(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像のインター予測符号化方法において、
現在ブロックを利用して参照ピクチャで第１参照ブロックを検索し、前記第１参照ブロックに係わる第１画素単位の第１動きベクトルを推定する段階と、
前記現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素の周辺に生成された副画素とを利用し、第２動きベクトルを推定し、前記第２動きベクトルに基づいて第２参照ブロックを決定する段階と、
前記第１動きベクトル及び前記第２参照ブロックに基づいて、前記現在ブロックを符号化する段階と、
を含むことを特徴とするインター予測符号化方法。
【請求項２】
前記第２動きベクトルを決定する段階は、
補間を行い、前記第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成する段階と、
前記第１参照ブロックに隣接した画素及び前記生成された副画素を、前記現在ブロックに隣接した画素と比較する段階と、
前記比較結果に基づいて、前記第２動きベクトルを推定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のインター予測符号化方法。
【請求項３】
前記副画素は、第２画素単位の副画素であり、前記第２動きベクトルは、前記第２画素単位の動きベクトルである、
ことを特徴とする請求項２に記載のインター予測符号化方法。
【請求項４】
前記第１画素単位は、１／４画素単位であり、前記第２画素単位は、１／８画素単位である、
ことを特徴とする請求項３に記載のインター予測符号化方法。
【請求項５】
前記第２画素単位の副画素は、
前記第１参照ブロックに隣接した画素から、上、下、左、右、左上、左下、右上及び右下の方向に、前記１／８画素単位ほど離れた位置の副画素である、
ことを特徴とする請求項４に記載のインター予測符号化方法。
【請求項６】
前記第１画素単位は１／４画素単位であり、前記第２画素単位は、１／８未満の画素単位のうち一つである、
ことを特徴とする請求項３に記載のインター予測符号化方法。
【請求項７】
前記符号化する段階は、
前記現在ブロックから前記第２参照ブロックを減算し、前記現在ブロックの残差ブロックを生成する段階と、
前記第１動きベクトル及び前記残差ブロックを符号化する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインター予測符号化方法。
【請求項８】
映像のインター予測復号化方法において、
現在ブロックについてのデータを含んでいるビットストリームを受信し、前記受信されたビットストリームから、前記現在ブロックの第１画素単位の第１動きベクトルと、残差ブロックとについてのデータを抽出する段階と、
前記第１動きベクトルによって、第１参照ブロックを決定し、前記現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素の周辺に生成された副画素とを利用し、第２参照ブロックを決定する段階と、
前記第２参照ブロック及び前記残差ブロックに基づいて、前記現在ブロックを復元する段階と、
を含むことを特徴とするインター予測復号化方法。
【請求項９】
前記第２参照ブロックを生成する段階は、
前記現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素とを利用し、第２動きベクトルを推定する段階と、
前記第２動きベクトルに基づいて、第２参照ブロックを決定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のインター予測復号化方法。
【請求項１０】
前記第２動きベクトルを推定する段階は、
補間を行い、前記第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成する段階と、
前記第１参照ブロックに隣接した画素及び前記生成された副画素を、前記現在ブロックに隣接した画素と比較する段階と、
前記比較結果に基づいて、前記第２動きベクトルを推定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載のインター予測復号化方法。
【請求項１１】
前記副画素は、第２画素単位の副画素であり、前記第２動きベクトルは、前記第２画素単位の動きベクトルである、
ことを特徴とする請求項１０に記載のインター予測復号化方法。
【請求項１２】
前記第１画素単位は１／４画素単位であり、前記第２画素単位は、１／８画素単位である、
ことを特徴とする請求項１１に記載のインター予測復号化方法。
【請求項１３】
前記第２画素単位の副画素は、
前記第１参照ブロックに隣接した画素から、上、下、左、右、左上、左下、右上及び右下の方向に、前記１／８画素単位ほど離れた位置の副画素である、
ことを特徴とする請求項１２に記載のインター予測復号化方法。
【請求項１４】
前記第１画素単位は１／４画素単位であり、前記第２画素単位は、１／８未満の画素単位のうち、一つである、
ことを特徴とする請求項１１に記載のインター予測復号化方法。
【請求項１５】
前記復元する段階は、
前記現在ブロックの残差ブロックと前記第２参照ブロックとを加算し、前記現在ブロックを復元する段階を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載のインター予測復号化方法。
【請求項１６】
映像のインター予測符号化装置において、
現在ブロックを利用して参照ピクチャで第１参照ブロックを検索し、前記第１参照ブロックに係わる第１画素単位の第１動きベクトルを推定する第１動き推定部と、
前記現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素の周辺に生成された副画素とを利用し、第２動きベクトルを推定する第２動き推定部と、
前記第２動きベクトルに基づいて、第２参照ブロックを決定する動き補償部と、
前記第１動きベクトル及び前記第２参照ブロックに基づいて、前記現在ブロックを符号化する符号化部と、
を含むことを特徴とするインター予測符号化装置。
【請求項１７】
前記第２動き推定部は、
補間を行い、前記第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成し、前記第１参照ブロックに隣接した画素及び前記生成された副画素を、前記現在ブロックに隣接した画素と比較し、前記第２動きベクトルを推定する、
ことを特徴とする請求項１６に記載のインター予測符号化装置。
【請求項１８】
前記副画素は、第２画素単位の副画素であり、前記第２動きベクトルは、前記第２画素単位の動きベクトルである、
ことを特徴とする請求項１７に記載のインター予測符号化装置。
【請求項１９】
前記第１画素単位は、１／４画素単位であり、前記第２画素単位は、１／８画素単位である、
ことを特徴とする請求項１８に記載のインター予測符号化装置。
【請求項２０】
映像のインター予測復号化装置において、
現在ブロックについてのデータを含んでいるビットストリームを受信し、前記受信されたビットストリームから、前記現在ブロックの第１画素単位の第１動きベクトルと、残差ブロックとについてのデータを抽出する復号化部と、
前記第１動きベクトルによって第１参照ブロックを決定し、前記現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素の周辺に生成された副画素とを利用し、第２参照ブロックを決定する動き補償部と、
前記決定された第２参照ブロック及び前記残差ブロックに基づいて、前記現在ブロックを復元する復元部と、
を含むことを特徴とするインター予測復号化装置。
【請求項２１】
前記動き補償部は、
前記第１動きベクトルによって、第１参照ブロックを決定する第１補償部と、
前記現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素とを利用し、第２動きベクトルを推定する動きベクトル推定部と、
前記第２動きベクトルによって、前記現在ブロックのインター予測に利用する第２参照ブロックを決定する第２補償部と、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載のインター予測復号化装置。
【請求項２２】
前記動きベクトル推定部は、
補間を行い、前記第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成し、前記第１参照ブロックに隣接した画素及び前記生成された副画素を、前記現在ブロックに隣接した画素と比較し、前記第２動きベクトルを推定する、
ことを特徴とする請求項２１に記載のインター予測復号化装置。
【請求項２３】
前記副画素は、第２画素単位の副画素であり、前記第２動きベクトルは、前記第２画素単位の動きベクトルである、
ことを特徴とする請求項２２に記載のインター予測復号化装置。
【請求項２４】
前記第１画素単位は、１／４画素単位であり、前記第２画素単位は、１／８画素単位である、
ことを特徴とする請求項２３に記載のインター予測復号化装置。
【請求項２５】
映像のインター予測符号化方法において、
現在ブロックを利用して参照ピクチャで第１参照ブロックを検索し、前記第１参照ブロックに係わる第１画素単位の第１動きベクトルを推定する段階と、
前記現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素の周辺に生成された副画素とを利用し、第２動きベクトルを推定し、前記第２動きベクトルに基づいて第２参照ブロックを決定する段階と、
前記第１動きベクトル及び前記第２参照ブロックに基づいて、前記現在ブロックを符号化する段階と、
を含むことを特徴とする方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項２６】
映像のインター予測復号化方法において、
現在ブロックについてのデータを含んでいるビットストリームを受信し、前記受信されたビットストリームから、前記現在ブロックの第１画素単位の第１動きベクトルと、残差ブロックとについてのデータを抽出する段階と、
前記第１動きベクトルによって、第１参照ブロックを決定し、前記現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素の周辺に生成された副画素とを利用し、第２参照ブロックを決定する段階と、
前記第２参照ブロック及び前記残差ブロックに基づいて、前記現在ブロックを復元する段階と、
を含むことを特徴とする方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像のインター予測の符号化方法及び装置に係り、さらに詳細には、高精度の副画素を利用してインター予測を行い、予測結果に基づいて映像を符号化／復号化する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４  Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ（advanced  video  coding）のような映像圧縮方式では、映像を符号化するために、１つのピクチャをマクロブロックに分ける。その後、インター予測（inter  prediction）またはイントラ予測（intra  prediction）を利用し、それぞれのマクロブロックを符号化する。
【０００３】
インター予測は、ピクチャ間の時間的な重複性（redundancy）を除去して映像を圧縮する方法であり、動き推定符号化が代表的な例である。動き推定符号化は、一つ以上の参照ピクチャを利用し、現在ピクチャに含まれたブロックそれぞれの動き推定する。所定の評価関数を利用し、現在ブロックと最も類似した参照ブロックを、一つ以上の参照ピクチャの既定の検索範囲で検索する。
【０００４】
現在ブロックと参照ピクチャに含まれているブロックとのＳＡＤ（sum  of  absolute  difference）を計算し、ＳＡＤが最も小さいブロックを、現在ブロックの参照ブロックとして決定する。決定された参照ブロックは、現在ブロックの予測ブロックになる。現在ブロックから予測ブロックを減算し、現在ブロックの残差ブロック（residual  block）を生成し、生成された残差ブロックだけ符号化し、映像符号化の圧縮率を高める。符号化されるブロックの単位は、１６×１６，８×１６，１６×８，８×８，４×４など、多様なサイズのブロックを使用できる。
【０００５】
残差ブロックだけを符号化するために、予測ブロックがさらに正確であればあるほど、現在ブロックをさらに効率的に圧縮できる。従って、現在ブロックとさらに類似した参照ブロックを検索できるならば、現在ブロックをさらに高い圧縮率で符号化できる。
【０００６】
このために、Ｈ．２６４／ＡＶＣによれば、参照ピクチャに対して補間を行い、整数画素単位（integer  pel  unit）より小さい画素単位の副画素を生成し、生成された副画素に基づいて、精度高い動き推定を行う。図１を参照しつつ、詳細に説明する。
【０００７】
図１は、従来技術による補間を行う方法を図示している。図１を参照するに、６タップＦＩＲフィルタ（finite  impulse  response  filter）を利用して補間を行い、１／２画素単位の副画素ａないしｌを生成する。縦方向の１／２副画素について述べれば、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５及びＡ６を利用して補間を行って副画素ａを生成し、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５及びＢ６を利用して補間を行って副画素ｂを生成する。同じ方法で、副画素ｃ，ｄ，ｅ及びｆを生成する。
【０００８】
縦方向の副画素の画素値は、次の通り計算される。例えば、ａ＝（Ａ１−５×Ａ２＋２０×Ａ３＋２０×Ａ４−５×Ａ５＋Ａ６）／３２，ｂ＝（Ｂ１−５×Ｂ２＋２０×Ｂ３＋２０×Ｂ４−５×Ｂ５＋Ｂ６）／３２のように計算できる。副画素ｃ，ｄ，ｅ及びｆの画素値も、同じ方法によって計算される。
【０００９】
縦方向の副画素と同様に、横方向の副画素も、６タップＦＩＲフィルタを利用して補間を行って生成する。Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１及びＦ１を利用して副画素ｇを生成し、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２及びＦ２を利用して副画素ｈを生成する。
【００１０】
横方向の副画素の画素値も、縦方向の副画素の画素値と同じ方法によって計算される。例えば、ｇ＝（Ａ１−５×Ｂ１＋２０×Ｃ１＋２０×Ｄ１−５×Ｅ１＋Ｆ１）／３２のように計算できる。
【００１１】
対角方向の１／２画素単位副画素ｍは、他の１／２画素単位副画素を利用して補間する。換言すれば、副画素ｍの画素値は、ｍ＝（ａ−５×ｂ＋２０×ｃ＋２０×ｄ−５×ｅ＋ｆ）／３２のように計算される。
【００１２】
１／２画素単位の副画素を生成すれば、整数画素単位の画素の画素と、１／２画素単位の副画素とを利用し、１／４画素単位の副画素を生成できる。隣接した２つの画素を利用して線形補間を行い、１／４画素単位の副画素を生成する。
【００１３】
例えば、１／４画素単位の副画素ｎは、整数画素単位の画素のＣ３と、１／２画素単位の副画素であるｃとを利用し、線形補間を行って生成する。換言すれば、副画素ｎの画素値は、ｎ＝（Ｃ３＋ｃ）／２のように計算される。他の１／４画素単位の副画素ｏの画素値は、１／２画素単位の副画素であるｃと、１／２画素単位の副画素であるｍとを利用し、線形補間を行って生成する。従って、副画素ｏの画素値は、ｏ＝（ｃ＋ｍ）／２のように計算される。対角方向の１／４画素単位の副画素ｐは、対角線方向の線形補間を利用して補間する。副画素ｐの画素値は、ｐ＝（ｄ＋ｊ）／２のように計算される。
【００１４】
図１に図示されているように、参照ピクチャに対して補間を行い、１／２画素単位の副画素と、１／４画素単位の副画素とが生成されれば、補間された参照ピクチャと現在ブロックとを比較し、ＳＡＤが最小であるブロックを、１／４画素単位で検索する。従って、１／４画素単位の動きベクトルが推定される。
【００１５】
１／４画素単位の動きベクトルを符号化するためには、整数画素単位の動きベクトルに比べて多くのビットが消耗されるが、１／４画素単位の正確なインター予測を行うことができ、残差ブロックを符号化するのに消耗されるビットの数を減らすことができる。
【００１６】
しかし、１／４画素単位よりさらに小さい画素単位、例えば１／８画素単位で補間を行って副画素を生成し、これに基づいて１／８画素単位の動きベクトルを推定すれば、動きベクトルの符号化にあまりにも多くのビットが消耗され、むしろ符号化の圧縮率が低下してしまうことがある。従って、さらに小さい画素単位の動きベクトルを、さらに効率的に符号化できる方法及び装置が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明が解決しようとする課題は、動きベクトルの符号化に消耗されるビット数を最小化させつつ、さらに小さい画素単位の動きベクトルを推定し、現在ブロックをインター予測符号化する方法及び装置を提供するところにあり、前記インター予測符号化方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記技術的課題を解決するための本発明による映像のインター予測符号化方法は、現在ブロックを利用して参照ピクチャで第１参照ブロックを検索し、前記第１参照ブロックに係わる第１画素単位の第１動きベクトルを推定する段階と、前記現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素とを利用して第２動きベクトルを推定し、前記第２動きベクトルによって第２参照ブロックを決定する段階と、前記第１動きベクトル及び前記第２参照ブロックに基づいて、前記現在ブロックを符号化する段階とを含む。
【００１９】
本発明によるさらに望ましい実施形態によれば、前記第２動きベクトルを決定する段階は、補間を行って前記第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成する段階と、前記第１参照ブロックに隣接した画素及び前記生成された副画素を、前記現在ブロックに隣接した画素と比較する段階と、前記比較結果に基づいて、前記第２動きベクトルを推定する段階とを含む。
【００２０】
前記技術的課題を解決するための本発明による映像のインター予測復号化方法は、現在ブロックについてのデータを含んでいるビットストリームを受信し、前記受信されたビットストリームから、前記現在ブロックの第１画素単位の第１動きベクトルと、残差ブロックとについてのデータを抽出する段階と、前記第１動きベクトルによって第１参照ブロックを決定し、前記現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素とを利用して第２参照ブロックを決定する段階と、前記第２参照ブロック及び前記残差ブロックに基づいて、前記現在ブロックを復元する段階とを含む。
【００２１】
本発明によるさらに望ましい実施形態によれば、前記第２参照ブロックを生成する段階は、前記現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素とを利用して第２動きベクトルを推定する段階と、前記第２動きベクトルによって第２参照ブロックを決定する段階とを含む。
【００２２】
本発明によるさらに望ましい実施形態によれば、前記第２動きベクトルを推定する段階は、補間を行って前記第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成する段階と、前記第１参照ブロックに隣接した画素及び前記生成された副画素を、前記現在ブロックに隣接した画素と比較する段階と、前記比較結果に基づいて、前記第２動きベクトルを推定する段階とを含む。
【００２３】
前記技術的課題を解決するための本発明による映像のインター予測符号化装置は、現在ブロックを利用して参照ピクチャで第１参照ブロックを検索し、前記第１参照ブロックに係わる第１画素単位の第１動きベクトルを推定する第１動き推定部と、前記現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素とを利用して第２動きベクトルを推定する第２動き推定部と、前記第２動きベクトルに基づいて第２参照ブロックを決定する動き補償部と、前記第１動きベクトル及び前記第２参照ブロックに基づいて、前記現在ブロックを符号化する符号化部とを含む。
【００２４】
前記技術的課題を解決するための本発明による映像のインター予測復号化装置は、現在ブロックについてのデータを含んでいるビットストリームを受信し、前記受信されたビットストリームから、前記現在ブロックの第１画素単位の第１動きベクトルと、残差ブロックとについてのデータを抽出する復号化部と、前記第１動きベクトルによって第１参照ブロックを決定し、前記現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と、前記第１参照ブロックに隣接した画素とを利用して第２参照ブロックを決定する動き補償部と、前記決定された第２参照ブロック及び前記残差ブロックに基づいて、前記現在ブロックを復元する復元部とを含む。
【００２５】
前記技術的課題を解決するための本発明は、前記のインター予測符号化、復号化方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、小さい画素単位の精密な動きベクトルを符号化するのに消耗されるビット数を減らすことができ、映像符号化の圧縮率を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、精密な動きベクトルを利用してインター予測を行うことによって、さらに正確なインター予測が可能になり、残差ブロックの符号化に消耗されるビット数を減らすことができ、映像符号化の圧縮率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術による補間を行う方法を図示する図である。
【図２】本発明の一実施形態による映像のインター予測符号化装置を図示する図である。
【図３】本発明の一実施形態による精密な画素単位の参照ブロックを決定する方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による動き推定方法を説明するための概念図である。
【図５】本発明の他の実施形態による動き推定方法を説明するための概念図である。
【図６】本発明の一実施形態による映像符号化装置を図示する図である。
【図７】本発明の一実施形態によるインター予測符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態によるインター予測復号化装置を図示する図である。
【図９】本発明の一実施形態による映像復号化装置を図示する図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるインター予測復号化方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態による映像のインター予測符号化装置２００を図示している。図２を参照するに、本発明による映像のインター予測符号化装置２００は、第１動き推定部２１０、第２動き推定部２２０、動き補償部２３０及び符号化部２４０を含む。
【００３１】
第１動き推定部２１０は、現在ブロックを利用して参照ピクチャを検索して第１参照ブロックを決定し、第１画素単位の第１動きベクトルを生成する。現在ブロックを利用して画素単位で参照ピクチャを検索し、ＳＡＤ（sum  of  absolutedifference）が最も小さい第１参照ブロックを決定する。ここで、第１画素単位は、整数画素単位でもあり、Ｈ．２６４／ＡＶＣの動き推定で使われる１／２または１／４画素単位でもある。参照ピクチャが第１画素単位のピクチャではない場合には、参照ピクチャに対して補間を行い、補間されたピクチャを検索して第１参照ブロックを決定する。１／２または１／４画素単位の副画素は、整数画素単位の画素に基づいて補間を行って生成された画素である。第１動き推定部２１０は、従来技術による動き推定方法と同一に、現在ブロックと参照ピクチャのブロックとを比較し、ＳＡＤが最も小さい第１参照ブロックを決定する。決定された第１参照ブロックによって、第１画素単位の第１動きベクトルが推定される。
【００３２】
第２動き推定部２２０は、第１動き推定部２１０での推定結果として決定された第１参照ブロックに隣接した画素と、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素とを利用し、第２参照ブロックを決定する。図３を参照しつつ詳細に説明する。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態による精密な画素単位の参照ブロックを決定する方法について説明するための図である。図３で、インター予測符号化装置２００は、現在ピクチャ３２０に含まれた現在ブロック３２４のインター予測のために、参照ピクチャ３１０を検索する。現在ピクチャ３２０は、現在ブロック３２４以前に符号化された領域３２６と、まだ符号化されていない領域３２８とに区分される。
【００３４】
図３を参照するに、第１動き推定部２１０が現在ブロック３２４を利用して参照ピクチャ３１０を検索した結果、第１画素単位の第１参照ブロック３１４が決定され、決定された第１参照ブロック３１４によって、第１動きベクトル３３０が推定される。
【００３５】
第２動き推定部２２０は、現在ブロック３２４に隣接した以前に符号化された領域３２６に含まれている画素３２２と、第１参照ブロック３１４に隣接した画素３１２とを利用し、第２動きベクトルを推定する。第２動きベクトルは、第１動きベクトル３３０より精密な画素単位の動き推定のための動きベクトルである。
【００３６】
第２動き推定部２２０は、補間を行って第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成し、第１参照ブロックに隣接した画素及び生成された副画素を、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と比較し、ＳＡＤが最小である画素を検索する。図４及び図５を参照しつつ、詳細に説明する。
【００３７】
図４は、本発明の一実施形態による動き推定方法について説明するための概念図である。図４は、第１動き推定部２１０の動き推定の結果、１／４画素（pel：pixel）単位の第１動きベクトル及び第１参照ブロック４１０が生成され、第２動き推定部２２０が１／４画素単位より精密な画素単位で、第２動きベクトルを推定する場合を例にとって説明する。図４で、第１動き推定部２１０の１／４画素単位の動き推定は、例示的なものであり、第１動き推定部２１０が１／４画素単位とは異なる画素単位の動き推定を行うことができることは、本発明が属する技術分野で当業者であるならば、容易に分かるであろう。
【００３８】
第１参照ブロック４１０に隣接した画素４２０から、ｘ軸正の方向にα×（１／４）画素ほど、ｙ軸負の方向にβ×（１／４）画素ほど移動した位置に、副画素４４０を仮定する。ここで、α及びβは、０と１との間の任意の小数である。
【００３９】
画素４２２からｘ軸正の方向にα×（１／４）画素ほど、ｙ軸負の方向にβ×（１／４）画素ほど移動した位置にある副画素４４２の画素値ｖ０は、次の通り計算される。
【００４０】
ｖ０＝ｖ１（１−α）（１−α）＋ｖ２（α）（１−β）＋ｖ３（１−α）（β）＋ｖ４（α）（β）
ｖ１は、画素４２２の画素値であり、ｖ２は、画素４２４の画素値であり、ｖ３は、画素４２６の画素値であり、ｖ４は、画素４２８の画素値である。同じ方法で補間を行い、ｘ軸正の方向にα×（１／４）画素ほど、ｙ軸負の方向にβ×（１／４）画素ほど移動した位置に、副画素４４０の画素値を計算できる。補間を行って生成された副画素を、現在ブロック３２４に隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素４２０と比較し、最小ＳＡＤになるα及びβを計算する。
【００４１】
α及びβが計算されれば、計算されたα及びβによって、最も小さいＳＡＤを有する副画素は、現在ブロックの第２動きベクトルを推定するときに利用される副画素になる。図４は、ｘ軸正の方向及びｙ軸負の方向に副画素を生成してＳＡＤを計算する場合だけを図示したが、第２動き推定部２２０は、第１参照ブロック４３０に隣接した画素４２０周辺のあらゆる方向に対して副画素を生成し、α及びβ値を計算できる。例えば、第１参照ブロック４１０に隣接した画素４２０から、ｘ軸負の方向にα×（１／４）画素ほど、ｙ軸正の方向にβ×（１／４）画素ほど移動した位置に副画素を生成し、第２動きベクトルを推定することもできる。
【００４２】
第２動き推定部２２０は、第１参照ブロック４１０に隣接した画素４２０周辺に生成された副画素４４０と、現在ブロック３２４周辺に隣接した以前に符号化された領域に含まれた画素３２２とを比較し、第１動き推定部２１０が推定した第１動きベクトルを調整する。調整によって、第１動きベクトルの画素単位、すなわち１／４画素単位より小さい画素単位の第２動きベクトルを推定できる。
【００４３】
１／４画素単位より小さい画素単位は、現在ブロック３２４に隣接した画素３２２を利用して推定するので、１／４画素単位の第１動きベクトルを特定するための情報だけ符号化しても、復号化する側で第２動きベクトルを復元できる。従って、さらに少ないビットを利用し、さらに正確な動きベクトルを符号化できる。
【００４４】
図５は、本発明の他の実施形態による動き推定方法について説明するための概念図である。
【００４５】
図４の場合に、α及びβは、０と１との間の任意の小数であるために、α及びβを計算するために、第２動き推定部２２０があまりにも多くの演算を行わねばならない。これを解決するために、第２動き推定部２２０は、制限された個数の副画素を第１参照ブロック４１０に隣接した画素４２０周辺に生成し、これを現在ブロック３２４に隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素３２２と比較することによって、演算量を減らすことができる。図５は、このような制限された個数の副画素だけを利用した第２動きベクトルを推定する方法を図示する。
【００４６】
図５は、第１動き推定部２１０が１／４画素単位の第１動きベクトルを推定すれば、第２動き推定部２１０は、１／４画素単位の第１動きベクトルを利用し、１／８画素単位の第２動きベクトルを推定する場合を例にとって説明する。しかし、１／４画素単位及び１／８画素単位の動きベクトルは、例示的なことであり、これと異なるサイズの画素単位の動きベクトルを推定するのに、本発明に利用されうることは、本発明に属する技術分野で当業者ならば、容易に理解できるであろう。換言すれば、第２動き推定部２１０で推定される動きベクトルの画素単位は、１／８画素単位ではない１／１６，１／３２，１／６４画素単位のように、１／８未満のサイズの画素単位でありうる。
【００４７】
図５を参照するに、第１動き推定部２１０の動き推定の結果、１／４画素単位の第１参照ブロック５１０が決定され、それに隣接した１／４画素単位の画素５２０が決定される。第２動き推定部２２０は、補間を行い、第１参照ブロック５１０に隣接した画素５２０周辺に、１／８画素単位の副画素を生成し、第１参照ブロック５１０に隣接した画素５２０及び生成された副画素を、現在ブロック３２４に隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素３２２と比較し、第２動きベクトルを推定する。
【００４８】
補間を行い、第１参照ブロック５１０に隣接した画素５２０周辺に、全８方向、すなわち、上、下、左、右、左上、左下、右上及び右下の方向に、１／８画素単位ほど離れた位置に副画素を生成し、第１参照ブロック５１０に隣接した画素及び８方向に生成された副画素を、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素３２２と比較し、第２動きベクトルを推定する。図４と比較すれば、図４で、α及びβがそれぞれ０．５である場合は、図５で、右下方向に１／８画素単位ほど離れた位置の副画素と一致する。
【００４９】
任意のα及びβを計算するためには、第２動き推定部２２０があまりにも多くの演算を行わねばならないなので、第１参照ブロック５１０に隣接した画素５２０に対して、１／８画素単位で８方向に位置した副画素だけを利用し、第２動きベクトルを推定する。第１参照ブロック５１０に隣接した画素５２０及び８方向に１／８画素単位離れて位置した副画素を利用してＳＡＤを計算するので、全てで９回のＳＡＤ計算を行えば、第２動きベクトルを推定できる。
【００５０】
再び図２を参照するに、動き補償部２３０は、第２動き推定部２２０で生成した第２動きベクトルによって、第２参照ブロックを決定する。第１動きベクトルの第１画素単位より小さい画素単位で生成された第２動きベクトルによって、現在ブロックのインター予測に利用する第２参照ブロックを決定する。参照ピクチャに対して補間を行い、第１参照ブロックに含まれた画素周辺に、第１画素単位より小さい画素単位の副画素を生成し、生成された副画素を含む第２参照ブロックを決定する。
【００５１】
図４を参照するに、図４で、第２動き推定部２２０がα及びβを計算し、現在ブロック３２４に隣接した画素２２０とのＳＡＤにおいて、最も小さい副画素４４０を決定すれば、これによって、第２動きベクトルが生成される。生成された第２動きベクトルにより、動き補償部２３０は、第１参照ブロック４１０ではない、さらに小さい画素単位の第２参照ブロック４２０を決定する。
【００５２】
さらに高い精度の画素単位の動きベクトルの第２動きベクトルによって決定された第２参照ブロック４２０は、現在ブロック３２４とさらに類似する確率が高い。従って、現在ブロック３２４と第２参照ブロック４２０との残差（residual）ブロックは、より高い効率で圧縮されうる。
【００５３】
再び図２を参照するに、符号化部２４０は、第１動き推定部２１０で推定された第１動きベクトルと、動き補償部２３０で決定された第２参照ブロックとに基づいて、現在ブロックを符号化する。
【００５４】
現在ブロックから第２参照ブロックを減算して残差ブロックを生成し、生成された残差ブロックと第１動きベクトルとを符号化する。前述のように、第１動きベクトルは、第２動きベクトルに比べて、さらに少ないビットを利用して符号化でき、残差ブロックは、現在ブロックとさらに類似した第２参照ブロックを、予測ブロック利用して生成するので、映像符号化の圧縮率を向上させることができる。
【００５５】
図６は、本発明の一実施形態による映像符号化装置６００を図示している。図６は、図２に図示になった本発明によるインター予測符号化装置２００を含む映像符号化装置６００を図示している。本発明による映像符号化装置は、第１動き推定部６１０、第２動き推定部６２０、動き補償部６３０、符号化部６４０、イントラ予測部６５０、復元部６６０、フィルタ６７０及びフレームメモリ６８０を含む。図２の第１動き推定部２１０、第２動き推定部２２０、動き補償部２３０及び符号化部２４０は、図６の第１動き推定部６１０、第２動き推定部６２０、動き補償部６３０及び符号化部６４０にそれぞれ対応する。
【００５６】
第１動き推定部６１０は、現在ブロックを利用し、フレームメモリ６８０に保存されている参照ピクチャを検索し、第１画素単位の第１動きベクトルを推定する。参照ピクチャを補間して第１画素単位の副画素を生成し、現在ブロックと生成された副画素とを比較し、第１参照ブロックを決定する。決定された第１参照ブロックによって、第１画素単位の第１動きベクトルが推定される。
【００５７】
第２動き推定部６２０は、第１動き推定部６１０での動き推定の結果、決定された第１参照ブロックに隣接した画素と、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素とを利用し、第２動きベクトルを推定する。
【００５８】
補間を行い、第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成し、第１参照ブロックに隣接した画素と、生成された副画素とを、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と比較し、ＳＡＤが最も小さい画素を検索する。決定された副画素によって、第１画素単位より小さい画素単位の第２動きベクトルを推定する。詳細な内容は、図４及び図５と関連して前述した。
【００５９】
動き補償部６３０は、第２動き推定部６２０で推定された第２動きベクトルに基づいて、現在ブロックを動き補償する。第２動きベクトルと同じ画素単位で、第１参照ブロック周辺に副画素を生成し、生成された副画素を含むブロックを、現在ブロックのインター予測に利用する第２参照ブロックとして決定する。第２参照ブロックは、現在ブロックの予測ブロックになる。
【００６０】
イントラ予測部６５０は、イントラ予測を行って現在ブロックを予測する。フレームメモリ６８０を参照し、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素を利用してイントラ予測を行い、現在ブロックの予測ブロックを生成する。
【００６１】
符号化部６４０は、動き補償部６３０で生成された予測ブロック、またはイントラ予測部６５０で生成された予測ブロックに基づいて、現在ブロックを符号化する。Ｒ−Ｄコスト（rate-distortion  cost）を考慮し、インター予測またはイントラ予測のうち、最適の予測方法を決定し、決定された予測方法によって生成された予測ブロックを利用し、現在ブロックを符号化する。
【００６２】
現在ブロックから予測ブロックを減算して残差ブロックを生成し、生成された残差ブロックの画素値を離散コサイン変換（discrete  cosine  transform）する。離散コサイン変換の結果として生成された離散コサイン係数を量子化する。その後、量子化された離散コサイン係数をエントロピ符号化し、ビットストリームを生成する。インター予測を利用して現在ブロックを符号化する場合、動きベクトルも符号化してビットストリームに挿入する。本発明によるインター予測は、第１動き推定部６１０で推定された第１動きベクトルを符号化し、ビットストリームに挿入する。
【００６３】
復元部６６０は、符号化部６４０で量子化された離散コサイン係数を受信し、逆量子化する。逆量子化された離散コサイン係数を、逆離散コサイン変換し、逆離散コサイン変換の結果として生成された残差ブロックを、インター予測またはイントラ予測の結果として生成された予測ブロックと加算し、現在ブロックを復元する。
【００６４】
フィルタ６７０は、復元部６６０で復元された現在ブロックをデブロッキング・フィルタリングし、デブロッキング・フィルタリングされた現在ブロックは、フレームメモリ６８０に保存される。
【００６５】
図７は、本発明の一実施形態によるインター予測符号化方法について説明するためのフローチャートである。図７を参照するに、段階７１０で、インター予測符号化装置は、現在ブロックを利用して参照ピクチャを検索し、現在ブロックに対応する第１画素単位の第１参照ブロックを検索する。参照ピクチャが第１画素単位のピクチャではない場合には、参照ピクチャに対して補間を行って第１画素単位のピクチャを生成し、補間されたピクチャで第１参照ブロックを検索する。検索結果、第１参照ブロックに係わる第１画素単位の第１動きベクトルが推定される。
【００６６】
段階７２０で、インター予測符号化装置は、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と、段階７１０で検索された第１参照ブロックに隣接した画素とを利用し、第２動きベクトルを推定する。補間を行い、第１参照ブロックに隣接した画素周辺に、第１画素単位より小さい画素単位の副画素を生成し、第１参照ブロックに隣接した画素及び生成された副画素を、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と比較し、第２動きベクトルを推定する。第２動きベクトルを推定する詳細な方法は、図４及び図５と関連して前述した。第２動きベクトルが推定されれば、推定された第２動きベクトルによって、現在ブロックのインター予測に利用する第２参照ブロックを決定する。第２参照ブロックは、第２動きベクトルによって決定された第１画素単位より小さい画素単位のブロックであり、従って、現在ブロックをさらに正確にインター予測できる。
【００６７】
段階７３０で、インター予測符号化装置は、段階７１０で推定された第１動きベクトル及び段階７２０で決定された第２参照ブロックに基づいて、現在ブロックを符号化する。現在ブロックから第２参照ブロックを減算して残差ブロックを生成し、生成された残差ブロック及び第１動きベクトルを符号化し、ビットストリームに挿入する。
【００６８】
第２動きベクトルは、第１動きベクトルによって決定される第１動きベクトルに隣接した画素と、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素とを利用して推定される。従って、第２動きベクトルではない第１動きベクトルだけ符号化しても、復号化する側で第２動きベクトルを復元でき、結果として、さらに高い精度の動きベクトルをさらに少ないビットを利用して符号化できる。
【００６９】
生成された残差ブロックを離散コサイン変換し、離散コサイン変換の結果として生成された離散コサイン係数を量子化する。量子化された離散コサイン係数をエントロピ符号化し、ビットストリームに挿入する。
【００７０】
図８は、本発明の一実施形態によるインター予測復号化装置を図示している。図８を参照するに、本発明によるインター予測復号化装置８００は、復号化部８１０、動き補償部８２０及び復元部８３０を含み、動き補償部８２０は、第１補償部８２２、動きベクトル推定部８２４及び第２補償部８２６を含む。
【００７１】
復号化部８１０は、現在ブロックについてのデータを含んでいるビットストリームを受信し、受信されたビットストリームから、第１画素単位の第１動きベクトルと、残差ブロックとについてのデータを抽出する。
【００７２】
残差ブロックは、現在ブロックから、第１画素単位より小さい画素単位の第２参照ブロックを減算して生成されたブロックである。ビットストリームに含まれている残差ブロックについてのデータをエントロピ復号化し、逆量子化及び逆離散コサイン変換して残差ブロックを生成する。第１画素単位の第１動きベクトルは、第１動きベクトルについてのデータをエントロピ復号化して生成する。
【００７３】
動き補償部８２０は、復号化部８１０で抽出された第１動きベクトルによって、第１画素単位の第１参照ブロックを決定する。第１参照ブロックが決定されれば、第１参照ブロックに隣接した画素と、現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素とを比較し、現在ブロックのインター予測に利用する第２参照ブロックを決定する。第２参照ブロックは、第１画素単位より小さい画素単位のブロックであり、第１参照ブロックに隣接した画素と、現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素とに基づいて生成された第２動きベクトルによって決定される。
【００７４】
第１補償部８２２は、復号化部８１０で復号化された第１動きベクトルによって、第１参照ブロックを決定する。第１画素単位によって動き補償を行い、第１参照ブロックを決定する。従って、参照ピクチャが第１画素単位のピクチャではないならば、参照ピクチャを第１画素単位で補間し、補間された参照ピクチャを利用して動き補償を行う。
【００７５】
動きベクトル推定部８２４は、第１補償部８２２で決定された第１参照ブロックに隣接した画素と、現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素とを利用し、第２動きベクトルを推定する。
【００７６】
第１参照ブロックに隣接した画素周辺に、第１画素単位より小さい画素単位の副画素を生成する。図４のように、第１参照ブロック４１０に隣接した画素４２０からｘ軸正の方向にα×（１／４）画素ほど、ｙ軸負の方向にβ×（１／４）画素ほど移動した位置に副画素４４０を生成でき、図５のように、第２画素単位、すなわち、１／８画素単位ほど離れた位置に副画素を生成することもできる。
【００７７】
副画素が生成されれば、第１参照ブロックに隣接した画素及び生成された副画素を、現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と比較し、第１画素単位より小さい画素単位の第２動きベクトルを推定する。
【００７８】
第２補償部８２６は、動きベクトル推定部８２４で推定された第２動きベクトルに基づいて、現在ブロックを動き補償する。第２動きベクトルの画素単位によって、参照ピクチャを補間し、第２動きベクトルによって、現在ブロックのインター予測に利用する第２参照ブロックを決定する。決定された第２参照ブロックを、現在ブロックの予測ブロックにする。
【００７９】
復元部８３０は、動き補償部８２６の動き補償の結果に基づいて、現在ブロックを復元する。第２補償部８２６の動き補償の結果、現在ブロックのインター予測ブロックが生成され、生成された予測ブロックを、復号化部８１０で復号化された残差ブロックと加算し、現在ブロックを復元する。
【００８０】
図９は、本発明の一実施形態による映像復号化装置９００を図示する。図９を参照するに、本発明による映像復号化装置９００は、復号化部９１０、動き補償部９２０、復元部９３０、イントラ予測部９４０、フィルタ９５０及びフレームメモリ９６０を含む。動き補償部９２０は、第１補償部９２２、動き推定部９２４及び第２補償部９２６を含む。図８の復号化部８１０、動き補償部８２０及び復元部８３０は、図９の復号化部９１０、動き補償部９２０及び復元部９３０にそれぞれ対応する。
【００８１】
復号化部９１０は、現在ブロックについてのデータを含んでいるビットストリームを受信し、受信されたビットストリームから現在ブロックの符号化モードについての情報及び残差ブロックについてのデータを抽出する。現在ブロックがインター予測を利用して符号化された場合には、第１画素単位の第１動きベクトルについての情報も抽出される。
【００８２】
動き補償部９２０は、フレームメモリ９６０に保存されている参照ピクチャを参照し、現在ブロックに対応する第１画素単位の第１参照ブロックを検索する。参照ピクチャが第１画素単位のピクチャではない場合には、補間を行って第１画素単位の参照ピクチャを生成し、生成された参照ピクチャを参照し、第１参照ブロックを検索する。
【００８３】
第１補償部９２２は、復号化部９１０で復号化された第１画素単位の第１動きベクトルによって、第１参照ブロックを決定する。第１動きベクトルによって動き補償を行い、第１参照ブロックを決定する。
【００８４】
動き推定部９２４は、第１補償部９２２で決定された第１参照ブロックに隣接した画素と、現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素とを利用し、現在ブロックのインター予測に利用される第２動きベクトルを推定する。
【００８５】
第１参照ブロックに隣接した画素周辺に、第１画素単位より小さい画素単位の副画素を生成する。生成された副画素及び第１参照ブロックに隣接した画素を、現在ブロックに隣接した以前に符号化された領域に含まれている画素と比較し、第２動きベクトルを推定する。
【００８６】
第２補償部９２６は、動き推定部９２４で推定された第２動きベクトルに基づいて、現在ブロックのインター予測に利用する第２参照ブロックを決定する。第２動きベクトルと同じ画素単位で、参照ピクチャに対して補間を行い、補間された参照ピクチャを第２動きベクトルによって検索し、第２参照ブロックを決定する。決定された第２参照ブロックは、現在ブロックの予測ブロックになる。
【００８７】
イントラ予測部９４０は、現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素を利用してイントラ予測を行い、現在ブロックの予測ブロックを生成する。
【００８８】
復元部９３０は、動き補償部９２０またはイントラ予測部９４０で生成された予測ブロックに基づいて、現在ブロックを復元する。復号化部９１０で生成された残差ブロックと予測ブロックとを加算し、現在ブロックを復元する。復元された現在ブロックは、フィルタ９５０でデブロッキング・フィルタリングされ、他のブロックまたは他のピクチャの予測に利用されるために、フレームメモリ９６０に保存される。
【００８９】
図１０は、本発明の一実施形態によるインター予測復号化方法について説明するためのフローチャートである。図１０を参照するに、段階１０１０で、インター予測復号化装置は、現在ブロックについてのデータを含んでいるビットストリームを受信し、受信されてビットストリームから第１画素単位の第１動きベクトルと、残差ブロックとについてのデータを抽出する。第１動きベクトルについてのデータをエントロピ復号化して第１動きベクトルを生成し、残差ブロックについてのデータをエントロピ復号化、逆量子化及び逆離散コサイン変換し、残差ブロックを生成する。
【００９０】
段階１０２０で、インター予測復号化装置は、第１画素単位の第１動きベクトルを利用し、第１画素単位の第１参照ブロックを決定する。第１動きベクトルによって、参照ピクチャを検索し、第１参照ブロックを決定するが、参照ピクチャが第１画素単位のピクチャではない場合には、参照ピクチャに対して補間を行い、補間された参照ピクチャを検索し、第１参照ブロックを決定する。
【００９１】
第１参照ブロックが決定されれば、第１参照ブロックに隣接した画素と、現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素とを利用し、第２参照ブロックを決定する。
【００９２】
補間を行い、第１参照ブロックに隣接した画素周辺に副画素を生成し、第１参照ブロックに隣接した画素及び生成された副画素を、現在ブロックに隣接した以前に復号化された領域に含まれている画素と比較し、第２動きベクトルを推定する。
【００９３】
第２動きベクトルが推定されれば、推定された第２動きベクトルによって、第２参照ブロックを決定する。第２動きベクトルと同じ画素単位で、参照ピクチャに対して補間を行い、補間された参照ピクチャで、第２参照ブロックを決定する。決定された第２参照ブロックは、現在ブロックのインター予測ブロックになる。
【００９４】
段階１０３０で、インター予測復号化装置は、段階１０２０で決定された第２参照ブロックに基づいて、現在ブロックを復元する。段階１０３０で決定された第２参照ブロックを、段階１０１０で生成された残差ブロックと加算し、現在ブロックを復元する。
【００９５】
以上、本発明はたとえ限定された実施形態と図面とによって説明されたとしても、本発明が前記の実施形態に限定されるものではなく、それらは、本発明が属する分野で当業者であるならば、それらの記載から多様な修正及び変形が可能であろう。従って、本発明の思想は、特許請求の範囲によってのみ把握されるものであり、それと均等であるか、または等価的な変形はいずれも、本発明思想の範疇に属するであろう。また、本発明によるシステムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、コンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取り可能なデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。記録媒体の例としては、ＲＯＭ（read-only  memory）、ＲＡＭ（random-access  memory）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置などがあって、また、キャリアウェーブ（例えばインターネットを介した伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードが保存されて実行されうる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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