(57)【要約】  置換されたフレーム差（差分）を使用する重み付き予測推定のためのビデオ・エンコーダ（２００、３００）および対応する方法（６００、７００）において、方法（７００）を具現化するエンコーダは、実質的に圧縮されない画像ブロックを受信し（７１２）、対応する指標（ｉｎｄｅｘ）を有する特定の参照ピクチャの画像ブロックに重み付け係数を割り当て（７１４）、画像ブロックと特定の参照ピクチャとの差に対応する動きベクトルを計算して（７１６）、動きベクトルに対応する特定の参照ピクチャを動き補償し（７１８）、割り当てられた重み付け係数を動き補償された参照ピクチャに掛け（７２０）、動き補償された重み付き参照ピクチャを形成し、前記圧縮されない画像ブロックから、動き補償された重み付き参照ピクチャを差し引き（７２２）、前記特定の参照ピクチャの指標と共に、前記圧縮されない画像ブロックと動き補償された重み付き参照ピクチャとの差を表す信号を符号化する（７２４）。
2007525072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの参照ピクチャに関連して現ピクチャのビデオ信号データを符号化するビデオ・エンコーダ（２００、３００）であって、
参照ピクチャ重み付け付加器（２９２、３９２）と、
フレーム差に対応し参照ピクチャ重み付け付加器に結合され、少なくとも１つの参照ピクチャに対応する重み付け係数を割り当てる参照ピクチャ重み付け係数装置（２７２、３７２）と、
から成る、前記ビデオ・エンコーダ（２００、３００）。
【請求項２】
前記参照ピクチャ重み付け係数装置が、動き補償されたフレーム差に応答する、請求項１記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項３】
現ピクチャと少なくとも１つの参照ピクチャとのフレーム差が計算される、請求項１記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項４】
前記参照ピクチャ重み付け係数装置が、ビデオ・シーケンスに対応する複数の参照ピクチャに応答する、請求項１記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項５】
前記参照ピクチャ重み付け係数装置が、動き補償されたフレーム差から反復的に得られる重み付け係数に応答する、請求項２記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項６】
少なくとも１つの統計的方法、または曲線の当てはめから得られる重み付け係数に前記参照ピクチャ重み付け係数装置が応答する、請求項２記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項７】
前記統計的方法が、線形回帰から成る、請求項６記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項８】
前記参照ピクチャ重み付け係数装置が、現ピクチャと動き補償された重み付き参照ピクチャとの差の平均として得られる重み付けオフセットを適用する、請求項１記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項９】
前記参照ピクチャ重み付け付加器に結合される動き補償装置（２９０、３９０）を具え、前記参照ピクチャ重み付け係数に応答し、動き補償されたフェードアウト開始ピクチャと動き補償されたフェードイン終了ピクチャのうち少なくとも１つを発生し、少なくとも１つのフェーディング・シーケンス・ピクチャを符号化する、請求項４記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項１０】
前記参照ピクチャ重み付け係数装置と前記動き補償装置の各々に結合される参照ピクチャ記憶（２７０、３７０）を具え、フェードアウト開始ピクチャとフェードイン終了ピクチャの各々を記憶する、請求項９記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項１１】
前記参照ピクチャ重み付け係数装置で選択される重み付け係数を、動き補償されたフェードアウト開始ピクチャと動き補償されたフェードイン終了ピクチャのうち少なくとも１つに適用する、請求項９記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項１２】
動き補償された重み付きフェードアウト開始ピクチャとフェードイン終了ピクチャから第１と第２の予測値を形成する予測手段を具えており、双方向予測ピクチャ予測値と共に使用できる、請求項１１記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項１３】
動き補償された重み付きフェードアウト開始／フェードイン終了ピクチャの各々が、クロスフェード・ピクチャと反対方向からのものである、請求項１２記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項１４】
前記参照ピクチャ重み付け係数装置に結合される動き推定装置（３８０）を具え、明示的動作モードで重み付け係数に応答して動き推定を行う、請求項１記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項１５】
前記参照ピクチャ重み付け係数装置に結合され、明示的動作モードで、動き補償された重み付き参照ピクチャにオフセットを適用する、請求項８記載のビデオ・エンコーダ。
【請求項１６】
画像ブロックのビデオ信号データを符号化する方法（７００）であって、
実質的に圧縮されない画像ブロックを受信するステップ（７１２）と、
重み付け係数を決定するフレーム差を使用し、対応する指標を有する特定の参照ピクチャに対応する重み付け係数を割り当てるステップ（７１４）と、
前記画像ブロックと特定の参照ピクチャとの差に対応する動きベクトルを計算するステップ（７１６）と、
動きベクトルに関連して前記特定の参照ピクチャを動き補償するステップ（７１８）と、
割り当てられた重み付け係数により、動き補償された参照ピクチャを調節し（７２０）、動き補償された重み付き参照ピクチャを形成するステップと、
実質的に圧縮されない画像ブロックから、動き補償された重み付き参照ピクチャを差し引くステップ（７２２）と、
特定の参照ピクチャの対応する指標と共に、圧縮されない画像ブロックと動き補償された重み付き参照ピクチャとの差を表す信号を符号化するステップ（７２４）と、
から成る、前記符号化する方法（７００）。
【請求項１７】
前記重み付け係数を決定するステップで、現ピクチャと先行ピクチャのフレーム差の期待値を計算して、現ピクチャと後続ピクチャのフレーム差の期待値を計算する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記重み付け係数を決定するステップで、現ピクチャを表示するシーケンスに関して、線形回帰を実行する、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記重み付け係数を決定するステップで、現ピクチャを表示するシーケンスに曲線を当てはめる、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
計算の節約のため、ピクチャをサブサンプリングするステップを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
動きを考慮するため重み付け係数を反復するステップを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
フレーム差および置換されたフレーム差分のうち少なくとも１つを使用し第１の反復を計算するステップと、
重み付き予測を使用して、現ピクチャと重み付き参照ピクチャとの間の動きベクトルを推定するステップと、
動き補償されたフレーム差および置換されたフレーム差分のうち少なくとも１つを使用して、重み付け係数を計算するステップと、から成る請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
重み付けオフセットを決定するステップを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２４】
前記重み付けオフセットを決定するステップが、
両側で期待値を取るステップと、
現ピクチャと動き補償された重み付き参照ピクチャとの差の平均として、重み付けオフセットを得るステップと、
から成る、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記動きベクトルを計算するステップが、
画像ブロックに対する所定のオフセットの範囲内での置換に付き検索領域内でテストするステップと、
動き補償された参照ピクチャと共に、画像ブロック内の各画素の平均２乗誤差および絶対差の和のうち少なくとも１つを計算するステップと、
平均２乗誤差と絶対差の最少和を有するオフセットを動きベクトルとして選択するステップと、
から成る、請求項１６記載の方法。
【請求項２６】
双方向予測ピクチャの予測値が使用される請求項１６記載の方法が、
第２の対応する指標を有する第２の参照ピクチャに対応する画像ブロックに第２の重み付け係数を割り当てるステップと、
画像ブロックと第２の参照ピクチャとの差に対応する動きベクトルを計算するステップと、
動きベクトルに関連して前記第２の参照ピクチャを動き補償するステップと、
前記動き補償された第２の参照ピクチャに前記割り当てられた第２の重み付け係数を掛け、動き補償された第２の重み付き参照ピクチャを形成するステップと、
実質的に圧縮されない画像ブロックから、動き補償された前記第２の重み付き参照ピクチャを差し引くステップと、
前記圧縮されない画像ブロックと前記動き補償された第２の重み付き参照ピクチャとの差を表す信号を、前記第２の参照ピクチャの指標と共に、符号化するステップと、
から成る、請求項１６記載の方法。
【請求項２７】
前記２つの異なる参照ピクチャが何れも、画像ブロックと同じ方向からのものである、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記動きベクトルを計算するステップが、
画像ブロックに対する所定のオフセットの範囲内での各置換につき検索領域内でテストするステップと、
第１の予測値に対応する第１の動き補償された参照ピクチャと共に、画像ブロック内で各画素の平均２乗誤差または絶対差の和のうち少なくとも１つを計算するステップと、
平均２乗誤差または絶対差の最少和を有するオフセットを第１の予測値の動きベクトルとして選択するステップと、
第２の予測値に対応する動き補償された第２の参照ピクチャと共に、画像ブロック内の各画素の平均２乗誤差または絶対差の和のうち少なくとも１つを計算するステップと、
平均２乗誤差または絶対差の最少和を有するオフセットを前記第２の予測値の動きベクトルとして選択するステップと、
から成る、請求項２６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオ・エンコーダ（符号器）／デコーダ（復号器）に関し、特に、重み付き予測推定の方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＶＴ（Ｊｏｉｎｔ  Ｖｉｄｅｏ  Ｔｅａｍ：合同ビデオ・チーム）標準（Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ  ＡＶＣとしても知られる）は、重み付き予測（ＷＰ：Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）を採用する最初の圧縮標準である。ＭＰＥＧ‐１、２、４のようなＪＶＴ以前の圧縮標準では、前方向予測（Ｐ：Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ）ピクチャ／スライスに１つの参照ピクチャ（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｉｃｔｕｒｅ）予測が用いられ、予測がスケール化されない。双方向予測（Ｂ：Ｂｉ‐ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ）ピクチャ／スライスの双方向予測では、２つの異なるピクチャから予測が形成され、等しい重み付け係数（１／２、１／２）を使用して、この２つの予測が平均化され、１つの平均化された予測を形成する。ＪＶＴでは、複数の参照ピクチャのうちのどれが使用されるのかを表示するコード化（符号化）された参照ピクチャ指数と共に、インター（ｉｎｔｅｒ：フレーム間）予測のために複数の参照ピクチャが使用される。
【０００３】
Ｐピクチャまたはスライスでは、一方向のみの予測が用いられ、許される参照ピクチャはリスト０で管理される。Ｂピクチャまたはスライスでは、参照ピクチャは２つのリスト（リスト０とリスト１）で管理される。Ｂピクチャ／スライスでは、リスト０またはリスト１を使用する一方向の予測が許され、またはリスト０とリスト１の両方を使用する双方向の予測も許される。双方向予測の場合、リスト０とリスト１の予測値が共に平均化されて、最終予測値を形成する。従って、ＪＶＴ  重み付き（ＷＰ）ツールにより、任意の乗法重み付け係数と加法オフセットが、ＰピクチャとＢピクチャにおける参照ピクチャの予測に適用される。
【０００４】
重み付き予測（ＷＰ）は、ＪＶＴ標準のメイン／拡張プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）でサポートされる。ＷＰの使用はＰスライス、スイッチイングＰ（ＳＰ：Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｐ）スライスおよびＢスライスに対する画像パラメータで表示される。２つの重み付き予測（ＷＰ）モード、すなわち、明示的（ｅｘｐｌｉｃｉｔ）モードと暗黙的（ｉｍｐｌｉｃｉｔ）モードがあり、明示的モードは、Ｐスライス、ＳＰスライスおよびＢスライスでサポートされ、暗黙的モードは、Ｂスライスのみでサポートされる。
【０００５】
明示的モード（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  Ｍｏｄｅ）
明示的モードでは、重み付き（ＷＰ）パラメータはスライス・ヘッダ内で符号化される。各カラー成分の乗法重み付け係数と加法オフセットは、ＰスライスとＢスライスのリスト０内で許容される各参照ピクチャについて符号化されるが、同一の参照ピクチャ記憶から予測されても、同一ピクチャ内の異なるマクロブロックは異なる重み付け係数を使用できる。これは、参照ピクチャ・リオーダ（ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ）およびＭＭＣＯ（Ｍｅｍｏｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）コマンドを使用して複数の参照ピクチャ指標を或る特定の参照ピクチャ記憶に関連付けることにより、達成できる。
【０００６】
双方向予測のために、１つの予測に使用される同じ重み付けパラメータが組み合わされて使用される。使用される予測のタイプに基づいて、各マクロブロックまたはマクロブロック・パーティションの画素のために最終のインター（フレーム間）予測が形成される。
リスト０からの、一方向予測の場合は、式（１）のようになる。
【数１】
2007525072.tif 000003
そして、リスト１からの一方向予測の場合は、式（２）のようになる。
【数２】
2007525072.tif 000004
そして、双方向予測については、式（３）のようになる。
【数３】
2007525072.tif 000005
ここで、Ｃｌｉｐ１( ) は、領域［０，２５５］にクリップする演算子、Ｗ０とＯ０はリスト０の参照ピクチャ重み付け係数とオフセット、Ｗ１とＯ１はリスト１の参照ピクチャ重み付け係数とオフセット、ＬＷＤ（Ｌｏｇ  Ｗｅｉｇｈｔ  Ｄｅｎｏｍｉｎａｔｏｒ）は、ログ重み（ｌｏｇ  ｗｅｉｇｈｔ）デノミネータの丸め係数。ＳａｍｐｌｅＰ０とＳａｍｐｌｅＰ１は、リスト０とリスト１の最初の予測値、ＳａｍｐｌｅＰは、重み付き予測値（ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ）である。
【０００７】
暗黙的モード（ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ｍｏｄｅ）
重み付き予測（ＷＰ）の暗黙的モードにおいては、重み付け係数はスライス・ヘッダ内で明示的に送信されず、現（ｃｕｒｒｅｎｔ）ピクチャと参照ピクチャとの間の相対的距離に基づいて得られる。暗黙的モードは、直接モードを使用するものを含む、Ｂスライス内で双方向に予測符号化されるマクロブロックとマクロブロック・パーティションにのみ使用される。双方向予測のために前述した明示的モードの項で与えられたのと同じ式が使用されるが、オフセット値Ｏ０とＯ１はゼロに等しく、重み付け係数Ｗ０とＷ１は以下に示す式を使用して得られる。
【数４】
2007525072.tif 000006
これは、
【数５】
2007525072.tif 000007
のディビジョン・フリー（ｄｉｖｉｓｉｏｎ‐ｆｒｅｅ）、１６ビット安全オペレーションの実行である。ここで、ＴＤＢは、［−１２８、１２７］の範囲にクリップされるリスト１の参照ピクチャとリスト０の参照ピクチャとの時間差であり、ＴＤＢは、［‐１２８、１２７］の範囲にクリップされる現ピクチャとリスト０の参照ピクチャとの差である。
重みパラメータを適用する方法は、式（６）〜式（８）で表される。
簡易化のために、リスト０の予測に対する重み付き予測は、式（６）となる。
【数６】
2007525072.tif 000008
簡易化のために、リスト１の予測に対する重み付き予測は、式（７）となる。
【数７】
2007525072.tif 000009
そして、双方向予測のために
【数８】
2007525072.tif 000010
とする。ここで、ｗ１は重み付け係数、ｏ１は重み付けオフセットである。
【０００８】
従って、重み付きパラメータを決定する新しい方法および装置が必要とされる。
【発明の開示】
【０００９】
（発明の概要）
従来技術によるこれらおよび他の欠点と不利な点は、置換された（ｄｉｓｐｌａｃｅｄ）フレーム差を使用する重み付き予測推定の装置および方法により対処される。
【００１０】
置換（ｒｅｐｌａｃｅ）されたフレーム差または差分を用いる重み付き予測推定のためのビデオ・エンコーダと方法が提供される。エンコーダは、実質的に圧縮されない画像ブロックを受信し、対応する指標を有する特定の参照ピクチャに対応する画像ブロックに重み付け係数を割り当て、前記画像ブロックと特定の参照ピクチャとの差に対応する動きベクトルを計算し、動きベクトルに対応する特定の参照ピクチャを動き補償し、割り当てられた重み付け係数を動き補償された参照ピクチャに掛け、動き補償された重み付き参照ピクチャを形成し、前記圧縮されない画像ブロックから、動き補償された重み付き参照ピクチャを差し引き、特定の参照ピクチャの指標と共に、前記圧縮されない画像ブロックと動き補償された重み付き参照ピクチャとの差を表す信号を符号化する。
【００１１】
本発明のこれらのおよびその他の態様、特徴および利点は、添付する図面と関連して読まれる、実施例についての以下の説明から明示的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ＪＶＴビデオ符号化標準は、そのメイン・プロファイルと拡張プロファイルにおいて、重み付き予測（ＷＰ：Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）ツールを含んでいる。ＷＰでは、乗法重み付け係数（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｖｅ  ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ）と加法オフセット（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｏｆｆｓｅｔ）が、動き補償された予測に適用される。ＷＰはフェーディング・シーケンスの符号化に特に役立つ。明示的モードでは、許容される各参照ピクチャの指標に対し重み付け係数とオフセットがスライス・ヘッダ内で符号化される。暗黙的モードでは、重み付け係数は符号化されず２つの参照ピクチャの相対的ＰＯＣ（Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｏｒｄｅｒ  Ｃｏｕｎｔ：ピクチャ表示順序）の距離に基づいて得られる。
【００１３】
重み付けパラメータの推定に線形回帰（ｌｉｎｅａｒ  ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）のような統計的方法を使用する。重み付け（ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）オフセットをゼロに設定し、参照ピクチャ内の画素の平均値で現ピクチャ内の画素の平均値を割り、その比率として重み付け係数を推定することもできる。
【００１４】
本発明の原理を説明する。本明細書中に明記されていないが、当業者は、本発明の原理を具現化し、その技術思想と範囲内に含まれる種々の構成を考案する。
【００１５】
ここに記載する実例および条件付き言語は全て、教育上の目的で、当技術推進のために発明者より寄せられる本発明の原理とその概念を読者が理解するのを助ける意図のものであり、ここに明記する特定の実例と条件に限定されないものと解釈される。
【００１６】
更に、本発明の原理、態様、および実施例についての記述は全て、その構造上および機能上の同等物を包含する意図のものである。そのような同等物には、現在知られている同等物、および将来開発される同等物、即ち、構造に関りなく、同じ機能を実行する開発されたあらゆる要素、が含まれる。
【００１７】
従って、本明細書中に示すブロック図は、本発明の原理を具現化する例示的回路の概念図を表すことが当業者に理解される。同様に、フローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどは、コンピュータで読み出される媒体内に表示され、コンピュータまたはプロセッサで実行される種々のプロセスを、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示されていると否とに関らず、表すことが理解される。
【００１８】
図面に示す種々の要素の機能は、専用のハードウェア、および対応するソフトウェアを実行できるハードウェアを使用して提供される。プロセッサにより提供される場合、これらの機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、或いは複数の個々のプロセッサ（そのうち幾つかは共有される）により、提供される。更に、「プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）」または「コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）」という用語は、ソフトウェアを実行できるハードウェアのみを指すのではなく、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ソフトウェアを記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセス・メモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリも含まれる。
【００１９】
他のハードウェア（従来の、および注文による）も含まれる。同様に、図面に示すスイッチは概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラム論理回路の動作により、プログラム・コントロールと専用論理回路の相互作用により、或いは手動で、実行され、その特定の技術は、文脈から理解されるように、実施者が選択できる。
【００２０】
本発明の特許請求の範囲において、特定の機能を実行する手段として表される要素には、その機能を実行する方法も含まれ、これには、例えば、ａ）その機能を実行する回路要素の組合せ、或いは、ｂ）その機能を実行するためにそのソフトウェアを実行する適正な回路と組み合わせられるファームウェア、マイクロコードなど、あらゆる形態のソフトウェアも含まれる。そのような特許請求の範囲で規定される本発明は、記載される種々の手段により提供される機能性が特許請求の範囲で要求される仕方で組み合わされ統合されることに在る。従って、出願人は、それらの機能性を提供できるいかなる手段をも、図面に示すものと同等のものと見做す。
【００２１】
図１に、ビデオ・エンコーダを全体として参照番号１００で示す。エンコーダ１００の１つの入力は、加算器１１０の非反転入力に接続される。加算器１１０の出力は、ブロック変換器１２０に接続される。変換器１２０は、量子化器１３０に接続される。量子化器１３０の出力は、可変長コーダ（ＶＬＣ）１４０に接続される。ＶＬＣ１４０の出力は、エンコーダ１００の外部で利用できる出力である。
【００２２】
量子化器１３０の出力は更に、逆量子化器１５０に接続される。逆量子化器１５０は逆ブロック変換器１６０に接続され、変換器１６０は参照ピクチャ記憶１７０に接続される。参照ピクチャ記憶１７０の第１の出力は、動き推定器１８０の第１の入力に接続される。エンコーダ１００への入力は更に、動き推定器１８０の第２の入力に接続される。動き推定器１８０の出力は動き補償器１９０の第１の入力に接続される。参照ピクチャ記憶１７０の第２の出力は動き補償器１９０の第２の入力に接続される。動き補償器１９０の出力は、加算器１１０の反転入力に接続される。
【００２３】
図２に、暗黙的（ｉｍｐｌｉｃｉｔ）参照ピクチャ重み付けを具えるビデオ・エンコーダを全体として参照番号２００で示す。エンコーダ２００への１つの入力は、加算器２１０の非反転入力に接続される。加算器２１０の出力は、ブロック変換器２２０に接続される。変換器２２０は量子化器２３０に接続される。量子化器２３０の出力は、可変長コーダ（ＶＬＣ）２４０に接続される。ＶＬＣ２４０の出力はエンコーダ２００の外部で利用できる出力である。
【００２４】
量子化器２３０の出力は、更に逆量子化器２５０に接続される。逆量子化器２５０は、逆ブロック変換器２６０に接続され、逆変換器２６０は、参照ピクチャ記憶２７０に接続される。参照ピクチャ記憶２７０の第１の出力は、参照ピクチャ重み付け係数割当て器２７２に接続される。エンコーダ２００への入力は、更に参照ピクチャ重み付け係数割当て器２７２の第２の入力に接続される。参照ピクチャ記憶２７０の第２の出力は、動き推定器２８０の入力に接続される。
【００２５】
エンコーダ２００の入力は、更に動き推定器２８０の第２の入力に接続される。動き推定器２８０の出力は、動きベクトルを表し、動き補償器２９０の第１の入力に接続される。参照ピクチャ記憶２７０の第３の出力は、動き補償器２９０の第２の入力に接続される。動き補償器２９０の出力は、動き補償された参照ピクチャを表し、乗算器（または参照ピクチャ重み付け付加器）２９２の第１の入力に接続される。乗算器の実施例を図示するが、参照ピクチャ重み付け付加器２９２の代りに、例えば、シフト・レジスタでも実施される。参照ピクチャ重み付け係数割当て器２７２の出力は、重み付け係数を表し、参照ピクチャ重み付け付加器２９２第２の入力に接続される。参照ピクチャ重み付け付加器２９２の出力は加算器２１０の反転入力に接続される。
【００２６】
図３に、明示的（ｅｘｐｌｉｃｉｔ）参照ピクチャ重み付けを具えるビデオ・エンコーダを全体として参照番号３００で示す。エンコーダ３００の１つの入力は、加算器３１０の非反転入力に接続される。加算器３１０の出力は、ブロック変換器３２０に接続される。変換器３２０は量子化器３３０に接続される。量子化器３３０の出力は、可変長コーダ（ＶＬＣ）３４０に接続される。ＶＬＣ３４０の出力は、エンコーダ３００の外部で利用できる出力である。
【００２７】
量子化器３００の出力は、更に逆量子化器３５０に接続される。逆量子化器３５０は、逆ブロック変換器３６０に接続され、逆変換器３６０は、参照ピクチャ記憶３７０に接続される。参照ピクチャ記憶３７０の第１の出力は、参照ピクチャ重み付け係数割当て器３７２の第１の入力に接続される。エンコーダ３００への入力は、更に参照ピクチャ重み付け係数割当て器３７２の第２の入力に接続される。参照ピクチャ重み付け係数割当て器３７２の第１の出力は、重み付け係数を表し、動き推定器３８０の第１の入力に接続される。参照ピクチャ記憶３７０の第２の出力は動き推定器３８０の第２の入力に接続される。
【００２８】
エンコーダ３００への入力は、更に動き推定器３８０の第３の入力に接続される。動き推定器３８０の出力は動きベクトルを表し、動き補償器３９０の第１の入力に接続される。参照ピクチャ記憶３７０の第３の出力は動き補償器３９０の第２の入力に接続される。動き補償器３９０の出力は、動き補償された参照ピクチャを表し、乗算器（参照ピクチャ重み付け付加器）３９２に結合される。参照ピクチャ重み付け係数割当て器３７２の第１の出力は、重み付け係数を表し、参照ピクチャ重み付け付加器３９２の第２の入力に接続される。付加器３９２の出力は、加算器３９４の第１の非反転入力に接続される。参照ピクチャ重み付け係数割当て器３７２の第２の出力は、オフセットを表し、加算器３９４の第２の非反転入力に接続される。加算器３９４の出力は、加算器３１０の反転入力に接続される。
【００２９】
図４にビデオ・デコーダを全体として参照番号４００で示す。デコーダ４００は、逆量子化器４２０に接続される可変長デコーダ（ＶＬＤ）４１０を具え、逆量子化器４２０は、逆変換器４３０に接続される。逆変換器４３０は、加算器４４０の第１の入力端子に接続される。加算器４４０の出力は、ビデオ・デコーダ４００の出力となる。加算器４４０の出力は、参照ピクチャ記憶４５０に接続される。参照ピクチャ記憶４５０は、動き補償器４６０に接続され、動き補償器４６０は、加算器４４０の第２の入力端子に接続される。
【００３０】
図５に、明示的（ｅｘｐｌｉｃｉｔ）参照ピクチャ重み付け用のビデオ・デコーダを全体として参照番号５００で示す。ビデオ・デコーダ５００は、逆量子化器５２０に接続される可変長デコーダ（ＶＬＤ）５１０を具える。逆量子化器５２０は、逆変換器５３０に接続される。逆変換器５３０は、加算器５４０の第１の入力端子に接続され、加算器５４０の出力は、ビデオ・デコーダ５００の出力となる。加算器５４０の出力は、参照ピクチャ記憶５５０に接続される。参照ピクチャ記憶５５０は、動き補償器５６０に接続され、動き補償器５６０は、乗算器（参照ピクチャ重み付け付加器）５７０に接続される。当業者により認識されるように、明示的重み付き予測のためのデコーダ５００は、暗黙的重み付き予測にも使用できる。
【００３１】
可変長デコーダ（ＶＬＤ）５１０は更に、参照ピクチャ重み付け係数ルックアップ５８０に接続され、ルックアップ５８０に係数指標を供給する。ルックアップ５８０の第１の出力は、重み付け係数を供給し、参照ピクチャ重み付け付加器５７０の第２の入力に接続される。参照ピクチャ重み付け付加器５７０の出力は、加算器５９０の第１の入力に接続される。ルックアップ５８０の第２の出力は、オフセットを供給し、加算器５９０の第２の入力に接続される。加算器５９０の出力は、加算器５４０の第２の入力端子に接続される。
【００３２】
図６に、画像ブロックのビデオ信号データを復号化する例示的プロセスを全体として参照番号６００で示す。このプロセスはスタート（開始）ブロックから、制御を入力ブロック６１２に移す。入力ブロック６１２は、圧縮された画像ブロック・データを受信し、制御を入力ブロック６１４に移す。入力ブロック６１４は、画像ブロックのデータと共に少なくとも１つの参照ピクチャ指標（ｉｎｄｅｘ：インデックス）を受信する。各参照ピクチャ指標は或る特定の参照ピクチャに対応する。入力ブロック６１４は制御を機能ブロック６１６に移す。機能ブロック６１６は、受信した参照ピクチャ指標の各々に対応する重み付け係数を決定し、制御をオプションの機能ブロック６１７に移す。機能ブロック６１７は受信した参照ピクチャ指標の各々に対応するオフセットを決定し、制御を機能ブロック６１８に移す。機能ブロック６１８は、受信した参照ピクチャ指標の各々に対応する参照ピクチャを検索し、制御を機能ブロック６２０に移す。機能ブロック６２０は、検索した参照ピクチャを動き補償し、制御を機能ブロック６２２に移す。機能ブロック６２２は、動き補償された参照ピクチャに対応する重み付け係数を掛け、制御をオプションの機能ブロック６２３に移す。機能ブロック６２３は、動き補償された参照ピクチャに対応するオフセットを加え、制御を機能ブロック６２４に移す。機能ブロック６２４は、動き補償された重み付き参照ピクチャを形成し、制御をエンド（終了）ブロック６２６に移す。
【００３３】
図７に、画像ブロックのビデオ信号データを符号化する例示的プロセス全体を参照番号７００で示す。このプロセスはスタート（開始）ブロックから、制御を入力ブロック７１２に移す。入力ブロック７１２は、実質的に圧縮されない画像ブロック・データを受信し、制御を機能ブロック７１４に移す。機能ブロック７１４は、対応する指標を有する特定の参照ピクチャに対応する画像ブロックに重み付け係数を割り当てる。機能ブロック７１４は、制御をオプションの機能ブロック７１５に移す。オプションの機能ブロック７１５は、対応する指標を有する特定の参照ピクチャに対応する画像ブロックにオフセットを割り当てる。オプションの機能ブロック７１５は、制御を機能ブロック７１６に伝え、機能ブロック７１６は、その画像ブロックと特定の参照ピクチャとの差に相当する動きベクトルを計算し、制御を機能ブロック７１８に移す。機能ブロック７１８は、その動きベクトルに関連する特定の参照ピクチャを動き補償し、制御を機能ブロック７２０に移す。機能ブロック７２０は、割り当てられた重み付け係数を動き補償された参照ピクチャに掛け、動き補償された重み付き参照ピクチャを形成し、制御をオプションの機能ブロック７２１に移す。オプションの機能ブロック７２１は、割り当てられたオフセットを動き補償された参照ピクチャに加え、動き補償された重み付き参照ピクチャを形成し、制御を機能ブロック７２２に移す。機能ブロック７２２は、実質的に圧縮されない画像ブロックから、動き補償された重み付き参照ピクチャを差し引き、制御を機能ブロック７２４に移す。機能ブロック７２４は、特定の参照ピクチャの指標と共に、前記圧縮されない画像ブロックと動き補償された重み付き参照ピクチャとの差を有する信号を符号化し、制御をエンド（終了）ブロック７２６に移す。
【００３４】
符号化効率改善のため、メイン／拡張プロファイルのＪＶＴビデオ符号化標準において重み付き予測（ＷＰ：Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）ツールが採用されている。本発明の好ましい実施例で、重み付けパラメータを推定する新しい方法を提案する。
【００３５】
この方法は、画像が徐々に消えていくディゾルブ（ｄｉｓｓｏｌｖｅ）またはフェーディング（ｆａｄｉｎｇ）シーケンスを記述するモデルに基づく。基本において、ディゾルブまたはフェイド・プロセスは、２つのビデオ・ストリームの時間的に変動する重なりとして見ることができる。
ｆｋ（ｘ，ｙ）は、シーケンスｆのフレームｋ内の画素値（ｘ，ｙ）を表す。従って、フレームｍからフレームｎにいたるシーケンスｇからシーケンスｈまでのディゾルブは、式（９）のようになる。
【数９】
2007525072.tif 000011
【００３６】
説明のために、シーケンスｇからｈまでに無視できる動きがあると仮定する。簡潔にするため、フレームｋの全ての画素で形成されるベクトルをｆｋで表す。式（９）により、以下のように書ける。
【数１０】
2007525072.tif 000012
ここで、ｍ＜ａ，ｂ，ｄ，ｄ＜ｎ，ａ≠ｂ，ｃ≠ｄ
そして、以下の式が得られる。
【数１１】
2007525072.tif 000013
【００３７】
フレーム指標を（１０）に代入し、双方向予測についてＷＰの公式が得られる。例えば、現フレーム指標をｋで表し、リスト０予測の参照フレームをｋ−ｌ０で表し、リスト１予測の参照フレームをｋ＋ｌ１で表すと、式（１０）より、
【数１２】
2007525072.tif 000014
従って、
【数１３】
2007525072.tif 000015
数式（６）、（７）、（８）と比較し、
【数１４】
2007525072.tif 000016
および
【数１５】
2007525072.tif 000017
を設定できる。
従って、推定に必要とする唯一のパラメータは、βである。式（１１）により、
【数１６】
2007525072.tif 000018
を得る。即ち、βは、画像差の比率（重み付け係数）である。βを推定する方法が幾つかある。
方法の実施例１：  式（１３）を使用して、重み付け係数の決定は、現ピクチャと先行ピクチャのフレーム差の期待値を計算するステップ、および現ピクチャと後続ピクチャのフレーム差の期待値を計算するステップから成る。本発明のこの実施例で、βの値は、これら２つの期待値の比率である。βに基づいて、２つの重み（ｗ０とｗ１）が計算される。
【数１７】
2007525072.tif 000019
方法の実施例２：  式（１１）により、［３］における線形回帰、或いは［６］におけるような他の統計的方法を使用する。
方法の実施例３：  曲線の当てはめ（ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ）を適用できる。  
βを推定する際、そのピクチャ内の画素を全て使用する必要はない。計算を節約するために、サブサンプリングしたピクチャを使用できる。
式（１０）で、そのシーケンス内に動きがないと仮定する。動きを考慮して、反復する方法が以下のように使用される。
ステップ１：  フレーム差を使用して、最初にβｎ＝０を計算する、
ステップ２：  ｎ＝ｎ＋１、
ステップ３：  βｎによる重み付き予測（ＷＰ）を使用して、動きベクトルを推定する。即ち、動きベクトルは、現ピクチャと重み付き参照ピクチャ（その画素値にβｎを掛ける）との間で推定される、
ステップ４：  動き補償されたフレーム差を使用して、βｎ＋１を計算する、
ステップ５：  もし｜βｎ＋１−βｎ｜＜ε、またはｎ＞Ｎなら、ストップする、もしそうでなければ、ステップ２に行く。
【００３８】
重み付け係数の計算後に、式（６）、式（７）を使用し、オプションの重み付けオフセットを計算できる。両側（両辺）で期待値を取ることにより、現ピクチャと動き補償された重み付き参照ピクチャとの平均差として重み付けオフセットが得られる。
【数１８】
2007525072.tif 000020
【数１９】
2007525072.tif 000021
【００３９】
本発明のこれらのおよびその他の特徴と利点は、本文に記載の開示に基づいて当業者により容易に確かめられる。本発明の原理は、種々の形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊目的のプロセッサ、またはそれらを組み合わせて実施される。
【００４０】
本発明の原理は、ハードウェアとソフトウェアの組合せとして実施されるのが最も好ましい。更に、ソフトウェアは、プログラム記録装置上で具現化されるアプリケーション・プログラムとして実施されるのが好ましい。アプリケーション・プログラムは、適当なアーキテクチャから成るコンピュータにアップロードされ、コンピュータで実行される。コンピュータは、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセス・メモリ（ＲＡＭ）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置のような、ハードウェアを有するコンピュータ・プラットフォーム上で実施されるのが好ましい。本明細書中に記述される種々のプロセスおよび機能は、マイクロ命令コードの一部、またはアプリケーション・プログラムの一部、またはそれらの組合せであり、ＣＰＵで実行される。追加的データ記録装置およびプリンタのような他の種々の周辺装置もコンピュータ・プラットフォームに接続される。
【００４１】
添付する図面に描かれるシステムの構成部品および方法の幾つかはソフトウェアで実施されるのが好ましいので、システムの構成部品またはプロセスの機能ブロック間の実際の接続は、本発明がプログラムされる仕方に依り異なる。本明細書中の開示を与えられて、当業者は、本発明のこれらのおよび同様な実施または構成を考えることができる。
【００４２】
添付図面に関して実施例を説明したが、本発明は実施例に厳密に限定されず、本発明の範囲または技術思想から逸脱することなく種々の変更および修正が当業者により実行される。そのような変更および修正は全て特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内に含められる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ビデオ・エンコーダのブロック図を示す。
【図２】暗黙的参照ピクチャ重み付け付加器を具えるビデオ・エンコーダのブロック図を示す。
【図３】明示的参照ピクチャ重み付け付加器を具えるビデオ・エンコーダのブロック図を示す。
【図４】ビデオ・デコーダのブロック図を示す。
【図５】明示的参照ピクチャ重み付け付加器を具えるビデオ・デコーダのブロック図を示す。
【図６】本発明の原理による例示的復号化プロセスのフローチャートを示す。
【図７】本発明の原理による例示的符号化プロセスのフローチャートを示す。
【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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【国際調査報告】
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