
gradient
Отмечено, что, поскольку не требуется кодировать информацию о градиенте, не требуется учитывать R, который был принят во внимание в уравнении (2), в уравнении (8).
i
Затем, на этапе S307, определяется, является или нет минимальной стоимость J, рассчитанная на этапе S306, посредством определения, удовлетворено или нет уравнение (9).
J<sub>i</sub><J<sub>min</sub>
Уравнение (9)
i
min
i
min
Если определено, что стоимость J, рассчитанная на этапе S306, находится ниже минимальной стоимости J согласно решению на этапе S307, обработка переходит на этап S308, значение режима i предсказания и градиент α' в то время записываются, и J обновляется, как в следующих уравнениях с (10) по (12).
наилучший_режим = i
Уравнение (10)
градиент = α<sub>i</sub>'
Уравнение (11)
J<sub>min</sub>=J<sub>i</sub>
Уравнение (12)
i
min
С другой стороны, если определено, что стоимость J, рассчитанная на этапе S306, не находится ниже минимальной стоимости J согласно определению на этапе S307, последовательность операций на этапе S308 не выполняется, и не выполняется последовательность операций обновления, указанная уравнениями с (10) по (12).
Описанная выше последовательность операций расчета стоимости выполняется некоторым образом, при котором цикл для режима предсказания повторяется в пределах диапазона i∈ψ (то есть по отношению ко всем режимам предсказания, которые могут приниматься).
Посредством выполнения этого цикла, наилучший_режим, который реализует максимальную стоимость случайного искажения, получается градиент α' в режиме предсказания.
Затем, на этапе S309, кодируется только полученный наилучший_режим. Широко используемый способ, такой как арифметическое кодирование, может использоваться в качестве схемы кодирования. Информация о кодировании вставляется в заголовок, и так далее.
Затем, на этапе S310, предсказанный сигнал, к которому применяется градиент, формируется с использованием полученного наилучшего_режима и градиента α', и блок, который должен кодироваться, кодируется.
Традиционно, все предсказанные сигналы в направлении предсказания устанавливаются в одно и то же значение, но, посредством описанной выше последовательности операций, можно формировать предсказанный сигнал, к которому применен градиент, и, таким образом, ошибка предсказания может уменьшаться.
Отмечено, что, хотя блок 4×4 был описан в вышеизложенном описании, концепция настоящего изобретения может применяться к размерам, которые отличны от размера блока 4×4. Более того, настоящее изобретение может применяться не только к сигналу яркости, но также и сигналу цветности таким же образом.
Фиг.10 иллюстрирует устройство 200 декодирования внутрикадрового предсказания согласно варианту осуществления настоящего изобретения, которое декодирует кодированные данные, сформированные устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему варианту осуществления, сконфигурированному, как показано на фиг.7.
Для того чтобы декодировать кодированные данные, сформированные устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, как показано на чертеже, устройство 200 декодирования с внутрикадровым предсказанием включает в себя модуль 401 декодирования режима предсказания, модуль 402 оценки градиента, модуль 403 формирования предсказанного сигнала, модуль 404 декодирования остаточного сигнала и модуль 405 формирования декодированного изображения.
Модуль 401 декодирования режима предсказания декодирует информацию о режиме предсказания, вставленную в заголовок, и так далее, кодированных данных.
Модуль 402 оценки градиента оценивает градиент предсказанного сигнала, оцененный устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, выполняя такой же алгоритм оценки, как у устройства 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, на основании опорных пикселей, предписанных режимом предсказания, который декодирован узлом 401 декодирования режима.
Модуль 403 формирования предсказанного сигнала формирует предсказанный сигнал, к которому применяется градиент, который сформирован устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, на основании режима предсказания, декодированного модулем 401 декодирования режима предсказания, и градиента, оцененного модулем 402 оценки градиента.
Модуль 404 декодирования остаточного сигнала декодирует остаточный сигнал, кодированный устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, из кодированных данных.
Модуль 405 формирования декодированного изображения формирует сигнал декодированного изображения на основании предсказанного сигнала, сформированного модулем 403 формирования предсказанного сигнала, и остаточного сигнала, декодированного модулем 404 декодирования остаточного сигнала.
Фиг.11 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа, выполняемую устройством 200 декодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему варианту осуществления. Последовательность операций, выполняемая устройством 200 декодирования с внутрикадровым предсказанием, далее будет описана в соответствии с блок-схемой последовательности операций способа.
По вводу кодированных данных, сформированных устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, как показано на блок-схеме последовательности операций способа по фиг.11, на этапе S401, устройство 200 декодирования с внутрикадровым предсказанием согласно настоящему варианту осуществления декодирует информацию о наилучшем_режиме, вставленную в заголовок, и так далее, входных кодированных данных.
Затем, на этапе S402, посредством выполнения такого же алгоритма оценки, как у устройства 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, на основании опорных пикселей, предписанных декодированным наилучшим_режимом, оценивается градиент предсказанного сигнала, оцененного устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием.
Затем, на этапе S403, предсказанный сигнал, к которому применяется градиент, сформированный устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, формируется в соответствии с декодированным наилучшим_режимом и оцененным градиентом.
Затем, на этапе S404, остаточный сигнал (то есть разность между (исходным) сигналом изображения и предсказанным сигналом, кодированный устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, декодируется из входных кодированных данных.
Затем, на этапе S405, декодированный сигнал изображения формируется на основании сформированного предсказанного сигнала, к которому применен градиент и декодированный остаточный сигнал.
Как описано выше, устройство 200 декодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированное, как показано на фиг.10, декодирует кодированные данные, сформированные устройством 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированным, как показано на фиг.7.
Хотя устройство 100 кодирования с внутрикадровым предсказанием, показанное на фиг.7, перенимает конструкцию, в которой предусмотрен модуль 310 кодирования оптимального режима предсказания, и, как описано на этапе S309 в блок-схеме последовательности операций способа по фиг.9, модуль 310 кодирования оптимального режима предсказания считывает только наилучший_режим из модуля 308 хранения информации об оптимальном кодировании и декодирует считанный наилучший_режим, также можно перенимать конструкцию, в которой модуль 310 кодирования оптимального режима предсказания считывает наилучший_режим и градиент α' из модуля 308 хранения информации об оптимальном кодировании и декодирует считанные наилучший_режим и градиент α'.
В случае перенимания этой конструкции, как показано на фиг.12, модуль 312 кодирования информации об оптимальном кодировании предусмотрен вместо модуля 310 кодирования оптимального режима предсказания и, как описано на этапе S309p блок-схемы последовательности операций способа на фиг.13 (которая соответствует блок-схеме последовательности операций способа по фиг.9), модуль 312 кодирования информации об оптимальном кодировании считывает наилучший_режим и градиент α' из модуля 308 хранения информации об оптимальном кодировании, и кодирует считанные наилучший_режим и градиент α'.
Более того, в случае перенимания этой конструкции, поскольку значение градиента α' сообщается на сторону декодирования изображения, устройство 30 декодирования с внутрикадровым предсказанием, как показано на фиг.5, используется взамен устройства 200 декодирования с внутрикадровым предсказанием, как показано на фиг.10.
Затем, будут описаны эксперименты, выполненные для проверки эффективности устройства 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированного, как показано на фиг.2.
Эксперименты выполнялись некоторым образом, при котором было подготовлено пять разновидностей постоянных Δ=2, 4, 6, 8 и 10 градиента, определялось 11 разновидностей поправочных коэффициентов градиент[11] = {-1,0, -0,8, -0,6, -0,4, -0,2, 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0} градиента по отношению к соответственным постоянным градиента, и исследовалась частота, с которой выбирались соответственные градиенты, получением распределения вероятностей их выбора.
Фиг.14 и 15 иллюстрируют результаты экспериментов. Здесь, условия эксперимента являются следующими:
- Используемое программное обеспечение: KTA (Основная область техники), версия 1.4.
- KTA - эталонное программное обеспечение для схемы кодирования следующего поколения - http://iphome.hhi.de/suehring/tml/download/KTA/.
- Профиль (который предписывает функционирование средства кодирования).
: Высокий профиль.
- Количество кодируемых кадров: первый кадр каждого изображения (кодирование с внутрикадровым предсказанием, I-кинокадр).
- Значения QP (Параметра квантования).
: 12 и 27
- Разновидность изображения: Бригадир (стандартное изображение).
- Размер изображения: QCIF (176×144 пикселей).
- Используемый размер блока 4×4.
Горизонтальная ось на фиг.14 и 15 представляет поправочный коэффициент градиента, определенный в качестве оптимальной величины, а вертикальная ось представляет вероятность его выбора.
Здесь, фиг.14 иллюстрирует результат экспериментов в случае QP=12, а фиг.15 иллюстрирует результат экспериментов в случае QP=27.
На фиг.14 и 15 градиент не применяется, когда градиент = 0, и, таким образом, он соответствует традиционной схеме. Вероятность, что перенимается традиционная схема, меняется в зависимости от Δ.
В случае Δ=8 и 10, коэффициент выбора традиционной схемы имеет значение приблизительно 80%. Более того, в случае Δ=4 и 6, коэффициент выбора традиционной схемы имеет значение приблизительно 50%, а в случае Δ=2, коэффициент выбора традиционной схемы имеет значение около 20%.
То есть схема согласно настоящему изобретению выбирается с коэффициентом выбора приблизительно 80% в случае Δ=2, приблизительно одна вторая в случае Δ=4 и 6, и приблизительно 20% в случае Δ=8 и 10. Поскольку нет большой разности между направленностями на фиг.14 и 15, может быть понятно, что направленности не будут изменяться, даже если изменяется QP.
По результатам эксперимента, указанным выше, считается, что значение QP не оказывает большого влияния на коэффициенты выбора традиционной схемы и схемы согласно настоящему изобретению, но значение QP зависит от перенятого Δ.
Может быть подтверждено, что схема согласно настоящему изобретению выбирается в диапазоне приблизительно от 20 до 80%, даже если изменяется Δ. В случае, в котором объем кода информации о градиенте не учитывается, может быть опознано, что характеристики случайного искажения несомненно улучшаются.
Затем, в устройстве 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированном, как показано на фиг.2, три разновидности рабочих характеристик кодирования по (1) традиционной схеме, (2) схеме согласно настоящему изобретению без принимаемого во внимание объема информации о градиенте (в случае, в котором объем кода информации о градиенте не учитывается), и (3) схеме согласно настоящему изобретению с учитываемым объемом информации о градиенте (в случае, в котором учитывается объем кода информации о градиенте), сравнивались друг с другом.
Фиг.16 иллюстрирует результат экспериментов. Здесь условия эксперимента являются такими же, как те, которые описаны выше, за исключением того, что постоянная градиента Δ=10, а QP=12, 17, 22, 27, 32 и 37.
На фиг.16, «Исходная KTA» указывает экспериментальный результат согласно традиционной схеме, «Δ=10 без OH» указывает экспериментальный результат согласно схеме по настоящему изобретению, без учитываемого объема информации о градиенте, а «Δ=10 с OH» указывает экспериментальный результат согласно схеме по настоящему изобретению с учитываемым объемом информации о градиенте.
Отмечено, что полученный объем информации о градиенте рассчитывается посредством измерения энтропии порядка 0 (то есть нижнего предела количества битов (идеального количества битов), требуемого для кодирования информации без потерь) по распределению вероятностей выбора соответственных изображений, которые должны кодироваться, как показано на фиг.14 и 15.
Здесь описанные выше схемы сравнивались друг с другом посредством получения PSNR (пикового отношения сигнал/шум) и их битовых скоростей передачи данных («Y PSNR» указывает PSNR сигнала яркости).
Здесь, что касается PSNR, использовалось значение регистрации (то есть результат обработки) программного значения KTA.
Как может быть понятно из экспериментальных результатов, схема согласно настоящему изобретению без учитываемого объема информации о градиенте всегда имеет лучшие рабочие характеристики, чем согласно традиционной схеме. Однако схема согласно настоящему изобретению с учитываемым объемом информации о градиенте часто показывает лучшие рабочие характеристики, чем согласно традиционной схеме, но, иногда, незначительно ухудшается по сравнению с традиционной схемой.
В случае, в котором объем информации кодирования в целом (горизонтальная ось) увеличивается (то есть при условии высокой битовой скорости передачи данных), полезный эффект настоящего изобретения увеличивается. Это является возможным, так как доля объема информации о градиенте становится относительно более низкой.
Из описанных выше результатов, может быть продемонстрировано, что, по сравнению с традиционной схемой, настоящее изобретение может получать улучшение в характеристиках случайного искажения в условиях высокой битовой скорости передачи данных.
В дополнение, для того чтобы проверить эффективность устройства 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, сконфигурированного, как показано на фиг.2, с использованием различных изображений, эксперименты выполнялись некоторым образом, при котором подготавливались постоянные градиента Δ=2 и 10, определялось 11 разновидностей поправочных коэффициентов градиента у градиент[11]={-1,0, -0,8, -0,6, -0,4, -0,2, 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0} по отношению к соответственным постоянным градиента, и PSNR и битовые скорости передачи данных по отношению к настоящему изобретению и традиционной схеме получались и сравнивались друг с другом при следующих экспериментальных условиях:
- Используемое программное обеспечение: KTA (основная область техники), версия 1.4.
- Профиль: Высокий профиль.
- Количество кодируемых кадров: первый кадр каждого изображения (кодирование с внутрикадровым предсказанием, I-кинокадр).
- Значения QP: 7, 12, 17 и 22.
- Разновидность изображения: контейнер (Container), бригадир (Foreman), безмолвие (Silent), Париж (Paris), фургон (Mobile), буря (Tempete), шоу китов (Whale Show) и людный пешеходный переход (Crowded Crosswalk) (все являются стандартными изображениями).
- Размеры изображений: QCIF, GIF (352×288 пикселей), и SD (720×480 пикселей).
- Используемые размеры блока 4×4 и 8×8.
Фиг. с 17A по 35 иллюстрируют результаты экспериментов. Отмечено, что в экспериментах относительно настоящего изобретения битовая скорость передачи данных была получена с учитываемым объемом информации о градиенте. В дополнение, сплошные линии показывают экспериментальные результаты согласно настоящему изобретению, а пунктирные линии («Исходная») показывают экспериментальные результаты согласно традиционной схеме.
Более того, ΔPSNR и ΔBitrate, которые указывают средние значения разностей между экспериментальным результатом согласно схеме по настоящему изобретению и экспериментальным результатом согласно традиционной схеме, рассчитывались с использованием стандартной процедуры расчета, описанной в следующем ссылочном документе.
[Ссылочный документ] G. Bjontegaard: «Calculation of average PNSR differences between RD-curves», ITU-T Q.6/SG16 VCEG, VCEG-M33, March, 2001 (Ж. Бьонтигаард: «Расчет разностей средних PNSR между кривыми RD» ITU-T SG16 Q.6/SG16 VCEG, VCEG-M33, март 2001 года).
(1) Экспериментальные результаты на фиг.17A и 17B
Фиг.17A и 17B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «контейнер», размером изображения является QCIE, а размером блока является 4×4. Фиг.17A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.17B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.17A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,114 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 0,873% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.17B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,246 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,69% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(2) Экспериментальные результаты на фиг.18A и 18B
Фиг.18A и 18B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «бригадир», размером изображения является QCIF, а размером блока является 4×4. Фиг.18A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.18B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.18A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,273 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,20% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.18B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,417 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 3,06% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(3) Экспериментальные результаты на фиг.19A и 19B
Фиг.19A и 19B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «безмолвие», размером изображения является QCIF, а размером блока является 4×4. Фиг.19A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.19B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.19A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,223 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,62% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.19B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,337 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,12% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(4) Экспериментальные результаты на фиг.20A и 20B
Фиг.20A и 20B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «Париж», размером изображения является CIF, а размером блока является 4×4. Фиг.20A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.20B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.20A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,167 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,28% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.20B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,347 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,32% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(5) Экспериментальные результаты на фиг.21A и 21B
Фиг.21A и 21B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «бригадир», размером изображения является CIF, а размером блока является 4×4. Фиг.21A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.21B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.21A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,147 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,32% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.21B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,280 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,28% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(6) Экспериментальные результаты на фиг.22A и 22B
Фиг.22A и 22B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «фургон», размером изображения является CIF, а размером блока является 4×4. Фиг.22A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.22B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.22A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,395 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,70% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.22B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,546 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 3,47% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(7) Экспериментальные результаты на фиг.23A и 23B
Фиг.23A и 23B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «буря», размером изображения является CIF, а размером блока является 4×4. Фиг.23A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.23B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.23A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,282 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,04% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.23B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,405 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 3,60% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(8) Экспериментальные результаты на фиг.24A и 24B
Фиг.24A и 24B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «шоу китов», размером изображения является SD, а размером блока является 4×4. Фиг.24A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.24B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.24A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,254 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,99% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.24B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,376 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,62% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(9) Экспериментальные результаты на фиг.25A и 25B
Фиг.25A и 25B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «людный пешеходный переход», размером изображения является SD, а размером блока является 4×4.
Фиг.25A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.25B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.25A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,118 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,06% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.25B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,201 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,72% по отношению к битовой скорости передачи данных. (10) Экспериментальные результаты на фиг.26A и 26B
Фиг.26A и 26B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «контейнер», размером изображения является QCIF, а размером блока является 8×8. Фиг.26A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.26B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.26A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,0794 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 0,688% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.26B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,188 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,60% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(11) Экспериментальные результаты на фиг.27A и 27B
Фиг.27A и 27B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «бригадир», размером изображения является QCIF, а размером блока является 8×8. Фиг.27A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.27B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.27A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,179 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,61% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.27B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,368 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 3,23% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(12) Экспериментальные результаты на фиг.28A и 28B
Фиг.28A и 28B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «безмолвие», размером изображения является QCIF, а размером блока является 8×8. Фиг.28A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.28B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.28A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,234 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,99% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.28B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,369 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 3,07% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(13) Экспериментальные результаты на фиг.29A и 29B
Фиг.29A и 29B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «Париж», размером изображения является CIF, а размером блока является 8×8. Фиг.29A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.29B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.29A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,157 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,29% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.29B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,313 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,49% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(14) Экспериментальные результаты на фиг.30A и 30B
Фиг.30A и 30B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «бригадир», размером изображения является CIF, а размером блока является 8×8. Фиг.30A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.30B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.30A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,0956 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 0,939% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.30B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,283 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,71% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(15) Экспериментальные результаты на фиг.31A и 31B
Фиг.31A и 31B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «фургон», размером изображения является CIF, а размером блока является 8×8. Фиг.31A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.31B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.31A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,202 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,39% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.31B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,285 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,94% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(16) Экспериментальные результаты на фиг.32A и 32B
Фиг.32A и 32B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «буря», размером изображения является CIF, а размером блока является 8×8. Фиг.32A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.32B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.32A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,210 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,69% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.32B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,330 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,60% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(17) Экспериментальные результаты на фиг.33A и 33B
Фиг.33A и 33B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «шоу китов», размером изображения является SD, а размером блока является 8×8. Фиг.33A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.33B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.33A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,183 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,70% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.33B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,333 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 3,00% по отношению к битовой скорости передачи данных.
(18) Экспериментальные результаты на фиг.34A и 34B
Фиг.34A и 34B иллюстрируют экспериментальные результаты в случае, в котором разновидностью изображения является «людный пешеходный переход», размером изображения является SD, а размером блока является 8×8. Фиг.34A иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=10, а фиг.34B иллюстрирует экспериментальные результаты в случае Δ=2.
Согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.34A показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,101 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 1,08% по отношению к битовой скорости передачи данных.
В дополнение, согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционной схемой, экспериментальные результаты на фиг.34B показывают улучшение качества изображения в среднем на 0,225 дБ по отношению к PSNR и уменьшение объема сформированного кода в среднем на 2,32% по отношению к битовой скорости передачи данных.
Фиг.35 иллюстрирует таблицу экспериментальных результатов, которые показаны на фиг. с 17A по 34B.
Как может быть понятно из экспериментальных результатов, которые показаны на фиг. с 17A по 34B, и таблицы, которая показана на фиг.35, согласно настоящему изобретению, PSNR может быть улучшено, а объем сформированного кода может быть уменьшен, по сравнению с традиционной схемой.
Затем, будет описан пример случая, в котором схема «адаптивного применения градиента к предсказанному сигналу» согласно настоящему изобретению применяется к предсказанию DC (то есть режиму 2 предсказания (предсказанию среднего значения): режим, в котором предсказанное значение по отношению к заданному блоку получается интерполяцией значений пикселей в наклонном направлении с опорной на соседние пиксели верхнего бокового блока и соседних пикселей левого бокового блока) в случае, в котором режимом предсказания является H.264/MPEG-4AVC.
Согласно внутрикадровому предсказанию, которое выполняется устройством 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием по первому варианту осуществления, если предполагается, что значением пикселя предсказанного пикселя является y, расстоянием от опорного пикселя до предсказанного пикселя является x, а значением пикселя опорного пикселя является β, значение y пикселя у предсказанного пикселя было определено согласно y=αx+β, как показано в уравнении (1).
В противоположность, при предсказании DC, блок, который должен предсказываться, формируется с использованием среднего значения имеющихся в распоряжении опорных пикселей. То есть, при предсказании DC, поскольку концепции «направления предсказания» нет, предсказанный сигнал формируется с использованием следующего уравнения (13)
y(DC)=(ΣRi)/m+α
Уравнение (13)
Здесь, Ri обозначает значение сигнала i-го опорного пикселя, имеющегося в распоряжении, когда используется предсказание DC, а m обозначает общее количество имеющихся в распоряжении опорных пикселей.
Более точно, как показано на фиг.37, если верхняя сторона и левая сторона блока, который должен предсказываться, имеются в распоряжении (то есть, m=8), в H.264/AVC, расчет выполняется, как изложено ниже:
y(DC из H.264)=(ΣRi)/m
=(A+B+C+D+I+J+K+L+4)>>5
=(69+76+73+82+71+70+70+68+4)>>5
=72
Здесь >> обозначает последовательность операций сдвига битов.
То есть вышеприведенный расчет является той же самой последовательностью операций получения среднего значения восьми пикселей и округления до ближайшего целого числа согласно ((69+76+…+70+68)/8=72,375≈72).
В настоящем изобретении, величина, соответствующая градиенту, который дополнительно уменьшает ошибку предсказания, получается добавлением α к ней, и величина кодируется в качестве информации о градиенте (где α является «значением, добавленным к значению пикселя» в настоящем изобретении и может иметь любое одно из положительных и отрицательных значений).
То есть, при условии Δ=1, n=3, и градиент = [-1, 0, 1], как показано в примере устройства 10 кодирования с внутрикадровым предсказанием, которое описано выше, предсказанный сигнал данного блока определяется получением, в дополнение к 72, как показано на фиг.37, трех разных отобранных значений 71, 72 и 73, как изложено ниже, и выбором одного из них, которое реализует наилучшую стоимость.
В случае градиент[0], y(DC)=72+(-1)=71
В случае градиент[1], y(DC)=72+(0)=72 (соответствующее традиционному H.264/AVC)
В случае градиент[2], y(DC)=72+(+1)=73
Это является признаком, когда настоящее изобретение применяется к предсказаниям DC по сравнению с другими режимами предсказания.
Отмечено, что, если верхние боковые пиксели не доступны на фиг.37, в H.264/AVC, (I+J+K+L+2)>>4 рассчитывается с использованием левых боковых пикселей, наряду с тем, что, если не доступны левые боковые пиксели, (A+B+C+D+2)>>4 рассчитывается с использованием верхних боковых пикселей.
Вышеприведенный расчет является той же самой последовательностью операций сложения четырех значений пикселей, деления суммированного значения на 4 и округления до ближайшего целого числа.
Настоящий вариант осуществления может осуществлять предсказание, которое может гибко уменьшать остаточный сигнал на основании свойства изображения дополнительным сложением таким же образом для соответствующих случаев.
Схема выполнения градиентного предсказания на основании предыдущего блока данных изображения раскрыта в нерассмотренной заявке на выдачу патента Японии, первой публикации № H10-224804.
Согласно этой схеме, при предсказании нового блока данных изображения, горизонтальный градиент и вертикальный градиент определяются по блоку, расположенному над новым блоком в диагональном направлении, и, на основании этих градиентов, кодировщик предсказывает информацию об изображении на основании обработки изображения любого одного из блока, соседнего в горизонтальном направлении новому блоку, блока, вертикально соседнего новому блоку, и блока, соседнего в вертикальном направлении новому блоку. Соответственно, эта схема фундаментально отлична от схемы согласно настоящему изобретению.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение может применяться к кодированию изображения, использующему внутрикадровое предсказание, и, посредством формирования сигнала предсказания, к которому градиент применяется так, что сигнал предсказания соответствует реальному изображению, ошибка предсказания может уменьшаться, и, таким образом, эффективность сжатия может улучшаться.