СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КОДИРОВАНИЕМ С ВНУТРЕННИМ ПРЕДСКАЗАНИЕМ, ПРОГРАММА ДЛЯ НИХ И ЗАПОМИНАЮЩИЙ НОСИТЕЛЬ, КОТОРЫЙ ХРАНИТ ПРОГРАММУ Российский патент 2010 года по МПК H04N7/32 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу и устройству управления кодированием с внутренним предсказанием, используемым при кодировании с внутренним предсказанием, которое имеет множество режимов предсказания и множество размеров блока предсказания, так что режим и размер могут выбираться с возможностью переключения, и также относится к программе управления кодированием с внутренним предсказанием для реализации способа управления кодированием с внутренним предсказанием и машинно-читаемому запоминающему носителю, который хранит программу. В частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству управления кодированием с внутренним предсказанием для сокращения стоимости вычислительных затрат, программе управления кодированием с внутренним предсказанием для реализации способа управления кодированием с внутренним предсказанием, и машинно-читаемому запоминающему носителю, который хранит программу.

Испрашивается приоритет по заявке №2006-275951 на выдачу патента Японии, зарегистрированной 10 октября 2006 года, содержимое которой включено в материалы настоящей заявки посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для того чтобы улучшить эффективность кодирования, стандарт H.264 ITU-T (Международного союза электросвязи - сектора телекоммуникаций), который является стандартным способом кодирования видео (например, смотрите непатентный документ 1), применяет способ кодирования с предсказанием, в котором предсказанный сигнал формируется с использованием периферийных пикселей при внутреннем кодировании.

При кодировании с внутренним предсказанием по H.264, режим предсказания или размер блока предсказания может переключаться адаптивным образом. В соответствии с таким способом кодирования с предсказанием, эффективность кодирования внутреннего кодирования была заметно улучшена по сравнению с другими способами кодирования видео.

Фиг. с 6A по 8B показывают режим предсказания и размер блока предсказания, применяемые в стандарте H.264.

Фиг. 6A и 6B относятся к кодированию с внутренним предсказанием целевого макроблока (16×16 пикселей) с использованием размера блока предсказания в 4×4 пикселя, где фиг. 6A показывает относительное положение между целевыми блоками (для кодирования) и уже кодированными блоками, а фиг. 6B показывает направление предсказания.

Подобным образом, фиг. 7A и 7B относятся к кодированию с внутренним предсказанием целевого макроблока с использованием размера блока предсказания в 8×8 пикселей, где фиг. 7A показывает относительное положение между целевыми блоками (для кодирования) и уже кодированными блоками, а фиг. 7B показывает направление предсказания.

Подобным образом, фиг. 8A и 8B относятся к кодированию с внутренним предсказанием целевого макроблока с использованием размера блока предсказания в 16×16 пикселей (то есть такого же размера, как макроблок), где фиг. 8A показывает относительное положение между целевым блоком (для кодирования) и уже кодированными сигналами (или пикселями), а фиг. 8B показывает предсказания посредством различных направлений и способов.

Как описано выше, в H.264, любой размер блока предсказания и любое направление предсказания могут выбираться в соответствии с эффективностью кодирования.

Однако хотя увеличение количества выбираемых режимов предсказания или размеров блока предсказания улучшает эффективность кодирования, оно повышает затраты на вычисление, выполняемое для выбора режима предсказания или размера блока предсказания. Поэтому был предложен способ для сокращения вычислительных затрат для кодирования с внутренним предсказанием.

В изобретении, раскрытом в непатентном документе 1, в соответствии с блок-схемой последовательности операций способа на фиг. 9, сначала определяется направление границы изображения, предусматриваются ограниченные режимы предсказания; выбирается режим предсказания; определяется размер блока предсказания; а затем выполняется кодирование с внутренним предсказанием.

В вышеописанном изобретении, раскрытом в непатентном документе 1, направление границы измеряется заблаговременно с тем, чтобы исключить режимы предсказания, имеющие низкую вероятность выбора, тем самым, сокращая вычислительные затраты.

В изобретении, раскрытом в непатентном документе 2, в соответствии с блок-схемой последовательности операций способа на фиг. 10, сначала выбирается режим предсказания для размера блока 4×4; измеряется систематическая ошибка для режима предсказания; на основании измеренных результатов, выбор режима предсказания размера блока 8×8 может пропускаться, либо могут выполняться режим предсказания для размера блока 8×8 (если нет пропуска для этого размера) или размера блока 16×16; определяется размер блока предсказания; а затем выполняется кодирование с внутренним предсказанием.

В вышеописанном изобретении, раскрытом в непатентном документе 2, сначала выбирается режим предсказания для размера блока 4×4 (то есть минимального размера блока), и, на основании частоты появления режима предсказания для размера блока 4×4, регулируются ограничение размера блока 8×8 или 16×16 и выбор размера блока предсказания.

То есть в изобретении, описанном в непатентном документе 2, режим предсказания для размера блока 8×8 может ограничиваться, или предсказание для размера блока 8×8 может пропускаться в соответствии с систематической ошибкой для минимального размера блока с тем, чтобы сокращать вычислительные затраты.

Дополнительно в изобретении, раскрытом в патентном документе 1, частотные данные для режима предсказания периферийных блоков взвешиваются и режим предсказания ограничивается на основании взвешенных частотных данных.

В изобретении, раскрытом в патентном документе 1, сначала получаются режим предсказания и весовой коэффициент для опорного блока, а затем получается порядок приоритета режима предсказания. На основании полученного режима предсказания и весового коэффициента создается взвешенная гистограмма для режима предсказания. Затем на основании взвешенной гистограммы выбирается кандидат на режим предсказания. В этой последовательности операций, если нет режима предсказания, который удовлетворяет предопределенному количеству, используемому для определения кандидата (в качестве режима предсказания), выбирается режим предсказания, имеющий относительно более высокий порядок приоритета, с тем чтобы выполнять кодирование с внутренним предсказанием.

Как описано выше, в изобретении, раскрытом в патентном документе 1, режим предсказания, который должен использоваться, ограничивается на основании статистических данных для режима предсказания периферийных блоков, тем самым, сокращая количество раз выполнения вычисления стоимости, которое требуется для выбора режима предсказания.

Непатентный документ 1: Feng Pan et al., «Fast Mode Decision Algorithm for Intraprediction in H.264/AVC Video Coding» («Алгоритм быстрого выбора режима для внутреннего предсказания при кодировании видео H.264/AVC»), IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol.15, NO.7, pp. 813-822, July 2005.

Непатентный документ 2: Yuichi Tsunematsu et al., «Fast Intra Mode Decision for H.264/AVC FRExt Using Prediction Result Bias» («Быстрый выбор режима внутреннего предсказания для FRExt H.264/AVC с использованием систематической ошибки результата предсказания»), Proceedings of the 2005 IEICE general conference, D-1 1-5, p. 55, Mar. 2005.

Патентный документ 1: Нерассмотренная заявка на выдачу патента Японии, первая публикация № 2005-348280.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМА, КОТОРАЯ ДОЛЖНА БЫТЬ РЕШЕНА ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Как описано выше, в традиционных способах, вычислительные затраты сокращаются ограничением режима предсказания (который должен выбираться) при кодировании с внутренним предсказанием.

Для такой функции в традиционных способах направление границы входного сигнала, результат выбора режима предсказания для минимального размера блока, частотные данные режима предсказания для периферийных блоков или тому подобное используются в качестве данных для ограничения режима предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием.

Однако в таких способах использование режима предсказания для размера блока 4×4 или 8×8 (то есть меньшего, чем размер (16×16) макроблока) не ограничивается, или использование ограничивается частично.

Для того чтобы определить режим предсказания для размера блока 4×4 или 8×8 (меньшего, чем размер макроблока), должно формироваться временно декодированное изображение. Это происходит потому, что для малых блоков, за исключением самого левого малого блока в каждом макроблоке, декодированное изображение каждого малого блока, соседнего целевому блоку, должно рассматриваться при определении режима предсказания целевого блока.

Для формирования декодированного изображения должны выполняться ортогональное преобразование, квантование, обратное квантование и обратное ортогональное преобразование. Эти последовательности операций фактически не используются для кодирования, но дают временно декодированные результаты, используемые для выбора способа предсказания. Если основанный на конкретных требованиях размер блока не выбран, соответствующие временно декодированные результаты отменяются.

Фиг. 11 - таблица, показывающая объем обработки декодированием, требуемой для выбора режима предсказания для каждого размера блока, определенного в стандарте H.264.

Как понятно из таблицы, если используются три размера блока (4×4, 8×8 и 16×16), выбор режима предсказания требует применения последовательности операций декодирования в 15 блоков (240 пикселей) для размера блока 4×4, и 3 блока (192 пикселей) для размера блока 8×8. Если режим предсказания для размера блока 16×16 выбирается последним, должна выполняться последовательность операций декодирования, соответствующая приблизительно 3 макроблокам (которая включает в себя последовательность операций декодирования для целевого блока с размером блока 16×16 (который фактически декодируется)).

Как описано выше, в традиционных способах, при выборе режима предсказания, последовательность операций временного декодирования должна выполняться для размера блока предсказания, который может не быть выбранным последним.

Поэтому, если размер блока 16×16 (то есть размер макроблока) выбирается последним, временно декодированные результаты для размеров блока 4×4 и 8×8 отменяются, так что последовательность операций декодирования, применяемая к по меньшей мере 432 (то есть 240+192) пикселям, бесполезна.

В свете вышеприведенных обстоятельств задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить новейшую технологию управления кодированием с внутренним предсказанием для сокращения вычислительных затрат, минуя необязательной последовательности операций декодирования при кодировании с внутренним предсказанием.

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Для того чтобы решить вышеописанную задачу, настоящее изобретение предлагает устройство управления кодированием с внутренним предсказанием, используемое при кодировании с внутренним предсказанием, имеющем множество режимов предсказания и размеров блока предсказания, при этом каждый из режимов предсказания и размеров блока предсказания может переключаться, когда выполняется кодирование, устройство содержит: (1) вычислительное устройство для вычисления показателя степени монотонности, который указывает степень монотонности целевой области для кодирования; (2) устройство определения для определения размера блока кодирования, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, в соответствии с показателем степени монотонности, вычисленным вычислительным устройством; и (3) устройство выбора для выбора режима предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, для размера блока предсказания, определенного устройством определения.

Вышеприведенная конструкция дополнительно может включать в себя (4) вычислительное устройство для вычисления размера шага квантования целевой области; и (5) устройство настройки для настройки порогового значения на основании размера шага квантования, вычисленного вычислительным устройством.

Способ управления кодированием с внутренним предсказанием по настоящему изобретению, который реализуется, когда работает вышеприведенное устройство, также может быть реализован компьютерной программой. Такая компьютерная программа может поставляться посредством сохранения ее на надлежащем машинно-читаемом запоминающем носителе или посредством сети, и может устанавливаться и работать на устройстве управления, таком как ЦПУ (центральное процессорное устройство, CPU), с тем чтобы реализовать настоящее изобретение.

В устройстве управления кодированием с внутренним предсказанием по настоящему изобретению, имеющем вышеприведенную конструкцию, сначала вычисляется показатель степени монотонности, который указывает степень монотонности целевой области для кодирования, например, на основании статистических данных по сигналу яркости в целевой области.

В этой последовательности операций, принимая во внимание, что большая целевая область может включать в себя множество областей, имеющих разные показатели степени монотонности, целевая область может делиться на малые области, и показатель степени монотонности может вычисляться для каждой малой области. Показатель степени монотонности целевой области может вычисляться на основании вычисленных показателей степени монотонности.

Затем размер блока предсказания, используемый при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, определяется в соответствии с вычисленным показателем степени монотонности; и например, (i) если степень монотонности целевой области является низкой, небольшой размер блока предсказания определяется в качестве размера блока предсказания для кодирования с внутренним предсказанием; а (ii) если степень монотонности целевой области является высокой, большой размер блока предсказания определяется в качестве размера блока предсказания для кодирования с внутренним предсказанием.

Затем в соответствии с определенным размером блока предсказания режим предсказания, используемый при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, выбирается наряду с рассмотрением размера блока предсказания в качестве фиксированного размера.

Поэтому в устройстве управления кодированием с внутренним предсказанием по настоящему изобретению размер блока предсказания, используемый при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, определяется с использованием показателя степени монотонности, который указывает степень монотонности целевой области, без выполнения определения режима предсказания.

При определении размера блока предсказания в устройстве управления кодированием с внутренним предсказанием по настоящему изобретению размер блока предсказания для кодирования с внутренним предсказанием может определяться на основании результата сравнения между вычисленным показателем степени монотонности целевой области и пороговым значением, которое устанавливается в соответствии с выбираемыми размерами блока предсказания.

Для того чтобы уменьшить ухудшение эффективности кодирования, вышеприведенное пороговое значение может устанавливаться на основании размера шага квантования целевой области. Например, пороговое значение может устанавливаться некоторым образом из условия, чтобы, когда размер шага квантования уменьшается, вероятность, что выбран небольшой размер блока предсказания, возрастала.

К тому же, при настройке порогового значения, если размер шага квантования целевой области не может вычисляться до того, как определен размер блока предсказания, то размер шага квантования в качестве замены для такового у целевой области, может вычисляться на основании уже вычисленного размера шага квантования другой области.

РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением при выполнении кодирования с внутренним предсказанием размер блока предсказания целевой области для кодирования может определяться с использованием показателя степени монотонности, который указывает степень монотонности целевой области, без выполнения определения режима предсказания.

Поэтому в соответствии с настоящим изобретением при выполнении кодирования с внутренним предсказанием можно не только ограничивать количество режимов предсказания для определения режима, но также не совершать последовательность операций временного декодирования, требуемую для определения режима предсказания, которое необходимо для каждого размера блока предсказания. Поэтому могут быть сокращены вычислительные затраты.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - блок-схема последовательности операций способа управления, выполняемого устройством кодирования видео в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 показывает устройство кодирования видео в качестве практического варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - схема для разъяснения табличных данных в таблице пороговых значений.

Фиг. 4 - схема для разъяснения табличных данных в справочной таблице.

Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа управления, выполняемого устройством кодирования с внутренним предсказанием.

Фиг. 6A - схема для разъяснения кодирования, которое использует размер блока предсказания в 4×4 пикселя и применяется в стандарте H.264.

Фиг. 6B - схема для разъяснения направления предсказания по фиг. 6A.

Фиг. 7A - схема для разъяснения кодирования, которое использует размер блока предсказания в 8×8 пикселей и применяется в стандарте H.264.

Фиг. 7B - схема для разъяснения направления предсказания по фиг. 7A.

Фиг. 8A - схема для разъяснения кодирования, которое использует размер блока предсказания в 16×16 пикселей и применяется в стандарте H.264.

Фиг. 8B - схема для разъяснения предсказаний посредством различных направлений и способов по фиг. 8A.

Фиг. 9 - блок-схема последовательности операций способа управления, выполняемого в изобретении, раскрытом в непатентном документе 2.

Фиг. 10 - блок-схема последовательности операций способа управления, выполняемого в изобретении, раскрытом в непатентном документе 3.

Фиг. 11 - схема для разъяснения объема обработки декодированием, требуемой для выбора режима предсказания в стандарте H.264.

Символы ссылок

1 устройство кодирования видео

2 устройство кодирования с внутренним предсказанием

3 устройство определения размера блока предсказания

4 устройство выбора режима предсказания

5 устройство кодирования

6 блок вычисления размера шага квантования

30 блок деления макроблока

31 блок вычисления дисперсии L1

32 блок вычисления показателя степени монотонности макроблока

33 блок определения размера блока предсказания

34 таблица пороговых значений

35 справочная таблица

36 блок регистрации табличных данных

37 блок настройки порогового значения

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже настоящее изобретение будет подробно пояснено в соответствии с вариантами осуществления.

В настоящем изобретении при выполнении кодирования с внутренним предсказанием сначала ограничивается размер блока предсказания без ограничения режима предсказания (как выполняется в традиционных способах). При ограничении размера блока предсказания сначала можно не совершать необязательную последовательность операций декодирования и соответственно сократить вычислительные затраты.

Фиг. 1 - пример блок-схемы последовательности операций способа, выполняемого устройством кодирования видео в соответствии с настоящим изобретением. На основании блок-схемы последовательности операций способа будет пояснена работа устройства кодирования видео в соответствии с настоящим изобретением.

Устройство кодирования видео, прежде всего, вычисляет показатель степени монотонности, который показывает степень монотонности целевой области для кодирования (смотрите этап S10).

На следующем этапе S11 пороговое значение, которое должно сравниваться с вычисленным показателем степени монотонности, устанавливается в соответствии с каждым размером блока предсказания, который может использоваться.

На следующем этапе S12 на основании результата сравнения между вычисленным показателем степени монотонности и настроенным пороговым значением определяется размер блока предсказания для целевой области.

При этой последовательности операций выбора размера блока для целевой области, чем ниже степень монотонности, тем меньше выбранный размер блока, и чем выше степень монотонности, тем больше выбранный размер блока.

На следующем этапе S13 в соответствии с определенным размером блока предсказания размер блока предсказания рассматривается в качестве фиксированного размера, с тем чтобы выбирать режим предсказания.

На последнем этапе S14 в соответствии с определенным размером блока предсказания и выбранным режимом предсказания целевая область подвергается кодированию с внутренним предсказанием.

Ниже вышеприведенная операция будет пояснена более подробно.

В настоящем изобретении показатель степени монотонности целевой области для кодирования используется для первоначального определения размера блока предсказания, применяемого при кодировании с внутренним предсказанием целевой области.

Показатель степени монотонности может вычисляться с использованием дисперсии или среднего соответствующих значений пикселей, например, посредством использования дисперсии L2 (смотрите формулу (1)) или дисперсии L1 (смотрите формулу (2)).

[Формула 1]

В вышеприведенных формулах s(i, j) указывает значение пикселя с координатами (i, j) в целевой области для кодирования, а <s> указывает среднее соответствующих значений пикселей.

Как показано формулами, чем больше вычисленный показатель степени монотонности, тем ниже степень монотонности, и чем меньше вычисленный показатель степени монотонности, тем выше степень монотонности.

Если целевая область для кодирования велика, она может включать в себя множество областей, имеющих разные показатели степени монотонности. Поэтому показатель степени монотонности может вычисляться после деления целевой области для кодирования на малые области. В таком случае, количество вычисленных показателей степени монотонности соответствует количеству малых областей, а минимальное или максимальное значение между ними определяется в качестве показателя степени монотонности целевой области для кодирования.

Например, макроблок с размером блока 16×16 делится на малые блоки с размером блока 8×8, и показатель степени монотонности вычисляется для каждого малого блока. Соответственно, для каждого макроблока вычисляются четыре показателя степени монотонности, а минимальное или максимальное значение из их числа определяется в качестве показателя степени монотонности макроблока.

Такой показатель степени монотонности может использоваться в других последовательностях операций кодирования, например, для управления квантованием. Если, как правило, используется показатель степени монотонности, не должны учитываться никакие вычислительные затраты на управление кодированием с внутренним предсказанием. Поэтому по сравнению со случаем вычисления направления границы или тому подобного, дополнительные вычислительные затраты могут сокращаться.

Пороговое значение, сравниваемое с показателем степени монотонности, устанавливается в соответствии с размером блока предсказания.

Например, если размер блока предсказания переключается между тремя размерами, такими как 4×4, 8×8 и 16×16, в соответствии со стандартом H.264, два пороговых значения, таких как TH_4-8, используемое для переключения между размерами блока 4×4 и 8×8 и TH_8-16, используемое для переключения между размерами блока 8×8 и 16×16, (TH_4-8>TH_8-16) устанавливаются для выполнения соответствующих переключений.

Посредством использования вышеприведенных двух пороговых значений, если степень монотонности является низкой, как показано посредством «показателя степени монотонности ≥ TH_4-8», точность предсказания ухудшается, если не выбран малый размер блока предсказания. Поэтому размер блока предсказания устанавливается в наименьший размер блока 4×4.

Если степень монотонности является средней, как показано посредством «TH_4-8 > показателя степени монотонности ≥ TH_8-16», предпочтителен средний размер блока предсказания. Поэтому размер блока предсказания устанавливается в размер блока 8×8.

Если степень монотонности является высокой, как показано посредством «TH_8-16 > показателя степени монотонности», точность предсказания не ухудшается даже при выборе большого размера блока предсказания, и объем кода может быть сокращен. Поэтому размер блока предсказания устанавливается на наибольший размер блока 16×16.

Пороговое значение, используемое для сравнения с показателем степени монотонности, может изменяться в соответствии с размером шага квантования.

Так как каждый режим предсказания имеет отдельный объем кода для служебных данных (таких как данные режима предсказания или данные блока значащих коэффициентов), соотношение между размером блока предсказания и показателем степени монотонности изменяется в соответствии с размером шага квантования. Поэтому ухудшение эффективности кодирования может быть снижено изменением порогового значения на основании размера шага квантования.

В соответствии со знанием, полученным изобретателями настоящей заявки посредством экспериментов, ухудшение эффективности кодирования может дополнительно снижаться настройкой порогового значения некоторым образом, из условия, чтобы, когда размер шага квантования уменьшается (то есть выполняется частое квантование), вероятность, что выбирается небольшой размер блока предсказания, возрастала.

То есть, если размер шага квантования уменьшается, то, например, пороговое значение TH_4-8 устанавливается в меньшее значение. Соответственно, вероятность выбора наименьшего размера блока предсказания 4×4 возрастает, тем самым, снижая ухудшение эффективности кодирования.

Для размера шага квантования является предпочтительным значение, используемое при квантовании целевой области для кодирования. Однако, если размер шага квантования не может быть получен до определения размера блока предсказания, то может использоваться размер шага квантования области, которая была закодирована непосредственно прежде, или среднее размеров шага квантования уже обработанных блоков в соответствующем изображении.

Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением при выполнении кодирования с внутренним предсказанием размер блока предсказания целевой области может определяться с использованием показателя степени монотонности области без выполнения определения режима предсказания.

Поэтому при кодировании с внутренним предсказанием в соответствии с настоящим изобретением количество режимов предсказания для определения режима может быть сокращено, а последовательность операций временного декодирования, используемая для определения режима предсказания для каждого размера блока предсказания, является необязательной, тем самым, сокращая вычислительные затраты.

ПРАКТИЧЕСКИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Ниже настоящее изобретение будет подробно пояснено в соответствии с практическим вариантом осуществления.

Практический вариант осуществления, показанный ниже, применяет способ кодирования с внутренним предсказанием, основанный на стандарте H.264, и использует три размера блока в 16×16, 8×8 и 4×4 для соответствующего кодирования с внутренним предсказанием.

Фиг. 2 показывает устройство 1 кодирования видео в качестве практического варианта осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 2, устройство 1 кодирования видео содержит устройство 2 кодирования с внутренним предсказанием для выполнения кодирования с внутренним предсказанием в соответствии с настоящим изобретением.

Устройство 2 кодирования с внутренним предсказанием включает в себя: устройство 3 определения размера блока предсказания для выполнения отличительной последовательности операций по настоящему изобретению, с тем чтобы определять размер блока предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевого макроблока; устройство 4 выбора режима предсказания для выбора режима предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевого макроблока, наряду с рассмотрением размера блока предсказания, который определен устройством 3 определения размера блока предсказания, в качестве фиксированного размера; и устройство 5 кодирования для подвергания целевого макроблока кодированию с внутренним предсказанием на основании размера блока предсказания (определенного устройством 3 определения размера блока предсказания) и режима предсказания (выбранного устройством 4 выбора режима предсказания).

На фиг. 2 номер 6 ссылки показывает блок вычисления размера шага квантования, предусмотренный в устройстве управления квантованием, или тому подобном. Блок 6 вычисления размера шага квантования вычисляет размер шага квантования целевого макроблока и сообщает результат в устройство 2 кодирования с внутренним предсказанием.

Для того чтобы выполнять последовательность операций определения размера блока предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевого макроблока, устройство 3 определения размера блока предсказания включает в себя блок 30 деления макроблока, блок 31 вычисления дисперсии L1, блок 32 вычисления показателя степени монотонности макроблока, блок 33 определения размера блока предсказания, таблицу 34 пороговых значений, справочную таблицу 35, блок 36 регистрации табличных данных и блок 37 настройки порогового значения.

Блок 30 деления макроблока делит целевой макроблок для кодирования на четыре малых блока с размером блока 8×8.

Для каждого из малых блоков 8×8, отделенных блоком 30 деления макроблока, блок 31 вычисления дисперсии L1 вычисляет дисперсию «act_n» L1 сигнала яркости в соответствии со следующей формулой (3), где act_n функционирует в качестве значения (показателя степени монотонности), которое указывает степень монотонности соответствующего малого блока.

[Формула 2]

.

В вышеприведенной формуле s_y(i,j) указывает каждое значение пикселя малого блока «n» (n = от 0 до 3), а <s_y> указывает среднее сигналов яркости малого блока «n».

Блок 32 вычисления показателя степени монотонности макроблока вычисляет максимальное значение act_max из четырех дисперсий act_n L1, вычисленных блоком 31 вычисления дисперсии L1.

То есть вычисляется следующее:

act_max = max (act₀, act₁, act₂, act₃).

Блок 33 определения размера блока предсказания использует два пороговых значения TH_4-8 и TH_8-16 (TH_4-8>TH_8-16) и выполняет определение некоторым образом, из условия чтобы (i) если удовлетворено соотношение «act_max≥TH_4-8», размер блока предсказания устанавливается в размер блока 4×4; (ii) если удовлетворено соотношение «TH_4-8≥act_max≥TH_8-16», размер блока предсказания устанавливался в размер блока 8×8; и (iii) если удовлетворено соотношение «TH_8-16>act_max», размер блока предсказания устанавливался в размер блока 16×16.

Как показано на фиг. 3, таблица 34 пороговых значений заведует двумя пороговыми значениями TH_4-8 и TH_8-16, используемыми блоком 33 определения размера блока предсказания.

Как показано на фиг. 4, справочная таблица 35 заведует значениями пороговых значений TH_4-8 и TH_8-16, которые назначены каждому диапазону размера шага квантования и используются, когда размер шага квантования принадлежит соответствующему диапазону размера шага квантования.

Блок 36 регистрации табличных данных записывает данные, которые указывают соответствующие соотношения между диапазоном размера шага квантования и пороговыми значениями TH_4-8 и TH_8-16, в справочную таблицу 35. В соответствии с зарегистрированными данными соответствующего соотношения пороговые значения устанавливаются некоторым образом, из условия чтобы, если размер шага квантования увеличивается, вероятность, что выбран относительно небольшой размер блока предсказания, возрастала.

Блок 37 настройки порогового значения обращается в справочную таблицу 35 посредством использования размера шага квантования, который вычислен блоком 6 вычисления размера шага квантования, и функционирует в качестве ключа, с тем чтобы получать значения пороговых значений TH_4-8 и TH_8-16, пригодных для соответствующего размера шага квантования. Блок 37 настройки порогового значения записывает пороговые значения в таблицу 34 пороговых значений, с тем чтобы устанавливать пороговые значения TH_4-8 и TH_8-16.

Фиг. 5 показывает пример блок-схемы последовательности операций способа управления, выполняемого устройством 2 кодирования с внутренним предсказанием, имеющим вышеописанную конструкцию. В соответствии с блок-схемой последовательности операций способа, управление, выполняемое устройством 2 кодирования с внутренним предсказанием, будет пояснено подробно.

Как показано на блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 5, когда данные целевого макроблока для кодирования выдаются в устройство 2 кодирования с внутренним предсказанием, устройство 2 кодирования с внутренним предсказанием сначала делит целевой макроблок (размер блока 16×16) на четыре малых блока (размер блока 8×8) (смотрите этап S100).

На следующем этапе S101 для каждого из четырех выделенных малых блоков дисперсии act₀, act₁, act₂ и act₃ L1 сигнала яркости вычисляются в соответствии с вышеописанной формулой (3).

На следующем этапе S102 максимальное значение act_max из числа четырех вычисленных дисперсий act₀, act₁, act₂ и act₃ L1 вычисляется, как изложено ниже:

act_max = max (act₀, act₁, act₂, act₃).

Вычисленная act_max определяется в качестве показателя степени монотонности, который указывает степень монотонности целевого макроблока.

На следующем этапе S103 устанавливаются пороговые значения TH_4-8 и TH_8-16, используемые для определения размера блока предсказания.

Более точно, в последовательности операций настройки порогового значения справочная таблица 35 указывается ссылкой посредством использования размера шага квантования (в качестве ключа) целевого макроблока, который вычисляется блоком 6 вычисления размера шага квантования, с тем чтобы получать значения пороговых значений TH_4-8 и TH_8-16, подходящих для размера шага квантования, и чтобы записывать значения в таблицу 34 пороговых значений.

На следующем этапе S104 максимальное значение act_max дисперсии L1, которое было вычислено в качестве показателя степени монотонности целевого макроблока, сравнивается с двумя пороговыми значениями TH_4-8 и TH_8-16, считанными из таблицы 34 пороговых значений, с тем чтобы определять степень монотонности целевого макроблока.

Более точно, в последовательности операций определения, (i) если удовлетворено соотношение «act_max≥TH_4-8», определяется, что степень монотонности является низкой; (ii) если удовлетворено соотношение «TH_4-8>act_max≥TH_8-16», определяется, что степень монотонности является средней; и (iii) если удовлетворено соотношение «TH_8-16>act_max», определяется, что степень монотонности является высокой.

В соответствии с последовательностью операций определения на этапе S104, если определяется, что степень монотонности целевого макроблока является высокой, управление переходит на этап S105 и размер блока 16×16 определяется в качестве размера блока предсказания. На следующем этапе S106 режим предсказания целевого макроблока выбирается для определенного блока предсказания.

К тому же, в соответствии с последовательностью операций определения на этапе S104, если определяется, что степень монотонности целевого макроблока является средней, управление переходит на этап S107 и размер блока 8×8 определяется в качестве размера блока предсказания. На следующем этапе S108 режим предсказания целевого макроблока выбирается для определенного блока предсказания.

К тому же, в соответствии с последовательностью операций определения на этапе S104, если определяется, что степень монотонности целевого макроблока является низкой, управление переходит на этап S109 и размер блока 4×4 определяется в качестве размера блока предсказания. На следующем этапе S110 режим предсказания целевого макроблока выбирается для определенного блока предсказания.

Поэтому в соответствии с последовательностью операций с этапа S105 по S110 выбираются размер блока предсказания и режим предсказания целевого макроблока для кодирования, а на следующем этапе S111, целевой макроблок подвергается кодированию с внутренним предсказанием посредством использования размера блока предсказания и режима предсказания.

Соответственно, в настоящем изобретении при выполнении кодирования с внутренним предсказанием размер блока предсказания, используемый для кодирования, может определяться до определения режима предсказания.

В вышеописанном практическом варианте осуществления никакие ограничения не накладываются на режим предсказания для каждого размера блока предсказания. Однако количество режимов предсказания, которые могут использоваться, может ограничиваться, с тем чтобы дополнительно сокращать вычислительные затраты.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение может быть применено к кодированию с внутренним предсказанием, и можно не только ограничивать количество режимов предсказания для определения режима, но также не совершать последовательность операций временного декодирования, требуемую для определения режима предсказания, которое необходимо для каждого размера блока предсказания. Поэтому могут быть сокращены вычислительные затраты.

Изобретение относится к способу и устройству управления кодированием с внутренним предсказанием, используемым при кодировании с внутренним предсказанием, которое имеет множество режимов предсказания и множество размеров блока предсказания. Техническим результатом является повышение эффективности кодирования с внутренним предсказанием для сокращения вычислительных затрат. Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ управления кодированием с внутренним предсказанием, используемый при кодировании с внутренним предсказанием, имеющем множество режимов предсказания и размеров блока предсказания, при этом каждый из режима предсказания и размера блока предсказания может переключаться, когда выполняется кодирование. Способ включает в себя этап вычисления показателя степени монотонности, который указывает степень монотонности целевой области для кодирования; этап определения размера блока предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, в соответствии с вычисленным показателем степени монотонности; и этап выбора режима предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, для определения размера блока предсказания. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ управления кодированием с внутренним предсказанием, используемый при кодировании с внутренним предсказанием, имеющем множество режимов предсказания и размеров блока предсказания, при этом каждый из режима предсказания и размера блока предсказания может переключаться, когда выполняют кодирование, причем способ содержит этап, на котором вычисляют показатель степени монотонности, который указывает степень монотонности целевой области для кодирования; этап, на котором определяют размер блока предсказания, используемый при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, в соответствии с вычисленным показателем степени монотонности; и этап, на котором выбирают режим предсказания, используемый при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, для определенного размера блока предсказания, причем при кодировании с внутренним предсказанием предсказанный сигнал формируют с использованием периферийных пикселей; и на этапе определения размера блока предсказания устанавливают одно или несколько пороговых значений, имеющих разные величины, в соответствии с выбираемым размером блока предсказания, так чтобы установить множество диапазонов уровней для показателя степени монотонности, и назначают разные размеры блоков диапазонам уровней таким образом, что чем выше степень монотонности целевой области, тем больше определенный размер блока предсказания для кодирования.

2. Способ управления кодированием с внутренним предсказанием по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором вычисляют размер шага квантования целевой области; и этап, на котором устанавливают одно или несколько пороговых значений на основании вычисленного размера шага квантования.

3. Способ управления кодированием с внутренним предсказанием по п.2, в котором на этапе вычисления размера шага квантования, если размер шага квантования не может быть вычислен до того, как выполнен этап определения размера блока предсказания, то размер шага квантования целевой области вычисляют на основании уже вычисленного размера шага квантования другой области.

4. Способ управления кодированием с внутренним предсказанием по п.1, в котором на этапе вычисления показателя степени монотонности показатель степени монотонности вычисляют на основании статистических данных для сигналов яркости в целевой области.

5. Способ управления кодированием с внутренним предсказанием по п.1, в котором на этапе вычисления показателя степени монотонности целевую область делят на малые области, показатель степени монотонности вычисляют для каждой малой области; а показатель степени монотонности целевой области вычисляют на основании показателей степени монотонности малых областей.

6. Устройство управления кодированием с внутренним предсказанием, используемое при кодировании с внутренним предсказанием, имеющем множество режимов предсказания и размеров блока предсказания, при этом каждый из режима предсказания и размера блока предсказания может переключаться, когда выполняется кодирование, причем устройство содержит вычислительное устройство для вычисления показателя степени монотонности, который указывает степень монотонности целевой области для кодирования; устройство определения для определения размера блока предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, в соответствии с показателем степени монотонности, вычисленным вычислительным устройством; и устройство выбора для выбора режима предсказания, используемого при кодировании с внутренним предсказанием целевой области, для размера блока предсказания, определенного устройством определения, причем при кодировании с внутренним предсказанием предсказанный сигнал формируется с использованием периферийных пикселей; и устройство определения устанавливает одно или несколько пороговых значений, имеющих разные величины, в соответствии с выбираемым размером блока предсказания, так чтобы установить множество диапазонов уровней для показателя степени монотонности, и назначает разные размеры блоков диапазонам уровней таким образом, что чем выше степень монотонности целевой области, тем больше определенный размер блока предсказания для кодирования.

7. Машиночитаемый запоминающий носитель, который хранит программу управления кодированием с внутренним предсказанием, посредством которой компьютер выполняет последовательность операций для реализации способа управления кодированием изображения по п.1.