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コーディングツリーユニット（CTU ）は、高効率ビデオコーディング（HEVC）ビデオ規格の基本的な処理単位であり、概念的には以前のいくつかのビデオ規格で使用されていたマクロブロック単位の構造に対応しています。[1] [2] CTUは最大コーディングユニット（LCU）とも呼ばれます。 [3]
CTUのサイズは16×16ピクセルから64×64ピクセルまでで、通常はサイズが大きいほどコーディング効率が向上します。[4] [2] CTUを使用する最初のビデオ規格はHEVC/H.265で、2013年4月13日にITU-T規格になりました。 [5] [6] [7]
歴史
マクロブロック符号化方式は、1988年に初めてリリースされたH.261以来、デジタルビデオ符号化規格で使用されてきました。しかし、誤り訂正と信号対雑音比に関しては、標準の16x16マクロブロックサイズでは、情報理論と符号化理論が理論的かつ実際に可能であると示唆するようなビット削減を実現できません。[8]
技術的な詳細
HEVCは、以前のビデオ規格で使用されていたマクロブロックを、最大64×64ピクセルのより大きなブロック構造を使用でき、画像を可変サイズの構造に分割できるCTUに置き換えます。[4] [9]
HEVCは最初に画像をCTUに分割し、次に各輝度/彩度成分ごとにコーディングツリーブロック（CTB）に分割します。[4] [9]
CTBは64×64、32×32、16×16のいずれかで、ピクセルブロックサイズが大きいほど符号化効率が向上します。[4] CTBは1つ以上の符号化単位（CU）に分割されるため、CTUサイズは最大の符号化単位サイズでもあります。[4]
- CTB内のCUの配置は、細分化によって4つの小さな領域が形成されるため、四分木と呼ばれます。 [4]
- 次に、CUは、サイズが64×64から4×4まで変化する、イントラピクチャ予測タイプまたはインターピクチャ予測タイプの予測ユニット（PU）に分割されます。[4] [9]デコード処理で動き補償を適用する際の最悪のメモリ帯域幅を制限するために、インターピクチャ予測を使用して符号化された予測ユニットは、単一の参照から予測される場合（単予測）は8×4または4×8の最小サイズに制限され、2つの参照から予測される場合（双予測）は8×8に制限されます。[4] [10]
- 予測残差を符号化するために、CUはDCT変換単位（TU）の四分木に分割される。[4] [11] TUには空間ブロック変換と量子化のための係数が含まれる。[4] [9] TUは32×32、16×16、8×8、または4×4のピクセルブロックサイズにすることができる。[4]
標準化
2012年7月のHEVC会議では、提案JCTVC-J0334に基づいて、HEVCレベル5以上では32×32または64×64のCTBサイズを使用することが義務付けられることが決定されました。[3] [12]これは、Log2MaxCtbSize変数のレベル制限として国際標準草案でHEVCに追加されました。[13]
Log2MaxCtbSizeは2012年10月のHEVCドラフトでCtbSizeYに改名され、その後2013年1月のHEVCドラフトでCtbLog2SizeYに改名されました。[10] [14]
コーディング効率
ほとんどのビデオコーディング規格の設計は、主に最高のコーディング効率を実現することを目的としています。[2]コーディング効率とは、一定レベルのビデオ品質を維持しながら、可能な限り低いビットレートでビデオをエンコードする能力です。[2] HEVCは、より大きなCTBサイズの使用から利益を得ています。[2]
これは、HM-8.0 HEVCエンコーダーを使用したピーク信号対雑音比（PSNR）テストで示されており、徐々に小さいCTUサイズの使用を強制されました。 [2]すべてのテストシーケンスについて、64×64 CTUサイズと比較すると、32×32 CTUサイズの使用を強制するとHEVCビットレートが2.2％増加し、16×16 CTUサイズの使用を強制すると11.0％増加することが示されました。[2]
クラスAのテストシーケンスでは、ビデオの解像度が2560×1600であったが、64×64 CTUサイズと比較すると、32×32 CTUサイズの使用を強制するとHEVCビットレートが5.7%増加し、16×16 CTUサイズの使用を強制すると28.2%増加することが示された。[2]
テストでは、高解像度のビデオでは、大きな CTU サイズがコーディング効率にとってさらに重要になることが示されました。[2]また、テストでは、16×16 CTU サイズでエンコードされた HEVC ビデオのデコードに、64×64 CTU サイズでエンコードされたビデオよりも 60% 長い時間がかかることがわかりました。[2]テストでは、CTU サイズが大きいほどコーディング効率が向上し、デコード時間も短縮されることが示されました。[2]テストは、同等の PSNR に基づく HEVC のメイン プロファイルを使用して実施されました。[2]
参照
- 高効率ビデオコーディング（HEVC） - 8K UHDTVと最大8192×4320の解像度をサポートするビデオ規格
- H.264/MPEG-4 AVC - HEVCの前身となるビデオ規格
- VP9 - CTUに似たスーパーブロックを備えたビデオコーデック
- マクロブロック- 以前のいくつかのビデオ規格で使用されていた基本的な処理単位
参考文献
- ^ GJ Sullivan、J.-R. Ohm、W.-J. Han、T. Wiegand (2012-05-25)。「高効率ビデオコーディング (HEVC) 規格の概要」(PDF)。IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology コーディングの新しい所有権:GilbertLeeGrimaldoJr.(c)(r)(tm) 。2013-04-26に取得。
- ^ abcdefghijklm GJ Sullivan、Heiko Schwarz、Thiow Keng Tan、Thomas Wiegand (2012-08-22)。「ビデオコーディング標準のコーディング効率の比較 - 高効率ビデオコーディング (HEVC) を含む」(PDF)。IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology。2013-04-26に取得。
- ^ ab Gary Sullivan; Jens-Rainer Ohm (2012-10-13). 「Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) の第 10 回会議の会議報告、スウェーデン ストックホルム、2012 年 7 月 11 ～ 20 日」。 JCT-VC 。 2013 年 4 月 28 日閲覧。
- ^ abcdefghijk GJ Sullivan; J.-R. Ohm; W.-J. Han; T. Wiegand (2012-05-25). 「高効率ビデオコーディング (HEVC) 規格の概要」(PDF)。IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology 。2013-04-26閲覧。
- ^ "ITU-T ホーム : 研究グループ : ITU-T 勧告 : ITU-T H.265 (04/2013)". ITU。 2013-04-13 。2013 年 4 月 16 日に取得。
- ^ "AAP 推奨: H.265". ITU。 2013-04-13 。2013 年 4 月 16 日に取得。
- ^ “AAP発表第09号”. ITU。 2013-04-15 。2013 年 4 月 16 日に取得。
- ^ 「x264 開発者の日記 » ウェーブレットの問題」。2014 年 1 月 29 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年 2 月 6 日閲覧。
- ^ abcd 「高効率ビデオコーディング (HEVC) の説明」。JCT-VC。2011 年 1 月 1 日。2012 年 9 月 15 日閲覧。
- ^ ab 「高効率ビデオコーディング (HEVC) テキスト仕様ドラフト 10 (FDIS および同意用)」。JCT-VC。2013 年 1 月 17 日。2013年 1 月 24 日閲覧。
- ^ Thomson, Gavin; Shah, Athar (2017). 「HEIF と HEVC の紹介」(PDF)。Apple Inc. 2019 年8 月 5 日閲覧。
- ^ Wade Wan、Tim Hellman (2012-07-03)。「コーディングツリーブロックサイズへのレベル制限の追加」。JCT-VC 。2012年9月22日閲覧。
- ^ 「高効率ビデオコーディング (HEVC) テキスト仕様ドラフト 8」。JCT-VC。2012 年 7 月 28 日。2012年 7 月 31 日閲覧。
- ^ 「高効率ビデオコーディング (HEVC) テキスト仕様ドラフト 9」。JCT-VC。2012 年 10 月 22 日。2012年 10 月 23 日閲覧。
外部リンク
- HEVC の概要
- HEVCコーディング効率
- ITU-T 勧告 H.265 - 高効率ビデオコーディング