(57)【要約】  未フィルタ参照画素値を参照して予測画像の各画素を参照領域からの距離に応じて導出する場合に、複数画素にわたる並列処理の実行が容易な方法で予測画像を生成する。予測ブロック内の対象画素におけるフィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することによって予測画像を構成する予測画素値を導出し、未フィルタ参照画素値に対する重み係数を、予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積として導出する。
2017068856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、
予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、
上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードに基づいて予測画像補正処理を行うことにより上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部とを備え、
上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、
上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴とする予測画像生成装置。
【請求項２】
上記予測画像補正部は、上記未フィルタ参照画素値と重み係数の積と、上記フィルタ済予測画素値と重み係数の積と、ラウンディング調整項との和に対して右シフト演算を適用して予測画素値を導出し、
上記右シフト演算の幅は、第一の正規化調整項と第二の正規化調整項の和であって、
上記距離重みは２のＮ乗に相当する値であって、上記Ｎの値には上記第一の正規化調整項から上記対象画素と参照領域の距離の増加に伴い単調増加する整数を減算して得られる値が設定されることを特徴とする請求項１に記載の予測画像生成装置。
【請求項３】
上記１個以上の未フィルタ参照画素値は、左方未フィルタ参照画素値、および、上方未フィルタ参照画素値を含み、
上記左方未フィルタ参照画素値に対する上記距離重みは、対象画素と参照領域の間の水平方向の距離を参照距離として、参照距離の増加に伴い単調減少する値であり、
上記上方未フィルタ参照画素値に対しる上記距離重みは、対象画素と参照領域の間の鉛直方向の距離を参照距離として、参照距離の増加に伴い単調減少する値であることを特徴とする請求項２に記載の予測画像生成装置。
【請求項４】
上記１個以上の未フィルタ参照画素値は、左上未フィルタ参照画素値を少なくとも２個含み、
一方の上記左上未フィルタ参照画素値に対する上記距離重みは、対象画素と参照領域の間の水平方向の距離を参照距離として、参照距離の増加に伴い単調減少する値であり、
他方の上記左上未フィルタ参照画素値に対する上記距離重みは、対象画素と参照領域の間の鉛直方向の距離を参照距離として、参照距離の増加に伴い単調減少する値であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の予測画像生成装置。
【請求項５】
上記参照距離が所定の閾値以上の場合に、上記距離重みとして０の値を導出することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の予測画像生成装置。
【請求項６】
上記所定の閾値は、予測ブロックの幅または高さの半分であることを特徴とする請求項５に記載の予測画像生成装置。
【請求項７】
参照距離を少なくともインデックスの一つとして、記憶領域上の距離重み導出テーブルを参照して上記距離重みを導出することを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の予測画像生成装置。
【請求項８】
上記距離重みは被シフト項に対して左シフト幅による左シフト演算を適用することで導出され、
既定の除数ａ、既定の定数ｂを用いて、上記被シフト項を、2のｂ乗から上記参照距離の除数ａによる剰余を減算した値に設定し、上記左シフト幅を、上記第一の正規化調整項から上記参照距離の除数ａによる商を減算して定数ｂを加算した値に設定することを特徴とする請求項２から請求項４に記載の予測画像生成装置。
【請求項９】
上記距離重みは被シフト項に対して左シフト幅による左シフト演算を適用することで導出され、
既定の除数ａ、既定の定数ｂ、および、既定の定数ｃを用いて上記被シフト項を、２のｂ乗から、上記参照距離の除数aによる剰余と定数ｃの積を減算した値に設定し、上記左シフト幅を、上記第一の正規化調整項から上記参照距離の除数ａによる商を減算して定数ｂを加算した値に設定することを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の予測画像生成装置。
【請求項１０】
上記予測画像補正部は、予測ブロックサイズが特定の条件を満たす場合に上記予測画像補正処理を実行して予測画像を生成し、それ以外の場合に入力されたフィルタ済予測画像をそのまま予測画像とすることを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の予測画像生成装置。
【請求項１１】
予測モードに対応付けられたイントラ予測方式によって予測ブロックを単位として予測画像を生成することで符号化データから画像を復元する画像復号装置において、
予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、
予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、
上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードと基づいて予測画像補正処理を行うことにより上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部を備え、
上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、
上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴とする動画像復号装置。
【請求項１２】
予測モードに対応付けられたイントラ予測方式によって予測ブロックを単位として予測画像を生成することで動画像から符号化データを生成する画像符号化装置において、
予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、
予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、
上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードに基づいて予測画像補正処理を行うことにより上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部を備え、
上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、
上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴とする動画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像符号化や画像修復を主な目的として画像の部分領域の予測画像を周辺領域の画像を用いて生成する予測画像生成装置、予測画像を利用して符号化データを復号する画像復号装置、および、予測画像を利用して画像を符号化することで符号化データを生成する画像符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動画像を効率的に伝送または記録するために、動画像を符号化することによって符号化データを生成する動画像符号化装置、および、当該符号化データを復号することによって復号画像を生成する動画像復号装置が用いられている。【０００３】
具体的な動画像符号化方式としては、例えば、HEVC（High-Efficiency Video Coding）に採用されている方式（非特許文献１）がある。【０００４】
HEVCでは、入力画像を符号化および復号して得られる局所復号画像に基づいて予測画像が生成され、当該予測画像を入力画像（原画像）から減算して得られる予測残差（「差分画像」または「残差画像」と呼ぶこともある）を符号化することで、入力画像を直接符号化する場合に較べて、より少ない符号量の符号化データによって入力画像を表現できる。予測画像の生成方法としては、画面間予測（インター予測）、および、画面内予測（イントラ予測）がある。HEVCの画面内予測では、対象領域に近接する領域を参照領域として設定し、参照領域上の復号済画素（参照画素）の値に基づいて予測画像を生成する。参照画素は、直接、未フィルタ参照画素として利用される場合と、近接参照画素間でローパスフィルタを適用して得られる値をフィルタ済参照画素として利用する場合がある。【０００５】
また、別の画面内予測の方式として、フィルタ済参照画素を用いた画面内予測で得られる予測画素値を参照領域上の未フィルタ参照画素値に基づいて補正する方式（非特許文献２）が開示されている。前記の重み付けでは、補正対象画素の予測対象領域（予測ブロック）内位置に基づいて、既定の参照画素強度係数を右シフトして得られる距離重みに基づいて予測画素値を補正する。この補正により予測ブロック境界付近の予測画像の精度を向上させることができるため、符号化データの符号量を削減できる。【０００６】
非特許文献２の方式の詳細について、図１４と図１５を参照して説明する。図１４は、画面内予測における予測ブロック上の予測画素と、予測ブロックに対して設定された参照領域上の参照画素の位置関係を示した図である。図１４(a)は、予測ブロック内の位置(x,y)における予測画素値p[x,y]、位置(x,y)の上方の画素であって、予測ブロック上辺に隣接する参照領域上の位置(x,-1)における未フィルタ参照画素値r[x,-1]、位置(x,y)の左方の画素であって、予測ブロック左辺に隣接する参照領域上の位置(-1,y)における未フィルタ参照画素の画素値r[-1,y]（未フィルタ参照画素値r[-1,y]）、予測ブロックの左上に隣接する参照領域上の位置(-1,-1)における未フィルタ参照画素r[-1,-1]の位置をそれぞれ示している。同様に、図１４(b)は、位置(x,y)におけるフィルタ済参照画素値による予測画素値q[x,y]（フィルタ済予測画素値q[x,y]）、位置(x,-1)におけるフィルタ済参照画素値s[x,-1]、位置(-1,y)におけるフィルタ済参照画素値s[-1,y]、および、位置(-1,-1)におけるフィルタ済参照画素値s[-1,-1]を示している。【０００７】
図１５(a)は、予測画素値p[x,y]の導出式を示す。予測画素値p[x,y]は、フィルタ済予測画素値q[x,y]と、未フィルタ参照画素値r[x,-1]、r[-1,y]、r[-1,-1]とを重み付き加算することで導出される。重み係数は、既定の参照強度係数（c1v、c2v、c1h、c2h）を位置 (x,y)に基づいて右シフトした値を用いる。例えば、未フィルタ参照画素値r[x,-1]に対する重み係数は、c1v >> floor(y/d)、である。ここで、floor()は床関数、dは予測ブロックサイズに応じた既定のパラメータ、「y/d」はdによるyの除算（小数点以下切捨）を表す。未フィルタ参照画素値に対する重み係数は、対応する参照強度係数を参照距離に応じた重み（距離重み）により調整した値と表現できる。また、b[x,y]はフィルタ済予測画素値q[x,y]に対する重み係数であって、図１５(b)に示す式により導出される。b[x,y]は、重み係数の総和が、重み付け加算時の分母（図１５(a)の式では「>>7」、つまり128に相当）と一致するように設定される。図１５(a)の式によれば、xやyの値が大きいほど未フィルタ参照画素の重み係数の値が小さくなる。言い換えると、予測ブロック内の位置が参照領域に近いほど、未フィルタ参照画素の重み係数が大きくなるという性質を有している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ITU-T Rec. H.265 (V2), 2014年10月29日公開）
【非特許文献２】"Position dependent prediction combination", ITU-T STUDY GROUP 16 COM16-C1046-E, (2015年9月公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献２では、重み係数の計算において、参照強度係数を参照距離（予測対象画素と参照領域の距離）に応じた右シフト処理が必要であるため、ハードウェアまたはソフトウェアの並列処理機能（例えばベクトル演算命令）により複数画素の予測画素値を並列処理により導出することが困難であるという課題があった。より具体的には、予測ブロック内の複数画素に対する予測画像を並列処理により生成する場合に、各画素位置で参照距離が異なり、そのため利用可能な並列処理機能が存在しない場合があるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る予測画像生成装置は、予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードとに基づいた予測画像補正処理により上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部を備え、上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴としている。【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像復号装置は、予測モードに対応付けられたイントラ予測方式によって予測ブロックを単位として予測画像を生成することで符号化データから画像を復元する画像復号装置において、予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードとに基づいた予測画像補正処理により上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部を備え、上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴としている。【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、予測モードに対応付けられたイントラ予測方式によって予測ブロックを単位として予測画像を生成することで動画像から符号化データを生成する画像符号化装置において、予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、
予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードとに基づいた予測画像補正処理により上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部を備え、上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様による予測画像生成装置は、参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、上記フィルタ済参照画素値を参照してフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、上記参照領域上の未フィルタ参照画素値を参照した予測画像補正処理により上記フィルタ済予測画素値を補正して予測画像を生成する予測画像補正部を備えており、上記予測画像補正部は、対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで予測画素値を導出し、上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、予測方向に応じて定まる参照強度係数と、参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積として導出される。そのため、重み係数を参照してフィルタ済予測画素値と未フィルタ参照画素値を重み付き加算して予測画像を生成する場合に、参照距離依存パラメータによる右シフトを用いることなく、より並列実装が容易な参照距離依存パラメータ（距離重み）の積により重み係数を導出できるという効果を奏する。【００１４】
また、本発明の一態様による画像復号装置（動画像復号装置）、および、画像符号化装置（動画像符号化装置）は、上記予測画像生成装置に相当する予測画像生成部を備えており、重み係数を参照してフィルタ済予測画素値と未フィルタ参照画素値を重み付き加算するこで生成された予測画像を用いて符号化または復号を行う場合に、参照距離依存パラメータによる右シフトを用いることなく、より並列実装が容易な参照距離依存パラメータ（距離重み）の積により重み係数を導出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る予測画像補正部１４５の動作を示すフロー図である。
【図２】上記動画像復号装置の概略的構成について示した機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る動画像符号化装置によって生成され、上記動画像復号装置によって復号される符号化データのデータ構成を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、ピクチャレイヤ、スライスレイヤ、ＣＴＵレイヤ、およびＣＵレイヤを示す図である。
【図４】方向予測に属する３３種類の予測モードについて、予測モードの識別子に対応する予測方向を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る予測画像生成部の概略的構成について示した機能ブロック図である。
【図６】EQ1: 予測画像補正部１４５における、予測ブロック内位置（x,y）における予測画素値p[x,y]の導出を説明するための図である。(a)は予測画素値p[x,y]の導出式の一例を示し、(b)は、重み係数b[x,y]の導出式の一例を示し、(c)は距離重みk[・]の導出式の一例を示す。
【図７】上記予測画像生成部におけるＣＵ単位の予測画像生成処理の概略を示すフローチャートである。
【図８】EQ2:参照距離が所定の値以上の場合に０とする距離重みk[・]の導出式の一例である。
【図９】TBL_EQ2:第一の正規化調整項smaxが異なる場合の参照距離と重み係数k[・]の関係を表す図である。(a)、(b)、(c)はそれぞれブロックサイズを示す変数dの値が、1,2,3の場合の参照距離と重み係数k[・]の関係を示す。
【図１０】EQx:予測ブロック内位置（x,y）における予測画素値p[x,y]の導出の別例を説明するための図である。(a)は予測画素値p[x,y]の導出式の一例を示し、(b)は、重み係数b[x,y]の導出式の一例を示し、(c)は距離シフト値s[・]の導出式の一例を示す。
【図１１】EQ3a:左シフト演算により距離重みk[x]を導出する計算式の一例を示す図である。(a)(b)は、d=2の場合に用いる距離重みk[x]の導出式を示し、 (c)(d)はd=1の場合に用いる距離重みk[x]の導出式を示す。
【図１２】EQ3b: 左シフト演算により距離重みk[x]を導出する計算式の変形例の一例を示す図である。
【図１３】TBL_EQ3: 距離重みk[・]を導出するための距離重み参照テーブルの一例を示す図である。(a)から（ｄ）は、図１２（ａ）から（ｄ）の距離重みの計算式の結果を保持している。
【図１４】従来技術に画面内予測における予測ブロック上の予測画素と、予測ブロックに対して設定された参照領域上の参照画素の位置関係を示した図である。(a)は未フィルタ参照画素値の場合を示し、(b)はフィルタ済参照画素値の場合を示す。
【図１５】（ａ）は、従来技術に係る予測画素値p[x, y]の導出式を示し、（ｂ）は、従来技術に係る重み係数b[x, y]の導出式を示すである。
【図１６】本発明の一実施形態に係る動画像符号化装置の構成について示す機能ブロック図である。
【図１７】上記動画像符号化装置を搭載した送信装置、および、上記動画像復号装置を搭載した受信装置の構成について示した図である。（ａ）は、動画像符号化装置を搭載した送信装置を示しており、（ｂ）は、動画像復号装置を搭載した受信装置を示している。
【図１８】上記動画像符号化装置を搭載した記録装置、および、上記動画像復号装置を搭載した再生装置の構成について示した図である。（ａ）は、動画像符号化装置を搭載した記録装置を示しており、（ｂ）は、動画像復号装置を搭載した再生装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態について図１〜図１８を参照して説明する。まず、図２を参照して、動画像復号装置（画像復号装置）１および動画像符号化装置（画像符号化装置）２の概要について説明する。図２は、動画像復号装置１の概略的構成を示す機能ブロック図である。
【００１７】
図２に示す動画像復号装置１および動画像符号化装置２は、Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ規格に採用されている技術や、ＨＥＶＣ（High-Efficiency Video Coding）規格に採用されている技術、およびその改良技術を実装している。
【００１８】
動画像符号化装置２は、特定の動画像符号化方式において、エンコーダからデコーダに伝送されることが規定されているシンタックス（syntax）の値をエントロピー符号化して符号化データ＃１を生成する。
【００１９】
動画像復号装置１には、動画像符号化装置２が動画像を符号化した符号化データ＃１が入力される。動画像復号装置１は、入力された符号化データ＃１を復号して動画像＃２を外部に出力する。動画像復号装置１の詳細な説明に先立ち、符号化データ＃１の構成を以下に説明する。
〔符号化データの構成〕
図３を用いて、動画像符号化装置２によって生成され、動画像復号装置１によって復号される符号化データ＃１の構成例を説明する。符号化データ＃１は、例示的に、シーケンス、およびシーケンスを構成する複数のピクチャに相当する部分符号化データを含む。
【００２０】
符号化データ＃１におけるピクチャレイヤ以下の階層構造を図３に示す。図３の（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、ピクチャPICTを規定するピクチャレイヤ、スライスSを規定するスライスレイヤ、ツリーブロック（Tree block）TBLKを規定するツリーブロックレイヤ、ツリーブロックTBLKに含まれる符号化単位（Coding Unit；ＣＵ）を規定するＣＵレイヤを示す図である。
【００２１】
（ピクチャレイヤ）
ピクチャレイヤでは、処理対象のピクチャPICT（以下、対象ピクチャとも称する）を復号するために動画像復号装置１が参照するデータの集合が規定されている。ピクチャPICTは、図３（ａ）に示すように、ピクチャヘッダPH、及び、スライスS1〜SNSを含んでいる（NSはピクチャPICTに含まれるスライスの総数）。
【００２２】
なお、以下、スライスS1〜SNSのそれぞれを区別する必要が無い場合、符号の添え字を省略して記述することがある。また、以下に説明する符号化データ＃１に含まれるデータであって、添え字を付している他のデータについても同様である。
【００２３】
ピクチャヘッダPHには、対象ピクチャの復号方法を決定するために動画像復号装置１が参照する符号化パラメータ群が含まれている。例えば、予測残差の量子化ステップのピクチャ内における基準値（pic_init_qp_minus26）は、ピクチャヘッダPHに含まれる符号化パラメータの一例である。
【００２４】
なお、ピクチャヘッダPHは、ピクチャー・パラメーター・セット（PPS：Picture Parameter Set）とも称される。
【００２５】
（スライスレイヤ）
スライスレイヤでは、処理対象のスライスS（対象スライスとも称する）を復号するために動画像復号装置１が参照するデータの集合が規定されている。スライスSは、図３（ｂ）に示すように、スライスヘッダSH、及び、ツリーブロックTBLK1〜TBLKNC（NCはスライスSに含まれるツリーブロックの総数）を含んでいる。
【００２６】
スライスヘッダSHには、対象スライスの復号方法を決定するために動画像復号装置１が参照する符号化パラメータ群が含まれる。スライスタイプを指定するスライスタイプ指定情報（slice_type）は、スライスヘッダSHに含まれる符号化パラメータの一例である。
【００２７】
スライスタイプ指定情報により指定可能なスライスタイプとしては、（１）符号化の際にイントラ予測のみを用いるＩスライス、（２）符号化の際に単方向予測、又は、イントラ予測を用いるＰスライス、（３）符号化の際に単方向予測、双方向予測、又は、イントラ予測を用いるＢスライスなどが挙げられる。
【００２８】
（ツリーブロックレイヤ）
ツリーブロックレイヤでは、処理対象のツリーブロックTBLK（以下、対象ツリーブロックとも称する）を復号するために動画像復号装置１が参照するデータの集合が規定されている。
【００２９】
ツリーブロックTBLKは、ツリーブロックヘッダTBLKHと、符号化単位情報CU１〜CUＮＬ（NLはツリーブロックTBLKに含まれる符号化単位情報の総数）とを含む。ここで、まず、ツリーブロックTBLKと、符号化単位情報CUとの関係について説明すると次のとおりである。
【００３０】
ツリーブロックTBLKは、イントラ予測またはインター予測、および、変換の各処理ためのブロックサイズを特定するためのユニットに分割される。各ユニットへの分割は、ツリーブロックTBLKの再帰的な４分木分割により表現される。この再帰的な４分木分割により得られる木構造のことを以下、符号化ツリー（coding tree）と称する。
【００３１】
以下、符号化ツリーの末端のノードであるリーフ（leaf）に対応するユニットを、符号化ノード（coding node）として参照する。また、符号化ノードは、符号化処理の基本的な単位となるため、以下、符号化ノードのことを、符号化単位（ＣＵ）とも称する。
【００３２】
つまり、符号化単位情報（以下、ＣＵ情報と称する）CU１〜CUＮＬは、ツリーブロックTBLKを再帰的に４分木分割して得られる各符号化ノード（符号化単位）に対応する情報である。
【００３３】
また、符号化ツリーのルート（root）は、ツリーブロックTBLKに対応付けられる。換言すれば、ツリーブロックTBLKは、複数の符号化ノードを再帰的に含む４分木分割の木構造の最上位ノードに対応付けられる。
【００３４】
なお、各符号化ノードのサイズは、当該符号化ノードが直接に属する符号化ノード（すなわち、当該符号化ノードの１階層上位のノードのユニット）のサイズの縦横とも半分である。
【００３５】
また、各符号化ノードの取り得るサイズは、ツリーブロックのサイズと、符号化データ＃１のシーケンスパラメータセットSPSに含まれる、符号化ノードのサイズ指定情報に依存する。ツリーブロックが符号化ノードのルートとなることから、符号化ノードの最大サイズはツリーブロックのサイズとなる。ツリーブロックの最大サイズが符号化ノード（ＣＵ）の最大サイズに一致することから、ツリーブロックの呼称としてLCU（Largest CU）やＣＴＵ（Coding Tree Unit）が用いられることもある。一般的な設定では、最大符号化ノードサイズが６４×６４画素、最小符号化ノードサイズが８×８画素となる符号化ノードのサイズ指定情報が用いられる。その場合、符号化ノードと符号化単位ＣＵのサイズは、６４×６４画素、３２×３２画素、１６×１６画素、または、８×８画素のいずれかとなる。
【００３６】
（ツリーブロックヘッダ）
ツリーブロックヘッダTBLKHには、対象ツリーブロックの復号方法を決定するために動画像復号装置１が参照する符号化パラメータが含まれる。具体的には、図３の（ｃ）に示すように、対象ツリーブロックの各ＣＵへの分割パターンを指定するツリーブロック分割情報SP_TBLK、および、量子化ステップの大きさを指定する量子化パラメータ差分Δｑｐ（qp_delta）が含まれる。
【００３７】
ツリーブロック分割情報SP_TBLKは、ツリーブロックを分割するための符号化ツリーを表す情報であり、具体的には、対象ツリーブロックに含まれる各ＣＵの形状、サイズ、および、対象ツリーブロック内での位置を指定する情報である。
【００３８】
なお、ツリーブロック分割情報SP_TBLKは、ＣＵの形状やサイズを明示的に含んでいなくてもよい。例えばツリーブロック分割情報SP_TBLKは、対象ツリーブロック全体またはツリーブロックの部分領域を四分割するか否かを示すフラグの集合であってもよい。その場合、ツリーブロックの形状やサイズを併用することで各ＣＵの形状やサイズを特定できる。
【００３９】
（ＣＵレイヤ）
ＣＵレイヤでは、処理対象のＣＵ（以下、対象ＣＵとも称する）を復号するために動画像復号装置１が参照するデータの集合が規定されている。
【００４０】
ここで、ＣＵ情報ＣＵに含まれるデータの具体的な内容の説明をする前に、ＣＵに含まれるデータの木構造について説明する。符号化ノードは、予測ツリー（prediction tree；ＰＴ）および変換ツリー（transform tree；ＴＴ）のルートのノードとなる。予測ツリーおよび変換ツリーについて説明すると次のとおりである。
【００４１】
予測ツリーにおいては、符号化ノードが１または複数の予測ブロックに分割され、各予測ブロックの位置とサイズとが規定される。別の表現でいえば、予測ブロックは、符号化ノードを構成する１または複数の重複しない領域である。また、予測ツリーは、上述の分割により得られた１または複数の予測ブロックを含む。
【００４２】
予測処理は、この予測ブロックごとに行われる。以下、予測の単位である予測ブロックのことを、予測単位（prediction unit；ＰＵ）とも称する。
【００４３】
予測ツリーにおける分割の種類は、大まかにいえば、イントラ予測（画面内予測）の場合と、インター予測（画面間予測）の場合との２つがある。
【００４４】
イントラ予測の場合、分割方法は、２Ｎ×２Ｎ（符号化ノードと同一サイズ）と、Ｎ×Ｎとがある。
【００４５】
また、インター予測の場合、分割方法は、２Ｎ×２Ｎ（符号化ノードと同一サイズ）、２Ｎ×Ｎ、Ｎ×２Ｎ、および、Ｎ×Ｎなどがある。
【００４６】
また、変換ツリーにおいては、符号化ノードが１または複数の変換ブロックに分割され、各変換ブロックの位置とサイズとが規定される。別の表現でいえば、変換ブロックは、符号化ノードを構成する１または複数の重複しない領域のことである。また、変換ツリーは、上述の分割より得られた１または複数の変換ブロックを含む。
【００４７】
変換処理は、この変換ブロックごとに行われる。以下、変換の単位である変換ブロックのことを、変換単位（transform unit；ＴＵ）とも称する。
【００４８】
（ＣＵ情報のデータ構造）
続いて、図３（ｄ）を参照しながらＣＵ情報CUに含まれるデータの具体的な内容について説明する。図３（ｄ）に示すように、ＣＵ情報CUは、具体的には、スキップフラグSKIP、ＰＴ情報PTI、および、ＴＴ情報TTIを含む。
【００４９】
スキップフラグSKIPは、ＣＵにスキップモードが適用されているか否かを示すフラグである。スキップフラグSKIPの値が対象ＣＵにスキップモードが適用されることを示す場合、そのＣＵ情報CUにおけるＰＴ情報PTI、および、ＴＴ情報TTIは省略される。なお、スキップフラグSKIPは、Ｉスライスでは省略される。
【００５０】
ＰＴ情報PTIは、ＣＵに含まれるＰＴに関する情報である。言い換えれば、ＰＴ情報PTIは、ＰＴに含まれる予測ブロックそれぞれに関する情報の集合であり、動画像復号装置１により予測画像を生成する際に参照される。ＰＴ情報PTIは、図３（ｄ）に示すように、予測タイプ情報PType、および、予測情報PInfoを含んでいる。
【００５１】
予測タイプ情報PTypeは、対象ＰＵについての予測画像生成方法として、イントラ予測を用いるのか、または、インター予測を用いるのかを指定する情報である。
【００５２】
予測情報PInfoは、予測タイプ情報PTypeが何れの予測方法を指定するのかに応じて、イントラ予測情報、または、インター予測情報より構成される。以下では、イントラ予測が適用される予測ブロックをイントラ予測ブロックとも呼称し、インター予測が適用される予測ブロックをインター予測ブロックとも呼称する。
【００５３】
また、予測情報PInfoは、予測ブロックの形状、サイズ、および、位置を指定する情報を含む。上述のとおり予測画像の生成は、予測ブロックを単位として行われる。予測情報PInfoの詳細は後述する。
【００５４】
ＴＴ情報TTIは、ＣＵに含まれるＴＴに関する情報である。言い換えれば、ＴＴ情報TTIは、ＴＴに含まれる１または複数のＴＵそれぞれに関する情報の集合であり、動画像復号装置１により残差データを復号する際に参照される。なお、以下、ＴＵのことを変換ブロックと称することもある。
【００５５】
ＴＴ情報ＴＴＩは、図３の（ｄ）に示すように、対象ＣＵの各変換ブロックへの分割パターンを指定するＴＴ分割情報SP_TU、および、ＴＵ情報TUI 1〜TUINT（ＮＴは、対象ＣＵに含まれる変換ブロックの総数）を含んでいる。
【００５６】
ＴＴ分割情報SP_TUは、具体的には、対象ＣＵに含まれる各ＴＵの形状、サイズ、および、対象ＣＵ内での位置を決定するための情報である。例えば、ＴＴ分割情報SP_TUは、対象となるノードの分割を行うのか否かを示す情報（split_transform_unit_flag）と、その分割の深度を示す情報（trafoDepth）とから実現することができる。
【００５７】
また、例えば、ＣＵのサイズが、６４×６４の場合、分割により得られる各ＴＵは、３２×３２画素から４×４画素までのサイズを取り得る。
【００５８】
ＴＵ情報TUI1〜TUINTは、ＴＴに含まれる１または複数のＴＵそれぞれに関する個別の情報である。例えば、ＴＵ情報ＴＵＩは、量子化予測残差を含んでいる。
【００５９】
各量子化予測残差は、動画像符号化装置２が以下の処理１〜３を、処理対象のブロックである対象ブロックに施すことによって生成した符号化データである。
【００６０】
処理１：符号化対象画像から予測画像を減算した予測残差をＤＣＴ変換（Discrete Cosine Transform）する；
処理２：処理１にて得られた変換係数を量子化する；
処理３：処理２にて量子化された変換係数を可変長符号化する；
（予測情報PInfo）
上述のとおり、予測情報PInfoには、インター予測情報およびイントラ予測情報の２種類がある。
【００６１】
インター予測情報には、動画像復号装置１が、インター予測によってインター予測画像を生成する際に参照される符号化パラメータが含まれる。より具体的には、インター予測情報には、対象ＣＵの各インター予測ブロックへの分割パターンを指定するインター予測ブロック分割情報、および、各インター予測ブロックについてのインター予測パラメータが含まれる。
【００６２】
インター予測パラメータには、参照画像インデックスと、推定動きベクトルインデックスと、動きベクトル残差とが含まれる。
【００６３】
一方、イントラ予測情報には、動画像復号装置１が、イントラ予測によってイントラ予測画像を生成する際に参照される符号化パラメータが含まれる。より具体的には、イントラ予測情報には、対象ＣＵの各イントラ予測ブロックへの分割パターンを指定するイントラ予測ブロック分割情報、および、各イントラ予測ブロックについてのイントラ予測パラメータが含まれる。イントラ予測パラメータは、各イントラ予測ブロックにおけるイントラ予測による予測画像生成を制御するパラメータであって、イントラ予測モードを復元するためのパラメータを含む。
【００６４】
イントラ予測モードを復元するためのパラメータには、ＭＰＭ（Most Probable Mode、以下同様）に関するフラグであるmpm_flag、ＭＰＭを選択するためのインデックスであるmpm_idx、および、ＭＰＭ以外の予測モードを指定するためのインデックスであるrem_idxが含まれる。ここで、ＭＰＭとは、対象パーティションで選択される可能性が高い推定予測モードである。
【００６５】
また、以下において、単に“予測モード”と表記する場合、輝度に対して適用されるイントラ予測モードのことを指す。色差に適用するイントラ予測モードについては、“色差予測モード”と表記し、輝度予測モードと区別する。
〔動画像復号装置〕
以下では、本実施形態に係る動画像復号装置１の構成について、図１〜図１３を参照して説明する。
【００６６】
（動画像復号装置の概要）
動画像復号装置１は、予測ブロック毎に予測画像を生成し、生成された予測画像と、符号化データ＃１から復号された予測残差とを加算することで復号画像＃２を生成し、生成された復号画像＃２を外部に出力する。
【００６７】
ここで、予測画像の生成は、符号化データ＃１を復号することによって得られる予測パラメータを参照して行われる。予測パラメータは、予測画像を生成するために参照されるパラメータのことである。
【００６８】
また、以下では、復号処理の対象となるピクチャ（フレーム）、スライス、ツリーブロック、ＣＵ、ブロック、および、予測ブロックをそれぞれ、対象ピクチャ、対象スライス、対象ツリーブロック、対象ＣＵ、対象ブロック、および、対象予測ブロックと呼ぶことにする。
【００６９】
なお、ツリーブロックのサイズは、例えば６４×６４画素であり、ＣＵのサイズは、例えば、６４×６４画素、３２×３２画素、１６×１６画素、８×８画素であり、予測ブロックのサイズは、例えば、６４×６４画素、３２×３２画素、１６×１６画素、８×８画素や４×４画素などである。しかしながら、これらのサイズは、単なる例示であり、ツリーブロック、ＣＵ、および、予測ブロックのサイズは以上に示したサイズ以外のサイズであってもよい。
【００７０】
（動画像復号装置の構成）
再び、図２を参照して、動画像復号装置１の概略的構成について説明する。図２に示すように動画像復号装置１は、可変長復号部１１、逆量子化・逆変換部１３、予測画像生成部１４、加算器１５およびフレームメモリ１６を備えている。
【００７１】
［可変長復号部］
可変長復号部１１は、動画像復号装置１から入力された符号化データ＃１に含まれる各種のパラメータを復号する。以下の説明では、可変長復号部１１が、ＣＡＢＡＣおよびＣＡＶＬＣ等のエントロピー符号化方式により符号化されているパラメータの復号を適宜行うものとする。
【００７２】
まず、可変長復号部１１は、１フレーム分の符号化データ＃１を、逆多重化することで、図３に示した階層構造に含まれる各種情報に分離する。例えば、可変長復号部１１は、各種ヘッダに含まれる情報を参照して、符号化データ＃１を、スライス、ツリーブロックに順次分離する。
【００７３】
そして、可変長復号部１１は、ツリーブロックヘッダTBLKHに含まれるツリーブロック分割情報SP_TBLKを参照して、対象ツリーブロックを、ＣＵに分割する。また、可変長復号部１１は、対象ＣＵについて得られる変換ツリーに関するＴＴ情報TTI、および、対象ＣＵについて得られる予測ツリーに関するＰＴ情報PTIを復号する。
【００７４】
なお、ＴＴ情報TTIには、上述のとおり、変換ツリーに含まれるＴＵに対応するＴＵ情報ＴＵＩが含まれる。また、ＰＴ情報PTIには、上述のとおり、対象予測ツリーに含まれる予測ブロックに対応するＰＵ情報PUIが含まれる。
【００７５】
可変長復号部１１は、対象ＣＵについて得られたＴＴ情報TTIを逆量子化・逆変換部１３に供給する。また、可変長復号部１１は、対象ＣＵについて得られたＰＴ情報PTIを予測画像生成部１４に供給する。
【００７６】
［逆量子化・逆変換部］
逆量子化・逆変換部１３は、対象ＣＵに含まれる各ブロックについて、ＴＴ情報TTIに基づいて逆量子化・逆変換処理を実行する。具体的には、逆量子化・逆変換部１３は、各対象ＴＵについて、対象ＴＵに対応するＴＵ情報TUIに含まれる量子化予測残差を逆量子化および逆直交変換することによって、画素毎の予測残差Ｄを復元する。なお、ここで直交変換とは、画素領域から周波数領域への直交変換のことを指す。したがって、逆直交変換は、周波数領域から画素領域への変換である。また、逆直交変換の例としては、逆ＤＣＴ変換（Inverse Discrete Cosine Transform）、および逆ＤＳＴ変換（Inverse Discrete Sine Transform）等が挙げられる。逆量子化・逆変換部１３は、復元した予測残差Ｄを加算器１５に供給する。
【００７７】
［予測画像生成部］
予測画像生成部１４は、対象ＣＵに含まれる各予測ブロックについて、ＰＴ情報PTIに基づいて予測画像を生成する。具体的には、予測画像生成部１４は、各対象予測ブロックについて、対象予測ブロックに対応するＰＵ情報PUIに含まれる予測パラメータに従ってイントラ予測またはインター予測を行うことにより予測画像Predを生成する。この際、フレームメモリ１６に蓄積された復号済み画像である局所復号画像Ｐ’を予測パラメータの内容に基づいて参照する。予測画像生成部１４は、生成した予測画像Predを加算器１５に供給する。なお、予測画像生成部１４の構成については、後ほど、より詳しく説明する。
【００７８】
［加算器］
加算器１５は、予測画像生成部１４より供給される予測画像Predと、逆量子化・逆変換部１３より供給される予測残差Ｄとを加算することによって、対象ＣＵについての復号画像Ｐを生成する。
【００７９】
［フレームメモリ］
フレームメモリ１６には、復号された復号画像Ｐが順次記録される。フレームメモリ１６には、対象ツリーブロックを復号する時点において、当該対象ツリーブロックよりも先に復号された全てのツリーブロック（例えば、ラスタスキャン順で先行する全てのツリーブロック）に対応する復号画像が記録されている。
【００８０】
また、対象ＣＵを復号する時点において、当該対象ＣＵよりも先に復号された全てのＣＵに対応する復号画像が記録されている。
【００８１】
なお、動画像復号装置１において、画像内の全てのツリーブロックに対して、ツリーブロック単位の復号画像生成処理が終わった時点で、動画像復号装置１に入力された１フレーム分の符号化データ＃１に対応する復号画像＃２が外部に出力される。
【００８２】
（予測モードの定義）
前述の通り、予測画像生成部１４は、ＰＴ情報PTIに基づいて予測画像を生成して出力する。対象ＣＵがイントラＣＵの場合、予測画像生成部１４に入力されるＰＵ情報PTIは、予測モード（IntraPredMode）を含む。以下、予測モードの定義について、図４を参照して説明する。
【００８３】
（概要）
動画像復号装置１で利用されるイントラ予測モードは、Planar予測（Intra_Planar）、垂直予測（Intra_Vertical）、水平予測（Intra_Horizontal）、ＤＣ予測（Intra_DC）、Angular予測（Intra_Angular）に分類される。水平予測、垂直予測、Angular予測を総称して方向予測と呼ぶ。方向予測は、対象予測ブロックに隣接する周辺領域を参照領域として設定し、概略的には、参照領域上の画素を特定の方向に外挿することで予測画像を生成する予測方式である。
【００８４】
次に、図４を用いて、方向予測に含まれる各予測モードの識別子を説明する。図４には方向予測に属する３３種類の予測モードについて、予測モードの識別子と対応する予測方向が図示されている。図４中の矢印の方向は予測方向を表すが、より正確には、予測対象画素から予測対象画素が参照する参照領域上の画素へのベクトルの向きを示している。その意味で、予測方向のことを参照方向とも呼ぶ。各予測モードの識別子は、主方向が水平方向（ＨＯＲ）か垂直方向（ＶＥＲ）かを表す符号と、主方向に対する変位の組み合わせからなる識別子が対応付けられている。例えば、水平予測にはＨＯＲ、垂直予測にはＶＥＲ、右上４５度方向の周辺画素を参照する予測モードにはＶＥＲ＋８、左上４５度方向の周辺画素を参照する予測モードにはＶＥＲ−８、左下４５度方向の周辺画素を参照する予測モードにはＨＯＲ＋８の符号がそれぞれ割り当てられる。方向予測には、ＶＥＲ−８〜ＶＥＲ＋８の１７個の主方向が垂直方向の予測モードと、ＨＯＲ−７〜ＨＯＲ＋８の１６個の主方向が水平予測の予測モードが定義されている。
【００８５】
（予測画像生成部の詳細）
次に、図５を用いて予測画像生成部１４の構成の詳細を説明する。図５は予測画像生成部１４の構成例について示す機能ブロック図である。なお、本構成例は、予測画像生成部１４の機能のうち、イントラＣＵの予測画像生成に係る機能ブロックを図示している。
【００８６】
図５に示すように、予測画像生成部１４は、予測ブロック設定部１４１、未フィルタ参照画素設定部１４２、フィルタ済参照画素設定部１４３、イントラ予測部１４４、および、予測画像補正部１４５を備える。
【００８７】
予測ブロック設定部１４１は、対象ＣＵに含まれる予測ブロックを規定の設定順序で対象予測ブロックに設定し、対象予測ブロックに関する情報（対象予測ブロック情報）を出力する。対象予測ブロック情報には、対象予測ブロックサイズ、対象予測ブロック位置、対象予測ブロックの輝度または色差プレーンを示すインデックスが少なくとも含まれる。
【００８８】
未フィルタ参照画素設定部１４２は、入力される対象予測ブロック情報の示す対象予測ブロックサイズと対象予測ブロック位置に基づいて、対象予測ブロックに隣接する周辺領域を参照領域に設定する。続いて、参照領域内の各画素に対してフレームメモリ上で画面内の対応する位置に記録されている復号画像の画素値（複号画素値）を未フィルタ参照画素値として設定する。予測ブロック内位置（x,y）の未フィルタ参照画素値r(x,y)は、ピクチャの左上画素を基準に表現される対象ピクチャの復号画素値u(px,py)を利用して次式により設定される。
【００８９】
r(x,y)=u(xB+x,yB+y)  x=-1, y=-1 .. (nS*2-1)、および、x=0..(nS*2-1),y=-1
ここで、(xB,yB)は対象予測ブロック左上画素のピクチャ内での位置、ｎＳは対象予測ブロックのサイズを表し、対象予測ブロックの幅または高さのうち大きい方の値を示す。上式では、図１４（a）を参照して説明したように、対象予測ブロック上辺に隣接する復号画素のラインおよび対象予測ブロック左辺に隣接する復号画素のコラムに含まれる復号画素値を対応する未フィルタ参照画素値としてコピーしている。なお、特定の参照画素位置に対応する復号画素値が存在しない、または、参照できない場合には、既定の値（たとえば画素ビットデプスがbitDepthの場合に1<<(bitDepth-1)）を利用してもよいし、対応する復号画素値の近傍に存在する参照可能な復号画素値を利用してもよい。
【００９０】
フィルタ済参照画素設定部１４３は、入力される予測モードに応じて、入力される未フィルタ参照画素値にフィルタを適用して、参照領域上の各位置（x,y）におけるフィルタ済参照画素値s[x,y]を導出して出力する。具体的には、位置(x,y)とその周辺の未フィルタ参照画素値にローパスフィルタを適用して、フィルタ済参照画素を導出する。なお、必ずしも全ての場合にローパスフィルタを適用する必要はなく、少なくとも、一部の方向予測モードに対してローパスフィルタ適用によりフィルタ済参照画素を導出していればよい。例えば、HEVCのイントラ予測のように、予測モードがＤＣ予測の場合や、予測ブロックサイズが４×４画素の場合に未フィルタ参照画素値をそのままフィルタ済参照画素値としてもよい。また該ローパスフィルタ適用の有無を符号化データから復号されるフラグにより切り替えてもよい。
【００９１】
イントラ予測部１４４は、入力される予測モードとフィルタ済参照画素値に基づいて対象予測ブロックの予測画像を生成してフィルタ済予測画像として出力する。イントラ予測部１４４は、内部にＤＣ予測部１４４Ｄ、Ｐｌａｎａｒ予測部１４４Ｐ、水平予測部１４４Ｈ、垂直予測部１４４Ｖ、および、Ａｎｇｕｌａｒ予測部１４４Ａを備えている。イントラ予測部１４４は、入力される予測モードに応じて特定の予測部を選択して、フィルタ済参照画素値を入力する。予測モードと対応する予想部の関係は次の通りである。
・DC予測・・・ＤＣ予測部１４４Ｄ
・Planar予測・・・Ｐｌａｎａｒ予測部１４４Ｐ
・水平予測・・・水平予測部１４４Ｈ
・垂直予測・・・垂直予測部１４４Ｖ
・Angular予測・・・Ａｎｇｕｌａｒ予測部１４４Ａ
ＤＣ予測部１４４Ｄは、入力されるフィルタ済参照画素値の平均値に相当するＤＣ予測値を導出し、導出されたＤＣ予測値を画素値とする予測画像を出力する。
【００９２】
Ｐｌａｎａｒ予測部１４４Ｐは、予測対象画素との距離に応じて複数のフィルタ済参照画素値を線形加算することで導出した値により予測画像を生成して出力する。例えば、予測画像の画素値q[x,y]は、フィルタ済参照画素値s[x,y]と対象予測ブロックのサイズｎＳを用いて以下の式により導出できる。
【００９３】
q[ x, y ] = (
( nS - 1 - x ) * s[ -1, y ] + ( x + 1 ) * s[ nS, -1 ] + 
( nS - 1 - y ) * s[ x ,-1 ] + ( y + 1 ) * s[ -1, nS ] + nS ) >> ( k + 1 )
ここで、x, y = 0..nS-1であり、 k = log2( nS )と定義される。
【００９４】
水平予測部１４４Ｈは、対象予測ブロックの左辺に隣接する参照領域上のフィルタ済参照画素値を水平方向に外挿することで予測画像を生成して出力する。
【００９５】
垂直予測部１４４Ｖは、対象予測ブロックの上辺に隣接する参照領域上のフィルタ済参照画素値を鉛直方向（垂直方向）に外挿することで予測画像を生成して出力する。
【００９６】
Ａｎｇｕｌａｒ予測部１４４Ａは、予測モードの示す予測方向（参照方向）のフィルタ済参照画素を用いて予測画像を生成して出力する。Angular予測では、主方向フラグbRefVerの値に応じて予測ブロックの上または左に隣接する参照領域を主参照領域に設定し、主参照領域上のフィルタ済参照画素値を主参照画素値に設定する。予測画像の生成は、予測ブロック内のラインまたはコラムの単位で主参照画素値を参照して実行される。主方向フラグbRefVerの値が１（主方向が垂直方向）の場合、予測画像の生成単位をラインに設定するとともに対象予測ブロックの上方の参照領域を主参照領域に設定する。主参照画素値refMain[x]は、フィルタ済参照画素値s[x,y]を用いて次式により設定される。
【００９７】
refMain[x] = s[ -1+x, -1 ], with x=0..2*nS
refMain[x] = s[ -1, -1+( ( x*invAngle+128 )>>8 ) ], with x=-nS..-1
なお、ここでinvAngleは予測方向の変位intraPredAngleの逆数をスケールした値に相当する。上式により、ｘが０以上の範囲では、refMain[x]の値は対象予測ブロック上辺に隣接する参照領域上のフィルタ済参照画素値値が設定される。また、ｘが０未満の範囲では、refMain[x]の値として、対象予測ブロック左辺に隣接する参照領域上のフィルタ済参照画素値が予測方向に基づき導出される位置に設定される。予測画像q[x,y]は次式により計算される。
【００９８】
q[x,y] = ((32-iFact)*refMain[x+iIdx+1] + iFact*refMain[x+iIdx+2] + 16) >> 5ここで、iIdxとiFactは、予測対象ラインと主参照領域の鉛直方向の距離（ｙ＋１）と予測方向に応じて決まる勾配intraPredAngleに基づいて計算される予測対象画素の生成に用いる主参照画素の位置を表す。iIdxは画素単位における整数精度の位置、iFactは画素単位における小数精度の位置に相当し、以下の式で導出される。
【００９９】
iIdx = ( ( y + 1 )*intraPredAngle ) >> 5
iFact = ( ( y + 1 )*intraPredAngle ) & 31
ここで、‘＆’は論理積のビット演算を表す演算子であり、“Ａ＆３１”の結果は、整数Ａを３２で除算した余りを意味する。
【０１００】
主方向フラグbRefVerの値が０（主方向が水平方向）の場合、予測画像の生成単位をコラムに設定するとともに対象ＰＵの左側の参照領域を主参照領域に設定する。主参照画素値refMain[x]は、主参照領域上のフィルタ済参照画素値s[x,y]を用いて次式により設定される。
【０１０１】
refMain[ x ] = s[ -1, -1+x ], with x=0..nS
refMain[ x ] = s[ -1+( ( x*invAngle+128 )>>8 ), -1 ], with x=-nS..-1
予測画像q[x,y]は次式により計算される。
【０１０２】
q [x,y] = ((32-iFact)*refMain[y+iIdx+1] + iFact*refMain[y+iIdx+2] + 16) >> 5ここで、iIdxとiFactは、予測対象コラムと主参照領域の水平方向の距離（ｘ＋１）と勾配intraPredAngleに基づいて計算される予測画素の生成に用いる主参照画素の位置を表す。iIdxは画素単位における整数精度の位置、iFactは画素単位における少数精度の位置に相当し、以下の式で導出される。
【０１０３】
iIdx = ( ( x + 1 )*intraPredAngle ) >> 5
iFact = ( ( x + 1 )*intraPredAngle ) & 31
なお、イントラ予測部１４４の構成は上記に限らない。たとえば、水平予測部１４４Ｈで生成される予測画像と垂直予測部１４４Ｖで生成される予測画像は、Ａｎｇｕｌａｒ予測部１４４Ａでも導出可能であるので、水平予測部１４４Ｈ、垂直予測部１４４Ｖを備えずに、Ａｎｇｕｌａｒ予測部１４４Ａを備える構成も可能である。
【０１０４】
（予測画像補正部の詳細）
予測画像補正部１４５は、入力される予測モードに応じて、フィルタ済予測画像を構成する各画素を対象として、参照領域と対象画素との距離に応じて未フィルタ参照画素値とフィルタ済予測画素値を重み付け加算することでフィルタ済予測画像を修正して予測画像(補正予測画像)として出力する。
【０１０５】
予測画像補正部１４５において、予測ブロック内位置(x,y)における予測画素値p[x,y]を導出する処理を、図６を参照して説明する。図６(a)は予測画素値p[x,y]の導出式を示している。予測画素値p[x,y]は、フィルタ済予測画素値q[x,y]と、未フィルタ参照画素値r[x,-1]、r[-1,y]、r[-1,-1]とを重み付き加算することで導出される。ここで、smaxは距離重みkを整数で表現するための調整項に相当する既定の正の整数値であり、第一の正規化調整項と呼ぶ。例えばsmax=6が用いられる。rshiftは参照強度係数を正規化するための既定の正の整数値であり、第二の正規化調整項と呼ぶ。例えばrshift=7が用いられる。rshiftとsmaxの値の組み合わせは前記の値に限定されず、図６(a)に示す式が重み付き加算を表し、距離重みkが整数で表現される状況を満たす別の値を既定値として用いてもよい。
【０１０６】
未フィルタ参照画素値に対する重み係数は、予測方向毎に予め定められた参照強度係数（c1v、c2v、c1h、c2h）に、参照領域との距離（xまたはy）に依存する距離重みk（k[x]またはk[y]）を乗じることで導出される。より具体的には、未フィルタ参照画素値r[x,-1]（上方未フィルタ参照画素値）の重み係数（第一重み係数w1v）として、参照強度係数c1vと距離重みk[y]（鉛直方向距離重み）の積を用いている。また、未フィルタ参照画素値r[-1,y]（左方未フィルタ参照画素値）の重み係数（第二重み係数w1h）として、参照強度係数c1hと距離重みk[ｘ]（水平方向距離重み）の積を用いている。また、未フィルタ参照画素値r[-1,-1]（左上未フィルタ参照画素値）の重み係数（第三重み係数w2v）として、参照強度係数c2vと距離重みk[y]（鉛直方向距離重み）の積を用いている。また、左上未フィルタ参照画素値の重み係数（第四重み係数w2h）として、参照強度係数c2hと距離重みk[x]（水平方向距離重み）の積を用いている。
【０１０７】
図６(b)は、フィルタ済予測画素値q[x,y]に対する重み係数b[x,y]の導出式を示している。重み係数b[x,y]の値は、重み係数と参照強度係数の積の総和が、「1 << (smax + rshift)」と一致するように導出される。この値は、図６(a)における(smax + rshift)の右シフト演算をふまえて、重み係数と参照強度係数の積を正規化する意図で設定される。
【０１０８】
図６(c)は、距離重みk[x]の導出式を表す距離重みk[x]には、対象画素と参照領域の水平距離xに応じて単調増加する値「floor(x/d)」をsmaxから引いた差分値で、1を左シフトして得られる値が設定される。ここで、floor()は床関数、dは予測ブロックサイズに応じた既定のパラメータ、「x/d」はdによるxの除算（小数点以下切り捨て）を表す。距離重みk[y]についても、前述の距離重みk[x]の定義において、水平距離xを鉛直距離yで置き換えた定義を利用できる。距離重みk[x]およびk[y]の値は、xまたはyの値が大きいほど小さい値となる。
【０１０９】
上記の図６を参照して説明した予測画素値の導出方法によれば、対象画素と参照領域の距離である参照距離（xやy）が大きいほど距離重み（k[x]、k[y]）の値が小さい値となる。したがって、既定の参照強度係数と距離重みとの乗算により得られる未フィルタ参照画素の重み係数の値も小さい値となる。そのため、予測ブロック内の位置が参照領域に近いほど、より未フィルタ参照画素値の重みを大きくしてフィルタ済予測画素値を補正することで予測画素値を導出できる。一般に、参照領域に近いほど未フィルタ参照画素値がフィルタ済予測画素値に較べて対象画素の画素値の推定値として適している可能性が高い。ゆえに、図６の式により導出される予測画素値は、フィルタ済予測画素値を直接予測画素値とする場合に較べて予測精度の高い予測画素値となる。加えて、図６の式によれば、未フィルタ参照画素値に対する重み係数を参照強度係数と距離重みの乗算により導出できる。そのため、距離重みの値を距離毎に事前に計算してテーブルに保持しておくことで、右シフト演算や除算を用いることなく重み係数を導出できる。
【０１１０】
なお、参照距離は対象画素と参照領域の距離と定義し、参照距離の例として対象画素の予測ブロック内位置xと対象画素の予測ブロック内位置yをあげたが、参照距離として、対象画像と参照領域の距離を表す他の変数を利用してもよい。例えば、参照距離を予測画素と最も近い参照領域上の画素との間の距離と定義してもよい。また、参照距離を予測画素と予測ブロックの左上に隣接する参照領域上の画素との距離と定義してもよい。また、参照距離が２つの画素間の距離により規定される場合、その距離は広義の距離であってもよい。広義の距離d(a,b)は、任意の3点a,ｂ,ｃ ∈ X に対して、非負性（正定値性） : d(a, b) ≧ 0、a = b ⇒ d(a, b) = 0、対称性 : d(a, b) = d(b, a)、三角不等式 : d(a, b) + d(b, c) ≧ d(a, c)、の各性質を満たす。なお、以降の記載では、参照距離を参照距離xと表記するが、xは水平方向の距離に限定されず、任意の参照距離に対しても適用可能である。例えば、距離重みk[x]の計算式を例示した場合、それは鉛直方向の参照距離yをパラメータとして用いて計算される距離重みk[y]にも適用可能である。
【０１１１】
＜予測画像補正部１４５のフロー＞
以下、図１を参照して、予測画像補正部１４５の動作について説明する。図１は、予測画像補正部１４５の動作を示すフロー図である。
【０１１２】
（Ｓ２１）予測画像補正部１４５は、予測方向毎に予め定められた参照強度係数（c1v、c2v、c1h、c2h）を設定する。
【０１１３】
（Ｓ２２）予測画像補正部１４５は、対象画素(x,y)と参照領域との距離(xまたはy)に応じて、x方向の距離重みｋ[x]、及びｙ方向の距離重みk[y]を各々導出する。
【０１１４】
（Ｓ２３）予測画像補正部１４５は、ステップＳ２１で導出した各参照強度係数にＳ２２で導出した各距離重みを乗じて、以下の重み係数を導出する。
【０１１５】
第一重み係数w1v = c1v * k[y]
第二重み係数w1h = c1h * k[x]
第三重み係数w2v = c2v * k[y]
第四重み係数w2h = c2h * k[x]
（Ｓ２４）予測画像補正部１４５は、ステップＳ２３で導出した各重み係数（w1v, w1h, w2v, w2h）と対応する未フィルタ参照画素値(r[x,-1],r[-1,y], r[-1,-1], r[-1,-1])の積を計算する。
【０１１６】
未フィルタ参照画素値r[x, -1]と第一重み係数w1vの積m1 = w1v * r[x, -1]
未フィルタ参照画素値r[-1, y]と第二重み係数w1hの積m2 = w1h * r[-1,y]
未フィルタ参照画素値r[-1, -1]と第三重み係数w2vの積m3 = w2v * r[-1,-1]
未フィルタ参照画素値r[-1, -1]と第四重み係数w2hの積m4 = w2h * r[-1,-1]
（Ｓ２５）予測画像補正部１４５は、対象画素(x, y)に対して、第一重み係数w1v、第二重み係数w1h、第三重み係数w2v、第四重み係数w2hと重み係数b[x,y]の総和が「1 << (smax + rshift)」となるように、下記式により重み係数b[x,y]を導出する。
【０１１７】
b[x,y] = (1<<(smax + rshift)) - w1v - w1h + w2v + w2h
（Ｓ２６）予測画像補正部１４５は、対象画素(x, y)に対応するフィルタ済予測画素値q[x,y]と重み係数b(x, y)の積m5を計算する。
【０１１８】
m5 = b[x, y] * q[x, y]
（Ｓ２７）予測画像補正部１４５は、ステップＳ２４で導出した積m1, m2, m3, m4及びステップＳ２６で導出した積m5、及びラウンディング調整項(1<<(smax + rshift-1))の総和sumを下記式により導出する。
【０１１９】
sum = m1 + m2 - m3 - m4 + m5 + (1<<(smax + rshift-1))
（Ｓ２８）予測画像補正部１４５は、以下に示すようにステップＳ２７で導出した加算値sumを、第一の正規化調整項と第二の正規化調整項の和(smax + rshift)で右シフト演算することで、対象画素(x, y)の予測画素値p[x, y]を導出する。
【０１２０】
p[x, y] = sum >> (smax + rshift)
なお、ラウンディング調整項は、第一の正規化調整項smaxと第二の正規化調整項rshiftに表現され、(1<<(smax + rshift - 1))、が好適であるが、これに限定されない。例えば、ラウンディング調整項を０としてもよいし、その他の所定の定数としても良い。
【０１２１】
以上、予測画像補正部１４５は、ステップＳ２１〜Ｓ２８に示す処理を予測ブロック内の全画素について繰り返すことで、予測ブロック内の予測画像p[x, y]を生成する。なお、予測画像補正部１４５の動作は、上記ステップに限定されず、実施可能な範囲で変更可能である。
【０１２２】
（予測画像生成処理の流れ）
次に、予測画像生成部１４におけるＣＵ単位の予測画像生成処理の概略を図７のフローチャートを用いて説明する。ＣＵ単位の予測画像生成処理が始まると、まず、予測単位設定部１４１がＣＵ内に含まれる予測ブロックの一つを既定の順序に従って対象予測ブロックに設定して、対象予測ブロック情報を未フィルタ参照画素設定部１４２に出力する（Ｓ１１）。次に、未フィルタ参照画素設定部１４２は対象予測ブロックの参照画素を、外部のフレームメモリから読み出した復号画素値を用いて設定し未フィルタ参照画素値をフィルタ済参照画素設定部１４３と予測画像補正部１４５に出力する（Ｓ１２）。続いて、フィルタ済参照画素設定部１４３は、Ｓ１２で入力された未フィルタ参照画素値からフィルタ済参照画素値を導出してイントラ予測部１４４に出力する（Ｓ１３）。次に、イントラ予測部１４４は、入力の予測モードとＳ１３で入力されたフィルタ済参照画素から対象予測ブロックの予測画像を生成してフィルタ済予測画像として出力する（Ｓ１４）。次に、予測画像補正部１４５は、予測モードとＳ１２で入力された未フィルタ参照画素値に基づいてＳ１４で入力されたフィルタ済予測画像を補正して予測画像を生成して出力する。次に、ＣＵ内の全ての予測ブロック（ＰＵ）の処理が終了したかを判定し、終了していない場合はＳ１１に戻って次の予測ブロックを設定し、終了している場合には処理を終了する（Ｓ１６）。
【０１２３】
（動画像復号装置の効果）
上記説明した本実施形態における動画像復号装置は、予測画像補正部１４５を構成要素として含む予測画像生成部１４を備えており、予測画像生成部１４は、フィルタ済予測画像の各画素を対象として、重み係数に基づく重み加算により未フィルタ参照画素値とフィルタ済予測画素値から予測画像(補正予測画像)を生成する。上記重み係数は予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、対象画素と参照領域の距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積である。したがって、参照距離（例えばx、y）が大きいほど距離重み（例えばk[x]、k[y]）の値が小さい値となり、したがって、参照距離が小さいほどより未フィルタ参照画素値の重みを大きくして予測画像を生成することで予測精度の高い予測画素値を生成できる。加えて、重み係数は参照強度係数と距離重みの積であるため、距離重みの値を距離毎に事前に計算してテーブルに保持しておくことで、右シフト演算や除算を用いることなく重み係数を導出できる。
【０１２４】
〔変形例１：距離が大きくなると距離重みを０とする構成〕
上記実施形態における予測画像補正部１４５では、図６(a)を参照して、参照強度係数と距離重みの積として重み係数を導出することを説明した。距離重みの値として、図６(c)に示すように、対象画素と参照領域の距離x（参照距離x）の増加に応じて減少する距離重みk[x]を利用するものとしたが、距離重みk[x]を、参照距離xが所定の値以上の場合に0とするよう予測画像補正部１４５を構成してもよい。そのような構成における、距離重みk[x]の計算式の例を図８に示す。図８の距離重みk[x]の計算式によれば、参照距離xが所定の閾値THより小さい場合に、図６(c)と同じ計算式により参照距離xに応じて距離重みk[x]を設定する。加えて、参照距離xが所定の閾値TH以上の場合には距離重みk[x]の値を参照距離xによらずに０に設定する。閾値THの値としては、既定の値を用いることができ、例えば第一の正規化調整項smaxの値が6、第二の正規化調整項rshiftの値が7の場合に、閾値THの値を7に設定して予測画像補正処理を実行できる。
【０１２５】
なお、閾値THは第一の正規化調整項smaxに依存して変更してもよい。より具体的には、第一の正規化調整項smaxの増加に伴い閾値THも増加するように設定してもよい。そのような閾値THの設定例について図９を参照して説明する。図９は第一の正規化調整項smaxが異なる場合の参照距離xと重み係数k[x]の関係を示す表である。ここで、第二の正規化調整項rshiftの値は7であることを想定している。図９(a)、図９(b)、図９(c)は、それぞれブロックサイズを示す変数dの値が1、2、3の場合の参照距離xと重み係数k[x]の関係を示している。変数dは予測ブロックサイズの増加に伴い増加する変数であって、例えば、予測ブロックサイズ4x4に対してd=1、予測ブロックサイズ8x8および16x16に対してd=2、32x32より大きい予測ブロックサイズに対してd=3を割り当てる。この意味で、変数dを予測ブロックサイズ識別情報dとも呼ぶ。図９(a)では、第一の正規化調整項smaxの大小に応じて異なる閾値THを設定している。図９(a)で示される、第一の正規化調整項smaxと閾値THの関係は次の通りである。
・smax=6の場合、TH=7
・smax=5の場合、TH=6
・smax=4の場合、TH=5
・smax=3の場合、TH=4
上記の関係は、TH=1+smax、という関係式により表現できる。同様に、図９(b)に示す表においてsmaxとTHの関係は、TH=2*(1+smax)、という関係式により表現できる。同様に、図９(c)に示す表においてsmaxとTHの関係は、TH=3*(1+smax)、という関係式により表現できる。すなわち、閾値THは、予測ブロックサイズ識別情報d、および、第一の正規化調整項smaxに基づいて、TH=d*(1+smax)、の関係式により表現できる。第一の正規化調整項smaxは重み係数k[x]の表現精度を表す数であり、前記の関係は、重み係数k[x]の表現精度が高い場合により大きい閾値THを設定しているとも表現できる。したがって、重み係数k[x]の表現精度が小さい場合には、重み係数k[x]の値が相対的に小さくなるため、より小さい閾値THを設定することで、予測画像補正処理においてより多くの乗算を省略できる。
【０１２６】
また、図６(c)で説明したように、距離重みk[x]を、smaxからxに応じた数を引く演算（たとえばsmax-floor(x/d)）により導出した場合、xが大きくなると、smax- floor(x/d)が負になる。ある処理系では負の左シフト演算（結果は、右シフト演算と等価）処理の実行が可能であるが、他の処理系では負の左シフト演算の実行ができず、０以上の数の左シフトの実行のみしかできない。本実施形態のように閾値THよりも大きい場合に重み係数k[x]を０とし、それ以外の場合に、距離xに応じて単調減少するようなk[x]の導出方法を用いることで、負の左シフト演算を避けることができる。
【０１２７】
以上説明した通り、距離重みk[x]を、参照距離xが所定の値以上の場合に0とするよう予測画像補正部１４５を構成できる。その場合、予測ブロック中の部分領域（参照距離xが閾値TH以上となる領域）に対して、予測画像補正処理における乗算を省略できる。
【０１２８】
例えば、予測画像補正処理の計算の一部にsum値の計算があり、sum = m1 + m2 - m3 - m4 + m5 + (1<<(smax + rshift-1))の形で表現できる。閾値THを超えるxでは、k[x] = 0となるから、w1h、w2hが0となり、したがってm2, m4も0となる。そのため、sum = m1 - m3 + m5 + (1<<(smax + rshift-1))の計算に簡略化できる。同様に、b[x,y] = (1<<(smax + rshift)) - w1v - w1h + w2v + w2hの処理は、b[x,y] = (1<<(smax + rshift)) - w1v + w2vと簡略化される。
【０１２９】
同様に域値THを超えるyでは、k[y] = 0となるから、w1v、w2vが0となり、したがってm1, m3も0となる。そのため、前記sum値の計算はsum = m2 - m4 + m5 + (1<<(smax + rshift-1))と簡略化できる。同様に、b[x,y] = (1<<(smax + rshift)) - w1v - w1h + w2v + w2hの処理は、b[x,y] = (1<<(smax + rshift)) - w1h + w2hと簡略化される。
【０１３０】
単純に乗算数を削減できる効果に加え、上記部分領域全体において乗算を削減した並列処理により一括で処理する実装も可能であるという効果がある。
【０１３１】
なお、上記のように、域値THを変数d、第一の正規化調整項smaxの大小に応じて異なる閾値THを設定することにより、重み係数k[x]導出および予測画像補正処理を最大限削減することができるが、より簡略化された構成として、域値THとして、固定的な値THを用いることもできる。特に、多くのソフトウェアでは4もしくは8の倍数で並列処理されるため、TH=8, 12, 16などの固定値を用いることで、簡単な構成で、並列演算に適した重み係数k[x]を導出することができる。
【０１３２】
また、閾値THとして、予測ブロックサイズに応じて決まる所定の値を設定することもできる。例えば、予測ブロックサイズの幅の半分の値を閾値THの値に設定してもよい。この場合、予測ブロックサイズが１６×１６に対する閾値THの値は8となる。また予測ブロックサイズが８×８以下の場合は閾値THを４、それ以外の予測ブロックサイズの場合は閾値THを8としてもよい。言い換えると、予測ブロックの右下領域に位置する画素において重み係数が0となるよう閾値THを設定する。予測ブロックにおける予測画像生成処理を並列実行する場合、予測ブロックを２の倍数で分割して得られる領域単位での実行されることが多いため、右下領域全体の重み係数を0とするよう閾値THを設定することで、同領域内の全ての画素に対して同じ処理で予測画像補正処理が実行できる。
【０１３３】
〔変形例２：テーブルを利用して距離重みを導出する構成〕
上記実施形態における予測画像補正部１４５では、図６(c)に示した計算式に従って距離重みk[x]の値を導出すると説明したが、メモリやハードディスク等の記録領域上に保存された参照距離x、第一の正規化調整項smax、および、予測ブロックサイズ識別情報dと、距離重みk[x]との関係に基づいて距離重みk[x]を決定して予測画像補正処理を実行することもできる。例えば、図９に示したテーブル（距離重み導出テーブル）を記録領域に保持し、予測画像補正部１４５は、第一の正規化調整項smaxと、予測ブロックサイズ識別情報dと、参照距離xに基づいて距離重み導出テーブルktable[]（図９ではテーブルも単にk[]と示している）の特定のエントリーktable[x]を参照することで距離重みk[x]を決定できる。言い換えると、参照距離x、第一の正規化調整項smax、および、予測ブロックサイズ識別情報dをインデックスとして記録領域上の距離重み導出テーブルを参照することで距離重みk[x]を決定できる。図９に示した距離重み導出テーブルを用いる場合の距離重みk[x]の導出処理は次のＳ３０1〜Ｓ３０３を順に実行することで実現される。
【０１３４】
（Ｓ３０１）予測ブロックサイズ識別情報dの値に応じて対応するテーブルを選択する。具体的には、d=1の場合に図９(a)のテーブル、d=2の場合に図９(b)のテーブル、d=3の場合に図９(c)のテーブルを選択する。なお、予測ブロックサイズに係らず参照距離xと距離重みk[x]との関係が同じである場合には、この手順は省略可能である。
【０１３５】
（Ｓ３０２）第一の正規化調整項smaxの値に応じてテーブル内の対応する行を選択する。例えば、smax=6の場合には、Ｓ３０１で選択されたテーブルで「k[x](smax=6)」と示される行が選択される。なお、smaxの値が既定値である場合には、この手順は省略可能である。
【０１３６】
（Ｓ３０３）参照距離xに対応するk[x]をＳ３０２で選択された行から選択し、距離重みk[x]の値として設定する。
【０１３７】
例えば予測ブロックサイズが４×４（予測ブロックサイズ識別情報dの値が1）で、第一の正規化調整項の値が6、参照距離xが2の場合には、Ｓ３０１の手順で図９(a)のテーブルが選択され、Ｓ３０２の手順で「k[x](smax=6)」の行が選択され、Ｓ３０３の手順で「x=2」の列に記載の値「16」が重み係数k[x]に設定される。
【０１３８】
なお、Ｓ３０１とＳ３０２を省略する場合には、参照距離xをインデックスとして記録領域上の距離重み導出テーブルを参照することで距離重みk[x]を決定する処理となる。
【０１３９】
距離重み導出テーブルの例として図９のテーブルを例に挙げて説明したが、他のテーブルを距離重み導出テーブルとして用いることもできる。その場合、距離重み導出テーブルは少なくとも次の性質１を満たす必要がある。
【０１４０】
（性質１）k[x]は参照距離xの広義単調増加関数である。言い換えると、参照距離x1と参照距離x2がx1<x2の関係を満たす時、k[x2]>=k[x1]の関係が成り立つ。
【０１４１】
距離重み導出テーブルが性質１を満たす場合、より参照距離が大きい位置の画素に対してより小さい距離重みを設定して予測画像補正処理が実行できる。
【０１４２】
また、距離重み導出テーブルは、上記性質１に加えて、次の性質２を満たすことが好ましい。
【０１４３】
（性質２）k[x]は２のべき乗で表現される値である。
【０１４４】
上記の性質２を有する距離重み導出テーブルを参照して導出される距離重みk[x]の値は２のべき乗となる。一方、図６(a)に示したように、予測画像補正処理では、参照強度係数（例えばc1v）に距離重みk[x]を乗算することで重み係数を導出する処理が含まれる。したがって、性質２を有する場合、距離重みk[x]による乗算は２のべき乗による乗算であるため、乗算を左シフト演算により実行でき、乗算よりも少ない処理コストで重み係数を導出できる。またk[x]は２のべき乗である場合には、乗算が比較的容易なソフトウェアではk[x]の積で実現し、シフト演算が比較的容易なハードウェアではk[x]=1<<s[x]の関係を示す重みシフト値s[x]のシフト演算により、予測画像補正処理を実行することができる。
【０１４５】
以上、変形例２として記載したように、記録領域上に保存された参照距離xと距離重みk[x]との関係に基づいて距離重みk[x]を決定して予測画像補正処理を実行する構成を実現できる。その場合、図６(c)に示したような計算式により距離重みk[x]を導出する場合に較べて、より少ない演算回数で距離重みを導出できる。
【０１４６】
〔変形例３：距離左シフト値による構成〕
上記実施形態における予測画像補正部１４５では、図６(a)に示すように参照強度係数と距離重みの積（例えば、c1v*k[y]）を用いて重み係数を導出している。しかしながら、重み係数の導出に積と同等な他の方法を用いてもよく、例えば、参照強度係数を距離シフト値をシフト幅とする左シフトを適用することで重み係数を導出する予測画像補正部１４５を構成することもできる。以下、この例について、図１０を参照して説明する。
【０１４７】
図１０(a)は、予測ブロック内位置(x,y)の予測画素値p[x,y]の導出式を示す。導出式では、例えば、未フィルタ参照画素値r[x,-1]に対する重み係数がc1v<<s[y]に設定されている。つまり、重み係数を、参照強度係数c1vを参照距離yに応じて定まる距離シフト値s[y]により左シフトすることで導出している。
【０１４８】
図１０(b)は、フィルタ済予測画素値q[x,y]に対する重み係数b[x,y]の別の導出式を示している。
【０１４９】
図１０(c)は、距離シフト値s[x]の導出式を表す。距離シフト値s[x] s[x](k[x]=1<<s[x])には、参照距離x（対象画素と参照領域の水平距離x）に応じて単調増加する値「floor(x/d)」をsmaxから引いた差分値が設定される。ここで、floor()は床関数、dは予測ブロックサイズに応じた既定のパラメータ、「x/d」はdによるyの除算（小数点以下切り捨て）を表す。距離シフト値s[y]についても、前述の距離重みs[x]の定義において、水平距離xを鉛直距離yで置き換えた定義を利用できる。距離シフト値s[x]およびs[y]の値は、参照距離（xまたはy）が大きいほど小さい値となる。
【０１５０】
上記の図１０を参照して説明した予測画素値の導出方法によれば、対象画素と参照領域の距離（xやy）が大きいほど距離シフト値（s[x]、s[y]）の値が小さい値となる。距離シフト値が大きいほど導出される重み係数も大きくなるため、すでに説明したように、予測ブロック内の位置が参照領域に近いほど、より未フィルタ参照画素値の重みを大きくしてフィルタ済予測画素値を補正することで予測画素値を導出できる。
【０１５１】
以下、図１を再度、参照して、予測画像補正部１４５の変形例３の動作について説明する。予測画像補正部１４５の変形例３は、（Ｓ２３）を次の（Ｓ２３´）に置き換えた処理により重み係数を導出する。その他の処理はすでに説明したとおりであるので説明を省略する。
【０１５２】
（Ｓ２３´）予測画像補正部１４５（変形例３）は、ステップＳ２１で導出した各参照強度係数にＳ２２で導出した各距離シフト値による左シフトにより、以下の重み係数を導出する。
【０１５３】
第一重み係数w1v = c1v << s[y]
第二重み係数w1h = c1h << s[x]
第三重み係数w2v = c2v << s[y]
第四重み係数w2h = c2h << s[x]
以上、予測画像補正部１４５の変形例３は、距離重みk[x]を距離シフト値s[x]により左シフトにより導出する。左シフト値自体が高速だけでなく、左シフト演算は、乗算として等価な計算に置き換え可能であるという意味で優れている。
【０１５４】
〔変形例４：距離重みの精度を向上する構成〕
上記実施形態における予測画像補正部１４５では、図６(c)を参照して、距離重みk[x]の左シフト演算による計算方法を説明した。ここで、図６(c)の式のように、距離重みk[x]が「k=P<<Q」の形式で表現される左シフト演算により導出される場合、距離重みk[x]は被シフト項Pに対して左シフト幅Qによる左シフトを適用して導出されると表現できる。
【０１５５】
上記までの構成では、図６(c)では、被シフト項Pは「１」、左シフト幅Qは「smax - floor(x/d)」である。この場合、距離重みk[x]のとり得る値が２のべき乗に制限される。
【０１５６】
しかしながら、距離重みk[x]が２のべき乗に制限されないような方法により距離重みk[x]を求めることもできる。そのような距離重みk[x]の導出式について図１１を参照して説明する。
【０１５７】
図１１(a)から(d)は、それぞれ左シフト演算により距離重みk[x]を導出する計算式の一例を示す。図１１(a)(b)はd=2の場合に用いる距離重みk[x]の導出式であり、図１１(c)(d)はd=3の場合に用いる距離重みk[x]の導出式である。d=2の場合には、距離重みk[x]の導出式として2の剰余項MOD2(x)を用い、d=3の場合には、距離重みk[x]の導出式として3の剰余項MOD3(x)を用いる。図１１(a)は、被シフト項Pを「4-MOD2(x)」、左シフト幅Qを「smax−floor(x/2)+2」としている。ここで、「MOD2(x)」はxを除数2で除算した剰余であり、「floor(x/2）」はxを除数2で除算した商である。既定の除数a（図１１(a)ではa=2）、既定の定数b（図１１(a)ではb=2）を用いて図１１(a)を次のように表現できる。すなわち、図１１(a)は、被シフト項Pを「2のb乗から参照距離xの除数aによる剰余(MOD2(x))を減算した値」、左シフト幅Qを「第一の正規化調整項(smax)から参照距離xの除数aによる商(floor(x/2))を減算して定数bを加算した値」としている。
【０１５８】
図１１(b)は、被シフト項Pを「16-5*MOD2(x)」、左シフト幅Qを「smax-floor(x/2)+4」としている。既定の除数a（図１１(b)ではa=2）、既定の定数b（図１１(b)ではb=4）、既定の定数c（図１１(b)ではc=5）を用いて図１１(b)を次のように表現できる。すなわち、図１１(b)は、被シフト項Pを「2のb乗から、参照距離xの除数aによる剰余(MOD2(x))と定数cの積を減算した値」、左シフト幅Qを「第一の正規化調整項(smax)から参照距離xの除数aによる商(floor(x/2))を減算して定数bを加算した値」としている。
【０１５９】
図１１(c)は、被シフト項Pを「8-MOD3(x)」、左シフト幅Qを「smax-MOD3(x)+3」としている。ここで、「MOD3(x)」はxを除数3で除算した剰余であり、「floor(x/3）」はxを除数3で除算した商である。既定の除数a（図１１(c)ではa=3）、既定の定数b（図１１(b)ではb=3）を用いて図１１(c)を次のように表現できる。すなわち、図１１(c)は、被シフト項Pを「2のb乗から、参照距離xの除数aによる剰余(MOD3(x))を減算した値」、左シフト幅Qを「第一の正規化調整項(smax)から参照距離xの除数aによる商(floor(x/3))を減算して定数bを加算した値」としている。
【０１６０】
図１１(d)は、被シフト項Pを「16-3*MOD3(x)」、左シフト幅Qを「smax-MOD3(x)+4」としている。既定の除数a（図１１(d)ではa=3）、既定の定数b（図１１(b)ではb=4）、既定の定数c（図１１(b)ではc=3）を用いて図１１(d)を次のように表現できる。すなわち、図１１(d)は、被シフト項Pを「2のb乗から、参照距離xの除数aによる剰余(MOD3(x))と定数cの積を減算した値」、左シフト幅Qを「第一の正規化調整項(smax)から参照距離xの除数aによる商(floor(x/3))を減算して定数bを加算した値」としている。
【０１６１】
上記図１１(a)と図１１(c)の式はまとめて次のように表現できる。規定の除数a、既定の定数bを設定し、被シフト項Pを「2のb乗から参照距離xの除数aによる剰余を減算した値」、左シフト幅Qを「第一の正規化調整項から参照距離xの除数aによる商を減算して定数bを加算した値」に設定し、被シフト項Pに左シフト幅Qの左シフト演算を適用することで距離重みを導出する。
【０１６２】
上記図１１(b)と図１１(d)の式はまとめて次のように表現できる。規定の除数a、既定の定数b、既定の定数cを設定し、被シフト項Pを「2のb乗から、参照距離xの除数aによる剰余と定数cの積を減算した値」、左シフト幅Qを「第一の正規化調整項から参照距離xの除数aによる商を減算して定数bを加算した値」に設定し、被シフト項Pに左シフト幅Qの左シフト演算を適用することで距離重みを導出する。以上のように図１１に示した距離重みk[x]の計算方法によれば、参照距離xを既定の除数で除算して得られる剰余に基づいて被シフト項Pの値を設定できる。そのため、被シフト項Pを１以外の値に設定できる。したがって、２のべき乗以外の値を距離重みk[x]の値として導出できるため距離重みの設定自由度が向上し、したがって、より予測残差が少なくなるような予測画像が予測画像補正処理により導出できる距離重みを設定可能となる。
【０１６３】
たとえば、２のべき乗以外の値に制限される場合には、図９に示すように、dが１以外の場合に、距離xが変化しても距離重みが変化しない、ことが生じる。たとえばd=2, smax= 8の場合には、距離重みk[x]は8,8,4,4,2,2,1,1とxが大きくなるにつれて２回に一度しか変化せず、たとえばd=3, smax = 8の場合には、距離重みk[x]は8,8,8,4,4,4,2,2,2,1,1,1と３回に一度しか変化しない。これは、距離重みk[x]を導出する際のfloor(x/d)がd>0では連続的に変化しない（長さdだけxが大きくなると1だけ変化する）ことから生じる。この場合、距離が大きくなると境界の未フィルタ画素の重みを減少させるという処理が適応できていないだけではなく、変化が不連続的になるために予測方式に伴う人工的なパターン（たとえば線）が残ることがあり、主観画質を低下させる原因にもなる。図１１に示した距離重みk[x]の計算方法によれば、剰余の項により変化を連続的とすることができる（図１３）参照。これは、MOD2(x)は、xが大きくなるにつれて0,1,0,1,0,1,0,1と変化する項であり、これにより4-MOD2(x)は、4,3,4,3,4,3,4,3と変化する。4から3へは、3/4=0.7だけ減少する。d=2の場合には、シフト値であるsmax-floor(x/d)が２回に一度変化する（２回に一度1/2になる）ことと合わせると、1, 3/4, 1/2, 3/4*1/2, 1/4, …のように相対的に重みが変化することになる。
【０１６４】
上記図１１を参照して説明した距離重みk[x]の計算式と、変形例１として図８を参照して説明した距離重みk[x]の計算式を組み合わせてもよい。そのような組み合わせによる距離重みk[x]の計算式を図１２に示す。図１２に示す距離重みk[x]の各計算式は、参照距離xが所定の値以上の場合に0となるよう、図１１を参照して説明した対応する距離重みk[x]の計算式を修正したものである。図１２(a)は、図１１(a)に、図１２(b)は、図１１(b)に、図１２(c)は、図１１(c)に、図１２(d)は、図１１(d)にそれぞれ対応する。
【０１６５】
また、距離重みk[x]の導出において、図１２の計算式に基づき都度計算する代わりに、記憶領域内の距離重み参照テーブルを参照して距離重みk[x]を導出してもよい。距離重み参照テーブルの例を図１３に示す。図１３の(a)から(d)に示したテーブルは、図１２の(a)から(d)の距離重みの計算式の結果を保持するテーブルである。
【０１６６】
なお、図１１(a)と図１１(c)は特にハードウェア処理に適している。たとえば4-MOD2(x)はハードウェアにおいて実装規模が大きくなる積を用いずに処理が可能であり、8-MOD3(x)も同様である。
【０１６７】
〔変形例５：ブロックサイズに応じて補正処理を省略する構成〕
予測画像補正部１４５は、予測ブロックサイズが特定の条件を満たす場合に上記予測画像補正処理を実行し、それ以外の場合に入力されたフィルタ済予測画像をそのまま予測画像として出力する構成としてもよい。具体的には、予測ブロックサイズが所定のサイズ以下の場合に予測画像補正処理を省略し、それ以外の場合は予測画像補正処理を実行する構成がある。例えば予測ブロックサイズが４×４、８×８、１６×１６、３２×３２の場合、４×４と８×８の予測ブロックで予測画像補正処理を省略し、１６×１６と３２×３２の予測ブロックで予測画像補正処理を実行する。一般に小さい予測ブロックを用いる場合に単位面積あたりの処理量が大きく処理のボトルネックとなる。したがって、比較的小さい予測ブロックで予測画像補正処理を省略することで、ボトルネックとなる処理を増加させることなく、予測画像補正処理による予測画像精度の向上効果により符号化データの符号量を削減できる。
【０１６８】
〔動画像符号化装置〕
本実施形態に係る動画像符号化装置２について、図１６を参照して説明する。動画像符号化装置２は、前述の予測画像生成部１４と同等の機能を有する予測画像生成部２４を備える動画像符号化装置であって、入力画像＃１０を符号化して上記動画像復号装置１が復号可能な符号化データ＃１を生成して出力する。図１６を用いて、動画像符号化装置２の構成例を説明する。図１６は、動画像符号化装置２の構成を示す機能ブロック図である。図１６に示すように、動画像符号化装置２は、符号化設定部２１、逆量子化・逆変換部２２、加算器２３、予測画像生成部２４、フレームメモリ２５、減算器２６、変換・量子化部２７、および符号化データ生成部２９を備えている。
【０１６９】
符号化設定部２１は、入力画像＃１０に基づいて、符号化に関する画像データおよび各種の設定情報を生成する。具体的には、符号化設定部２１は、次の画像データおよび設定情報を生成する。まず、符号化設定部２１は、入力画像＃１０を、スライス単位、ツリーブロック単位、ＣＵ単位に順次分割することにより、対象ＣＵについてのＣＵ画像＃１００を生成する。
【０１７０】
また、符号化設定部２１は、分割処理の結果に基づいて、ヘッダ情報Ｈ’を生成する。ヘッダ情報Ｈ’は、（１）対象スライスに属するツリーブロックのサイズ、形状および対象スライス内での位置についての情報、並びに、（２）各ツリーブロックに属するＣＵのサイズ、形状および対象ツリーブロック内での位置についてのＣＵ情報ＣＵ’を含んでいる。
【０１７１】
さらに、符号化設定部２１は、ＣＵ画像＃１００、および、ＣＵ情報ＣＵ’を参照して、ＰＴ設定情報ＰＴＩ’を生成する。ＰＴ設定情報ＰＴＩ’には、（１）対象ＣＵの各ＰＵ（予測ブロック）への可能な分割パターン、および、（２）各予測ブロックに割り付け可能な予測モード、の全ての組み合わせに関する情報が含まれる。
【０１７２】
符号化設定部２１は、ＣＵ画像＃１００を減算器２６に供給する。また、符号化設定部２１は、ヘッダ情報Ｈ’を符号化データ生成部２９に供給する。また、符号化設定部２１は、ＰＴ設定情報ＰＴＩ’を予測画像生成部２４に供給する。
【０１７３】
逆量子化・逆変換部２２は、変換・量子化部２７より供給される、ブロック毎の量子化予測残差を、逆量子化、および、逆直交変換することによって、ブロック毎の予測残差を復元する。逆直交変換については、図２に示す逆量子化・逆変換部１３について、既に説明したとおりであるので、ここではその説明を省略する。
【０１７４】
また、逆量子化・逆変換部２２は、ブロック毎の予測残差を、ＴＴ分割情報（後述）により指定される分割パターンに従って統合し、対象ＣＵについての予測残差Ｄを生成する。逆量子化・逆変換部２２は、生成した対象ＣＵについての予測残差Ｄを、加算器２４に供給する。
【０１７５】
予測画像生成部２４は、フレームメモリ２５に記録されている局所復号画像Ｐ’、および、ＰＴ設定情報ＰＴＩ’を参照して、対象ＣＵについての予測画像Ｐｒｅｄを生成する。予測画像生成部２４は、予測画像生成処理により得られた予測パラメータを、ＰＴ設定情報ＰＴＩ’に設定し、設定後のＰＴ設定情報ＰＴＩ’を符号化データ生成部２９に転送する。なお、予測画像生成部２４による予測画像生成処理は動画像復号装置１の備える予測画像生成部１４と同様であり説明を省略する。予測画像生成部２４は内部に図５で示した予測画像生成部１４の各構成要素を含んでおり、ＰＴ情報ＰＴＩ’と局所復号画像Ｐ’を入力として予測画像を生成して出力できる。
【０１７６】
加算器２３は、予測画像生成部２４より供給される予測画像Ｐｒｅｄと、逆量子化・逆変換部２２より供給される予測残差Ｄとを加算することによって、対象ＣＵについての復号画像Ｐを生成する。
【０１７７】
フレームメモリ２５には、復号された復号画像Ｐが順次記録される。フレームメモリ２５には、対象ツリーブロックを復号する時点において、当該対象ツリーブロックよりも先に復号された全てのツリーブロック（例えば、ラスタスキャン順で先行する全てのツリーブロック）に対応する復号画像が記録されている。
【０１７８】
減算器２６は、ＣＵ画像＃１００から予測画像Ｐｒｅｄを減算することによって、対象ＣＵについての予測残差Ｄを生成する。減算器２６は、生成した予測残差Ｄを、変換・量子化部２７に供給する。
【０１７９】
変換・量子化部２７は、予測残差Ｄに対して、直交変換および量子化を行うことで量子化予測残差を生成する。なお、ここで直交変換とは、画素領域から周波数領域への変換のことをさす。また、逆直交変換の例としては、ＤＣＴ変換（Discrete Cosine Transform）、およびＤＳＴ変換（Discrete Sine Transform）等が挙げられる。
【０１８０】
具体的には、変換・量子化部２７は、ＣＵ画像＃１００、および、ＣＵ情報ＣＵ’を参照し、対象ＣＵの１または複数のブロックへの分割パターンを決定する。また、決定された分割パターンに従って、予測残差Ｄを、各ブロックについての予測残差に分割する。
【０１８１】
また、変換・量子化部２７は、各ブロックについての予測残差を直交変換することによって周波数領域における予測残差を生成した後、当該周波数領域における予測残差を量子化することによってブロック毎の量子化予測残差を生成する。
【０１８２】
また、変換・量子化部２７は、生成したブロック毎の量子化予測残差と、対象ＣＵの分割パターンを指定するＴＴ分割情報と、対象ＣＵの各ブロックへの可能な全分割パターンに関する情報とを含むＴＴ設定情報ＴＴＩ’を生成する。変換・量子化部２７は、生成したＴＴ設定情報ＴＴＩ’を逆量子化・逆変換部２２および符号化データ生成部２９に供給する。
【０１８３】
符号化データ生成部２９は、ヘッダ情報Ｈ’、ＴＴ設定情報ＴＴＩ’、およびＰＴ設定情報ＰＴＩ’を符号化し、符号化したヘッダ情報Ｈ、ＴＴ設定情報ＴＴＩ、およびＰＴ設定情報ＰＴＩを多重化して符号化データ＃１を生成し、出力する。
【０１８４】
（動画像符号化装置の効果）
上記説明した本実施形態における動画像符号化装置は、予測画像補正部１４５を構成要素として含む予測画像生成部２４を備えており、予測画像生成部２４は、フィルタ済予測画像の各画素を対象として、重み係数に基づく重み加算により未フィルタ参照画素値とフィルタ済予測画素値から予測画像(補正予測画像)を生成する。上記重み係数は予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、対象画素と参照領域の距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積である。したがって、参照距離（例えばx、y）が大きいほど距離重み（例えばk[x]、k[y]）の値が小さい値となり、したがって、参照距離が小さいほどより未フィルタ参照画素値の重みを大きくして予測画像を生成することで予測精度の高い予測画素値を生成できる。加えて、重み係数は参照強度係数と距離重みの積であるため、距離重みの値を距離毎に事前に計算してテーブルに保持しておくことで、右シフト演算や除算を用いることなく重み係数を導出できる。
【０１８５】
〔予測画像生成装置〕
上記動画像復号装置１と動画像符号化装置２は、図５に示す予測画像生成部１４を内部に備えており、それにより予測精度の高い予測画像をより少ない計算量で導出して動画像の符号化および復号処理が実現できる。一方で、予測画像生成部１４を別の用途に利用することもできる。例えば、予測画像生成部１４を、動画や静止画の欠損を補修する画像欠損修復装置に組み込んで利用することもできる。その場合、予測ブロックは欠損補修の対象領域に相当し、予測画像生成部１４への入力は画像欠損の修復パターンに相当する予測モード、および、予測ブロック周辺の入力画像もしくは修復済の画像となる。出力は予測ブロックにおける修復済の画像となる。
【０１８６】
予測画像生成部１４と同一の構成で予測画像生成装置を実現でき、予測画像生成装置は、動画像復号装置、動画像符号化装置、画像欠損修復装置の構成要素として利用できる。
【０１８７】
〔応用例〕
上述した動画像符号化装置２及び動画像復号装置１は、動画像の送信、受信、記録、再生を行う各種装置に搭載して利用することができる。なお、動画像は、カメラ等により撮像された自然動画像であってもよいし、コンピュータ等により生成された人工動画像（ＣＧおよびＧＵＩを含む）であってもよい。
【０１８８】
まず、上述した動画像符号化装置２及び動画像復号装置１を、動画像の送信及び受信に利用できることを、図１７を参照して説明する。
【０１８９】
図１７の（ａ）は、動画像符号化装置２を搭載した送信装置ＰＲＯＤ＿Ａの構成を示したブロック図である。図１７の（ａ）に示すように、送信装置ＰＲＯＤ＿Ａは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１と、符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１が得た符号化データで搬送波を変調することによって変調信号を得る変調部ＰＲＯＤ＿Ａ２と、変調部ＰＲＯＤ＿Ａ２が得た変調信号を送信する送信部ＰＲＯＤ＿Ａ３と、を備えている。上述した動画像符号化装置２は、この符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１として利用される。
【０１９０】
送信装置ＰＲＯＤ＿Ａは、符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラＰＲＯＤ＿Ａ４、動画像を記録した記録媒体ＰＲＯＤ＿Ａ５、及び、動画像を外部から入力するための入力端子ＰＲＯＤ＿Ａ６、及び、画像を生成または加工する画像処理部Ａ７を更に備えていてもよい。図１７の（ａ）においては、これら全てを送信装置ＰＲＯＤ＿Ａが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
【０１９１】
なお、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ａ５は、符号化されていない動画像を記録したものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化された動画像を記録したものであってもよい。後者の場合、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ａ５と符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１との間に、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ａ５から読み出した符号化データを記録用の符号化方式に従って復号する復号部（不図示）を介在させるとよい。
【０１９２】
図１７の（ｂ）は、動画像復号装置１を搭載した受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの構成を示したブロック図である。図１７の（ｂ）に示すように、受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂは、変調信号を受信する受信部ＰＲＯＤ＿Ｂ１と、受信部ＰＲＯＤ＿Ｂ１が受信した変調信号を復調することによって符号化データを得る復調部ＰＲＯＤ＿Ｂ２と、復調部ＰＲＯＤ＿Ｂ２が得た符号化データを復号することによって動画像を得る復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３と、を備えている。上述した動画像復号装置１は、この復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３として利用される。
【０１９３】
受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂは、復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイＰＲＯＤ＿Ｂ４、動画像を記録するための記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｂ５、及び、動画像を外部に出力するための出力端子ＰＲＯＤ＿Ｂ６を更に備えていてもよい。図１７の（ｂ）においては、これら全てを受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
【０１９４】
なお、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｂ５は、符号化されていない動画像を記録するためのものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化されたものであってもよい。後者の場合、復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３と記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｂ５との間に、復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３から取得した動画像を記録用の符号化方式に従って符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。
【０１９５】
なお、変調信号を伝送する伝送媒体は、無線であってもよいし、有線であってもよい。また、変調信号を伝送する伝送態様は、放送（ここでは、送信先が予め特定されていない送信態様を指す）であってもよいし、通信（ここでは、送信先が予め特定されている送信態様を指す）であってもよい。すなわち、変調信号の伝送は、無線放送、有線放送、無線通信、及び有線通信の何れによって実現してもよい。
【０１９６】
例えば、地上デジタル放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を無線放送で送受信する送信装置ＰＲＯＤ＿Ａ／受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの一例である。また、ケーブルテレビ放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を有線放送で送受信する送信装置ＰＲＯＤ＿Ａ／受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの一例である。
【０１９７】
また、インターネットを用いたＶＯＤ（Video On Demand）サービスや動画共有サービスなどのサーバ（ワークステーションなど）／クライアント（テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど）は、変調信号を通信で送受信する送信装置ＰＲＯＤ＿Ａ／受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの一例である（通常、ＬＡＮにおいては伝送媒体として無線又は有線の何れかが用いられ、ＷＡＮにおいては伝送媒体として有線が用いられる）。ここで、パーソナルコンピュータには、デスクトップ型ＰＣ、ラップトップ型ＰＣ、及びタブレット型ＰＣが含まれる。また、スマートフォンには、多機能携帯電話端末も含まれる。
【０１９８】
なお、動画共有サービスのクライアントは、サーバからダウンロードした符号化データを復号してディスプレイに表示する機能に加え、カメラで撮像した動画像を符号化してサーバにアップロードする機能を有している。すなわち、動画共有サービスのクライアントは、送信装置ＰＲＯＤ＿Ａ及び受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの双方として機能する。
【０１９９】
次に、上述した動画像符号化装置２及び動画像復号装置１を、動画像の記録及び再生に利用できることを、図１８を参照して説明する。
【０２００】
図１８の（ａ）は、上述した動画像符号化装置２を搭載した記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃの構成を示したブロック図である。図１８の（ａ）に示すように、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１と、符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１が得た符号化データを記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｍに書き込む書込部ＰＲＯＤ＿Ｃ２と、を備えている。上述した動画像符号化装置２は、この符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１として利用される。
【０２０１】
なお、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｍは、（１）ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ(Solid State Drive)などのように、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）ＳＤメモリカードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）フラッシュメモリなどのように、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＢＤ（Blu-ray Disc:登録商標）などのように、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。
【０２０２】
また、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃは、符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラＰＲＯＤ＿Ｃ３、動画像を外部から入力するための入力端子ＰＲＯＤ＿Ｃ４、及び、動画像を受信するための受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５、及び、画像を生成または加工する画像処理部Ｃ６を更に備えていてもよい。図１８の（ａ）においては、これら全てを記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
【０２０３】
なお、受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５は、符号化されていない動画像を受信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを受信するものであってもよい。後者の場合、受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５と符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１との間に、伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを復号する伝送用復号部（不図示）を介在させるとよい。
【０２０４】
このような記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃとしては、例えば、ＤＶＤレコーダ、ＢＤレコーダ、ＨＤ（Hard Disk）レコーダなどが挙げられる（この場合、入力端子ＰＲＯＤ＿Ｃ４又は受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５が動画像の主な供給源となる）。また、カムコーダ（この場合、カメラＰＲＯＤ＿Ｃ３が動画像の主な供給源となる）、パーソナルコンピュータ（この場合、受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５が動画像の主な供給源となる）、スマートフォン（この場合、カメラＰＲＯＤ＿Ｃ３又は受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５又は画像処理部Ｃ６が動画像の主な供給源となる）なども、このような記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃの一例である。
【０２０５】
図１８の（ｂ）は、上述した動画像復号装置１を搭載した再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄの構成を示したブロックである。図１８の（ｂ）に示すように、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄは、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｍに書き込まれた符号化データを読み出す読出部ＰＲＯＤ＿Ｄ１と、読出部ＰＲＯＤ＿Ｄ１が読み出した符号化データを復号することによって動画像を得る復号部ＰＲＯＤ＿Ｄ２と、を備えている。上述した動画像復号装置１は、この復号部ＰＲＯＤ＿Ｄ２として利用される。
【０２０６】
なお、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｍは、（１）ＨＤＤやＳＳＤなどのように、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）ＳＤメモリカードやＵＳＢフラッシュメモリなどのように、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）ＤＶＤやＢＤなどのように、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。
【０２０７】
また、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄは、復号部ＰＲＯＤ＿Ｄ２が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３、動画像を外部に出力するための出力端子ＰＲＯＤ＿Ｄ４、及び、動画像を送信する送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５を更に備えていてもよい。図１８の（ｂ）においては、これら全てを再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
【０２０８】
なお、送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５は、符号化されていない動画像を送信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを送信するものであってもよい。後者の場合、復号部ＰＲＯＤ＿Ｄ２と送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５との間に、動画像を伝送用の符号化方式で符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。
【０２０９】
このような再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄとしては、例えば、ＤＶＤプレイヤ、ＢＤプレイヤ、ＨＤＤプレイヤなどが挙げられる（この場合、テレビジョン受像機等が接続される出力端子ＰＲＯＤ＿Ｄ４が動画像の主な供給先となる）。また、テレビジョン受像機（この場合、ディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３が動画像の主な供給先となる）、デジタルサイネージ（電子看板や電子掲示板等とも称され、ディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３又は送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５が動画像の主な供給先となる）、デスクトップ型ＰＣ（この場合、出力端子ＰＲＯＤ＿Ｄ４又は送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５が動画像の主な供給先となる）、ラップトップ型又はタブレット型ＰＣ（この場合、ディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３又は送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５が動画像の主な供給先となる）、スマートフォン（この場合、ディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３又は送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５が動画像の主な供給先となる）なども、このような再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄの一例である。
【０２１０】
（ハードウェア的実現およびソフトウェア的実現）
また、上述した動画像復号装置１および動画像符号化装置２の各ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
【０２１１】
後者の場合、上記各装置は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである上記各装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記各装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０２１２】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）／ＭＯディスク（Magneto-Optical disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）／ＣＤ−Ｒ（CD Recordable）／ブルーレイディスク（Blu-ray Disc:登録商標）等の光ディスクを含むディスク類、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、マスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）／ＥＥＰＲＯＭ(登録商標)（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory）／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ類、あるいはＰＬＤ（Programmable logic device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の論理回路類などを用いることができる。
【０２１３】
また、上記各装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、ＶＡＮ（Value-Added Network）、ＣＡＴＶ（Community Antenna television/Cable Television）通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and ElectronicEngineers）１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）やリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＤＬＮＡ(登録商標)（Digital Living Network Alliance）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０２１４】
本発明は、画像データが符号化された符号化データを復号する画像復号装置、および、画像データが符号化された符号化データを生成する画像符号化装置に好適に適用することができる。また、画像符号化装置によって生成され、画像復号装置によって参照される符号化データのデータ構造に好適に適用することができる。
〔まとめ〕
【０２１５】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る予測画像生成装置は、予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードとに基づいた予測画像補正処理により上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部を備え、上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴としている。
【０２１６】
また、上記予測画像生成装置において、上記予測画像補正部は、上記未フィルタ参照画素値と重み係数の積と、上記フィルタ済予測画素値と重み係数の積と、ラウンディング調整項との和に対して右シフト演算を適用して予測画素値を導出し、上記右シフト演算の幅は、第一の正規化調整項と第二の正規化調整項の和であって、上記距離重みは２のＮ乗に相当する値であって、上記Ｎの値には上記第一の正規化調整項から上記対象画素と参照領域の距離の増加に伴い単調増加する整数を減算して得られる値が設定されることを特徴としている。
【０２１７】
また、上記予測画像生成装置は、上記１個以上の未フィルタ参照画素値は、左方未フィルタ参照画素値、および、上方未フィルタ参照画素値を含み、上記左方未フィルタ参照画素値に対する上記距離重みは、対象画素と参照領域の間の水平方向の距離を参照距離として、参照距離の増加に伴い単調減少する値であり、上記上方未フィルタ参照画素値に対しる上記距離重みは、対象画素と参照領域の間の鉛直方向の距離を参照距離として、参照距離の増加に伴い単調減少する値であることを特徴としている。
【０２１８】
また、上記予測画像生成装置は、上記１個以上の未フィルタ参照画素値は、左上未フィルタ参照画素値を少なくとも２個含み、一方の上記左上未フィルタ参照画素値に対する上記距離重みは、対象画素と参照領域の間の水平方向の距離を参照距離として、参照距離の増加に伴い単調減少する値であり、他方の上記左上未フィルタ参照画素値に対する上記距離重みは、対象画素と参照領域の間の鉛直方向の距離を参照距離として、参照距離の増加に伴い単調減少する値であることを特徴としている。
【０２１９】
また、上記予測画像生成装置は、上記参照距離が所定の閾値以上の場合に、上記距離重みとして０の値を導出することを特徴としている。
【０２２０】
また、上記予測画像生成装置は、上記所定の閾値は、予測ブロックの幅または高さの半分であることを特徴としている。
【０２２１】
また、上記予測画像生成装置は、参照距離を少なくともインデックスの一つとして、記憶領域上の距離重み導出テーブルを参照して上記距離重みを導出することを特徴としている。
【０２２２】
また、上記予測画像生成装置は、上記距離重みは被シフト項に対して左シフト幅による左シフト演算を適用することを特徴としている。
【０２２３】
また、上記予測画像生成装置は、既定の除数ａ、既定の定数ｂを用いて、上記被シフト項を、2のｂ乗から上記参照距離の除数ａによる剰余を減算した値に設定し、上記左シフト幅を、上記第一の正規化調整項から上記参照距離の除数ａによる商を減算して定数ｂを加算した値に設定することを特徴としている。
【０２２４】
また、上記予測画像生成装置は、上記距離重みは被シフト項に対して左シフト幅による左シフト演算を適用することで導出され、既定の除数ａ、既定の定数ｂ、および、既定の定数ｃを用いて上記被シフト項を、２のｂ乗から、上記参照距離の除数aによる剰余と定数ｃの積を減算した値に設定し、上記左シフト幅を、上記第一の正規化調整項から上記参照距離の除数ａによる商を減算して定数ｂを加算した値に設定することを特徴としている。
【０２２５】
また、上記予測画像生成装置は、上記予測画像補正部は、予測ブロックサイズが特定の条件を満たす場合に上記予測画像補正処理を実行して予測画像を生成し、それ以外の場合に入力されたフィルタ済予測画像をそのまま予測画像とすることを特徴としている。
【０２２６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像復号装置は、予測モードに対応付けられたイントラ予測方式によって予測ブロックを単位として予測画像を生成することで符号化データから画像を復元する画像復号装置において、予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードとに基づいた予測画像補正処理により上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部を備え、上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴としている。
【０２２７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、予測モードに対応付けられたイントラ予測方式によって予測ブロックを単位として予測画像を生成することで動画像から符号化データを生成する画像符号化装置において、予測ブロックに対して設定される参照領域上のフィルタ済参照画素値を導出するフィルタ済参照画素設定部と、
予測モードに応じた予測方式により上記フィルタ済参照画素値を参照して上記予測ブロックのフィルタ済予測画素値を導出するイントラ予測部と、上記参照領域上の未フィルタ参照画素値と上記予測モードとに基づいた予測画像補正処理により上記フィルタ済予測画素値から予測画像を生成する予測画像補正部を備え、上記予測画像補正部は、上記予測ブロック内の対象画素における上記フィルタ済予測画素値と、少なくとも１個以上の未フィルタ参照画素値とに対して重み係数を用いた重み付け加算を適用することで上記予測画像を構成する予測画素値を導出し、上記未フィルタ参照画素値に対する上記重み係数は、上記予測モードの示す予測方向に応じて定まる参照強度係数と、上記対象画素に対する参照距離の増加に伴い単調減少する距離重みとの積であることを特徴としている。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１５年１０月２１日に出願された特願２０１５-２０７１９１に対して先権の利益を主張するものであり、当該出願を参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。
【符号の説明】
【０２２８】
１          動画像復号装置（画像復号装置）
１４、２４        予測画像生成部
１４１      予測ブロック設定部
１４２      未フィルタ参照画素設定部
１４３      フィルタ済参照画素設定部
１４４      イントラ予測部
１４４Ｄ    ＤＣ予測部
１４４Ｐ    Planar予測部
１４４Ｈ    水平予測部
１４４Ｖ    垂直予測部
１４４Ａ    Angular予測部
１４５      予測画像補正部
１６、２５        フレームメモリ
２          動画像符号化装置（画像符号化装置）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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