(57)【要約】復号時において必要なメモリを削減する。動画像復号装置（１）は、予測モード定義ＤＥＦＰＭ（１）を参照し、予測モード番号から、予測モードに対応する予測方向の主方向を導出する主方向導出手段（１４５３Ａ）と、勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ（１）を参照して、該予測方向の勾配を導出する勾配導出部（１４５３Ｂ）とを備える。
2013105622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により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、
方向予測のイントラ予測方式に関して、予測方向に対応する予測モードと、該予測モードを特定するための予測モード番号との対応付けがなされており、
上記予測モード番号が所定の閾値以下か否かを判定し、上記判定された結果に基づいて参照画素を設定する参照画素設定手段を有し、
上記設定された参照画素に従って、所定の復元処理を行う復元手段と、を備えることを特徴とする画像復号装置。
【請求項２】
予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により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、
方向予測のイントラ予測方式に関して、主方向および勾配により表現される予測方向に対応する予測モードと、該予測モードを一意に特定するための予測モード番号との間の対応付けが、該予測モード番号から上記主方向および上記勾配の少なくとも一方に係る所定の特徴量が特定できるような性質を有しており、
上記対応付けに基づいて、符号化データから復号された上記予測モード番号から上記特徴量を特定する特徴量特定手段と、
上記特徴量に従って、所定の復元処理を行う復元手段と、を備えることを特徴とする画像復号装置。
【請求項３】
上記特徴量特定手段は、上記特徴量として、上記予測方向の勾配の絶対値を特定し、
上記復元手段は、上記復元処理として、上記方向予測の主方向を導出するとともに、上記予測方向の勾配の絶対値に基づいて、上記予測方向の勾配を導出することで、上記予測モードに対応する予測方向を導出することを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
【請求項４】
上記特徴量特定手段は、上記特徴量として、上記予測方向の勾配の絶対値を特定し、
上記復元手段は、上記復元処理として、上記勾配の絶対値に基づいて予測画像生成に用いる参照画素に対して適用するフィルタを選択することを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
【請求項５】
上記特徴量特定手段は、上記特徴量として、上記予測方向の勾配の符号を特定し、
上記復元手段は、上記復元処理として、上記勾配の符号に基づいて、変換係数を復号するスキャン順を決定することを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
【請求項６】
予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により予測画像を生成することで符号化された画像を復元する画像復号装置において、
対象予測単位の予測モードの復元に、推定予測モードを利用するか否かを示す推定予測モードフラグ、および、複数の推定予測モードのいずれかを指定するための推定予測モードインデックスを、符号化データから算術復号によって復号する算術復号手段と、
上記対象予測単位の複数の近傍予測単位に割り付けられている復号済みの予測モードから、複数の上記推定予測モードを導出する推定予測モード導出手段と、
上記推定予測モードインデックスに対して算術復号のためのコンテキストが設定されていない場合であって、上記推定予測モードフラグが推定予測モードと一致することを示す場合に、上記推定予測モードインデックスが示す推定予測モードを予測モードとして選択し、上記推定予測モードフラグが推定予測モードと一致しないことを示す場合に、上記複数の推定予測モードの交換処理を用いて、予測モードを復元する予測モード復元手段と、を備えることを特徴とする画像復号装置。
【請求項７】
上記予測モード復元手段は、上記推定予測モードフラグが推定予測モードと一致しないことを示す場合に、上記複数の予測モードに対応する予測モード番号の大小比較に基づいて推定予測モードの交換処理を実行すること、を特徴とする請求項６に記載の画像復号装置。
【請求項８】
予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により予測画像を生成することで符号化された画像を復元する画像復号装置において、
上記予測モードに対応付けられている予測モード番号と、上記予測画像を生成する単位である予測単位のサイズとに基づいて、上記予測画像の生成に用いる参照画像に対して適用するフィルタを選択するフィルタ選択手段を備え、
上記フィルタ選択手段は、対象予測単位のサイズが大きい場合、対象予測単位のサイズが小さい場合に較べて、主方向となす角度がより小さい予測方向に対応付けられている予測モードに対応付けられている予測モード番号に対して参照画素フィルタを適用することを選択する画像復号装置。
【請求項９】
予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により予測画像を生成して、原画像と該予測画像との差をとることで得られる予測残差を符号化する画像符号化装置において、
方向予測のイントラ予測方式に関して、予測方向に対応する予測モードと、該予測モードを特定するための予測モード番号との対応付けがなされており、
上記予測モード番号が所定の閾値以下か否かを判定し、上記判定された結果に基づいて参照画素を設定する参照画素設定手段を有し、所定の符号化処理を行う符号化手段と、を備えることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項１０】
予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により予測画像を生成して、原画像と該予測画像との差をとることで得られる予測残差を符号化する画像符号化装置において、
方向予測のイントラ予測方式に関して、主方向および勾配により定まる予測方向に対応する予測モードと、該予測モードを一意に特定するための予測モード番号との間の対応付けが、該予測モード番号から上記主方向および上記勾配の少なくとも一方に係る所定の特徴量が特定できるような性質を有しており、
上記対応付けに基づいて、上記予測モードに対応付けられている上記予測モード番号から上記特徴量を特定する特徴量特定手段と、
上記特徴量に従って、所定の符号化処理を行う符号化手段と、を備えることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項１１】
予測単位毎に予測モード群から選択した予測モードに従って生成された予測画像を原画像から減算して得られる予測残差を、選択した予測モードを指定する予測モード指定情報を含むサイド情報と共に符号化することによって生成された符号化データのデータ構造であって、
上記予測モード指定情報は、主方向および勾配により定まる予測方向に基づくイントラ予測方式に対応付けられた予測モード番号を含み、
上記予測モード番号から上記主方向および上記勾配の少なくとも一方に係る所定の特徴量が特定できるような性質を有することを特徴とする符号化データのデータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表す符号化データを復号する画像復号装置、および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画像符号化装置、ならびに、該画像符号化装置に生成される符号化データのデータ構造に関する。
【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、Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４．ＡＶＣ、ＶＣＥＧ（Video Coding Expert Group）における共同開発用コーデックであるＫＴＡソフトウェアに採用されている方式、ＴＭｕＣ（Test Model under Consideration）ソフトウェアに採用されている方式や、その後継コーデックであるＨＥＶＣ（High-Efficiency Video Coding）にて提案されている方式（非特許文献１）などが挙げられる。【０００４】
これらの動画像符号化方式においては、通常、入力画像を符号化／復号することによっ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）が符号化される。また、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）が挙げられる。【０００５】
インター予測においては、フレーム全体が復号された参照フレーム（復号画像）内の参照画像に対し、動きベクトルを用いた動き補償を適用することによって、予測対象フレーム内の予測画像が予測単位（例えば、ブロック）毎に生成される。【０００６】
一方、イントラ予測においては、同一フレーム内の局所復号画像に基づいて、当該フレームにおける予測画像が順次生成される。具体的には、イントラ予測においては、通常、予測単位（例えば、ブロック）毎に、予め定められた予測モード群に含まれる予測モードの中から何れかの予測モードが選択されると共に、選択された予測モードに対応付けられる予測方式に基づいて予測画像が生成される。予測方式には、水平予測、垂直予測、ＤＣ予測、Planar予測、Angular予測が含まれる。各予測モードには一意の予測モード番号が割り当てられており、動画像復号装置では、符号化データより復号された予測モード番号に基づいて予測対象領域に適用すべき予測方式を決定する。なお、Angular予測には複数の予測方向に対応する予測モードが対応付けられており、動画像復号装置では、予測モード番号に基づいて予測方向を決定し、決定した予測方向に基づいて予測画像が生成される。【０００７】
また、非特許文献１では、予測モード番号は上記以外の用途にも用いられる。具体的には、イントラ予測による予測画像生成時に参照される参照領域に対するフィルタの選択、予測残差の変換係数を復号する際のスキャン方法の選択、予測残差に適用する変換方式の選択に用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「WD5: Working Draft 5 of High-Efficiency Video Coding (JCTVC-G1103_d0)」, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 7th Meeting:Geneva, CH, 21-30 November, 2011（２０１１年１２月１９日公開）
【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、上述の予測モード番号を利用した各種の処理において、予測モードと処理を対応付けるテーブルが必要であり、メモリが増加するという課題があった。【００１０】
例えば、非特許文献１では、予測モード番号から予測画像生成に用いる予測方向を決定する際に、予測モード番号を予測方向の角度順のインデックスにテーブルを用いてマッピングし、当該インデックスを予測画像生成処理に利用している。また、フィルタの選択、予測残差のスキャン方法の選択、予測残差の変換方式の選択にも、予測モード番号と適用するフィルタ、スキャン方法、または、変換方式を選択するために変換テーブルを用いている。【００１１】
そのため、非特許文献１の方式では、予測モードと処理を関連付けるテーブルが複数必要であり、そのためのメモリが必要であるという問題を有していた。【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、予測方式に対して割り当てられる予測モード番号として、予測モードを用いた各種処理の選択をテーブルを利用せず、または、より小さいサイズのテーブルを利用して選択できる予測モード番号を用いることで、メモリを削減できる画像復号装置等を実現することにある。【００１３】
また、予測モード番号と予測方向との対応付けの特性に応じた復号処理を行うことができる画像復号装置等も提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明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り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、方向予測のイントラ予測方式に関して、予測方向に対応する予測モードと、該予測モードを特定するための予測モード番号との対応付けがなされており、  上記予測モード番号が所定の閾値以下か否かを判定し、上記判定された結果に基づいて参照画素を設定する参照画素設定手段を有し、上記設定された参照画素に従って、所定の復元処理を行う復元手段と、を備えることを特徴とする。
上記の課題を解決するために、本発明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り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、方向予測のイントラ予測方式に関して、主方向および勾配により表現される予測方向に対応する予測モードと、該予測モードを一意に特定するための予測モード番号との間の対応付けが、該予測モード番号から上記主方向および上記勾配の少なくとも一方に係る所定の特徴量が特定できるような性質を有しており、上記対応付けに基づいて、符号化データから復号された上記予測モード番号から上記特徴量を特定する特徴量特定手段と、上記特徴量に従って、所定の復元処理を行う復元手段と、を備えることを特徴とする。【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明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り予測画像を生成することで符号化された画像を復元する画像復号装置において、対象予測単位の予測モードの復元に、推定予測モードを利用するか否かを示す推定予測モードフラグ、および、複数の推定予測モードのいずれかを指定するための推定予測モードインデックスを、符号化データから算術復号によって復号する算術復号手段と、上記対象予測単位の複数の近傍予測単位に割り付けられている復号済みの予測モードから、複数の上記推定予測モードを導出する推定予測モード導出手段と、上記推定予測モードインデックスに対して算術復号のためのコンテキストが設定されていない場合であって、上記推定予測モードフラグが推定予測モードと一致することを示す場合に、上記推定予測モードインデックスが示す推定予測モードを予測モードとして選択し、上記推定予測モードフラグが推定予測モードと一致しないことを示す場合に、上記複数の推定予測モードの交換処理を用いて、予測モードを復元する予測モード復元手段と、を備えることを特徴とする。【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明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り予測画像を生成することで符号化された画像を復元する画像復号装置において、上記予測モードに対応付けられている予測モード番号と、上記予測画像を生成する単位である予測単位のサイズとに基づいて、上記予測画像の生成に用いる参照画像に対して適用するフィルタを選択するフィルタ選択手段を備え、上記フィルタ選択手段は、対象予測単位のサイズが大きい場合、対象予測単位のサイズが小さい場合に較べて、主方向となす角度がより小さい予測方向に対応付けられている予測モードに対応付けられている予測モード番号に対して参照画素フィルタを適用することを選択することを特徴とする。【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る符号化装置では、予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により予測画像を生成して、原画像と該予測画像との差をとることで得られる予測残差を符号化する画像符号化装置において、方向予測のイントラ予測方式に関して、予測方向に対応する予測モードと、該予測モードを特定するための予測モード番号との対応付けがなされており、上記予測モード番号が所定の閾値以下か否かを判定し、上記判定された結果に基づいて参照画素を設定する参照画素設定手段を有し、所定の符号化処理を行う符号化手段と、を備えることを特徴とする。【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明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り予測画像を生成して、原画像と該予測画像との差をとることで得られる予測残差を符号化する画像符号化装置において、方向予測のイントラ予測方式に関して、主方向および勾配により定まる予測方向に対応する予測モードと、該予測モードを一意に特定するための予測モード番号との間の対応付けが、該予測モード番号から上記主方向および上記勾配の少なくとも一方に係る所定の特徴量が特定できるような性質を有しており、上記対応付けに基づいて、上記予測モードに対応付けられている上記予測モード番号から上記特徴量を特定する特徴量特定手段と、上記特徴量に従って、所定の符号化処理を行う符号化手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明に係る画像復号装置、又は画像符号化装置は、復号時または符号化時において必要なメモリを削減することができるという効果を奏する。【００２０】
また、以上のように、本発明に係る画像復号装置は、推定予測モードを用いる場合における予測モード導出に要する処理量を削減できる。【００２１】
また、以上のように、予測モード番号と予測方向との対応付けの特性に応じた復号処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る動画像復号装置における予測方向導出部の一構成例を示す機能ブロック図である。
【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、ツリーブロックレイヤ、およびＣＵレイヤを示す図である。
【図４】上記動画像復号装置で利用されるイントラ予測方式の分類と対応する予測モード番号の例を示す図である。
【図５】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６】イントラ予測方式と予測モード番号との対応の定義である予測モード定義の一例を示す図である。
【図７】ＰＵサイズの２の対数（log2PartSize）と予測モード数の関係を示す図である。
【図８】対応輝度予測モードの予測モード番号に応じた色差予測モードの定義を示す図である。
【図９】イントラ予測方式と予測モード番号との対応の定義である予測モード定義の他の例を示す図である。
【図１０】上記動画像復号装置が備える予測画像生成部の構成例について示す機能ブロック図である。
【図１１】入力画像が４：２：０のＹＵＶフォーマットである場合のＰＵの設定順序およびＣＵ内に含まれるＰＵを示す図である。（Ａ）は、対象ＣＵのサイズが８×８画素であり、かつ、分割タイプがＮ×Ｎである場合のＣＵ内のＰＵを示す。（Ｂ）は、対象ＣＵのサイズが１６×１６画素であり、かつ、分割タイプが２Ｎ×２Ｎである場合のＣＵ内のＰＵを示す。
【図１２】図６の予測モード定義による予測モード番号とフィルタ適用有無（refPicFilterFlag）の値との関係を示す図である。
【図１３】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１４】上記予測画像生成部が備える輝度予測部の詳細構成を示すブロック図である。
【図１５】予測モード識別子と勾配intraPredAngleの値との対応関係の一例を示すテーブルである。
【図１６】予測モード識別子と勾配intraPredAngleの値との対応関係の他の例を示すテーブルである。
【図１７】上記動画像復号装置における予測方向導出部の他の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１８】予測モード識別子と勾配intraPredAngleの絶対値absIntraPredAngleとの対応関係の他の例を示すテーブルである。
【図１９】上記輝度予測部におけるAngular予測処理を示すフローチャートである。
【図２０】上記予測画像生成部が備える色差予測部の詳細構成を示すブロック図である。
【図２１】上記動画像復号装置が備える可変長復号部の構成例について示す機能ブロック図である。
【図２２】上記可変長復号部が備えるＭＰＭ導出部におけるＭＰＭ候補の導出方式について示す図である。
【図２３】上記動画像復号装置における予測モード復元処理の概略的な流れの一例を示すフローチャートである。
【図２４】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２５】上記動画像符号化装置が備える符号化データ生成部の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図２６】上記動画像符号化装置における予測モード符号化処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図２７】予測モード識別子と勾配intraPredAngleの値との対応関係のさらに他の例を示すテーブルである。
【図２８】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２９】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。
【図３０】変数intraPredPrecisonとＰＵサイズの２の対数（log2PartSize）との組み合わせと予測モード数の関係を示す図である。
【図３１】イントラ予測方式と予測モード番号との対応の定義である予測モード定義の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔概要〕
本発明の一実施形態について図１〜図３１を参照して説明する。まず、図２を参照しながら、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。
【００２４】
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、ＶＣＥＧ（Video Coding Expert Group）における共同開発用コーデックであるＫＴＡソフトウェアに採用されている技術、ＴＭｕＣ（Test Model under Consideration）ソフトウェアに採用されている技術、および、その後継コーデックであるＨＥＶＣ（High-Efficiency Video Coding）にて提案されている技術を実装している。
【００２５】
動画像符号化装置２は、これら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。
【００２６】
エントロピー符号化方式としては、コンテキスト適応型可変長符号化（CAVLC：Context-based Adaptive Variable Length Coding）、および、コンテキスト適応型２値算術符号化（CABAC：Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding）が知られている。
【００２７】
ＣＡＶＬＣおよびＣＡＢＡＣによる符号化／復号においては、コンテキストに適応した処理が行われる。コンテキストとは、符号化／復号の状況（文脈）のことであり、関連シンタックスの過去の符号化／復号結果により定まるものである。関連シンタックスとしては、例えば、イントラ予測、インター予測に関する各種シンタックス、輝度（Luma）、色差（Chroma）に関する各種シンタックス、およびＣＵ(Coding Unit 符号化単位)サイズに関する各種シンタックスなどがある。また、ＣＡＢＡＣでは、シンタックスに対応する２値データ（バイナリ列）における、符号化／復号対象となるバイナリの位置をコンテキストとして用いる場合もある。
【００２８】
ＣＡＶＬＣでは、符号化に用いるＶＬＣテーブルを適応的に変更して、各種シンタックスが符号化される。一方、ＣＡＢＡＣでは、予測モードおよび変換係数等の多値を取り得るシンタックスに対して２値化処理が施され、この２値化処理によって得られた２値データが発生確率に応じて適応的に算術符号化される。具体的には、バイナリ値（０または１）の発生確率を保持するバッファを複数用意し、コンテキストに応じて一つのバッファを選択し、当該バッファに記録されている発生確率に基づいて算術符号化を行う。また、復号／符号化するバイナリ値に基づいて、当該バッファの発生確率を更新することで、コンテキストに応じて適切な発生確率を維持できる。
【００２９】
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の構成例について説明する。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を含む。
【００３０】
符号化データ＃１におけるピクチャレイヤ以下の階層の構造を図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。
【００３１】
（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の（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）。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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の（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、スライスヘッダＳＨには、動画像復号装置１の備えるループフィルタ（不図示）によって参照されるフィルタパラメータが含まれていてもよい。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
ツリーブロックＴＢＬＫの上記ユニットは、再帰的な４分木分割により分割されている。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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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とから、ツリーブロックの呼称としてＬＣＵ（Largest CU）が用いられることもある。最小サイズに関しては、例えば、サイズ指定情報として最小符号化ノードサイズ（log2_min_coding_block_size_minus3）と最大と最小の符号化ノードサイズの差（log2_diff_max_min_coding_block_size）が用いられる。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。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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(split_coding_unit_flag)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。
【００５１】
また、量子化パラメータ差分Δｑｐは、対象ツリーブロックにおける量子化パラメータｑｐと、当該対象ツリーブロックの直前に符号化されたツリーブロックにおける量子化パラメータｑｐ’との差分ｑｐ−ｑｐ’である。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
予測ツリーにおける分割の種類は、大まかにいえば、イントラ予測の場合と、インター予測の場合との２つがある。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
（ＣＵ情報のデータ構造）
続いて、図３の（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の（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。
【００６２】
スキップフラグＳＫＩＰは、対象のＰＵについて、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り、スキップフラグＳＫＩＰの値が１の場合、すなわち、対象ＣＵにスキップモードが適用されている場合、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。
【００６３】
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１または複数のＰＵ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の（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。
【００６４】
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。
【００６５】
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ＰＵをイントラＰＵとも呼称し、インター予測が適用されるＰＵをインターＰＵとも呼称する。
【００６６】
また、予測情報ＰＩｎｆｏは、対象ＰＵの形状、サイズ、および、位置を指定する情報が含まれる。上述のとおり予測画像の生成は、ＰＵを単位として行われる。予測情報ＰＩｎｆｏの詳細については後述する。
【００６７】
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。
【００６８】
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ＴＵＩ1〜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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、ＴＵ分割情報ＳＰ＿ＴＵには、各ＴＵに非ゼロの変換係数が存在するか否かの情報が含まれる。例えば、個々のＴＵに対する非ゼロ係数の存否情報（CBP；Coded Block Flag）や、複数のＴＵに対する非ゼロ係数の存否情報（no_residual_data_flag）が ＴＵ分割情報ＳＰ＿ＴＵに含まれる。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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；
なお、上述した量子化パラメータｑｐは、動画像符号化装置２が変換係数を量子化する際に用いた量子化ステップＱＰの大きさを表す（ＱＰ＝２qp/6）。
【００７５】
（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。
【００７６】
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ＰＵへの分割パターンを指定するインターＰＵ分割情報、および、各インターＰＵについてのインター予測パラメータが含まれる。
【００７７】
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。
【００７８】
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ＰＵへの分割パターンを指定するイントラＰＵ分割情報、および、各イントラＰＵ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ＰＵについてのイントラ予測（予測モード）を復元するためのパラメータである。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。例えば、対象パーティションの周辺のパーティションに割り付けられた予測モードに基づいて推定された推定予測モードや、一般的に発生確率の高いＤＣモードやＰｌａｎａｒモードがＭＰＭに含まれ得る。
【００７９】
また、以下において、単に“予測モード”と表記する場合、輝度予測モードのことを指す。色差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。また、予測モードを復元するパラメータには、色差予測モードを指定するためのパラメータであるｃｈｒｏｍａ＿ｍｏｄｅが含まれる。
【００８０】
なお、ｍｐｍ＿ｆｌａｇ、ｍｐｍ＿ｉｄｘ、ｒｅｍ＿ｉｄｘ、およびｃｈｒｏｍａ＿ｍｏｄｅのパラメータの詳細については、後述する。
【００８１】
また、ｍｐｍ＿ｆｌａｇおよびｒｅｍ＿ｉｎｄｅｘは、それぞれ、非特許文献１における“prev_intra_luma_pred_flag”および“rem_intra_luma_pred_mode”に対応している。また、ｃｈｒｏｍａ＿ｍｏｄｅは、“intra_chroma_pred_mode”に対応している。
〔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２３を参照して説明する。
【００８２】
（動画像復号装置の概要）
動画像復号装置１は、ＰＵ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によって復号画像＃２を生成し、生成された復号画像＃２を外部に出力する。
【００８３】
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符号化パラメータを参照して行われる。符号化パラメータとは、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。符号化パラメータには、画面間予測において参照される動きベクトルや画面内予測において参照される予測モードなどの予測パラメータに加えて、ＰＵのサイズや形状、ブロックのサイズや形状、および、原画像と予測画像との残差データなどが含まれる。以下では、符号化パラメータに含まれる情報のうち、上記残差データを除く全ての情報の集合を、サイド情報と呼ぶ。
【００８４】
また、以下では、復号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、ＰＵ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ＰＵと呼ぶことにする。
【００８５】
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、ＰＵ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、ＰＵ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。
【００８６】
（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と次のとおりである。図２は、動画像復号装置１の概略的構成について示した機能ブロック図である。
【００８７】
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。
【００８８】
［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。可変長復号部１１は、具体的には、以下の手順により、１フレーム分の符号化データ＃１を復号する。
【００８９】
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。
【００９０】
ここで、各種ヘッダには、（１）対象ピクチャのスライスへの分割方法についての情報、および（２）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が含まれる。
【００９１】
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。
【００９２】
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ＰＵに対応するＰＵ情報ＰＵＩが含まれる。
【００９３】
可変長復号部１１は、対象ＣＵについて得られたＴＴ情報ＴＴＩをＴＵ情報復号部１２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。なお、可変長復号部１１の構成については、後ほど、より詳しく説明する。
【００９４】
［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。
【００９５】
［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ＰＵ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ＰＵについて、対象ＰＵに対応するＰＵ情報ＰＵＩに含まれる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、復号済み画像である局所復号画像Ｐ’から予測画像Ｐｒｅｄを生成する。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。
【００９６】
［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。
【００９７】
［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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
（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）と、色差予測モード（IntraPredModeC）を含む。以下、予測モード（輝度・色差）の定義について、図４〜９を参照して説明する。
（概要）
図４は、動画像復号装置１で利用されるイントラ予測方式の分類と対応する予測モード番号の例を示している。Planar予測（Intra_Planar）に‘０’、垂直予測（Intra_Vertical）に‘１’、水平予測（Intra_Horizontal）に‘２’、ＤＣ予測（Intra_DC）に‘３’、Angular予測（Intra_Angular）に‘４’〜 ‘３４’、ＬＭ予測（Intra_FromLuma）に‘３５’の予測モード番号がそれぞれ割り当てられている。ＬＭ予測は輝度の復号画素値に基づいて色差の画素値を予測する方式であり、色差の予測時のみ選択可能である。その他の予測モードは輝度と色差いずれにおいても選択され得る。なお、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ＰＵ周辺の隣接画素値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。
【０１０１】
次に、図５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５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５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復号済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。
予測方向は、主方向および勾配により表現される。主方向とは、予測方向を表現するための基準となる方向であり、例えば、垂直方向または水平方向である。勾配とは、予測方向と主方向とのなす角を表すものである。
【０１０２】
予測モードには、予測方向が対応する。予測モードには、例えば、非特許文献１に記載されているとおり、３３種類の方向予測を採用することができる。また、予測モードには、予測モード番号が対応付けられる。
【０１０３】
なお、非特許文献１に記載されているように、予測モードには、予測モード識別子を割り当てる構成であってもよい。予測モード識別子は、主方向および変位から構成することができる。変位は、勾配を特定するための識別情報である。
【０１０４】
具体的には、主方向の表現において、垂直方向は、“ＶＥＲ”と表現し、水平方向は、“ＨＯＲ”と表現する。また、主方向からの変位を、“−８”から“−１”、“＋１”から“＋８”と表現する。また、方向予測には、主方向が垂直方向であるＶＥＲ−８からＶＥＲ＋８の１７個の予測モードと、主方向が水平方向であるＨＯＲ−７からＨＯＲ＋８の１６個の予測モードとを定義することができる。
【０１０５】
また、勾配は、非特許文献１に記載されているように、予測モード識別子（予測モード番号）と対応付けられる構成であってもよい。以上の構成では、予測モード番号と予測方向とが対応付けられ、予測方向の識別子と、勾配とが対応付けられる。
【０１０６】
上記構成によれば、上記予測モードおよび予測モード番号の間の対応付けが、予測モード番号から方向予測に係る所定の特徴量が特定できるような性質を有している。ここで、特徴量とは、例えば、予測方向の主方向、勾配である。また、特徴量は、予測方向の精度、勾配（変位）の絶対値、勾配（変位）の符号、２つの予測モードの変位の異同等であってもよい。
【０１０７】
上記性質は、例えば、次の性質１〜３である。なお、上記対応付けにおいて、以下の性質１〜３のすべてを同時に満たしていなくてもかまわない。例えば、上記対応付けでは、性質１および性質２の少なくとも一方を満たしていればよい。また、性質１〜３の組み合わせを満たすような対応付けも可能である。
（性質１）主方向判定の容易性
主方向が垂直方向であるか、水平方向であるかを判定することの容易性である。この性質を実現するための対応付けの一例としては、予測モード番号の偶奇に応じて、垂直方向の予測モードおよび水平方向の予測モードを対応付けることが挙げられる。これにより予測モード番号の偶奇判定をするだけで、主方向を判定することができる。
【０１０８】
また、別の例としては、予測モード番号が所定の番号以上であるかどうかに応じて、垂直方向の予測モードおよび水平方向の予測モードを対応付けることが挙げられる。これにより、予測モードが所定の番号以上であるか否かを判定することで、主方向を判定することができる。
【０１０９】
よって、このような性質があれば、予測モードと、予測モードの主方向とを対応付けるテーブルを設けなくても済む。これにより、メモリ削減を図ることができる。
（性質２）同変位方向予測モード判定の容易性
２つの予測モードが、主方向が異なり、かつ、主方向に対する変位（勾配）が等しいかどうかを判定することの容易性である。
【０１１０】
この性質を実現するための対応付けの一例としては、主方向が異なり、かつ、主方向に対する変位（勾配）が等しい２つの予測モードに対して、連続した予測モード番号を対応付けることが挙げられる。これにより、２つおきに別の変位の予測モードが予測モード番号と対応付けられる。よって、この周期性を判定することで、２つの予測モードが、主方向が異なり、かつ、主方向に対する変位（勾配）が等しいか否かを特定することができる。
【０１１１】
また、別の例としては、主方向が異なり、かつ、主方向に対する変位（勾配）が等しい２つの予測モードに対して、一定の差を有する予測モード番号を対応付けることが挙げられる。これにより、２つの予測モードに対応する予測モード番号の差を判定することで、２つの予測モードの変位（勾配）の異同を判定することができる。
【０１１２】
ここで、主方向が異なり、かつ、主方向に対する変位（勾配）が等しい２つの予測モードの間では、変位（勾配）との対応付けを共有することができる。すなわち、２つの予測モード番号に対して、１つの変位（勾配）を対応付けることができる。更に言えば、いずれか一方の主方向について、予測モード番号（予測モード識別子）と、１つの変位（勾配）とを対応付けておくだけで、他方の主方向については、対応付けを省略することができる。別のいい方をすれば、主方向が異なり、かつ、変位が等しい２つの予測モード識別子に対する勾配の対応付けを統合することができる。これにより、対応付けのためのテーブルサイズを小さくすることができる。
（性質３）方向予測精度判定の容易性
方向予測精度について言えば、偶数変位は、精度が低く、奇数変位は、高い精度である。
【０１１３】
この性質を満たすための対応付けの一例としては、予測モード番号が所定の番号以上であるかどうかに応じて、偶数変位の予測モードおよび奇数変位の予測モードを対応付けることが挙げられる。
【０１１４】
また、別の例としては、予測モード番号の偶奇に応じて、偶数変位の予測モードおよび奇数変位の予測モードを対応付けることが挙げられる。
【０１１５】
判定の手法については、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。
【０１１６】
上記構成によれば、上記性質に基づいて、予測モード番号から、上記の特徴量を導出することが可能となるため、予測モード番号（予測モード識別子）と、上記特徴量とを対応付けるテーブルのサイズを小さくしたり、該テーブルを省略したりすることができる。
【０１１７】
また、所定の復元処理では、上記のように特定した特徴量に従って処理を実行することができる。所定の復元処理としては、例えば、予測画像の生成において、予測方向を導出する処理、予測画像生成に用いる参照画素に対して適用するフィルタ選択処理、変換係数を復号するスキャン順の決定処理、変換係数に適用する垂直１次変換および水平１次変換の直交変換処理などが挙げられる。これらの復元処理は、予測方向に関する所定の特徴量に応じて処理を行う場合がある。すなわち、これらの復元処理は、予測方向に関する所定の特徴量に応じて行う復元処理ということもできる。
【０１１８】
以上に示したように、上記構成によれば、特定した特徴量に従って復元処理を行う。その結果、予測方向に関する所定の特徴量に応じて処理を行うような復元処理を行う場合において必要なメモリを削減することができるという効果を奏する。
［定義１］
動画像符号化装置１で適用されるイントラ予測方式と予測モード番号との対応は、例えば、図６に示すように定義されていてもよい。図６は、イントラ予測方式と予測モード番号との対応の定義である予測モード定義ＤＥＦＰＭ１の一例を示す図である。図６に示す予測モード定義ＤＥＦＰＭ１では、Planar予測に‘０’、水平予測に‘１’、垂直予測に‘２’、ＤＣ予測に‘３’の予測モード番号が割り当てられている。予測モード番号‘４’〜‘１８’までは、主方向からの変位が偶数であるAngular予測モードが、変位が小さい予測モードの順であって、変位が等しい場合は主方向が垂直、水平となる順に、予測モード番号に割り当てられている。予測モード番号‘１９’〜‘３５’までは、主方向からの変位が奇数であるAngular予測モードが、変位が小さい予測モードの順であって、変位が等しい場合は主方向が垂直、水平となる順に、予測モード番号に割り当てられている。
【０１１９】
なお、ここで、輝度および色差に対して適用される予測モードの種類について説明しておくと次のとおりである。
【０１２０】
まず、輝度に対して適用される予測モードの種類について図７を用いて説明する。輝度に適用される予測モードの種類は、ＰＵのサイズに応じて異なる。図７にＰＵサイズの２の対数（log2PartSize）と予測モード数の関係を示す。log2PartSizeが２（ＰＵサイズが４×４画素）の場合に１８個、それ以外の場合、すなわちlog2PartSizeが３〜６（ＰＵサイズが８×８画素〜６４×６４画素）の場合に３５個の予測モードが選択できる。ここで、１８個の予測モードは、予測モード番号０〜１７の予測モードであり、３５個の予測モード、予測モード番号０〜３４の予測モードである。
【０１２１】
次に、色差に対して適用される予測モードの種類について図８を用いて説明する。色差に適用される予測モード数は予測単位のサイズに依らず６個だが、予測モードの種類は対象の色差予測単位に対応する輝度の予測単位に適用される予測モード（対応輝度予測モード）に応じて異なる。図８に対応輝度予測モードの予測モード番号に応じた色差予測モードの定義を図示している。対応輝度予測モードの予測モード番号が‘０’〜‘３’の場合、選択可能な色差予測モードにはＬＭ予測、垂直予測、水平予測、Planar予測、および、ＶＥＲ＋８予測が含まれる。対応輝度予測モードの予測モード番号が‘４’以上の場合、選択可能な色差予測モードにはＬＭ予測、ＶＥＲ予測、ＨＯＲ予測、および、Planar予測に加えて、対応輝度予測モードと同じ予測モードが含まれる。
【０１２２】
再び図６の予測モード定義ＤＥＦＰＭ１を参照しながら、当該予測モード定義ＤＥＦＰＭ１における予測モード番号の性質について説明する。上記図６の予測モード定義ＤＥＦＰＭ１により定義される予測モード番号は、以下の３つの性質１〜３を有する。
（性質１）主方向判定の容易性
主方向が垂直方向の方向予測には偶数の予測モード番号、主方向が水平方向の方向予測には奇数の予測モード番号が対応付けられている。この場合、予測モード番号が奇数か偶数かを判定することで主方向が水平方向か垂直方向かを判定できる。予測モード番号が奇数か偶数かの判定は、予測モード番号の最下位ビットが０か１かにより判定できる。
（性質２）同変位方向予測モード判定の容易性
主方向が異なり、かつ、主方向に対する変位が等しい２つの予測モードには、連続する予測モード番号が対応付けられている。例えば、ＨＯＲ＋４予測とＶＥＲ＋４予測には、予測モード番号１３と１４がそれぞれ割り当てられている。この場合、２つの予測モードの主方向に対する変位が等しいか否かの判定を容易に実現できる。２つの予測モードをｍ１、ｍ２とすると、（ｍ１＋ｃ）＞＞１と（ｍ２＋ｃ）＞＞１とが一致するか否かで２つの予測モードが同一の変位を有するかが判定できる。なお、ｃは連続する同変位の予測モード番号のうち小さい方の予測モード番号が奇数の場合１、偶数の場合０となる。
（性質３）方向予測精度判定の容易性
小さい予測モード番号（１８以下）に対して主方向に対する変位が偶数の方向予測が対応付けられる一方、大きい予測モード番号（１９以上）に対して主方向に対する変位が奇数の方向予測が対応付けられている。偶数の変位に対して奇数の変位を加えることで、より高い精度で変位を表現できる。したがって、小さい予測モード番号に対して低い精度の変位、大きい予測モード番号に対して高い精度の変位が対応付けられている。この場合、予測方向の精度が低いか否かが、予測モード番号が所定の値（上記の例では１８）以下であるか否かにより判定できる。
【０１２３】
以上に示した予測モード定義の性質１〜３は、予測モードに基づく判定処理を簡略化する効果を有する。ここでの簡略化とは、判定処理における演算数の減少や、判定処理に要するテーブルサイズの削減を含む。予測モードに基づく判定を伴う処理の例として、Angular予測による予測画像生成、推定予測モード候補の導出、参照画素フィルタの適用、変換係数のスキャン、方向依存の直交変換がある。各例についての詳細は後述する。
［定義２］
なお、上記とは異なる予測モード定義を用いてもよい。例えば、図９に示す予測モード定義ＤＥＦＰＭ２を用いてもよい。図９の予測モード定義ＤＥＦＰＭ２では、Planar予測（Planar）に‘０’、垂直予測（ＶＥＲ）に‘１’、水平予測（ＨＯＲ）に‘２’、ＶＥＲ‐８予測（ＶＥＲ−８）に‘３’、ＤＣ予測（ＤＣ）に‘４’の予測モード番号が割り当てられている。予測モード番号‘５’〜‘３４’までは、主方向に対する変位の絶対値が既定の優先度順となるよう予測モード番号が割り当てられている。ここで既定の優先順とは、変位の絶対値が８、２、４、６、１、３、５、７の順に小さい予測モード番号が割り当てられる順である。この優先順は、対角方向に対応する予測モード（８）、方向精度の粗い予測方向に対応する予測モードを変位の絶対値の小さい順（２、４、６）、方向精度の細かい予測方向に対応する予測モードを変位の絶対値の小さい順（１、３、５、７）となっている。この優先順は、対角方向に対応する予測モードが、水平・垂直を除く他の予測方向に対応する予測モードに較べて選択され易い事実を利用している。また、この優先順は、変位の絶対値の小さい予測方向、すなわち主方向に近い方向に対応する予測モードが選択され易い事実を利用している。
【０１２４】
加えて、予測モード番号‘５’〜‘３４’において、主方向に対する変位の絶対値が等しい場合、負の変位に対応する予測モードに対して、正の変位に対応する予測モードに較べて小さい予測モード番号が割り当てられている。この優先順は、変位の絶対値が等しい場合には負の変位による予測モードの方が正の変位による予測モードよりも選択されやすいという事実を考慮して決定されている。負の変位を持つ予測モードは、左上から右下方向の予測方向に対応する予測モードであるのに対し、正の変位を持つ予測モードは、右上から左下の予測方向または左下から右上の予測方向に対応する予測モードに相当する。ＣＵをラスタスキャンまたはＺスキャンにより走査して順に復号する際には、右上や左下の復号画像は左上の復号画像に較べて利用できない場合が多い。そのため、右上や左下の復号画像を参照する正の変位を持つ予測モードは、左上の復号画像を参照する負の変位を持つ予測モードに較べて選択され難い。
【０１２５】
加えて、予測モード番号‘５’〜‘３４’において、主方向に対する変位が等しい場合、主方向が垂直方向である予測モードに対して、主方向が水平方向である予測モードに較べて小さい予測モード番号が割り当てられている。主方向が垂直方向の場合、対象ＰＵの左上、真上、右上の復号画像を参照する。一方、主方向が水平方向の場合、対象ＰＵの左上、真左、左下の復号画像を参照する。ラスタスキャンまたはＺスキャンにより走査して順に復号処理を行う場合、対象ＰＵの左下の復号画像は、対象ＰＵの左上、真上、右上、真左の復号画像に較べて利用できない可能性が高い。そのため、対象ＰＵの左下の復号画像を参照する主方向が水平方向の予測モードは、主方向が垂直方向の予測モードに較べて選択され難い。
【０１２６】
図９に示す予測モード定義ＤＥＦＰＭ２は、前述の図６における予測モード定義が有する性質１〜３に加え、次の２つの性質を有する。
（性質４）変位の符号判定の容易性
同一符号の変位に対応付けられる予測モードが、2個ずつ周期的に繰り返されている。例えば、連続する予測モード番号７〜１０は、順にＶＥＲ−２、ＨＯＲ−２、ＶＥＲ＋２、ＨＯＲ＋２であり、符号は順に‘−’、‘−’ 、‘＋’ 、‘＋’となっている。この場合、符号の正負が予測モード番号より導出できる。具体的には、予測モード番号ｍに対して、符号ｓが次式により導出できる。
【０１２７】
ｓ＝（（（ｍ＋ｄ）＆  ２）＞０）？  ＋１  ：  −１
ここで、変数ｄは符号の繰り返し周期の位相に相当する値であり、図９の例においてはｄ＝１となる。演算子‘＆’はビット単位の論理和を取る演算子であり、（ｍ＋ｄ）＆２は、整数ｍ＋ｄの２進表現の下位から２ビット目が１ならば２の値となる一方で、同２ビット目が０ならば０の値となる。上記の式を言いかえると、ｍ＋ｄの値を４で除算した際の余りが、０または１ならばｓは−１（負の符号）となり、余りが２または３ならばｓは＋１（正の符号）となるとも表現できる。
（性質５）変位の絶対値の判定の容易性
同一の絶対値を持つ変位に対応付けられる予測モードが連続している。例えば、連続する予測モード番号７〜１０は、順にＶＥＲ−２、ＨＯＲ−２、ＶＥＲ＋２、ＨＯＲ＋２であり、変位の絶対値は全て２である。このとき予測モード番号ｍにおいて、変位の絶対値を一意に特定するインデックスＤＩを、ＤＩ＝（ｍ＋ｄ）＞＞２により導出できる。
【０１２８】
（予測画像生成部の詳細）
次に、図１０を用いて予測画像生成部１４の構成についてさらに詳しく説明する。図１０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。
【０１２９】
図１０に示すように、予測画像生成部１４は、予測単位設定部１４１、参照画素設定部１４２、スイッチ１４３、参照画素フィルタ部１４４、輝度予測部１４５、および色差予測部１４６を備える。
【０１３０】
予測単位設定部１４１は、対象ＣＵに含まれるＰＵを規定の設定順序で対象ＰＵに設定し、対象ＰＵに関する情報（対象ＰＵ情報）を出力する。対象ＰＵ情報には、対象ＰＵのサイズ、対象ＰＵのＣＵ内の位置、対象ＰＵの輝度または色差プレーンを示すインデックス（輝度色差インデックスcIdx）が少なくとも含まれる。
【０１３１】
ＰＵの設定順序は、例えば、入力画像がＹＵＶフォーマットである場合、対象ＣＵに含まれるＹに対応するＰＵをラスタスキャン順に設定し、続いて、Ｕ、Ｖの順に対応するＰＵをそれぞれラスタスキャン順に設定する順序を利用する。
【０１３２】
入力画像が４：２：０のＹＵＶフォーマットである場合のＰＵの設定順序およびＣＵ内に含まれるＰＵを図示した図１１を用いて説明する。
【０１３３】
図１１の（Ａ）は、対象ＣＵのサイズが８×８画素であり、かつ、分割タイプがＮ×Ｎである場合のＣＵ内のＰＵを図示している。まず、輝度Ｙに対応する４個の４×４画素のＰＵがラスタスキャン順（ＰＵ＿Ｙ０、ＰＵ＿Ｙ１、ＰＵ＿Ｙ２、ＰＵ＿Ｙ３の順）に設定される。次に、色差Ｕに対応する１個の４×４画素のＰＵ（ＰＵ＿Ｕ０）が設定される。最後に、色差Ｖに対応する１個の４×４画素の予測単位（ＰＵ＿Ｖ０）が設定される。
【０１３４】
図１１の（Ｂ）は、対象ＣＵのサイズが１６×１６画素であり、かつ、分割タイプが２Ｎ×２Ｎである場合のＣＵ内のＰＵを図示している。まず、輝度Ｙに対応する１個の１６×１６画素の予測単位（ＰＵ＿Ｙ０）が設定される。次に、色差Ｕに対応する１個の８×８画素の予測単位（ＰＵ＿Ｕ０）が設定される。最後に、色差Ｖに対応する１個の８×８画素の予測単位（ＰＵ＿Ｖ０）が設定される。
【０１３５】
参照画素設定部１４２は、入力される対象ＰＵ情報に基づいて、フレームメモリに記録されている対象ＰＵ周辺の復号画像の画素値（複号画素値）を読出し、予測画像生成時に参照される参照画素を設定する。参照画素値p(x,y)は復号画素値r(x,y)を利用して次式により設定される。
【０１３６】
p(x,y)=r(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ＰＵ内左上画素の位置、ｎＳは対象ＰＵのサイズを表し、対象ＰＵの幅または高さのうち大きい方の値を示す。上式では、基本的には、対象ＰＵの上辺に隣接する復号画素のラインおよび対象ＰＵの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参照画素値にコピーしている。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。
【０１３７】
スイッチ１４３は、入力される対象ＰＵ情報に基づいて、対象ＰＵが輝度か色差かを判定し、対応する出力方向に対して入力される参照画素を出力する。
【０１３８】
参照画素フィルタ部１４４は、入力される予測モードに応じて、入力される参照画素値にフィルタを適用して、フィルタ適用後の参照画素値を出力する。具体的には、参照画素フィルタ部１４４は、フィルタの適用有無を、対象ＰＵサイズと予測モードとに応じて決定する。図１２を用いて、フィルタの適応有無と、対象ＰＵサイズおよび予測モードとの関係を説明すると次のとおりである。図１２は、図６の予測モード定義ＤＥＦＰＭ１による予測モード番号とフィルタ適用有無（refPicFilterFlag）の値との関係を示している。図１２において、refPicFilterFlagの値が１の場合は参照画素の各画素に対して隣接画素を用いる平滑化フィルタを適用することを示し、refPicFilterFlagの値が０の場合は平滑化フィルタを適用しないことを示す。対象ＰＵサイズｎＳが４の場合には、予測モードに依らずrefPicFilterFlagを０に設定する。対象ＰＵサイズｎＳが８の場合には、予測モード番号が０（Planar）、４（ＶＥＲ−８）、１７（ＨＯＲ＋８）、１８（ＶＥＲ＋８）の場合にrefPicFilterFlagを１に設定し、それ以外の場合０に設定する。対象ＰＵサイズｎＳが１６の場合には、予測モード番号が１（ＨＯＲ）、２（ＶＥＲ）、３（ＤＣ）、２４〜２７（ＶＥＲ±１、ＨＯＲ±１）の場合にrefPicFilterFlagを０に設定し、それ以外の場合１に設定する。対象ＰＵサイズｎＳが３２または６４の場合には、予測モード番号が１〜３の場合にrefPicFilterFlagを０に設定し、それ以外の場合１に設定する。
【０１３９】
なお、上記の設定において、対象ＰＵサイズｎＳが３２と６４の場合、すなわち、対象ＰＵサイズが３２×３２画素と６４×６４画素の場合に同一の選択基準で平滑化フィルタの適用有無を決定することが好ましい。一般的にＰＵサイズに応じて、いずれの予測モードの場合に参照画素に対する平滑化フィルタを適用するべきかは異なる。しかしながら、３２×３２画素のＰＵも６４×６４画素のＰＵも、３２×３２画素未満のサイズのＰＵが選択される領域に較べて比較的平坦な領域で選択される傾向があり、このため両者が適用される領域の性質は類似している。従って、両者の間で、同じ予測モードに対し平滑化フィルタを適用することで、符号化効率を低下させずに平滑化フィルタの選択に必要なテーブルサイズを削減できる。
【０１４０】
また、一般的に大きいサイズのＰＵは小さいサイズのＰＵに較べて平坦な領域で選択できるため、より多くの予測モードに対して参照画素の平滑化フィルタを適用することが好ましい。
【０１４１】
輝度予測部１４５は、入力される予測モードと参照画素に基づいて対象ＰＵの輝度予測画像を生成して出力する。輝度予測部１４５の詳細な説明は後述する。
【０１４２】
色差予測部１４６は、入力される予測モードと参照画素に基づいて対象ＰＵの色差予測画像を生成して出力する。色差予測部１４６の詳細な説明は後述する。
【０１４３】
（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１３のフロー図を用いて説明する。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ＰＵの一つを既定の順序に従って対象ＰＵに設定して対象ＰＵ情報を参照画素設定部１４２およびスイッチ１４３に出力する（Ｓ１１）。次に、参照画素設定部１４２は対象ＰＵ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する（Ｓ１２）。次に、スイッチ１４３が、入力された対象ＰＵ情報に基づいて対象ＰＵが輝度か色差かを判定し、当該判定結果に応じて出力を切り替える（Ｓ１３）。
【０１４４】
対象ＰＵが輝度である場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、スイッチ１４３の出力は参照画素フィルタ部１４４に接続される。続いて、参照画素フィルタ部１４４に対し参照画素が入力され、別途入力された予測モードに応じて参照画素フィルタが適用され、フィルタ適用後の参照画素が輝度予測部１４５に出力される（Ｓ１４）。次に、輝度予測部１４５は、入力される参照画素と予測モードに基づいて対象ＰＵにおける輝度予測画像を生成して出力する（Ｓ１５）。
【０１４５】
一方、対象ＰＵが色差の場合（Ｓ１３でＮＯ）、スイッチ１４３の出力は色差予測部１４６に接続される。続いて、色差予測部１４６は、入力される参照画素と予測モードに基づいて対象ＰＵにおける色差予測画像を生成して出力する（Ｓ１６）。対象ＰＵの輝度または色差の予測画像の生成が終わると、予測単位設定部１４１が、対象ＣＵ内の全てのＰＵの予測画像が生成されたかを判定する（Ｓ１７）。対象ＣＵ内の一部のＰＵの予測画像が生成されていない場合（Ｓ１７でＮＯ）、上記Ｓ１に戻り、対象ＣＵ内の次のＰＵの予測画像生成処理を実行する。対象ＣＵ内の全てのＰＵの予測画像が生成されている場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、対象ＣＵ内の各ＰＵの輝度および色差の予測画像を合わせて対象ＣＵの予測画像として出力し、処理を終了する。
（輝度予測部の詳細）
続いて図１４を用いて、輝度予測部１４５の詳細について説明する。図１４に輝度予測部１４５の詳細構成を示す。図１４に示すように、輝度予測部１４５は、予測方式選択部１４５１および予測画像導出部１４５２を備える。
【０１４６】
予測方式選択部１４５１は、入力される予測モードに基づいて予測画像生成に用いる予測方式を選択して選択結果を出力する。予測方式の選択は、前述の図４の定義に基づいて、入力される予測モードの予測モード番号に対応する予測方式を選択することで実現される。
【０１４７】
予測画像導出部１４５２は、予測方式選択部１４５１が出力した予測方式の選択結果に応じた予測画像を導出する。予測画像導出部１４５２は、より具体的には、ＤＣ予測部１４５２Ｄ、Planar予測部１４５２Ｐ、水平予測部１４５２Ｈ、垂直予測部１４５２Ｖ、Angular予測部１４５２Ａ、および、予測方向導出部１４５３を備える。また、予測画像導出部１４５２は、予測方式が、Planer、垂直予測、水平予測、ＤＣ予測、およびAngularの場合、それぞれ、 Planar予測部１４５２Ｐ、垂直予測部１４５２Ｖ、水平予測部１４５２Ｈ、およびAngular予測部１４５２Ａにより予測画像を導出する。
【０１４８】
ＤＣ予測部１４５２Ｄは、入力される参照画素の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。
【０１４９】
Planar予測部１４５２Ｐは、予測対象画素との距離に応じて複数の参照画素を線形加算することで導出した画素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predSamples[x,y]は、参照画素値p[x,y]と対象ＰＵのサイズｎＳを用いて以下の式により導出できる。
【０１５０】
predSamples[ x, y ] = (
( nS - 1 - x ) * p[ -1, y ] + ( x + 1 ) * p[ nS, -1 ] + 
( nS - 1 - y ) * p[ x ,-1 ] + ( y + 1 ) * p[ -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。
【０１５１】
水平予測部１４５２Ｈは、対象ＰＵの左辺隣接画素を水平方向に外挿して得られる予測画像を入力される参照画素に基づいて生成し、結果を予測画像として出力する。
【０１５２】
垂直予測部１４５２Ｖは、対象ＰＵの上辺隣接画素を鉛直方向に外挿して得られる予測画像を入力される参照画素に基づいて生成し、結果を予測画像として出力する。
【０１５３】
予測方向導出部１４５３は、入力される予測モードが方向予測モードである場合、当該予測モードに関連付けられる予測方向（参照方向）を決定して出力する。出力される予測方向は、主方向が垂直方向か否かを表す主方向フラグbRefVer、および、予測方向の主方向に対する勾配（オフセット）intraPredAngleの組み合わせで表現される。主方向フラグbRefVerの値が０である場合、主方向が水平方向であることを示し、値が１の場合、主方向が垂直方向であることを示す。
【０１５４】
図１を用いて、予測方向導出部１４５３の具体的構成について説明すると次のとおりである。図１は、予測方向導出部１４５３の一構成例を示す機能ブロック図である。図１に示すように、予測方向導出部１４５３は、より具体的には、主方向導出部１４５３Ａおよび勾配導出部１４５３Ｂを備える。
【０１５５】
主方向導出部１４５３Ａは、主方向フラグbRefVerを導出する。また、主方向導出部１４５３Ａは、図６の予測モード定義ＤＥＦＰＭ１を参照することができる。主方向フラグbRefVerは、予測モード番号mに基づいて次式により導出される。
【０１５６】
bRefVer = (m mod 2)==0 ? 1 : 0;
上記式によると、予測モード番号ｍが偶数の場合に主方向フラグbRefVerの値が１（主方向が垂直方向）となり、予測モード番号ｍが奇数の場合に主方向フラグbRefVerの値が０（主方向が水平方向）となる。なお、上記のように予測モード番号ｍの偶奇に基づいて主方向が決定できるのは、図６の予測モード定義ＤＥＦＰＭ１において、偶数の予測モード番号の主方向が垂直方向、奇数の予測モードの主方向が水平方向となるよう予測モード番号が定義されている場合である。なお、予測モード番号が、前述の性質１、すなわち主方向判定の容易性を満たせば、主方向フラグbRefVerが容易に導出できるため好ましい。逆に、予測モード番号が主方向判定の容易性を満たさない場合、予測モード番号ｍと主方向を関連付けるテーブルが必要となる。したがって、主方向判定の容易性を満たす予測モード番号定義を用いることで、そのようなテーブルを用いずに主方向が導出できるため、メモリが削減できる。
【０１５７】
勾配導出部１４５３Ｂは、勾配intraPredAngleを導出する。また、勾配導出部１４５３Ｂは、図１５に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１を参照することができる。図１５に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１は、予測モード識別子と勾配intraPredAngleとの値の対応関係を示すテーブルである。勾配導出部１４５３Ｂは、勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１に基づいて、勾配intraPredAngleを導出してもよい。勾配intraPredAngleの値は、予測方向の勾配を表す値である。より正確には、主方向が垂直方向である場合、（intraPredAngle，−３２）で表現されるベクトルの方向が予測方向となる。主方向が水平方向である場合、（−３２，intraPredAngle）で表現されるベクトルの方向が予測方向となる。図１５に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１よると、主方向に対する変位の絶対値０〜８に対応する勾配intraPredAngleの絶対値は、順に０、２、５、９、１３、１７、２１、２６、３２となる。主方向に対する変位の符号と勾配intraPredAngleの符号は等しい。例えば、識別子ＨＯＲ−１に対応する勾配intraPredAngleの値は−２となる。
【０１５８】
なお、図１５に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１では、主方向が異なり、かつ、主方向に対する変位が等しい２個の予測モードが同じintraPredAngleの値に関連付けられている。したがって、例えば、図１６に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１ｒのように、主方向に対する変位が等しい２個の予測モードにおいて、同じ勾配intraPredAngleの値の設定を共有するようにテーブルを設定できる。
【０１５９】
よって、勾配導出部１４５３Ｂは、図１６に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１ｒに基づいて勾配intraPredAngleを導出してもよい。なお、予測方向導出部１４５３では、図１５に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１および図１６に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１ｒのいずれか一方が設けられていればよい。
【０１６０】
図１６に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１ｒを利用することで、図１５に示す勾配定義テーブルＤＥＦＡＮＧ１を使う場合に較べてメモリが削減できる。なお、予測モード番号が前述の性質２、すなわち、同変位方向予測モード判定の容易性を満たす場合に、主方向に対する変位が等しい予測モードは容易に導出できる。具体的には、図６の予測モード番号の定義を利用する場合、主方向に対する変位を一意に表すインデックスｋは、予測モード番号ｍを用いて、ｋ＝（ｍ＋１）＞＞１、の式により導出できる。このインデックスｋとオフセットintraPredAngleを対応付けるテーブルを利用して、予測モード番号からオフセットintraPredAngleの値を導出できる。すなわち、予測モード番号が同変位方向予測モード判定の容易性を満たす場合、Angular予測に用いるパラメータ（intraPredAngle）導出に利用されるテーブルサイズを削減できる。
【０１６１】
図９に示す予測モード定義ＤＥＦＰＭ２を用いる場合は、図１に示す予測方向導出部１４５３の構成を、図１７に示すように変更すればよい。図１７は、予測方向導出部１４５３の他の構成例を示す機能ブロック図である。図１７に示す予測方向導出部１４５３では、図１における主方向導出部１４５３Ａおよび勾配導出部１４５３Ｂを、主方向導出部１４５３Ａ’および勾配導出部１４５３Ｂ’に変更している。
【０１６２】
主方向導出部１４５３Ａ’は、図９の予測モード定義ＤＥＦＰＭ２を参照する。主方向フラグbRefVerの導出は、図１に示した主方向導出部１４５３Ａと同様であるので、その説明を省略する。
【０１６３】
勾配導出部１４５３Ｂ’は、予測モード番号から、勾配の絶対値および符号を導出することで勾配intraPredAngleを導出する。勾配導出部１４５３Ｂ’は、図１８に示す勾配絶対値定義テーブルＤＥＦＡＮＧ２を参照することにより、勾配の絶対値を導出することができる。図１８に示す勾配絶対値定義テーブルＤＥＦＡＮＧ２は、主方向に対する変位の絶対値と勾配intraPredAngleの絶対値absIntraPredAngleとを対応付けるテーブルである。図９の予測モード定義ＤＥＦＰＭ２を用いる場合、前述の性質５、すなわち、変位の絶対値の判定の容易性より、変位の絶対値を一意に特定するインデックスＤＩをＤＩ＝（ｍ＋ｄ）＞＞２の式により導出できる。また、図１８には、インデックスＤＩとabsIntraPredAngleの対応関係を示している。インデックスＤＩの値、０、５、２、６、３、７、４、８、１は、それぞれabsIntraPredAngleの値、０、２、５、９、１３、１７、２１、２６、３２に対応付けられている。
【０１６４】
また、勾配導出部１４５３Ｂ’は、オフセット（勾配）intraPredAngleの符号を、図９の予測モード定義が有する性質４、すなわち、変位の符号判定の容易性を利用して、計算により導出する。
【０１６５】
勾配導出部１４５３Ｂ’は、以上のようにして導出した勾配の絶対値と、勾配の符号とを組み合わせることにより、勾配intraPredAngleを導出する。
【０１６６】
Angular予測部１４５２Ａは、入力される予測方向（参照方向）の参照画素を用いて対象ＰＵ内に対応する予測画像を生成して出力する。Angular予測による予測画像の生成処理では、主方向フラグbRefVerの値に応じて主参照画素を設定し、予測画像をＰＵ内のラインまたはコラムの単位で主参照画素を参照して生成する。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ＰＵの上方の参照画素を主参照画素に設定する。具体的には次式により参照画素p[x,y]の値を用いて主参照画素refMain[x]が設定される。
【０１６７】
refMain[x] = p[ -1+x, -1 ], with x=0..2*nS
refMain[x] = p[ -1, -1+( ( x*invAngle+128 )>>8 ) ], with x=-nS..-1
なお、ここでinvAngleは予測方向の変位intraPredAnguleの逆数をスケール（８１９２を乗算）した値に相当する。上記の式により、ｘが０以上の範囲では、refMain[x]の値は対象ＰＵの上辺に隣接する画素の復号画素値が設定される。また、ｘが０未満の範囲では、refMain[x]の値として、対象ＰＵの左辺に隣接する画素の復号画素値が、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predSamples[x,y]は次式により計算される。
【０１６８】
predSamples[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画素の距離（ｙ＋１）と勾配intraPredAnguleに応じ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。
【０１６９】
iIdx = ( ( y + 1 )*intraPredAngle ) >> 5
iFact = ( ( y + 1 )*intraPredAngle ) && 31
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の左側の参照画素を主参照画素に設定する。具体的には次式により参照画素p[x,y]の値を用いて主参照画素refMain[x]が設定される。
【０１７０】
refMain[ x ] = p[ -1, -1+x ], with x=0..nS
refMain[ x ] = p[ -1+( ( x*invAngle+128 )>>8 ), -1 ], with x=-nS..-1
予測画像predSamples[x,y]は次式により計算される。
【０１７１】
predSamples[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画素の距離（ｘ＋１）と勾配intraPredAnguleに応じて計算される予測参照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。
【０１７２】
iIdx = ( ( x + 1 )*intraPredAngle ) >> 5
iFact = ( ( x + 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。
（Angular予測処理の流れ）
次に、予測モードがAngular予測である場合の輝度予測部１４５における予測画像生成処理について、図１９のフローチャートを用いて説明する。図１９は、輝度予測部におけるAngular予測処理を示すフローチャートである。まず、予測方式選択部１４５１に入力された予測モードがAngular予測である場合、Angular予測による予測画像生成処理が開始される。予測方向導出部１４５３は、入力される予測モードに基づいて予測方向の主方向を決定してAngular予測部１４５２Ａに出力する（Ｓ２１）。次に、予測方向導出部１４５３は、入力される予測モードに基づいて予測方向の主方向に対するオフセットintraPredAngleを決定してAngular予測部１４５２Ａに出力する（Ｓ２２）。Angular予測部１４５２Ａは、入力された主方向に基づいて主参照画素を設定する（Ｓ２３）。続いて、Angular予測部１４５２Ａは予測対象ラインまたはコラムを設定し（Ｓ２４）、対象ラインまたはコラムに対する予測画像を生成する（Ｓ２５）。対象ＰＵの全ライン／コラムの予測画像生成が完了しているかどうかを確認し（Ｓ２６）、完了していない場合（Ｓ２６でＮＯ）、Ｓ２４の処理を実行する。完了している場合（Ｓ２６でＹＥＳ）、対象ＰＵの予測画像を出力して処理を終了する。
（輝度予測部の詳細）
続いて、図２０を用いて、色差予測部１４６の詳細について説明する。図２０に色差予測部１４６の詳細構成を示す。色差予測部１４６は、予測方式選択部１４５１、予測画像導出部１４５２、および、予測方向導出部１４５３を備える。予測画像導出部１４５２は、ＤＣ予測部１４５２Ｄ、Planar予測部１４５２Ｐ、水平予測部１４５２Ｈ、垂直予測部１４５２Ｖ、Angular予測部１４５２Ａ、およびＬＭ予測部１４５２Ｌを備える。なお、ＬＭ予測部１４５２Ｌ以外の構成要素は、輝度予測部１４５に含まれる対応する構成要素と同じ機能を有するため、同じ符号を付与して説明を省略する。
【０１７３】
ＬＭ予測部１４５２Ｌは、対象ＰＵ内における輝度画素値と色差画素値の相関に係るパラメータを対象ＰＵ周辺の輝度復号画素値と、参照画素値（色差復号画素値）の相関に基づいて推定する。相関パラメータは相関係数ａとオフセットｂを含む。予測対象ＰＵ、すなわち色差の予測画像predSamuplesC[x,y]は、対象ＰＵに対応する輝度復号画像の画素値recY[x,y]と相関パラメータを用いて次式により計算される。
【０１７４】
predSamplesC[x,y] = a * recY[x,y] + b
以上で予測画像生成部１４における対象ＣＵの予測画像生成処理の説明を終える。
【０１７５】
（可変長復号部の詳細）
次に、図２１を用いて可変長復号部１１の構成についてさらに詳しく説明する。図２１は、可変長復号部１１の構成例について示す機能ブロック図である。なお、図２１では、可変長復号部１１の構成のうち、予測モードを復号する構成について詳細に示している。
【０１７６】
図２１に示すように、可変長復号部１１は、予測セット決定部１１１、ＭＰＭ導出部１１２、ＭＰＭ判定部１１３、予測モード復元部１１４、色差予測モード復元部１１６、およびコンテキスト記憶部１１７を備える。
【０１７７】
予測セット決定部１１１は、予測処理に用いる予測モードの集合である予測セットを決定する。予測セット決定部１１１は、一例として、対象ブロックのサイズに応じて予測処理に用いる予測モードの数を算出し、予測モードの定義から、算出した数だけ予測モードを選択することで予測セットを決定する。言い換えれば、予測セットは、対象ブロックのサイズごと、あるいは対象ＰＵにおいて利用可能な予測モードの数ごとに定義されている。
【０１７８】
ＭＰＭ導出部１１２は、対象パーティションの周辺のパーティションに割り付けられた予測モードに基づいてＭＰＭを導出する。
【０１７９】
ＭＰＭ導出部１１２は、例示的に、２つのＭＰＭを導出する。ＭＰＭ導出部１１２は、第１のＭＰＭ候補（以下、ＭＰＭ０と表記する）および第２のＭＰＭ候補（以下、ＭＰＭ１と表記する）を、それぞれ以下のとおり導出する。
【０１８０】
まず、図２２に示すように、ｐｍＡに対象ＰＵ：ＲＴの左に隣接する左隣接ＰＵ：ＮＡの予測モード、ｐｍＢに対象ＰＵ：ＲＴの上に隣接する上隣接ＰＵ：ＮＢの予測モードを設定する。左隣接ＰＵまたは上隣接ＰＵの予測モードが利用不可の場合、既定の予測モード、例えば“Intra_Planar”を設定する。隣接ＰＵが利用不可の場合には、隣接ＰＵの予測モードが未復号の場合、隣接ＰＵが上隣接ＰＵであって異なるＬＣＵ（ツリーブロック）に属する場合が含まれる。
【０１８１】
そして、ＭＰＭ導出部１１２は、ＭＰＭ０を、次の式（１）に従って導出する。
【０１８２】
MPM0 = pmA  …  （１）
次に、ＭＰＭ導出部１１２は、ＭＰＭ１を、ｐｍＡとｐｍＢが一致するか否かに応じて導出する。ｐｍＡとｐｍＢが一致しない場合、ＭＰＭ１を次の式（２）に従って導出する。
【０１８３】
MPM1 = pmB  …  （２）
一方、ｐｍＡと、ｐｍＢとが一致する場合、ＭＰＭ導出部１１２は、ｐｍＡが“Intra_DC”ならば、“Intra_Planar”をＭＰＭ１に設定し、ｐｍＡが“Intra_DC”以外であれば、“Intra_DC”をＭＰＭ１に設定する。
【０１８４】
ＭＰＭ判定部１１３は、符号化データに含まれるｍｐｍ＿ｆｌａｇに基づいて、対象ＰＵの予測モードが、推定予測モードＭＰＭと一致しているか否かを判定する。ｍｐｍ＿ｆｌａｇは、対象ＰＵの予測モードが推定予測モードＭＰＭと一致している場合、“１”であり、対象ＰＵの予測モードが推定予測モードＭＰＭと一致していない場合、“０”である。ＭＰＭ判定部１１３は、判定結果を、予測モード復元部１１４に通知する。
【０１８５】
なお、ＭＰＭ判定部１１３は、コンテキスト記憶部１１７に記憶されているコンテキストに応じて、符号化データからｍｐｍ＿ｆｌａｇを復号する。
【０１８６】
予測モード復元部１１４は、対象ＰＵについての予測モードを復元する。予測モード復元部１１４は、ＭＰＭ判定部１１３から通知される判定結果に応じて、予測モードを復元する。
【０１８７】
対象ＰＵの予測モードが推定予測モードＭＰＭと一致している場合、予測モード復元部１１４は、符号化データからｍｐｍ＿ｉｄｘを復号し、その値に基づいて予測モードを復元する。ｍｐｍ＿ｉｄｘは、対象ＰＵの予測モードが、ＭＰＭ０と一致する場合、“０”であり、対象ＰＵの予測モードが、ＭＰＭ１と一致する場合、“１”である。
【０１８８】
なお、予測モード復元部１１４はｍｐｍ＿ｉｄｘの復号時にコンテキスト記憶部１１７に記憶されているコンテキストを利用してもよいし、利用しなくてもよい。
【０１８９】
コンテキストを利用する場合は、上記の処理により導出したＭＰＭ０とＭＰＭ１に対し、小さい予測モード番号に対応する予測モードがＭＰＭ０の値となるように、条件付きでＭＰＭ０とＭＰＭ１の値をスワップすることが好ましい。コンテキストを利用する場合は、０または１の発生確率に偏りが生じれば、符号量を削減できる。一般的に発生確率の高い予測モードには小さい予測モード番号が対応付けられるため、小さい予測モード番号の予測モードをＭＰＭ０に割り当てることで、ＭＰＭ０の発生確率がＭＰＭ1の発生確率よりも高くなる。したがって、ｍｐｍ＿ｉｄｘで０の値が発生する確率が１の値が発生する確率に較べて高くなるため、ｍｐｍ＿ｉｄｘの符号量を削減できる。
【０１９０】
一方、コンテキストを利用しない場合は、上記の処理により導出したＭＰＭ０とＭＰＭ１に対して予測モード番号が小さい予測モードがＭＰＭ０に対応付けられるようなスワップを適用しないことが好ましい。コンテキストを用いない場合は、ｍｐｍ＿ｉｄｘは等確率と見なされて復号されるため０、１の発生に偏りが生じていても符号量は削減できない。したがって、小さい予測モードがＭＰＭ０に対応付けることによる符号量の削減効果はない。一方、小さい予測モードがＭＰＭ０に対応付けるための条件付きスワップを省略することで、対象ＰＵの予測モードがＭＰＭである場合の予測モード導出に要する処理量を削減できる。
【０１９１】
対象ＰＵの予測モードが推定予測モードＭＰＭと一致していない場合、予測モード復元部１１４は、符号化データに含まれるｒｅｍ＿ｉｄｘに基づいて予測モードを復元する。具体的には、まず、ＭＰＭ０とＭＰＭ１のうち、小さい予測モード番号がＭＰＭ０に割り当てられるようＭＰＭ０とＭＰＭ１の値を条件付きでスワップする。次に、ｒｅｍ＿ｉｄｘの値がＭＰＭ０の値以上の場合、ｒｅｍ＿ｉｄｘの値を１加算する。次に、ｒｅｍ＿ｉｄｘの値がＭＰＭ１の値以上の場合、ｒｅｍ＿ｉｄｘの値を１加算する。最後に、ｒｅｍ＿ｉｄｘの値の予測モード番号に対応する予測モードを復元する。
【０１９２】
色差予測モード復元部１１６は、対象ＰＵについての色差予測モードを復元する。より詳細には、色差予測モード復元部１１６は、以下のようにして色差予測モードを復元する。
【０１９３】
まず、色差予測モード復元部１１６は、符号化データ＃１に含まれるイントラ色差予測モード指定情報ｃｈｒｏｍａ＿ｍｏｄｅ（intra_chroma_pred_mode）を復号する。
【０１９４】
そして、色差予測モード復元部１１６は、復元したイントラ色差予測モード指定情報ｃｈｒｏｍａ＿ｍｏｄｅと、輝度の予測モード（IntraPredMode[xB][yB]）とに基づいて、色差予測モードを復元する。
【０１９５】
［概略的な流れ］
まず、図２３に示すフローチャートを用いて、動画像復号装置１における予測モード復元処理の概略的な流れの一例について説明する。
【０１９６】
動画像復号装置１において予測モード復元処理が開始されると、ＭＰＭ導出部１１２が、ＭＰＭ０を導出する（Ｓ２１）。続いてＭＰＭ導出部１１２が、ＭＰＭ１を導出する（Ｓ２２）。
【０１９７】
次に、ＭＰＭ判定部１１３が、ｍｐｍ＿ｆｌａｇに基づいて、対象ＰＵの予測モードが推定予測モードＭＰＭと一致しているか否かを判定する（Ｓ２３）。
【０１９８】
対象ＰＵの予測モードが推定予測モードＭＰＭ、すなわちＭＰＭ０またはＭＰＭ１と一致している場合（Ｓ２３においてＹＥＳ）、予測モード復元部１１４が、ｍｐｍ＿ｉｄｘに基づいて予測モードを復元する。予測モード復元部１１４は、ｍｐｍ＿ｉｄｘが“０”であれば、ＭＰＭ０を、対象ＰＵの予測モードｐｍＴとする一方で、ｍｐｍ＿ｉｄｘが“１”であれば、ＭＰＭ１を、対象ＰＵの予測モードｐｍＴとする（Ｓ２４）。
【０１９９】
一方、対象ＰＵの予測モードが推定予測モードＭＰＭと一致していない場合（Ｓ２３においてＮＯ）、予測モード復元部１１４は、ＭＰＭ０とＭＰＭ１を比較し、ＭＰＭ１の予測モード番号がＭＰＭ０の予測モード番号より小さければ、ＭＰＭ０とＭＰＭ１をスワップする（Ｓ２５）。続いて、予測モード復元部１１４は、ｒｅｍ＿ｍｏｄｅの配列を生成する（Ｓ２６）。最後に、予測モード復元部１１４は、ｒｅｍ＿ｍｏｄｅの配列のうちｒｅｍ＿ｉｄｘ番目の要素を予測モードとして選択する（Ｓ２７）。
【０２００】
〔動画像符号化装置〕
以下において、本実施形態に係る動画像符号化装置２について、図２４〜図２６を参照して説明する。
【０２０１】
（動画像符号化装置の概要）
動画像符号化装置２は、概略的に言えば、入力画像＃１０を符号化することによって符号化データ＃１を生成し、出力する装置である。
【０２０２】
（動画像符号化装置の構成）
まず、図２４を用いて、動画像符号化装置２の構成例について説明する。図２４は、動画像符号化装置２の構成について示す機能ブロック図である。図２４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、予測画像生成部２３、加算器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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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への可能な分割パターン、および、（２）各ＰＵに割り付ける可能な予測モード、の全ての組み合わせに関する情報が含まれる。
【０２０８】
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２３に供給する。
【０２０９】
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１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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
予測画像生成部２３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２３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２３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と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０２１２】
加算器２４は、予測画像生成部２３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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
（符号化データ生成部の詳細）
次に、図２５を用いて、符号化データ生成部２９の詳細について説明する。図２５は、符号化データ生成部２９の構成例について示す機能ブロック図である。
【０２２１】
なお、以下では、符号化データ生成部２９が、ＴＴ設定情報ＴＴＩ’に含まれるパラメータのうち、予測モード（輝度）および色差予測モードに関するパラメータを符号化するための構成について説明する。
【０２２２】
しかしながら、これに限られず符号化データ生成部２９は、ＴＴ情報ＴＴＩ’に含まれる変換係数以外のデータ、例えば、サイド情報等を符号化することができる。
【０２２３】
図２５に示すように、符号化データ生成部２９は、コンテキスト記憶部１１７、予測セット決定部２９１、ＭＰＭ導出部２９２、ＭＰＭ判定部２９３、予測モード符号化部２９４、および色差予測モード符号化部２９６を備える。
【０２２４】
また、例えば、ＭＰＭの導出については、動画像復号装置１および動画像符号化装置２の間で相違しない。
【０２２５】
このように、動画像復号装置１および動画像符号化装置２の間で対応している構成または同様の処理を行う構成については、動画像符号化装置２において、動画像復号装置１の構成を用いることができる。
【０２２６】
従って、予測セット決定部２９１、ＭＰＭ導出部２９２は、それぞれ、図１に示したコンテキスト記憶部１５１、色差予測モード定義記憶部１５４、予測セット決定部１１１、およびＭＰＭ導出部１１２と同様である。よって、ここではその説明を省略する。
【０２２７】
以下では、ＭＰＭ判定部２９３、予測モード符号化部２９４、および色差予測モード符号化部２９６について説明する。
【０２２８】
ＭＰＭ判定部２９３は、ＭＰＭが予測モードと一致するか否かを判定し、判定結果に応じてｍｐｍ＿ｆｌａｇを符号化する。符号化の処理については、図１に示した可変長復号部１１について、既に説明済みであるので、ここではその説明を省略する。
【０２２９】
予測モード符号化部２９４は、ＭＰＭ判定部２９３の判定結果に応じて、予測モードに関する情報（ｍｐｍ＿ｉｄｘ、ｒｅｍ＿ｉｄｘ）を符号化する。予測モード符号化部２９４は、ＭＰＭを用いる場合は、ｍｐｍ＿ｉｄｘを符号化し、ＭＰＭを用いない場合は、ｒｅｍ＿ｉｄｘを符号化する。
【０２３０】
ｍｐｍ＿ｉｄｘの符号化については、図１に示した可変長復号部１１について、既に説明済みであるので、ここではその説明を省略する。
【０２３１】
ｒｅｍ＿ｉｄｘの符号化については後述する。
【０２３２】
色差予測モード符号化部２９６は、対象ＰＵについての色差予測モードを符号化する。より詳細には、色差予測モード符号化部２９６は、以下のようにして色差予測モードを符号化する。
【０２３３】
まず、色差予測モード符号化部２９６は、輝度に対する予測モードおよび色差予測モードを用いて、イントラ色差予測モード指定情報ｃｈｒｏｍａ＿ｍｏｄｅ（intra_chroma_pred_mode）の値を取得する。
【０２３４】
そして、色差予測モード符号化部２９６は、取得したイントラ色差予測モード指定情報ｃｈｒｏｍａ＿ｍｏｄｅの値を符号化する。
【０２３５】
次に、図２６を用いて、動画像符号化装置２における予測モード符号化処理の流れについて説明する。
【０２３６】
まず、図２６に示すフローチャートを用いて、動画像符号化装置２における予測モード符号化処理の概略的な流れの一例について説明する。
【０２３７】
動画像符号化装置２において予測モード符号化処理が開始されると、ＭＰＭ導出部２９２が、ＭＰＭ０を導出する（Ｓ３１）。続いて、ＭＰＭ導出部２９２が、ＭＰＭ１を導出する（Ｓ３２）。
【０２３８】
次に、ＭＰＭ判定部２９３が、予測モードと、ＭＰＭ（ＭＰＭ０またはＭＰＭ１）とが一致しているか否かを判定する（Ｓ３３）。
【０２３９】
ここで、予測モードと、ＭＰＭとが一致している場合（Ｓ３３においてＹＥＳ）、ＭＰＭ判定部２９３が、ｍｐｍ＿ｆｌａｇ＝１を符号化する（Ｓ３４）とともに、予測モード符号化部２９４が、ＭＰＭ０およびＭＰＭ１のうち、予測モードと一致している方について、ｍｐｍ＿ｉｄｘを導出する（Ｓ３５）。
【０２４０】
一方、予測モードと、ＭＰＭとが一致していない場合（Ｓ３３においてＮＯ）、ＭＰＭ判定部２９３が、ｍｐｍ＿ｆｌａｇ＝０を符号化する（Ｓ３６）。予測モード符号化部２９４は、ＭＰＭ０とＭＰＭ１を比較し、ＭＰＭ１の予測モード番号がＭＰＭ０の予測モード番号より小さければ、ＭＰＭ０とＭＰＭ１をスワップする（Ｓ３７）。続いて、予測モード符号化部２９４は、ｒｅｍ＿ｍｏｄｅの配列を生成する（Ｓ３８）。最後に、予測モード符号化部２９４が、ｒｅｍ＿ｉｄｘを導出する（Ｓ３９）。
【０２４１】
（作用・効果）
以上に示したように、動画像復号装置１は、予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により予測画像を生成する動画像復号装置１において、予測モードがAngular予測である際に、予測モード番号に基づいて予測方向の主方向を決定し、その判定結果に基づいて予測画像を生成する予測画像生成部を備えるとともに、対応する方向予測モードの主方向が垂直方向か水平方向かを容易に判定可能な性質を有する予測モードを復号する可変長復号部を備える構成である。
【０２４２】
また、以上に示したように、動画像符号化装置２は、予測モードに対応付けられたイントラ予測方式により予測画像を生成する動画像符号化装置２において、予測モードがAngular予測である際に、予測モード番号に基づいて予測方向の主方向を決定し、その判定結果に基づいて予測画像を生成する予測画像生成部を備えるとともに、対応する方向予測モードの主方向が垂直方向か水平方向かを容易に判定可能な性質を有する予測モードを符号化する可変長符号化部を備える構成である。
【０２４３】
上記構成において、方向予測モードに基づく予測方向の主方向の決定は、上記の予測モード番号の性質を利用して、予測モード番号と主方向をマッピングするテーブルを用いることなく導出できる。よって、復号時または符号化時において必要なメモリを削減できる。
【０２４４】
（符号化データ＃１についての補足）
以下では、動画像符号化装置２によって生成される符号化データ＃１について補足する。
【０２４５】
符号化データ＃１の基本構成は、図３を参照して記載した通りである。符号化データ＃１にはイントラ予測情報に含まれるイントラ予測パラメータには、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。ｍｐｍ＿ｆｌａｇ、ｍｐｍ＿ｉｄｘ、ｒｅｍ＿ｉｄｘを用いることで、動画像復号装置１の可変長復号部１１（図２１）で説明した通り、各ＰＵで適用する予測モード（輝度）の予測モード番号が復号される。そして、復号される予測モード番号は、図９の予測モード定義ＤＥＦＰＭ２を用いる場合、前述の性質１（主方向判定の容易性）を少なくとも有している。すでに説明した通り、前記性質１は、動画像復号装置における予測画像生成処理や予測モード依存処理に有用だが、それ以外の処理にも有用である。例えば、動画像復号装置２の出力である復号画像と符号化データ＃１を入力として、復号画像に対してポストフィルタを適応的に適用する際に利用できる。より具体的には、符号化データ＃１に基づいて予測モード番号を復元し、各予測モードの主方向が垂直方向か水平方向かを判定し、判定結果に応じたフィルタを復号画像の各予測モードの対応する領域に対して適用する。その際、前記性質１により、予測モードの主方向の判定がテーブルを用いることなく実行できる。
〔変形例〕
＜変形例１：変換係数スキャン順の選択＞
動画像復号装置１の可変長復号部１１における変換係数の復号処理において、変換単位内の変換係数を復号する順序（変換係数スキャン順）を予測モード番号に応じて変更してもよい。予測方式に応じて発生する予測残差の性質が異なるため、予測残差に直交変換と量子化を適用して得られる変換係数の性質も異なる。したがって、予測方式に応じて、０の値の変換係数が多く連続するスキャン順を選択することで、変換係数の符号量が削減できる。適用可能な変換係数スキャン順が、水平スキャン（horzScan）、垂直スキャン（vertScan）、対角スキャン（diagScan）である場合、垂直に近い方向の方向予測に対しては垂直スキャン、水平に近い方向の方向予測に対しては水平スキャン、それ以外の予測モードに対しては対角スキャンを適用することが好ましい。
【０２４６】
例えば、以下の手順でスキャン順を決定できる。まず、予測モードが方向予測ではない場合、または、予測方向と主方向のなす角度（勾配）が所定の値より大きい場合、対角スキャンを選択する。それ以外の場合で、予測方向の主方向が垂直方向である場合、垂直スキャンを選択する。それ以外の場合（予測方向の主方向が水平方向である場合）、垂直スキャンを選択する。
【０２４７】
上記の選択処理は、以下に示す擬似コードにより表現できる。
【０２４８】
if (bPlanar(m) || bDC(m) || absIntraPredAngle ＞ 13)
scanIdx = diagScan;
else
scanIdx = (bHorz(m)) ? horzScan : vertScan;
ここで、bPlanar(m)、bDC(m)はそれぞれ予測モードがPlanar予測、または、DC予測であるかを判定する関数である。また、absIntraPredAngleの値は、前述の図１８により導出できる予測方向の勾配の絶対値を表す値である。また、bHorz(m)は、予測モードの主方向が水平方向である場合に１を、垂直方向の場合に０の値を返す関数である。
【０２４９】
図６や図９の予測モード定義のように、予測モードが、性質１、すなわち、主方向判定の容易性を有する場合には、bHorz(m)の値はテーブルを用いずに容易に算出できる。例えば、図９の予測モード定義では、予測モード番号ｍが偶数であれば主方向は水平方向であり、奇数であれば主方向は垂直方向である。予測画像生成時に利用するテーブル以外の追加のテーブルを利用することなく、スキャン順を選択できる。したがって、性質１、すなわち、主方向判定の容易性を有する予測モード定義を用いる場合、メモリが削減できる。
＜変形例２：変換・逆変換の選択＞
動画像復号装置１の逆量子化・逆変換部１３における逆直交変換は、画像領域と２次元周波数領域の間の変換であり２次元の逆変換である。２次元の逆変換を２つの１次元の逆変換（垂直１次元逆変換と水平１次元逆変換）の組み合わせにより実現してもよい。具体的には、垂直１次元逆変換として１次元逆ＤＣＴまたは１次元逆ＤＳＴを利用できる。同様に水平１次元逆変換として１次元逆ＤＣＴまたは１次元逆ＤＳＴを利用できる。同様に動画像符号化装置２の変換・量子化部２７における変換も、２つの１次元変換の組み合わせにより実現できる。１次元変換には、１次元ＤＣＴと１次元ＤＳＴを利用できる。
【０２５０】
予測残差の特性に応じた１次元変換の組み合わせを選択して予測残差に適用することで、常に同種の変換を適用する場合に較べて変換係数を低周波成分に集中できるため、変換係数の符号量が削減できる。
【０２５１】
例えば、以下の手順で垂直・水平方向に適用する１次元ＤＣＴの組み合わせを選択できる。まず、予測モードがPlanar予測か、予測モードの主方向が垂直方向であるか、または、予測モードの主方向が水平方向であって予測方向が左上から右下方向である場合、垂直１次元変換に１次元ＤＳＴを設定する。それ以外の場合、垂直１次元変換に１次元ＤＣＴを設定する。次に、予測モードがPlanar予測か、予測モードの主方向が水平方向であるか、または、予測モードの主方向が垂直方向であって予測方向が左上から右下方向である場合、水平１次元変換に１次元ＤＳＴを設定する。それ以外の場合、水平１次元変換に１次元ＤＣＴを設定する。
【０２５２】
上記の垂直１次元変換（vertTrans）と水平１次元変換（horzTrans）の選択処理は、以下に示す擬似コードにより表現できる。
【０２５３】
vertTrans = (bPlanar(m) || !bHorz(m)
|| (bHorz(m) && intraPredAngle < 0)) ? DST : DCT;
horzTrans = (bPlanar(m) ||  bHorz(m)
|| intraPredAngle < 0) ? DST : DCT;
ここで、intraPredAngleは前述の通り予測方向の勾配を表し、負値の場合には予測方向（参照方向）が左上であることを表す。なお、予測方向の勾配の正負は、予測モード識別子における主方向に対する変位の正負と一致する。したがって、予測モード定義が、前述の性質４、つまり、変位の符号判定の容易性を満たす場合には、テーブルを用いることなく予測モード番号ｍに基づく計算により正負の判定が可能となる。その場合、１次元変換の選択処理をテーブルを用いることなく実行できる。したがって、図９の予測モード定義のように、予測モード番号が変位の符号判定の容易性を満足する場合、１次元変換の選択時のメモリを削減できる。
【０２５４】
なお、上記は１次元変換の選択処理について記載したが、動画像復号装置１における１次元逆変換の選択処理も、同じ処理により実行される。
＜変形例３：参照画素フィルタ選択の別の方法＞
上記の予測画像生成部１４の説明では、参照画素フィルタ部１４４におけるフィルタ適用有無（refPicFilterFlag）の値を図１２のテーブルを用いて導出する方法を記載したが、別の導出方法を用いても良い。参照画素フィルタ部１４４は、例えば、対象ＰＵのサイズpuSizeの値に応じて以下の式によりフィルタ適用有無の値を設定できる。
【０２５５】
refPicFilterFlag = 0 （puSize: 4x4）
refPicFilterFlag = (bPlanar(m) || absAng(m) >= 32) ? 1:0 (puSize: 8x8)
refPicFilterFlag = (bPlanar(m) || absAng(m) >= 5)  ? 1:0 (puSize: 16x16)
refPicFilterFlag = (bPlanar(m) || absAng(m) >= 2)  ? 1:0 (puSize: 32x32,64x64)
ここで、absAng(m)は図１８に示す勾配絶対値定義テーブルにおいて定義されているabsIntraPredAngleの値と同じである。したがって、上記の式では、予測方向の勾配の絶対値に基づいて、フィルタ適用有無の値を設定しているということもできる。上記の式によれば、予測モードが方向予測である場合、予測方向の勾配の絶対値が、対象ＰＵのサイズに応じた所定の閾値以下の場合に参照画素フィルタを適用すること（refPicFilterFlagの値が１）を選択している。閾値は、対象ＰＵのサイズが大きいほど小さい値が設定されている。ＰＵサイズが４×４の場合には、予測方向の勾配に関する条件はないが、常に参照画素フィルタを適用しないため、閾値が無限大であると見なすことができる。なお、予測方向の勾配が大きい場合、予測方向と主方向のなす角度が大きいことを意味する。したがって、対象ＰＵのサイズが大きい場合、対象ＰＵのサイズが小さい場合に較べて、主方向となす角度がより小さい予測方向に対応付けられた予測モードに対しても参照画素フィルタを適用することが好ましい。定性的には、大きいサイズのＰＵは比較的平坦な領域で選択されること、平坦な領域では平滑化が有効であることから、上記の選択が有効であるといえる。なお、上記ではＰＵサイズに応じた閾値の変更と記載したが、別のサイズ、例えばＣＵサイズや変換単位のサイズに応じた判定であってもよい。
＜変形例４：予測モード定義の別の例＞
特定の性質を有する予測モード定義として、図６と図９の予測モード定義を例に挙げ説明した。性質としては、以下の５つを挙げている。
（性質１）主方向判定の容易性
（性質２）同変位方向予測モード判定の容易性
（性質３）方向予測精度判定の容易性
（性質４）変位の符号判定の容易性
（性質５）変位の絶対値の判定の容易性
上記性質の一部を有する異なる予測モード定義を用いてもよい。例えば、図２７の予測モード定義ＤＥＦＰＭ３を用いてもよい。図２７の予測モード定義ＤＥＦＰＭ３では、Planar予測に０、ＤＣ予測に１の予測モード番号がそれぞれ割り当てられている。さらに、ＶＥＲ−８〜ＶＥＲ＋８の予測モードに対して２〜１８の予測モード番号が順に割り当てられている。さらに、ＨＯＲ−７〜ＨＯＲ＋８の予測モードに対して１９〜３４の予測モード番号が順に割り当てられている。図２７の予測モード定義ＤＥＦＰＭ３は、前述の性質のうち、性質１〜３を満たす。性質１に関連し、予測モードが水平方向か垂直方向かの判定が、予測モード番号が１８以下か否かの判定により実現できる。性質２に関連し、２つの予測モードが同一の変位を有するか否かの判定が、２つの予測モード番号の差が１６に一致するか否かにより判定できる。性質３に関連し、方向予測の精度が高いか低いか、すなわち、予測モード識別子における変位の部分が偶数か奇数の判定が、予測モード番号が偶数か奇数かにより判定できる。なお、図２７の予測モード定義ＤＥＦＰＭ３は、追加の性質として、方向予測判定の容易性を有している。すなわち、予測モード番号が２以上か否かにより、予測モードが方向予測に属するか否かが容易に判定できる。
＜変形例５：異なる予測モード符号化の例＞
上記の例では、４×４のＰＵサイズに対して１８個、８×８〜６４×６４のＰＵサイズに対して３５個の予測モードが輝度におけるイントラ予測モードとして選択可能である例を記載したが、それに限らない。例えば、４×４のＰＵサイズに対して１９個、８×８〜６４×６４のＰＵサイズに対して３５個のイントラ予測モードが選択可能であってもよい。以下、そのような場合の予測モード定義、および、予測モード復号処理について説明する。
【０２５６】
予測モード定義は、予測モード番号の定義を図９の定義とした上で、４×４のＰＵサイズに対しては予測モード番号０〜１８、８×８〜６４×６４のＰＵサイズに対しては予測モード番号０〜３４の予測モードを選択可能とする。
【０２５７】
予測モード復号処理は、基本的には前述の可変長復号部１１における予測モード復号処理と同じであるが、次の点が異なる。可変長復号部１１内の予測モード復元部１１４では、符号化データから直接rem_idxの値を復号せず、符号化データから復号したrem_idx_zero_flagとrem_idx_minus_oneの値に基づいてrem_idxの値を決定する。より具体的には、復号したmpm_flagの値が０の場合、予測モード復元部１１４は符号化データからrem_idx_zero_flagを復号する。rem_idx_zero_flagの値が１であれば、rem_idxを０に設定する。rem_idx_zero_flagの値が０の場合、続けてrem_idx_minus_oneの値を復号し、rem_idxの値としてrem_idx_minus_oneに1を加算した値を設定する。この際、rem_idxの値域は、ＰＵサイズが４×４の場合に０〜１６、それ以外の場合に０〜３２であることから、rem_idx_minus_oneの値域はＰＵサイズが４×４の場合に０〜１５、それ以外の場合に０〜３１となる。rem_idx_minus_oneの値は、ＰＵサイズが４×４の場合に４ビット、それ以外の場合に５ビットの固定長符号により符号化できる。
【０２５８】
以上のように、本発明の図９の予測モード番号の定義は上記のようなＰＵサイズに応じた予測モード数および予測モード符号化方法を用いる場合にも適用できる。
＜変形例６：輝度予測モード数の選択＞
上記の例では、輝度に対して適用可能な予測モードの種類をＰＵサイズに応じて決まる既定の種類としたが、シーケンス、ピクチャ、スライス単位で適用可能な予測モードの種類を切り替えられる構成としても良い。特に、特定数の予測モードを輝度に対して適用可能である設定と、前記特定数より少ない数の予測モードを輝度に対して適用可能である設定を切り替えられることが好ましい。その場合、予測モードの種類が少数で十分であるような動画像の一部を符号化する際に、少ない数の予測モードを輝度に対して適用可能である設定を選択することでサイド情報を削減できる。以下、具体例を説明する。
【０２５９】
輝度に対して適用可能な予測モードの数を、図７により説明したＰＵサイズの２の対数（log2PartSize）と予測モード数の関係により定まる数に代わり、図３０の（ａ）に示した、変数intraPredPrecisionの値とlog2PartSizeの値との組み合わせと、予測モード数の関係により定まる数を用いてもよい。ここで、変数intraPredPrecisionは、適用可能な予測モードの種類の多さを表す変数であり、０の値は種類が多いことを表し、１の値は種類が少ないことを表す。図３０の（ａ）の関係によると、変数intraPredPrecisionの値が０の場合の予測モード数は、log2PartSizeが２（ＰＵサイズが４×４画素）の場合に１８、それ以外の場合、すなわちlog2PartSizeが３〜６（ＰＵサイズが８×８画素〜６４×６４画素）の場合に３５となる。一方、変数intraPredPrecisionの値が１の場合の予測モード数は、log2PartSizeの値に依らず１０となる。
【０２６０】
輝度に対して適用可能な予測モードの種類は、上記で説明した予測モード数をＮｍとした場合、図３１に示した予測モード定義ＤＥＦＰＭ４において、予測モード番号０〜Ｎｍ−１にそれぞれ対応する予測モードとすることが好ましい。図３１の予測モード定義ＤＥＦＰＭ４では、予測モード番号０〜９が順に、Planar、ＶＥＲ、ＨＯＲ、ＤＣ、ＶＥＲ−８、ＶＥＲ−４、ＨＯＲ−４、ＶＥＲ＋４、ＨＯＲ＋４、ＶＥＲ＋８の予測モードにそれぞれ対応付けられている。また、予測モード番号１０〜１８が順に、ＨＯＲ＋８、ＶＥＲ−２、ＨＯＲ−２、ＶＥＲ＋２、ＨＯＲ＋２、ＶＥＲ−６、ＨＯＲ−６、ＶＥＲ＋６、ＨＯＲ＋６、ＶＥＲ＋６の予測モードにそれぞれ対応付けられている。また、予測モード番号１９〜３５が順に、ＶＥＲ−１、ＨＯＲ−１、ＶＥＲ＋１、ＨＯＲ＋１、ＶＥＲ−３、ＨＯＲ−３、ＶＥＲ＋３、ＨＯＲ＋３、ＶＥＲ−５、ＨＯＲ−５、ＶＥＲ＋５、ＨＯＲ＋５、ＶＥＲ−７、ＨＯＲ−７、ＶＥＲ＋７、ＨＯＲ＋７、ＬＭにそれぞれ対応付けられている。予測モード定義ＤＥＦＰＭ４は、予測モード数１０の場合に適用可能である予測モード番号０〜９に対応する予測モードは、ＤＣ、Planar、変位が０または変位の絶対値が４の倍数であるAngular予測のみを含むという性質を有している。また、予測モード数１８の場合に適用可能である予測モード番号０〜１７に対応する予測モードは、ＤＣ、Planar、変位が０または変位の絶対値が２の倍数であるAngular予測のみを含むという性質を有している。
【０２６１】
上記の例において、最小の予測モード数として１０を使うことは、予測モード番号の復号時に推定予測モードＭＰＭを２個用いる場合に有効である。なぜなら、rem_idxの値域が０〜７となり、rem_idxを３ｂｉｔの固定長符号により符号化できるためである。
【０２６２】
なお、上記の例において、変数IntraPrecisionの値が１の場合、log2PrartSizeの値によらず、予測モード数として１０を使う例を説明したが、これに限定されない。例えば、図３０の（ｂ）に示すように、予測モード数を４としてもよい。予測モード数が４の場合は、図３１の予測モード定義ＤＥＦＰＭ４では、予測モード番号０〜３が順に、Ｐｌａｎａｒ，ＶＥＲ、ＨＯＲ、ＤＣの予測モードにそれぞれ対応付けられている。なお、予測モード数として４を使うことは、予測モード番号の復号時に推定予測モードＭＰＭを２個用いる場合に有効である。なぜなら、rem_idxの値域が０〜１となり、rem_idxを１ｂｉｔの固定長符号により符号化できるためである。一般に、推定予測モード数がＫ個の場合には、予測モード数ＮｍがＮｍ−Ｋの値が２のべき乗となるような値にすることで、rem_idxが固定長符号により符号化できるため好ましい。
【０２６３】
変数intraPredPrecisionの値を、ＳＰＳ、ＰＰＳ、スライスヘッダで送信することで、それぞれシーケンス単位、ピクチャ単位、スライス単位での輝度に対する選択可能な予測モードの種類の変更が可能となる。なお、必ずしも変数intraPredPrecisionを用いる必要はなく、別の値を用いても良い。例えば、既定の種類（intraPredPrecisionが０の場合に対応する種類）から変更するか否かの情報を示すフラグを復号し、前記フラグが変更することを示す場合に、さらに輝度の各予測単位のサイズに対して何種類の予測モードを適用可能とするかを示す情報を追加で復号して用いても良い。
【０２６４】
〔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。
【０２６５】
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２８を参照して説明する。
【０２６６】
図２８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２８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。
【０２６７】
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２８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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
図２８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２８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。
【０２７０】
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２８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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
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２９を参照して説明する。
【０２７７】
図２９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２９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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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２９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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
図２９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２９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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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２９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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
（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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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（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。
【０２９０】
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 Electronic Engineers）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（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。
【０２９１】
（むすび）
本発明は、以下のように表現することも可能である。
（１）  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り予測画像を生成する画像復号装置において、予測モードに係る所定の特徴量に基づいて所定の復号処理に用いる復号方式を選択する予測モード依存方式選択処理部と、予測モード番号を一意に特定する予測モード番号を復号する可変長復号部を備え、上記予測モード番号は、前記所定の特徴量が容易に判定可能であるという性質を有する構成である。
（２）  上記画像復号装置では、上記予測モード番号に基づいて方向予測の主方向および勾配を決定する予測方向導出部と、上記主方向と上記勾配に基づいて予測画像を生成する方向予測画像生成部を備え、上記予測モードに係る所定の特徴量は、上記主方向であり、上記所定の復号処理は、上記予測画像生成部における予測画像生成処理であってもよい。
（３）  さらに、上記画像復号装置では、上記主方向が垂直方向である全ての方向予測モードに対して、偶奇の等しい予測モード番号がそれぞれ割り当てられており、上記主方向が水平方向である全ての方向予測モードに対して、上記主方向が垂直方向である全ての方向予測モードに対して割り当てられた予測モード番号と、偶奇の異なる予測モード番号がそれぞれ割り当てられていてもよい。
（４）  上記画像復号装置では、上記予測モード番号に基づいて方向予測の主方向および勾配を決定する予測方向導出部と、上記主方向と上記勾配に基づいて予測画像を生成する方向予測画像生成部を備え、上記予測モードに係る所定の特徴量は、上記勾配の絶対値であり、上記所定の復号処理は、上記予測方向導出部における上記勾配の絶対値の決定処理であってもよい。
（５）  上記画像復号装置では、上記予測モード番号に基づいて方向予測の主方向および勾配を決定する予測方向導出部と、上記予測モード番号に基づいて予測画像生成に用いる参照画素に対して適用するフィルタを選択する参照画素設定部を備え、上記予測モードに係る所定の特徴量は、上記勾配の絶対値であり、上記所定の復号処理は、上記参照画素設定部におけるフィルタ選択処理であってもよい。
（６）  上記画像復号装置では、上記予測モード番号に基づいて方向予測の主方向および勾配を決定する予測方向導出部を備え、上記可変長復号部は、上記予測モード番号に基づいて決定されるスキャン順に変換係数を復号し、上記予測モードに係る所定の特徴量は、上記勾配の符号であり、上記所定の復号処理は、上記可変長復号部におけるスキャン順選択処理であってもよい。
（７）  上記画像復号装置では、上記予測モード番号に基づいて方向予測の主方向および勾配を決定する予測方向導出部と、上記予測モード番号に基づいて選択される垂直１次元変換および水平１次元変換を変換係数に適用することで予測残差を復号する逆量子化・逆変換部を備え、上記予測モードに係る所定の特徴量は、上記主方向および上記勾配の符号であり、上記所定の復号処理は、上記逆量子化・逆変換部における垂直１次元変換および水平１次元変換の選択処理であってもよい。
（８）  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り予測画像を生成する画像復号装置において、符号化データから算術復号により予測モード関連シンタックスを復号するとともに、上記予測モード関連シンタックスに基づいて予測モードを復元する予測モード復元部を備え、上記予測モード関連シンタックスは、推定予測モードフラグ、推定予測モードインデックス、および、残余予測モードを少なくとも含み、
上記予測モード復元部は、推定予測モードフラグが推定予測モードを利用することを示す場合、対象予測単位の左隣接予測単位の予測モードに基づいて第一の推定予測モードを導出するとともに、対象予測単位の上隣接予測単位の予測モードに基づいて第二の推定予測モードを導出し、上記二つの推定予測モードの大小比較を行うことなく、上記推定予測モードインデックスの値に基づいて一方の推定予測モードを予測モードとして復元する構成である。
（９）  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り予測画像を生成する画像復号装置において、上記予測モード番号と予測画像生成単位のサイズに基づいて予測画像生成に用いる参照画素に対して適用するフィルタを選択する参照画素設定部を備え、上記参照画素設定部におけるフィルタ選択は、対象予測単位のサイズが大きい場合、対象予測単位のサイズが小さい場合に較べて、主方向となす角度がより小さい予測方向に対応付けられた予測モードに対して参照画素フィルタを適用すること選択する構成である。
（１０）  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り予測画像を生成する画像符号化装置において、予測モードに係る所定の特徴量に基づいて所定の符号化処理に用いる符号化方式を選択する予測モード依存方式選択処理部と、予測モード番号を一意に特定する予測モード番号を符号化する可変長符号化部を備え、上記予測モード番号は、前記所定の特徴量が容易に判定可能であるという性質を有する構成である。
【０２９２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２９３】
また、本発明は、以下のように表現することもできる。
【０２９４】
本発明の一態様に係る画像復号装置では、上記特徴量特定手段は、上記特徴量として、上記予測方向の勾配の絶対値を特定し、上記復元手段は、上記復元処理として、上記方向予測の主方向を導出するとともに、上記予測方向の勾配の絶対値に基づいて、上記予測方向の勾配を導出することで、上記予測モードに対応する予測方向を導出することが好ましい。
【０２９５】
上記構成によれば予測モード番号から、予測方向の勾配の絶対値を特定する。すなわち、勾配の絶対値が等しい予測モード群にそれぞれ対応する予測モード番号から、勾配を特定する同一のインデックスを導出する。ここで、勾配の絶対値が等しい予測モード群とは、対応する予測方向と主方向とのなす角度の絶対値が等しい予測モード群である。非特許文献１の例で言えば、予測方向の勾配の絶対値は、４つの方向予測モードに関して同じになる（例えば、ＶＥＲ−２、ＨＯＲ−２、ＶＥＲ＋２、ＨＯＲ＋２に対して勾配の絶対値５）。このため、予測モード番号（予測モード識別子）から、予測方向の勾配の絶対値を導出するために、全ての予測モード番号（予測モード識別子）のそれぞれに、予測方向の勾配の絶対値を対応付けるテーブルを設けなくても済む。
【０２９６】
よって、予測モード番号（予測モード識別子）から、予測方向の勾配の絶対値を導出するためのテーブルのサイズを低減することができる。
【０２９７】
また、本発明の一態様に係る画像復号装置では、上記対応付けでは、同一の勾配の絶対値を有する予測方向に対応する予測モードに対して、連続した予測モード番号が対応付けられており、上記特徴量特定手段は、上記予測モード番号に基づいて、該予測モード番号に対応付けられている予測モードが、上記同一の勾配の絶対値を有する予測方向に対応する予測モードからなる群のいずれに属するかを判定することで、上記勾配の絶対値を特定することが好ましい。
【０２９８】
上記構成によれば、次の性質を得ることができる。
【０２９９】
性質：変位（勾配）の絶対値の判定の容易性
予測モードに対応する予測方向の変位の絶対値を容易に判定できるという性質である。この性質を満たすには、例えば、同一の絶対値を持つ変位に対応付けられる予測モードが連続しており、予測モード番号に対応付けられている予測モードが、上記同一の勾配の絶対値を有する予測方向に対応する予測モードからなる群のいずれに属するかを判定することで、上記勾配の絶対値を特定することができる。
【０３００】
この判定は、例えば、予測モード番号に、所定の数値で右シフト演算した値により行うことができる。具体的に例示すると次のとおりである。ＶＥＲ−２、ＨＯＲ−２、ＶＥＲ＋２およびＨＯＲ＋２に対して、それぞれ、予測モード番号７、８、９および１０が対応付けられているとする。このとき、予測モード番号ｍ（ｍ＝７〜１０）に対して、（ｍ＋１）＞＞２の演算を適用すると、２が得られる。このように、上記同一の勾配の絶対値を有する予測方向に対応する予測モードからなる群のいずれに属するかを特定することができる。なお、上記判定は、予測モード番号を除算して得られる商に基づいて行うこともできる。
【０３０１】
よって、各予測モード番号（予測モード識別子）に対して、勾配の絶対値を対応付けなくてもよく、上記群に対して、上記勾配の絶対値を対応付けておくだけで済む。これにより、対応付けテーブルのサイズを削減することができる。
【０３０２】
本発明に係る画像復号装置では、上記特徴量特定手段は、上記特徴量として、上記予測方向の勾配の絶対値を特定し、上記復元手段は、上記復元処理として、上記勾配の絶対値に基づいて予測画像生成に用いる参照画素に対して適用するフィルタを選択することが好ましい。
【０３０３】
上記構成によれば、予測モード番号から、予測方向の勾配の絶対値を特定する。このため、全ての予測モード番号（予測モード識別子）のそれぞれに、予測方向の勾配の絶対値を対応付けるテーブルを設けなくても済む。
【０３０４】
また、フィルタ処理においては、対象予測単位のサイズと、予測方向の勾配の絶対値とに応じてフィルタを選択することが望ましい。例えば、対象予測単位のサイズが大きい場合、対象予測単位のサイズが小さい場合と較べて、勾配の絶対値が小さい予測方向に対応付けられた予測モードに対して参照画素フィルタを適用する。
【０３０５】
以上により、参照画素フィルタ適用処理におけるメモリ削減を図ることができる。
【０３０６】
本発明の一態様に係る画像復号装置では、上記特徴量特定手段は、上記特徴量として、上記予測方向の勾配の符号を特定し、上記復元手段は、上記復元処理として、上記勾配の符号に基づいて、変換係数を復号するスキャン順を決定することが好ましい。
【０３０７】
上記構成によれば、予測モード番号から、予測方向の勾配の符号を特定する。このため、全ての予測モード番号（予測モード識別子）のそれぞれに、予測方向の勾配の符号を対応付けるテーブルを設けなくても済む。
【０３０８】
予測モード番号から、予測方向の勾配の符号を特定するには、例えば、予測モード番号と、予測モードとの間の対応付けが次のような性質を有していればよい。
【０３０９】
性質：変位（勾配）の符号判定の容易性
この性質を実現するための対応付けの一例としては、同一符号の変位に対応付けられる予測モードが、２個ずつ周期的に繰り返されて予測モード番号と対応付けることが挙げられる。
【０３１０】
具体的に例示すると、ＶＥＲ−２、ＨＯＲ−２、ＶＥＲ＋２およびＨＯＲ＋２に対して、それぞれ、予測モード番号７、８、９および１０が対応付けられているとする。このとき、変位（勾配）の符号は次のようにして導出することができる。
【０３１１】
予測モード番号ｍ＋１（ｍ＝７〜１０）を、４で除算した際の余りを計算する。ここで、余りが、０または１のとき変位の符号は、負の符号である。余りが、２および３のとき変位の符号は、正である。
【０３１２】
また、変換係数を復号するスキャン順は、予測方向の勾配に応じて選択することが好ましい。具体的には、勾配が所定の値より大きい場合、対角スキャンを選択することが好ましい。
【０３１３】
なお、これに対して、勾配が所定の値以下である場合、予測方向の主方向に基づいてスキャン順を選択してもよい。例えば、主方向が垂直方向である場合、垂直スキャンを選択し、主方向が水平方向である場合、水平スキャンを選択してもよい。
【０３１４】
更に言えば、性質：変位（勾配）の符号判定の容易性に加えて、上記性質１を満たすような対応付けを併用することも可能である。上述の具体例では、このような性質を満たしている。このように性質１を利用して上記選択を行ってもよい。
【０３１５】
以上により、スキャン順を選択する処理におけるメモリ削減を図ることができる。
【０３１６】
本発明に係る画像復号装置では、上記特徴量特定手段は、上記特徴量として、上記予測方向の主方向および勾配の符号を特定し、上記復元手段は、上記復元処理として、上記主方向および勾配の符号に基づいて、垂直１次変換および水平１次変換を変換係数に適用することで予測残差を復号することが好ましい。
【０３１７】
上記構成によれば、予測モード番号から、予測方向の主方向および勾配の符号を特定する。上述のとおり、性質：変位（勾配）の符号判定の容易性に加えて、上記性質１を満たすような対応付けを併用することも可能である。
【０３１８】
また、変換係数の逆直交変換においては、垂直１次元逆変換および水平１次元逆変換を採用することができる。これらの逆変換では、１次元逆ＤＣＴまたは１次元逆ＤＳＴを選択することができる。
【０３１９】
垂直１次元逆変換および水平１次元逆変換では、予測残差の特性に応じた組み合わせを選択することが好ましい。予測残差の特性は、予測モードにより定まる。方向予測の予測モードについては、例えば、次のように垂直１次元逆変換および水平１次元逆変換の組み合わせを選択する。
【０３２０】
予測モードの主方向が垂直方向である場合、または、予測モードの主方向が水平方向であって、予測方向が左上から右下方向である場合、垂直１次元逆変換に１次元ＤＳＴを設定する。それ以外の場合、垂直１次元逆変換に１次元ＤＣＴを設定する。
【０３２１】
また、予測モードの主方向が水平方向である場合、または、予測モードの主方向が垂直方向であって、予測方向が左上から右下方向である場合、水平１次元逆変換に１次元ＤＳＴを設定する。それ以外の場合、水平１次元逆変換に１次元ＤＣＴを設定する。
【０３２２】
まず、主方向は、上記の性質１を利用することができる。また、主方向が垂直方向および水平方向の場合において、予測方向が左上から右下方向である否かは、勾配の符号により判定することができる。よって、上記の性質：変位（勾配）の符号判定の容易性を利用することができる。
【０３２３】
以上により、１次元逆変換の組み合わせを選択する処理におけるメモリ削減を図ることができる。
【０３２４】
また、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り予測画像を生成することで符号化された画像を復元する画像復号装置において、対象予測単位の予測モードの復元に、推定予測モードを利用するか否かを示す推定予測モードフラグ、および、複数の推定予測モードのいずれかを指定するための推定予測モードインデックスを、符号化データから算術復号によって復号する算術復号手段と、上記対象予測単位の複数の近傍予測単位に割り付けられている復号済みの予測モードから、複数の上記推定予測モードを導出する推定予測モード導出手段と、上記推定予測モードインデックスに対して算術復号のためのコンテキストが設定されていない場合であって、上記推定予測モードフラグが推定予測モードと一致することを示す場合に、上記推定予測モードインデックスが示す推定予測モードを予測モードとして選択し、上記推定予測モードフラグが推定予測モードと一致しないことを示す場合に、上記複数の推定予測モードの交換処理を用いて、予測モードを復元する予測モード復元手段とを備え、上記予測モード復元手段は、上記推定予測モードフラグが推定予測モードと一致しないことを示す場合に、上記複数の予測モードに対応する予測モード番号の大小比較に基づいて推定予測モードの交換処理を実行することが好ましい。
【０３２５】
上記構成では、まず、推定予測モードフラグおよび推定予測モードインデックスを、符号化データから算術復号によって復号する。
【０３２６】
また、近傍予測単位に割り付けられている復号済みの予測モードに従って、複数の推定予測モードを導出する。また、推定予測モードは、推定予測モードインデックスにより指定される。
【０３２７】
ここで、近傍予測単位とは、対象予測単位と空間相関を有する予測単位のことである。例えば、近傍予測単位としては、対象予測単位に隣接する予測単位が挙げられる。また、近傍予測単位は、対象予測単位の左隣接予測単位および上隣接予測単位であってもよい。
【０３２８】
なお、算術復号によるパラメータの復号においては、０または１の発生確率に応じたコンテキストを利用することができる。コンテキストを利用する場合は、０または１の発生確率に偏りが生じれば、符号量を削減できる。
【０３２９】
ここで、一般的に発生確率の高い予測モードには小さい予測モード番号が対応付けられる。
【０３３０】
よって、小さい予測モード番号の予測モードを、小さい推定予測モードインデックスの値に割り当てることで、該小さい推定予測モードインデックスの値に対応する推定予測モードの発生確率が、より大きい推定予測モードインデックスの値に対応する推定予測モードの発生確率よりも高くなる。
【０３３１】
以上より、コンテキストを利用する場合は、小さい予測モード番号の予測モードが、大きい予測モード番号の予測モードよりも、大きい推定予測モードインデックスに割り当てられている場合、小さい予測モード番号の予測モードに対するインデックス割り当てと大きい予測モード番号の予測モードに対するインデックス割り当てとをスワップ（交換）することが好ましい。
【０３３２】
また、このように、発生確率に偏りが生じる場合、推定予測モードインデックスの算術復号にコンテキストを利用することで符号量を削減することができる。
【０３３３】
これに対して、コンテキストを利用しない場合は、算術復号において０、１の発生が、等確率、すなわち“発生確率に偏りが生じない”とみなされて復号される。従って、上記スワップを行っても符号量削減に寄与しないばかりか、不用意に処理量の増大を招来してしまう。このため、コンテキストを利用しない場合は、上記スワップを省略することが望ましい。
【０３３４】
上記構成によれば、上記推定予測モードインデックスに対して算術復号のためのコンテキストが設定されていない場合、上記複数の推定予測モードに対応するモード番号の大小比較に基づく推定予測モードの交換処理を省略する。
【０３３５】
その結果、推定予測モードを用いる場合における予測モード導出に要する処理量を削減できる。
【０３３６】
また、一般的に、画像が平坦な領域では参照画像に対して平滑化フィルタを適用することが予測画像の画質を向上させるうえで有効である。また、大きいサイズの予測単位は、定性的には、比較的平坦な領域で選択される。従って、大きいサイズの予測単位においては、よりフィルタの適用対象を増やすことが好ましい。
【０３３７】
上記構成によれば、対象予測単位のサイズが大きい場合、対象予測単位のサイズが小さい場合に較べて、主方向となす角度がより小さい予測方向に対応付けられている予測モードに対応付けられている予測モード番号に対して参照画素フィルタを適用する。
【０３３８】
このため、対象予測単位のサイズに応じて、予測方向に基づく平滑化フィルタを適用することができ、これにより予測画像の画質の向上を図ることができる。
なお、上記画像復号装置に対応する構成を備える画像符号化装置も本発明の範疇に入る。上記のように構成された画像符号化装置によれば、本発明に係る画像復号装置と同様の効果を奏することができる。
【０３３９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る符号化データのデータ構造は、予測単位毎に予測モード群から選択した予測モードに従って生成された予測画像を原画像から減算して得られる予測残差を、選択した予測モードを指定する予測モード指定情報を含むサイド情報と共に符号化することによって生成された符号化データのデータ構造であって、上記予測モード指定情報は、主方向および勾配により定まる予測方向に基づくイントラ予測方式に対応付けられた予測モード番号を含み、上記予測モード番号から上記主方向および上記勾配の少なくとも一方に係る所定の特徴量が特定できるような性質を有することを特徴とする。
【０３４０】
上記構成によれば、復号画像と符号化データを入力として、復号画像に対してポストフィルタを適応的に適用する場合、より具体的には、符号化データに基づいて予測モード番号を復元し、各予測モードの主方向が垂直方向か水平方向かを判定し、判定結果に応じたフィルタを復号画像の各予測モードの対応する領域に対して適用する場合に、予測モードの主方向の判定を、各予測モード番号と主方向を対応付けるテーブルを参照することなく実現できる。したがって、復号時または符号化時において必要なメモリを削減できる。
【産業上の利用可能性】
【０３４１】
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。
【符号の説明】
【０３４２】
１          動画像復号装置（画像復号装置）
１１        可変長復号部（算術復号手段）
１１１      予測セット決定部
１１２      ＭＰＭ導出部（推定予測モード導出手段）
１１３      ＭＰＭ判定部
１１４      予測モード復元部（予測モード復元手段）
１１６      色差予測モード復元部
１１７      コンテキスト記憶部
１３        逆量子化・逆変換部（復元手段）
１４        予測画像生成部
１４４      参照画素フィルタ部（復元手段、フィルタ選択手段）
１４５      輝度予測部（復元手段）
１４５１    予測方式選択部
１４５２    予測画像導出部
１４５２Ｄ  ＤＣ予測部
１４５２Ｐ  Planar予測部
１４５２Ｈ  水平予測部
１４５２Ｖ  垂直予測部
１４５２Ａ  Angular予測部（復元手段）
１４５３    予測方向導出部（特徴量特定手段）
１４５３Ａ、１４５３Ａ’  主方向導出部（特徴量特定手段）
１４５３Ｂ、１４５３Ｂ’  勾配導出部（特徴量特定手段）
１４６      色差予測部
ＤＥＦＰＭ１〜ＤＥＦＰＭ３  予測モード定義
ＤＥＦＡＮＧ１ｒ、ＤＥＦＡＮＧ１ｒ  勾配定義テーブル
ＤＥＦＡＮＧ２  勾配絶対値定義テーブル
２          動画像符号化装置（画像符号化装置）
２３        予測画像生成部
２２        逆量子化・逆変換部
２９        符号化データ生成部（符号化手段）
２９１      予測セット決定部
２９２      ＭＰＭ導出部
２９３      ＭＰＭ判定部
２９４      予測モード符号化部
２９６      色差予測モード符号化部
【図１】
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【図２】
2013105622.tif 000004
【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】
2013105622.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013105622.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2013105622.tif 000013
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
2013105622.tif 000034
2013105622.tif 000035
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2013105622.tif 000040
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