(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的な画素間予測を用いて予測信号を生成し，その予測信号と原信号との残差信号を用いて画像符号化する画像符号化方法において，
イントラ予測の参照画素に対して，符号化ないしは変換ないしは予測の処理単位であるブロックのサイズもしくは当該ブロックの量子化パラメータのいずれか一方，またはその双方に基づき，該参照画素の生成に必要な補間フィルタのタップ長を設定するステップと，
設定されたタップ長に対応する補間フィルタを用いて，参照画素を生成するフィルタ処理を行うステップと，
生成された参照画素を用いて，指定されたイントラ予測モードに対応するイントラ予測信号を生成するステップと，
生成されたイントラ予測信号と原信号との差分信号によりイントラ予測誤差信号を生成するステップと，
前記イントラ予測誤差信号を符号化するステップとを有する
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像符号化方法において，
前記補間フィルタのタップ長を設定するステップでは，
前記ブロックのサイズが基準値以下の場合は長いタップ長を設定し，基準値よりも大きい場合は短いタップ長を設定する
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項３】
請求項２記載の画像符号化方法において，
前記ブロックのサイズの基準値に応じてタップ長を設定するステップでは，予め定められた基準値を用いる
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項４】
請求項１記載の画像符号化方法において，
前記補間フィルタのタップ長を設定するステップでは，
前記ブロックの量子化パラメータで示される量子化ステップサイズが基準値以下の場合は長いタップ長を設定し，基準値よりも大きい場合は短いタップ長を設定する
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項５】
請求項４記載の画像符号化方法において，
前記ブロックの量子化パラメータの基準値に応じてタップ長を設定するステップでは，予め定められた基準値を用いる
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項６】
請求項１記載の画像符号化方法において，
前記補間フィルタのタップ長を設定するステップでは，
当該ブロックのサイズが大きい場合に短いタップ長を用い，小さい場合に長いタップ長を用いるという情報を有する予め定められたテーブルから，当該ブロックのサイズに対応するタップ長を取得し，その得られたタップ長を設定する
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項７】
請求項１記載の画像符号化方法において，
前記補間フィルタのタップ長を設定するステップでは，
当該ブロックの量子化パラメータが大きい場合に短いタップ長を用い，小さい場合に長いタップ長を用いるという情報を有する予め定められたテーブルから，当該ブロックの量子化パラメータに対応するタップ長を取得し，その得られたタップ長を設定する
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項８】
空間的な画素間予測を用いて予測信号を生成し，その予測信号と原信号との残差信号を用いて画像復号する画像復号方法において，
入力した符号化ストリーム中のイントラ予測誤差信号，イントラ予測モードおよびイントラ予測ブロックのサイズを復号するステップと，
イントラ予測モードおよびイントラ予測ブロックのサイズに基づき，イントラ予測の参照画素を同定するステップと，
イントラ予測の参照画素に対して，符号化ないしは変換ないしは予測の処理単位であるブロックのサイズもしくは当該ブロックの量子化パラメータのいずれか一方，またはその双方に基づき，該参照画素の生成に必要な補間フィルタのタップ長を設定するステップと，
設定されたタップ長に対応する補間フィルタを用いて，参照画素を生成するフィルタ処理を行うステップと，
生成された参照画素を用いて，復号されたイントラ予測モードに対応するイントラ予測信号を生成するステップと，
生成されたイントラ予測信号と前記イントラ予測誤差信号とを用いて，復号対象領域の復号信号を生成するステップとを有する
ことを特徴とする画像復号方法。
【請求項９】
請求項８記載の画像復号方法において，
前記補間フィルタのタップ長を設定するステップでは，
前記ブロックのサイズが基準値以下の場合は長いタップ長を設定し，基準値よりも大きい場合は短いタップ長を設定する
ことを特徴とする画像復号方法。
【請求項１０】
請求項９記載の画像復号方法において，
前記ブロックのサイズの基準値に応じてタップ長を設定するステップでは，予め定められた基準値を用いる
ことを特徴とする画像復号方法。
【請求項１１】
請求項８記載の画像復号方法において，
前記補間フィルタのタップ長を設定するステップでは，
前記ブロックの量子化パラメータで示される量子化ステップサイズが基準値以下の場合は長いタップ長を設定し，基準値よりも大きい場合は短いタップ長を設定する
ことを特徴とする画像復号方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の画像復号方法において，
前記ブロックの量子化パラメータの基準値に応じてタップ長を設定するステップでは，予め定められた基準値を用いる
ことを特徴とする画像復号方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の画像復号方法において，
前記補間フィルタのタップ長を設定するステップでは，
当該ブロックのサイズが大きい場合に短いタップ長を用い，小さい場合に長いタップ長を用いるという情報を有する予め定められたテーブルから，当該ブロックのサイズに対応するタップ長を取得し，その得られたタップ長を設定する
ことを特徴とする画像復号方法。
【請求項１４】
請求項８記載の画像復号方法において，
前記補間フィルタのタップ長を設定するステップでは，
当該ブロックの量子化パラメータが大きい場合に短いタップ長を用い，小さい場合に長いタップ長を用いるという情報を有する予め定められたテーブルから，当該ブロックの量子化パラメータに対応するタップ長を取得し，その得られたタップ長を設定する
ことを特徴とする画像復号方法。
【請求項１５】
空間的な画素間予測を用いて予測信号を生成し，その予測信号と原信号との残差信号を用いて画像符号化する画像符号化装置において，
イントラ予測の参照画素に対して，符号化ないしは変換ないしは予測の処理単位であるブロックのサイズもしくは当該ブロックの量子化パラメータのいずれか一方，またはその双方に基づき，該参照画素の生成に必要な補間フィルタのタップ長を設定する手段と，
設定されたタップ長に対応する補間フィルタを用いて，参照画素を生成するフィルタ処理を行う手段と，
生成された参照画素を用いて，指定されたイントラ予測モードに対応するイントラ予測信号を生成する手段と，
生成されたイントラ予測信号と原信号との差分信号によりイントラ予測誤差信号を生成する手段と，
前記イントラ予測誤差信号を符号化する手段とを備える
ことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項１６】
空間的な画素間予測を用いて予測信号を生成し，その予測信号と原信号との残差信号を用いて画像復号する画像復号装置において，
入力した符号化ストリーム中のイントラ予測誤差信号，イントラ予測モードおよびイントラ予測ブロックのサイズを復号する手段と，
イントラ予測モードおよびイントラ予測ブロックのサイズに基づき，イントラ予測の参照画素を同定する手段と，
イントラ予測の参照画素に対して，符号化ないしは変換ないしは予測の処理単位であるブロックのサイズもしくは当該ブロックの量子化パラメータのいずれか一方，またはその双方に基づき，該参照画素の生成に必要な補間フィルタのタップ長を設定する手段と，
設定されたタップ長に対応する補間フィルタを用いて，参照画素を生成するフィルタ処理を行う手段と，
生成された参照画素を用いて，復号されたイントラ予測モードに対応するイントラ予測信号を生成する手段と，
生成されたイントラ予測信号と前記イントラ予測誤差信号とを用いて，復号対象領域の復号信号を生成する手段とを備える
ことを特徴とする画像復号装置。
【請求項１７】
請求項１，請求項２，請求項３，請求項４，請求項５，請求項６または請求項７に記載の画像符号化方法をコンピュータに実行させるための画像符号化プログラム。
【請求項１８】
請求項８，請求項９，請求項１０，請求項１１，請求項１２，請求項１３または請求項１４に記載の画像復号方法をコンピュータに実行させるための画像復号プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，高能率画像信号符号化／復号方法に関し，特にイントラ予測を用いて画像を符号化または復号する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動画像符号化のアルゴリズムは，フレーム間符号化（インター符号化）とフレーム内符号化（イントラ符号化）に大別される。フレーム間符号化は動画像内の時間方向の相関を利用して，情報圧縮を図るアプローチである。代表例は，動き補償を用いたフレーム間予測である。一方，フレーム内符号化は，フレーム内の相関を用いて，情報圧縮を図るアプローチである。ＪＰＥＧ，ＭＰＥＧ−２では，離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用いたアプローチが，ＪＰＥＧ２０００では，離散ウェーブレット変換を用いたアプローチがとられている。
【０００３】
Ｈ．２６４／ＡＶＣでは，前述の変換符号化に加えて，空間方向の予測が行われる（非特許文献１参照）。空間次元で同一の画面内から予測を行う画面内予測である。この画面内予測はブロック単位で行われ，Ｈ．２６４／ＡＶＣでは，輝度信号に対して，３種類のブロックサイズ（４×４，８×８，１６×１６）が利用可能となっている。また，各ブロックサイズでは，それぞれ複数の予測モードが選択可能である。４×４と８×８のブロックサイズの場合には９種類のモード，１６×１６のブロックサイズの場合には４種類のモードが用意されている。色差信号に対しては，８×８のブロックサイズのみが利用可能であり，予測方向に関しては輝度信号に対する１６×１６ブロックの場合と同じである。ただし，モード番号と予測方向の対応付けが異なる。
【０００４】
これらの各種ブロックサイズとモードにおいて，どの場合でも例外なく，画面内予測で生成される画素は，隣接するブロック上の符号化対象ブロックに最近傍の画素の値を変化させずに，同じ値をコピーする。
【０００５】
具体的な例として，符号化対象ブロックが輝度信号の４×４ブロック，垂直予測（予測モード０）の場合を，図１２に示す。また，以下では特に断りがない場合には，輝度信号を前提として説明を行う。図１２（Ａ）に示されるように，符号化対象ブロックの左上にあるブロックからＸ，上にあるブロックからＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，右上にあるブロックからＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，そして左にあるブロックからＩ，Ｊ，Ｋ，Ｌに示す画素の値を予測に用いる。予測モード０は，垂直方向の予測のため，Ａの値（７３）を真下に続く４画素にコピーする。以下，同様にＢの値（７９），Ｃの値（８６），Ｄの値（８９）を，それぞれ真下に続く４画素にコピーする。この結果，符号化対象ブロックの予測画素値は，予測モード０の場合，図１２（Ｂ）に示すようになる。
【０００６】
符号化対象ブロックの存在する位置によっては，参照すべきブロックがない場合が存在する。その場合には１２８の値を代入するか，もしくは隣の画素の値を代入することで予測を可能としている。例えば，画面の一番上の行に存在するブロックでは，ＸからＨまでの９画素は常に参照することができないため，１２８を用いる。また，左上と上のブロックは存在するが，右上が存在しない場合には，Ｄの有する値をＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈに代入して予測画素を生成する。
【０００７】
Ｈ．２６４／ＡＶＣのイントラ予測改善のアプローチとして，８方向の予測方向を細分化し，３３方向の予測方向をサポートした手法が提案されている。この手法は，予測方向の粒度の粗さに起因する予測誤差（予測残差とも言う）を低減させることを狙ったものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】大久保榮, 角野眞也, 菊池義浩, 鈴木輝彦：“Ｈ．２６４／ＡＶＣ教科書改訂三版”，インプレス, pp.110-116，2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のイントラ予測は，参照画素の生成が予測性能に大きな影響を及ぼす。斜め方向の予測（水平・垂直・ＤＣ予測以外の予測）の場合，参照画素値は，小数画素位置の画素値となる。この画素値の生成には，２タップの双線形フィルタによる補間処理が用いられる。前記フィルタは，符号化条件（量子化ステップ幅など）によらず，タップ長およびフィルタ係数は固定値を用いる。しかし，参照画素値は当該ブロックの近傍に位置する復号画素値であるため，符号化条件によりその特性は変化する。このため，従来のイントラ予測では，符号化条件に応じた参照画素値の特性の変化が十分考慮されておらず，符号化効率の向上に改良の余地を残す。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって，イントラ予測に用いる参照画素に着目し，符号化条件に応じた適応的な参照画素生成処理を導入することで，イントラ予測誤差を低減し，高能率なイントラ符号化方法を確立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
まず，用語を定義する。以下，イントラ予測を用いて符号化を行う領域をイントラ予測ブロックと呼び，イントラ予測に用いる参照画素をイントラ参照画素と呼ぶ。
【００１２】
本発明では，イントラ参照画素に対して，適応的なフィルタ選択に基づき，イントラ予測の参照画素値を生成し，イントラ予測残差の低減を図る。
【００１３】
まず，符号化対象のイントラ予測ブロックに対して，イントラ参照画素の存在領域（以後，イントラ参照画素領域と呼ぶ）を同定する。イントラ参照画素は，イントラ予測ブロックの近傍画素であり，イントラ予測ブロックのサイズとイントラ予測モードに応じて定まる。
【００１４】
図１に，イントラ参照画素の例を示す。図１（Ａ）は，イントラ予測モードが，垂直方向予測の場合のイントラ参照画素の例を示し，図１（Ｂ）は，イントラ予測モードが，水平方向予測の場合のイントラ参照画素の例を示している。
【００１５】
図１において，正方領域が画素にあたる。また，Ｐ０が符号化対象ブロック内の画素，Ｐ１が符号化済みの画素，Ｐ２，Ｐ３が符号化対象ブロック内の画素群に対するイントラ参照画素を表している。このように，参照画素はイントラ予測モードによって異なる。準備された全てのイントラ予測モードを実現するために必要なイントラ参照画素が存在する領域をイントラ参照画素領域と呼ぶ。イントラ参照画素領域の例を，図１（Ｃ）に示す。
【００１６】
斜め方向イントラ予測（水平方向予測・垂直方向予測・ＤＣ予測以外の予測）の場合，イントラ参照画素領域内の画素値に対して補間処理を行い，イントラ参照画素を生成する。この生成において，復号画像の特性に影響を与える符号化パラメータに基づき，補間に用いるフィルタを適応的に選択し，イントラ予測誤差の低減を図る。
【００１７】
この補間フィルタの選択では，イントラ予測ブロックのサイズが大きいほど，短いタップ長の補間フィルタを選択し，また，イントラ予測ブロックの量子化パラメータが小さいほど長いタップ長の補間フィルタを選択する。
【００１８】
これは，以下の理由による。イントラ予測ブロックのサイズが大きいほど，一般的に平坦なテクスチャを有している可能性が高く，イントラ参照画素の性質が一定となり得る。長いタップ長を用いなくても短いタップ長で十分な可能性がある。さらに，参照画素から予測対象となる画素までの距離が大きくなる（特に符号化対象ブロックの右下の画素ほど参照画素からの距離は遠くなり，ブロックサイズが大きいほどその傾向は顕著となる）ため，斜め方向イントラ予測のための補間フィルタを修正しても，予測誤差エネルギー低減の効果が期待できない。一方，イントラ予測ブロックのサイズが小さければ，複雑なテクスチャを有している領域内である可能性が高く，イントラ参照画素の性質が起伏に富み，フィルタのタップ長／形状を変えることで，より柔軟な予測画素を生成でき得る。また，参照画素から予測対象となる画素までの距離が小さいため，斜め方向イントラ予測のための補間フィルタを修正することで，予測誤差エネルギー低減の効果が期待できる。
【００１９】
また，イントラ予測ブロックの量子化パラメータが小さい場合，復号画像は複雑な模様を有していることが多く，予測精度の高い参照画素の生成には，長いタップ長の補間フィルタが適切である。一方，イントラ予測ブロックの量子化パラメータが大きい場合，平坦な画像であることが多いため，短いタップ長の補間フィルタでも予測精度を維持することができる。
【００２０】
詳しくは本発明は，空間的な画素間予測を用いて予測信号を生成し，その予測信号と原信号との残差信号を用いて画像符号化する画像符号化において，イントラ予測の参照画素に対して，符号化ないしは変換ないしは予測の処理単位であるブロックのサイズもしくは当該ブロックの量子化パラメータのいずれか一方，またはその双方に基づき，該参照画素の生成に必要な補間フィルタのタップ長を設定し，設定されたタップ長に対応する補間フィルタを用いて，参照画素を生成するフィルタ処理を行い，生成された参照画素を用いて，指定されたイントラ予測モードに対応するイントラ予測信号を生成し，生成されたイントラ予測信号と原信号との差分信号によりイントラ予測誤差信号を生成し，前記イントラ予測誤差信号を符号化することを特徴とする。
【００２１】
また，本発明は，空間的な画素間予測を用いて予測信号を生成し，その予測信号と原信号との残差信号を用いて画像復号する画像復号において，入力した符号化ストリーム中のイントラ予測誤差信号，イントラ予測モードおよびイントラ予測ブロックのサイズを復号し，イントラ予測モードおよびイントラ予測ブロックのサイズに基づき，イントラ予測の参照画素を同定し，イントラ予測の参照画素に対して，符号化ないしは変換ないしは予測の処理単位であるブロックのサイズもしくは当該ブロックの量子化パラメータのいずれか一方，またはその双方に基づき，該参照画素の生成に必要な補間フィルタのタップ長を設定し，設定されたタップ長に対応する補間フィルタを用いて，参照画素を生成するフィルタ処理を行い，生成された参照画素を用いて，復号されたイントラ予測モードに対応するイントラ予測信号を生成し，生成されたイントラ予測信号と前記イントラ予測誤差信号とを用いて，復号対象領域の復号信号を生成することを特徴とする。
【００２２】
また，本発明は，前記画像符号化または前記画像復号において，前記補間フィルタのタップ長を設定する場合に，前記ブロックのサイズが基準値以下の場合は長いタップ長を設定し，基準値よりも大きい場合は短いタップ長を設定することを特徴とする。または前記ブロックの量子化パラメータで示される量子化ステップサイズが基準値以下の場合は長いタップ長を設定し，基準値よりも大きい場合は短いタップ長を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により，予測対象画素値に近いイントラ参照画素値を生成することが可能となる。この結果，イントラ予測誤差エネルギーの低減を通して，符号量の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】イントラ参照画素の例を示す図である。
【図２】本発明を適用する動画像符号化装置の一構成例を示す図である。
【図３】本発明を適用する動画像復号装置の一構成例を示す図である。
【図４】イントラ予測処理部の構成例を示す図である。
【図５】イントラ予測処理のフローチャートである。
【図６】参照画素生成部の第１の構成例を示す図である。
【図７】イントラ参照画素生成処理（例１）のフローチャートである。
【図８】参照画素生成部の第２の構成例を示す図である。
【図９】イントラ参照画素生成処理（例２）のフローチャートである。
【図１０】動画像符号化装置をコンピュータとソフトウェアプログラムとを用いて実現する場合のシステムの構成例を示す図である。
【図１１】動画像復号装置をコンピュータとソフトウェアプログラムとを用いて実現する場合のシステムの構成例を示す図である。
【図１２】従来の画面内予測におけるイントラ予測画素生成方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は，動画像符号化装置（図２）および動画像復号装置（図３）におけるイントラ予測処理部（図２の１０１および図３の２０２）に関する技術である。同イントラ予測処理部は，符号化装置・復号装置で共通する処理を行う。
【００２６】
以下では，まず本発明が適用される動画像符号化装置および動画像復号装置の例を示し，その後に，本発明の改良箇所であるイントラ予測処理部の詳細な説明を行う。
【００２７】
〔動画像符号化装置の構成例〕
図２は，本発明を適用する動画像符号化装置の一構成例を示す図である。動画像符号化装置１００において，本実施形態は，特にイントラ予測処理部１０１の部分が従来技術と異なる部分であり，他の部分は，Ｈ．２６４／ＡＶＣなどのエンコーダとして用いられている従来の一般的な動画像符号化装置の構成と同様である。
【００２８】
動画像符号化装置１００は，符号化対象の映像信号を入力し，入力映像信号のフレームをブロックに分割してブロックごとに符号化し，そのビットストリームを符号化ストリームとして出力する。この符号化のため，予測残差信号生成部１０３は，入力映像信号とイントラ予測処理部１０１あるいはインター予測処理部１０２の出力である予測信号との差分を求め，それを予測残差信号として出力する。変換処理部１０４は，予測残差信号に対して離散コサイン変換（ＤＣＴ）等の直交変換を行い，変換係数を出力する。量子化処理部１０５は，変換係数を量子化し，その量子化された変換係数を出力する。エントロピー符号化処理部１１３は，量子化された変換係数をエントロピー符号化し，符号化ストリームとして出力する。
【００２９】
一方，量子化された変換係数は，逆量子化処理部１０６にも入力され，ここで逆量子化される。逆変換処理部１０７は，逆量子化処理部１０６の出力である変換係数を逆直交変換し，予測残差復号信号を出力する。
【００３０】
復号信号生成部１０８では，この予測残差復号信号とイントラ予測処理部１０１あるいはインター予測処理部１０２の出力である予測信号とを加算し，符号化した符号化対象ブロックの復号信号を生成する。この復号信号は，イントラ予測処理部１０１あるいはインター予測処理部１０２において参照画像として用いるために，フレームメモリ１０９に格納される。なお，インター予測処理部１０２において参照する場合には，インループフィルタ処理部１１０において，フレームメモリ１０９に格納した画像を入力して，符号化歪を低減するフィルタリング処理を行い，このフィルタリング処理後の画像を参照画像として用いる。
【００３１】
イントラ予測処理部１０１において設定された予測モード等の情報は，イントラ予測情報格納部１１２に格納され，さらに，エントロピー符号化処理部１１３においてエントロピー符号化され，符号化ストリームとして出力される。インター予測処理部１０２において設定された動きベクトル等の情報は，インター予測情報格納部１１１に格納され，さらに，エントロピー符号化処理部１１３においてエントロピー符号化され，符号化ストリームとして出力される。
【００３２】
〔動画像復号装置の構成例〕
図３は，本発明を適用する動画像復号装置の一構成例を示す図である。動画像復号装置２００において，本実施形態は，特にイントラ予測処理部２０２の部分が従来技術と異なる部分であり，他の部分は，Ｈ．２６４／ＡＶＣなどのデコーダとして用いられている従来の一般的な動画像復号装置の構成と同様である。
【００３３】
動画像復号装置２００は，図２に示す動画像符号化装置１００により符号化された符号化ストリームを入力して復号することにより復号画像の映像信号を出力する。この復号のため，エントロピー復号処理部２０１は，符号化ストリームを入力し，復号対象ブロックの量子化変換係数をエントロピー復号するとともに，イントラ予測に関する情報およびインター予測に関する情報を復号する。インター予測に関する情報を復号した結果は，インター予測情報格納部２０９に格納され，イントラ予測に関する情報を復号した結果は，イントラ予測情報格納部２１０に格納される。
【００３４】
逆量子化処理部２０４は，量子化変換係数を入力し，それを逆量子化して復号変換係数を出力する。逆変換処理部２０５は，復号変換係数に逆直交変換を施し，予測残差復号信号を出力する。復号信号生成部２０６は，予測残差復号信号とイントラ予測処理部２０２あるいはインター予測処理部２０３の出力である予測信号とを加算し，復号対象ブロックの復号信号を生成する。この復号信号は，イントラ予測処理部２０２あるいはインター予測処理部２０３において参照画像として用いるために，フレームメモリ２０７に格納される。なお，インター予測処理部２０３において参照する場合には，インループフィルタ処理部２０８において，フレームメモリ２０７に格納した画像を入力して，符号化歪を低減するフィルタリング処理を行い，このフィルタリング処理後の画像を参照画像として用いる。最終的にフィルタリング処理後の画像が，映像信号として出力される。
【００３５】
〔イントラ予測処理部の構成例〕
本実施形態は，図２のイントラ予測処理部１０１または図３のイントラ予測処理部２０２におけるイントラ予測処理に関する技術である。
【００３６】
図４に，イントラ予測処理部の構成例を示す。図４に示すイントラ予測処理部は，動画像符号化装置１００および動画像復号装置２００で共通する処理を行う。
【００３７】
ブロック位置同定部３０１は，イントラ予測ブロックのフレーム内での位置を同定する。参照画素生成部３０２は，イントラ予測モード，イントラ予測ブロックのフレーム内での位置を入力として，同ブロックに対するイントラ参照画素を生成する。イントラ予測値生成部３０３は，イントラ予測モードおよびイントラ参照画素を入力として，同イントラ予測モードに対応する予測を行い，イントラ予測値を出力する。
【００３８】
〔イントラ予測処理のフロー〕
図５は，図４に示すイントラ予測処理部が実行するイントラ予測処理のフローチャートである。
【００３９】
まず，ステップＳ１０１では，イントラ予測ブロックのフレーム内での位置を同定する。次に，ステップＳ１０２では，イントラ予測モード，イントラ予測ブロックのフレーム内での位置を入力として，同ブロックに対するイントラ参照画素を生成する。次に，ステップＳ１０３では，イントラ予測モードおよびイントラ参照画素を入力として，同イントラ予測モードに対応する予測を行い，イントラ予測値を生成して出力する。
【００４０】
〔参照画素生成部の構成例１〕
図６は，図４に示すイントラ予測処理部における参照画素生成部３０２の第１の構成例を示している。参照画素生成部３０２は，次のような構成によりイントラ参照画素生成処理を行う。
【００４１】
復号画素値記憶部５０１は，参照画素生成に必要な復号画素値を記憶する。このとき，例えばＨ．２６４／ＡＶＣのように，復号画素値に対してローパスフィルタなどのノイズ低減のためのフィルタを施してから保存してもよい。具体的には，図１２において，Ａの値をそのままコピーするのではなく，（Ｘ＋２×Ａ＋Ｂ）＞＞２，（Ａ＋２×Ｂ＋Ｃ）＞＞２などの処理である（＞＞は右ビットシフト操作を示す）。復号画素値読込み部５０２は，イントラ予測モードを入力として，イントラ予測モードに応じて，復号画素値記憶部５０１で記憶した復号画素値を読み込む。予測モード判定部５０３は，イントラ予測モード，および，復号画素値読込み部５０２で読み込んだ復号画素値を入力として，同予測モードに用いる参照画素を生成するために小数画素位置の補間が必要かどうかを判定し，必要でない場合，同復号画素位置からイントラ予測に必要な参照画素値を選択する。そうでなければ，イントラ予測ブロックサイズ読込み部５０５の処理に移動する。
【００４２】
本実施形態において，図６に点線枠で示したイントラ予測ブロックサイズ記憶部５０４，イントラ予測ブロックサイズ読込み部５０５，補間フィルタ選択部５０６の部分が，従来技術と異なる部分である。
【００４３】
イントラ予測ブロックサイズ記憶部５０４は，イントラ予測の対象となっているブロック（イントラ予測ブロック）のサイズを記憶する。Ｈ．２６４／ＡＶＣの場合，ブロックサイズとしては，４×４，８×８，１６×１６の三種類がある。なお，本実施形態では，これらのサイズに限らず，例えば３２×３２というようなブロックサイズを対象としてもよい。ｍ×ｎ（ｍとｎは異なる整数値）という正方形以外のブロックサイズも同様に対象としてよい。
【００４４】
イントラ予測ブロックサイズ読込み部５０５は，イントラ予測ブロックサイズ記憶部５０４で記憶したイントラ予測ブロックのサイズを読み込む。
【００４５】
補間フィルタ選択部５０６は，イントラ予測ブロックのサイズおよびイントラ予測モードを入力として，イントラ予測ブロックのサイズおよびイントラ予測モードに応じて，イントラ参照画素の生成に用いる補間フィルタを選択する。特に，この補間フィルタの選択では，予め与えられた基準値を読み込み，イントラ予測ブロックのサイズが大きいほど，短いタップ長の補間フィルタを選択し，サイズが小さいほど，長いタップ長を選択する。例えば，基準値のブロックサイズが８×８の場合，イントラ予測のブロックサイズが８×８より大きいサイズであれば，タップ長が２の補間フィルタを選択し，ブロックサイズが８×８以下の場合には，タップ長が４（４以上の６，８などでも可）のタップ長の補間フィルタを選択する。また，基準値は複数あってもよく，例えば，８×８，１６×１６と２種類の基準値があった場合，４×４と８×８の場合はタップ長が６，１６×１６の場合はタップ長が４，１６×１６より大きいサイズの場合はタップ長が２という形でもよい。さらに，予測処理であるイントラ予測ブロックのサイズ以外にも，処理中のブロックが含まれる符号化処理および変換処理のブロックのサイズを読み込み，そのサイズから予め与えられた基準値を用いて，タップ長を設定することもできる。
【００４６】
基準値を与える以外にも，予め与えられたテーブルを読み込み，入力されたブロックのサイズに応じて，そのブロックのサイズに対応するタップ長を読み込むことでタップ長を設定することも可能である。上記テーブルは，ブロックサイズとタップ長が対応付けられており，ブロックサイズが大きいほど短いタップ長で，ブロックサイズが小さいほど長いタップ長となっているものとする。
【００４７】
タップ長が定まった時に用いるフィルタ係数として，例えば，２つの整数位置にある画素をＰ（ｉ，ｊ），Ｐ（ｉ＋１，ｊ）とする。ここで，ｉとｊはそれぞれｘ（水平）方向およびｙ（垂直）方向の空間座標とする。Ｐ（ｉ，ｊ）から１／８画素位置シフトしたＰ（ｉ＋１／８，ｊ）を補間することを想定する場合，２タップを用いる場合は［７／８，１／８］という係数を有するフィルタを用いて，
Ｐ（ｉ＋１／８，ｊ）＝Ｐ（ｉ，ｊ）×７／８＋Ｐ（ｉ＋１，ｊ）×１／８
とすればよい。また，４タップを用いる場合は［−５／６４，５５／６４，１７／６４，−３／６４］という係数を有するフィルタを用いて，
Ｐ（ｉ＋１／８，ｊ）＝
Ｐ（ｉ−１，ｊ）×（−５／６４）＋Ｐ（ｉ，ｊ）×５５／６４＋
Ｐ（ｉ＋１，ｊ）×１７／６４＋Ｐ（ｉ＋２，ｊ）×（−３／６４）
とすればよい。符号化や画像処理に用いられる一般的な補間フィルタは，本発明に同様に適用できる。
【００４８】
参照画素値生成部５０７は，イントラ予測モード，復号画素値読込み部５０２で読み込んだ復号画素値，および補間フィルタ選択部５０６で選択された補間フィルタを入力として，選択された補間フィルタを用いた補間処理により，イントラ予測に必要な参照画素値を生成する。
【００４９】
なお，従来技術では，イントラ予測ブロックサイズの読込みなどを行うことなく，単に予測モード判定部５０３の出力するイントラ予測モードを入力として，イントラ予測モードに応じて，イントラ参照画素の生成に用いる補間フィルタを選択している点が，本実施形態と異なる。
【００５０】
〔イントラ参照画素生成処理（例１）のフロー〕
図７は，イントラ参照画素生成処理（例１）のフローチャートである。以下，図４に示す参照画素生成部３０２が実行するイントラ参照画素生成処理の第１の例を，図７に従って詳細に説明する。
【００５１】
まず，ステップＳ２０１では，イントラ予測モードを読み込む。次に，ステップＳ２０２では，イントラ予測モードを入力として，参照画素生成に必要な復号画素値を読み込む。ステップＳ２０３では，イントラ予測モードを入力として，同予測モードに用いる参照画素を生成するために小数画素位置の補間が必要かどうかを判定し，補間が必要な場合，ステップＳ２０５の処理に移動する。そうでなければ，ステップＳ２０４の処理に移動する。
【００５２】
ステップＳ２０４では，イントラ予測モード，および，ステップＳ２０２で読み込んだ復号画素値を入力として，同復号画素値から，イントラ予測に必要な参照画素値を選択し，それをイントラ参照画素とする。
【００５３】
一方，小数画素位置の補間が必要な場合，ステップＳ２０５では，イントラ予測の対象となっているブロック（イントラ予測ブロック）のサイズを読み込む。Ｈ．２６４／ＡＶＣの場合，ブロックサイズとしては，４×４，８×８，１６×１６の三種類があるが，それ以上，ないしはｍ×ｎ（ｍとｎは異なる整数）などの他のブロックサイズがあってもよい。
【００５４】
ステップＳ２０６では，イントラ予測ブロックのサイズおよびイントラ予測モードを入力として，イントラ予測ブロックのサイズおよびイントラ予測モードに応じて，イントラ参照画素の生成に用いる補間フィルタを選択する。この補間フィルタの選択では，イントラ予測ブロックのサイズが大きい場合に短いタップ長の補間フィルタを選択し，小さい場合には長いタップ長の補間フィルタを選択する。前述の通り，予め与えられた基準値もしくはテーブルに基づいて，ブロックサイズに応じて設定されるタップ長の補間フィルタが選択可能である。
【００５５】
ステップＳ２０７では，イントラ予測モード，ステップＳ２０２で読み込んだ復号画素値，およびステップＳ２０６で選択された補間フィルタを入力として，補間フィルタを用いた補間処理により，イントラ予測に必要な参照画素値を生成する。
【００５６】
図７において従来技術と異なるのは，点線枠で示したステップＳ２０５，Ｓ２０６の部分であり，従来技術では，補間フィルタは，イントラ予測モードを入力として，単にイントラ予測モードに応じて，イントラ参照画素の生成に用いる補間フィルタを選択していた。本実施形態では，イントラ予測モードだけではなく，イントラ予測のブロックサイズを読み込み，イントラ予測ブロックのサイズおよびイントラ予測モードに応じて，イントラ参照画素の生成に用いる補間フィルタを選択する点が従来技術と異なる。なお，予測処理であるイントラ予測ブロックのサイズ以外にも，処理中のブロックが含まれる符号化処理および変換処理のブロックのサイズを読み込み，同様にしてそのサイズから予め与えられた基準値を用いて，タップ長を設定することもできる。
【００５７】
〔参照画素生成部の構成例２〕
図８は，図４に示すイントラ予測処理部における参照画素生成部３０２の第２の構成例を示している。参照画素生成部３０２は，図８に示すような構成によりイントラ参照画素生成処理を行うこともできる。
【００５８】
図８において，復号画素値記憶部５１１，復号画素値読込み部５１２，予測モード判定部５１３，参照画素値生成部５１７が行う処理は，図６で説明したものと同様である。
【００５９】
本実施形態の場合，量子化ステップサイズ記憶部５１４は，イントラ予測の対象となっているブロック（イントラ予測ブロック）の量子化に用いる量子化ステップサイズを示すパラメータ（ＱＰパラメータと呼ぶ）を記憶する。
【００６０】
量子化ステップサイズ読込み部５１５は，量子化ステップサイズ記憶部５１４で記憶したＱＰパラメータを読み込む。補間フィルタ選択部５１６は，ＱＰパラメータおよびイントラ予測モードを入力として，ＱＰパラメータおよびイントラ予測モードに応じて，イントラ参照画素の生成に用いる補間フィルタを選択する。特に，この補間フィルタの選択では，あらかじめ定められたＱＰパラメータとタップ長との対応情報に従って，ＱＰパラメータが小さいほど，長いタップ長の補間フィルタを選択する。
【００６１】
〔イントラ参照画素生成処理（例２）のフロー〕
図９は，イントラ参照画素生成処理（例２）のフローチャートである。以下，図８に示す参照画素生成部３０２が実行するイントラ参照画素生成処理の第２の例を，図９に従って説明する。
【００６２】
図９に示すステップＳ２１１〜Ｓ２１４，Ｓ２１７で行う処理は，図７で説明したステップＳ２０１〜Ｓ２０４，Ｓ２０７で行う処理と同様である。
【００６３】
本実施形態の場合，ステップＳ２１５では，イントラ予測の対象となっているブロック（イントラ予測ブロック）の量子化に用いる量子化ステップサイズを示すパラメータ（ＱＰパラメータと呼ぶ）を読み込む。
【００６４】
次に，ステップＳ２１６では，ＱＰパラメータおよびイントラ予測モードを入力として，ＱＰパラメータおよびイントラ予測モードに応じて，イントラ参照画素の生成に用いる補間フィルタを選択する。この補間フィルタの選択では，ＱＰパラメータが大きい場合に比べて小さい場合のほうが長いタップ長の補間フィルタを選択する。
【００６５】
以上，イントラ予測ブロックのサイズに応じて補間フィルタを選択する例と，量子化パラメータに応じて補間フィルタを選択する例について説明したが，これらの双方を考慮して，補間フィルタのタップ長を設定することもできる。例えば，イントラ予測ブロックの量子化パラメータの大きさが同じ場合，イントラ予測ブロックのサイズが大きいほど，タップ長の短い補間フィルタを設定し，ブロックのサイズが小さいほど，タップ長の長い補間フィルタを設定する。また，イントラ予測ブロックのサイズが同じ場合，量子化パラメータが小さいほど，タップ長の長い補間フィルタを設定し，量子化パラメータが大きいほど，タップ長の短い補間フィルタを設定する。例えば，あらかじめ各イントラ予測ブロックのサイズと量子化パラメータ値との組み合わせに対して，どのタップ長のどのような補間フィルタを用いるかを示す対応情報を，イントラ予測モードごとにテーブル化して記憶しておき，このテーブルをもとに補間フィルタを選択することにより，適切な補間フィルタを適応的に選択する実施も可能である。
【００６６】
以上の動画像符号化，復号の処理は，コンピュータとソフトウェアプログラムとによっても実現することができ，そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することも，ネットワークを通して提供することも可能である。
【００６７】
図１０に，動画像符号化装置をコンピュータとソフトウェアプログラムとによって構成する場合のハードウェア構成例を示す。本システムは，プログラムを実行するＣＰＵ７００と，ＣＰＵ７００がアクセスするプログラムやデータが格納されるＲＡＭ等のメモリ７０１と，カメラ等からの符号化対象の映像信号を入力する映像信号入力部７０２（ディスク装置等による映像信号を記憶する記憶部でもよい）と，本発明の実施形態で説明した符号化処理をＣＰＵ７００に実行させるソフトウェアプログラムである動画像符号化プログラム７０４が格納されたプログラム記憶装置７０３と，ＣＰＵ７００がメモリ７０１にロードされた動画像符号化プログラム７０４を実行することにより生成された符号化ストリームを，例えばネットワークを介して出力する符号化ストリーム出力部７０５（ディスク装置等による符号化ストリームを記憶する記憶部でもよい）とが，バスで接続された構成になっている。
【００６８】
図１１に，動画像復号装置をコンピュータとソフトウェアプログラムとによって構成する場合のハードウェア構成例を示す。本システムは，プログラムを実行するＣＰＵ８００と，ＣＰＵ８００がアクセスするプログラムやデータが格納されるＲＡＭ等のメモリ８０１と，動画像符号化装置が本手法により符号化した符号化ストリームを入力する符号化ストリーム入力部８０２（ディスク装置等による符号化ストリームを記憶する記憶部でもよい）と，本発明の実施形態で説明した復号処理をＣＰＵ８００に実行させるソフトウェアプログラムである動画像復号プログラム８０４が格納されたプログラム記憶装置８０３と，ＣＰＵ８００がメモリ８０１にロードされた動画像復号プログラム８０４を実行することにより，符号化ストリームを復号して得られた復号映像を，再生装置などに出力する復号映像データ出力部８０５（ディスク装置等による復号映像データを記憶する記憶部でもよい）とが，バスで接続された構成になっている。
【００６９】
以上，図面を参照して本発明の実施形態を説明してきたが，上記実施形態は本発明の例示に過ぎず，本発明が上記実施形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって，本発明の精神および技術的範囲を逸脱しない範囲での構成要素の追加，省略，置換，その他の変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００  動画像符号化装置
１０１，２０２  イントラ予測処理部
２００  動画像復号装置
３０２  参照画素生成部
５０１，５１１  復号画素値記憶部
５０２，５１２  復号画素値読込み部
５０３，５１３  予測モード判定部
５０４  イントラ予測ブロックサイズ記憶部
５０５  イントラ予測ブロックサイズ読込み部
５０６，５１６  補間フィルタ選択部
５０７，５１７  参照画素値生成部
５１４  量子化ステップサイズ記憶部
５１５  量子化ステップサイズ読込み部
【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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