(57)【要約】  【課題】画素値が周期的に変化する絵柄の映像や、グラデーション効果のように画素値が一定の変化傾向を持つ絵柄の映像に対しても、高い予測性能を有し、符号化効率の良好なイントラ予測方式を提供する。  【解決手段】本発明のイントラ予測部は、周波数成分抽出部２２と周波数成分を考慮した予測値算出部２３を有する。該周波数成分抽出部２２は、符号化済みMBの画素値を１次元化し、１次元直交変換する。周波数成分を考慮した予測値算出部２３は、隣接する符号化済みMBの画素値と周波数成分抽出部２２から出力される交流周波数成分を入力として、直交変換係数を作成する。次いで、これを逆直交変換（IDCT）して、予測値p(i)を生成する。予測方向決定部２４は、従来の予測値算出部２１および本発明の予測値算出部２０のうち、最も符号化効率がよい予測方向の予測値ｐ’(i)を選択し、出力する。  【選択図】図２
2008245088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マクロブロック単位での符号化の際にイントラ（画面内）符号化を許容する動画像符号化装置のイントラ予測方式において、
予測方向に従って、隣接する符号化済みマクロブロックの画素値に関する周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、
該周波数成分を考慮して処理マクロブロックにおける予測値を生成する周波数成分を考慮した予測値算出部とを具備し、
イントラ符号化における予測値として、隣接する符号化済みマクロブロックにおける画素値の周波数特性を考慮した値を生成することを特徴とする動画像符号化装置のイントラ予測方式。
【請求項２】
請求項１に記載の動画像符号化装置により生成される符号化データを復号する動画像復号装置のイントラ予測方式において、
符号化データに含まれるイントラ予測方向に関する情報を検出する予測方法判定部と、
該予測方法判定部で検出された予測方向に従って予測値算出方法を決定する予測方向制御部と、
隣接する復号済みマクロブロックの画素値に関する周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、
該周波数成分を考慮して処理マクロブロックにおける画素値予測値を生成する周波数成分を考慮した予測値算出部とを具備することを特徴とする動画像復号装置のイントラ予測方式。
【請求項３】
マクロブロック単位での符号化の際にイントラ（画面内）符号化を許容する動画像符号化装置のイントラ予測方式において、
隣接する符号化済みマクロブロックの画素値から画素値列を抽出する画素値抽出部と、
同画素値列を予測値とする予測値生成部とを具備し、
符号化済みマクロブロックにおいて予測方向に沿った画素値列をイントラ符号化における予測値として用いることを特徴とする動画像符号化装置のイントラ予測方式。
【請求項４】
請求項３に記載の動画像符号化装置により生成される符号化データを復号する動画像復号装置のイントラ予測方式において、
符号化データに含まれるイントラ予測方向に関する情報を検出する予測方向判定部と、
予測方向に従って予測値算出方法を決定する予測方向制御部と、
隣接する復号済みマクロブロックの画素値から画素値列を抽出する画素値抽出部と、
同画素値列を予測値とする予測値生成部とを具備することを特徴とする動画像復号装置のイントラ予測方式。
【請求項５】
請求項１または３に記載の動画像符号化装置のイントラ予測方式において、
前記予測方向は、水平方向、垂直方向、右下方向、左下方向、垂直右方向、垂直左方向、水平上方向、および水平下方向の少なくとも一つであるイントラ予測方式。
【請求項６】
請求項２または４に記載の動画像復号装置のイントラ予測方式において、
前記予測方向は、水平方向、垂直方向、右下方向、左下方向、垂直右方向、垂直左方向、水平上方向、および水平下方向の少なくとも一つであるイントラ予測方式。
【請求項７】
請求項１または３に記載の動画像符号化装置のイントラ予測方式において、
前記画素値が、輝度値、色差、もしくはRGB信号であるイントラ予測方式。
【請求項８】
請求項２または４に記載の動画像復号装置のイントラ予測方式において、
前記画素値が、輝度値、色差、もしくはRGB信号であるイントラ予測方式。
【請求項９】
請求項１に記載の動画像符号化装置のイントラ予測方式において、
前記符号化済みマクロブロックの画素値に関する周波数成分として、画素値に直交変換を施した係数を用いることを特徴とするイントラ予測方式。
【請求項１０】
請求項２に記載の動画像復号装置のイントラ予測方式において、
前記復号済みマクロブロックの画素値に関する周波数成分として、画素値に直交変換を施した係数を用いることを特徴とするイントラ予測方式。
【請求項１１】
請求項９に記載の動画像符号化装置のイントラ予測方式において、
前記周波数特性を考慮した予測値算出部は、イントラ符号化における予測値に関して、隣接する符号化済みマクロブロックにおける予測方向に沿った画素値列に直交変換を施し、得られた交流周波数成分の一部もしくは全てと同等な交流周波数成分を持つ予測値を生成することを特徴とするイントラ予測方式。
【請求項１２】
請求項９に記載の動画像符号化装置のイントラ予測方式において、
前記周波数特性を考慮した予測値算出部は、イントラ符号化における予測値に関して、隣接する符号化済みマクロブロックにおける予測方向に沿った画素値列について、該画素値列に含まれる画素値または二つ以上の画素値の平均値と同等な直流周波数成分を持つ予測値を生成することを特徴とするイントラ予測方式。
【請求項１３】
請求項９に記載の動画像符号化装置のイントラ予測方式において、
前記周波数特性を考慮した予測値算出部は、イントラ符号化における予測値に関して、隣接する符号化済みマクロブロックにおける画素値の周波数特性として、請求項１１に記載の交流周波数成分を持ち、請求項１２に記載の直流周波数成分を持つ予測値を生成することを特徴とするイントラ予測方式。
【請求項１４】
請求項１０に記載の動画像復号装置のイントラ予測方式において、
前記周波数特性を考慮した予測値算出部は、イントラ符号化における予測値に関して、隣接する復号済みマクロブロックにおける予測方向に沿った画素値列に直交変換を施し、得られた交流周波数成分の一部もしくは全てと同等な交流周波数成分を持つ予測値を生成することを特徴とするイントラ予測方式。
【請求項１５】
請求項１０に記載の動画像復号装置のイントラ予測方式において、
前記周波数特性を考慮した予測値算出部は、イントラ符号化における予測値に関して、隣接する復号済みマクロブロックにおける予測方向に沿った画素値列について、同画素値列に含まれる画素値または二つ以上の画素値の平均値と同等な直流周波数成分を持つ予測値を生成することを特徴とするイントラ予測方式。
【請求項１６】
請求項１０に記載の動画像復号装置のイントラ予測方式において、
前記周波数特性を考慮した予測値算出部は、イントラ符号化における予測値に関して、隣接する復号済みマクロブロックにおける画素値の周波数特性として、請求項１４に記載の交流周波数成分を持ち、請求項１５に記載の直流周波数成分を持つ予測値を生成することを特徴とするイントラ予測方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動画像符号化装置および動画像復号装置のイントラ予測方式に関し、特に画面内のマクロブロック（以下、MB）単位の符号化の際にイントラ符号化を許容する動画像符号化装置および動画像復号装置において、符号化済み近傍画素の画素値を予測値として用いるイントラ予測方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
符号化の際に画面をMBに分割し、MB単位で符号化を行う際に、符号化選択肢としてイントラ符号化が許容される動画像符号化装置において、処理MBのイントラ符号化の予測値として、隣接する符号化済みMBの画素値を、映像の特徴に適した方向に並べることで高い予測性能が得られる。しかしながら、同一の画素値を一定の方向に並べた場合、予測値から遠い画素ほど予測性能は低下する。また、周期的なテクスチャが発生する絵柄においては、ある一つの画素値を予測値としても高い予測性能は得られない。
【０００３】
例えば、オブジェクトに対する光源の照射による陰影、およびグラデーション効果が表現されている映像では、一定の方向に近い画素値が並ぶものの、画素値は一定の周波数で変化するため、当該方向に沿って同一の画素値を並べた場合、予測値として採用した画素から離れるほど予測性能は低下し、符号化効率の低下を招く。
【０００４】
この種の技術を開示した文献として、下記の特許文献１、非特許文献１、２等がある。
【０００５】
該特許文献１には、従来のイントラ予測方向の枠内でイントラ予測の性能を向上することを目的として、映像の特徴（パン、チルト、ズーム、ボケ）に基づいて、処理フレームに属する各MBにおいて適用するイントラ予測方向を制御することが開示されている。
【０００６】
非特許文献１には、イントラ予測性能の向上を目的として、イントラ予測においてある画素値の予測値を生成する際に近接する複数の画素における予測値を用いることが開示されている。予測値を生成する際に距離が近い画素の予測値を用いることで、遠い画素ほど予測性能が低下する問題を改善している。
【０００７】
非特許文献２には、イントラ予測において処理MBの近傍画素値を予測値として用いる手法における、イントラ予測性能改善方法が開示されている。従来は予測値として処理MBに近接する画素値のみを予測値として採用していたのに対し、処理MBから離れた位置にある画素値も予測値として、同画素値を予め決められた予測方向に沿った画素における予測値としている。
【特許文献１】特開２００６−２１７１５８号
【非特許文献１】谷沢 他、”参照画素の距離に応じた画素適応画面内予測”、2006年映像情報メディア学会年次大会、13-2、Aug. 2006.
【非特許文献２】松尾 他、”周辺近傍画素を利用したイントラ予測改善手法の検討”、情報処理学会 研究報告、2007-AVM-56 pp.37-42、Mar. 2007.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１に記されている発明は、同一の画素値を予測値としても高い予測性能が得られる映像に対しては有効であるものの、画素値が周期的に変化する絵柄の映像においては予測性能が低下し、符号化効率が低下することが懸念される。
【０００９】
前記非特許文献１に記されている発明は、隣接する符号化済みもしくは予測済み画素における画素値もしくは予測値に基づいて予測値を生成するものであるが、同予測値は処理MBに隣接する画素の局所復号結果に対する演算で表すことができる。すなわち、予測方向に沿ったテクスチャを考慮していないため、グラデーション効果のように画素値が一定の変化傾向を持つ絵柄においては、予測値の根源となっている処理MBに隣接する画素から離れるほど予測性能が著しく低下する。また、同様に、周期的なテクスチャを持つ絵柄に対しても、適切な予測値を生成することができない。
【００１０】
前記非特許文献２に記されている発明は、処理MBから離れた位置にある画素値を予測値として用いることを許容する手法であるが、予測値として用いる画素値の決定後は、従来と同様に一定の方向に従って同一の予測値を設定する手法であるため、グラデーション効果のように画素値が一定の変化傾向を持つ絵柄においては、予測値として用いる画素値から離れるほど予測性能が低下する。また、一定の方向に従って同一の予測値を用いているため、周期的なテクスチャに対して適した予測値を生成することができない。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画素値が周期的に変化する絵柄の映像や、グラデーション効果のように画素値が一定の変化傾向を持つ絵柄の映像に対しても、高い予測性能を有し、符号化効率の良好な動画像符号化装置および動画像復号装置のイントラ予測方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記した目的を達成するために、本発明は、マクロブロック単位での符号化の際にイントラ（画面内）符号化を許容する動画像符号化装置のイントラ予測方式において、予測方向に従って、隣接する符号化済みマクロブロックの画素値に関する周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、該周波数成分を考慮して処理マクロブロックにおける予測値を生成する周波数成分を考慮した予測値算出部とを具備し、イントラ符号化における予測値として、隣接する符号化済みマクロブロックにおける画素値の周波数特性を考慮した値を生成するようにした点に特徴がある。
【００１３】
また、前記動画像符号化装置より生成される符号化データを復号する動画像復号装置のイントラ予測方式において、符号化データに含まれるイントラ予測方向に関する情報を検出する予測方法判定部と、該予測方法判定部により決定された予測方向に従って予測値算出方法を決定する予測方向制御部と、隣接する復号済みマクロブロックの画素値に関する周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、同周波数成分を考慮して処理マクロブロックにおける画素値予測値を生成する周波数成分を考慮した予測値算出部とを具備した点に他の特徴がある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のイントラ予測によれば、従来技術のイントラ予測に比べて、残差信号が小さい予測値を得ることができる。また、その結果、符号化歪が小さく符号量が少ない符号化データを得ることができ、符号化効率の向上に寄与することができる。特に、画素値が周期的に変化する絵柄の映像や、グラデーション効果のように画素値が一定の変化傾向を持つ絵柄の映像に対して、より残差信号が小さい予測値を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。まず、本発明が適用されるエンコーダの概略の構成と動作を説明する。なお、以下では最良の実施形態として、本発明をマクロブロック単位での符号化の際にイントラ（画面内）符号化を許容する動画像符号化装置であるＨ．２６４符号化のリファレンス符号化器に適用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、周知のＪＭエンコーダやＪＳＶＭエンコーダ等にも用いることができる。
【００１６】
図１は、リファレンスエンコーダのブロック図を示す。エンコード処理は大きく３つの処理に分けられ、予測値生成処理、残差信号符号化処理および局所復号処理に分けられる。
【００１７】
予測値生成処理は、イントラ予測部１、インター予測部２、および符号化効率推定部３で構成される。イントラ予測部１では入力映像ａおよび符号化済みデータの局所復号映像ｂを入力とし、候補となる予測方向の中から符号化効率が最適となる分割ブロックサイズおよび予測方向を決定し、同予測値ｃと予測情報ｄ（分割ブロックサイズおよび予測方向に関する情報）を出力する。予測値ｃは残差信号ｅを求めるために用いられ、予測情報ｄは符号化効率推定部３へ入力される。インター予測部２は、イントラ予測部１と同様に、入力映像ａおよび符号化済みデータの局所復号映像ｂを入力とし、符号化効率が最適となる分割ブロックサイズおよび動きベクトルを決定し、同予測値ｆと予測情報ｇ（分割ブロックサイズおよび動ベクトルに関する情報）を出力する。予測値ｆは残差信号ｅを求めるために用いられ、予測情報ｇは符号化効率推定部３へ入力される。符号化効率推定部３ではイントラ予測およびインター予測における予測情報、入力映像および局所復号映像を入力とし、処理MBにおける両予測の符号化効率を推定する。該符号化効率推定部３は、符号化効率が高いと判断された予測について、前記予測値ｃまたはｆが残差信号算出に用いられるようにスイッチ４を制御し、同予測に関する予測情報ｈをエントロピー符号化部５に入力する。
【００１８】
残差信号符号化処理は、入力映像ａと予測値の差分を求める減算部６、DCT演算およびDCT係数の量子化を行うDCT／量子化部７で構成される。減算部６では、入力映像ａに対して、イントラ予測もしくはインター予測による予測値ｃまたはｆで減算処理を行い、その減算結果（残差信号）をDCT／量子化部７に入力する。DCT／量子化部７では、残差信号ｅに対してDCT演算を行い、演算結果として得られるDCT係数に対して量子化処理を行い、量子化されたDCT係数ｉを出力する。
【００１９】
局所復号処理は、局所復号部８、残差信号復号結果と予測値の加算部９および局所復号映像を蓄積するメモリ１０で構成される。局所復号部８では、量子化されたDCT係数に対して逆量子化処理を行い、逆量子化後のDCT係数について逆DCT演算を施し、同演算結果を出力する。加算部９では、逆DCT演算結果に対して、イントラ予測もしくはインター予測による予測値ｃまたはｆで加算処理を行い、その加算結果（局所復号映像）を出力する。メモリ１０では、局所復号結果を一時的に蓄積する。
【００２０】
なお、残差信号のDCT係数ｉおよび予測情報ｈは、エントロピー符号化部１１および５でそれぞれエントロピー符号化され、符号化データｊ、ｋとして生成される。
【００２１】
次に、本発明の一実施形態のイントラ予測方式について説明する。この実施形態は、イントラ符号化に関して、イントラ予測部１が近傍領域の周波数成分を考慮したイントラ予測値を生成するようにしたものであり、該イントラ予測部１の構成を、図２を参照して説明する。なお、以下では、４×４画素、８×８画素からなるブロックを符号化する場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、１６×１６画素からなるブロックにも適用できる。
【００２２】
図において、予測値算出部２１(1)〜２１(N)は従来から使用されている通常のものであり、これらの予測値算出部２１(1)〜２１(N)は、例えば図３、図４に示されているような、垂直、水平、左下、右下、垂直右、水平下、垂直左、および水平上方向のイントラ予測を行う。図３、図４において、墨黒の○は符号化済み画素、白い○は符号化対象画素を示す。予測値算出部２１(1)〜２１(N)からは、前記の各方向のイントラ予測により得られた各予測値ｐ(i)が出力される。
【００２３】
なお、図３、図４は予測方向の一例を示すだけであり、これに限定されない。また、本実施形態における画素値列の１次元化は、特定の分割ブロックサイズおよび特定の予測方向に依存すること無く、任意の分割ブロックサイズおよび任意の予測方向に対して行うことが可能である。
【００２４】
図２の２０は本発明による予測値算出部を示し、周波数成分抽出部２２（N+1)〜２２（N+M）（以下、周波数成分抽出部２２と略す）と、周波数成分を考慮した予測値算出部２３（N+1)〜２３（N+M）（以下、予測値算出部２３と略す）とから構成される。
【００２５】
周波数成分抽出部２２では、隣接する符号化済みMBの画素値および予め決められた予測方向の一つを入力とする。該隣接する符号化済みMBの画素値の個数は、予測方向の符号化対象画素の個数と同じにする。次いで、予測方向に従い符号化済みMBの画素値を１次元の数値列とし、直交変換により同数値列の交流周波数成分を求める。周波数成分抽出部２２からは、同交流周波数成分の係数値列を出力する。
【００２６】
ここで、ある予測方向に沿って生成される１次元の予測値列をP、符号化済みデータを復号した画素値を前記予測方向に沿って１次元化される画素値列をXとすると、Pに含まれる画素数Nは、予測方法および分割ブロック内で予測方向に沿って先頭に相当する画素の位置によって、一意に決まる。ここで、Xは、予測方向に沿って、最も近い符号化済み画素から、Pに含まれる画素数Nと同数の符号化済み画素で構成されるものとする。これは、符号化対象画像からの周波数算出と、符号化済み画素からの周波数成分抽出の条件を同じにするためである。
【００２７】
図５と図６のそれぞれに、イントラ４×４符号化モード、イントラ８×８符号化モードに対する、各予測方向におけるXに該当する画素のスキャン順序と、周波数抽出される符号化済み画素の個数を示す。なお、図では、予測値生成のために参照される符号化済み画素に注目して記載されており、符号化対象画素は一部省略されている。イントラ１６×１６符号化モードについては、図５，図６と同様であるため、図示を省略した。なお、予測を行うために用いられる画素数と予測として生成される画素数の組み合わせは任意であり、周波数成分を求める際の変換手法に応じて決定する。
【００２８】
例えば、図５の「垂直方向」、「水平方向」においては、Xはいずれも矢印の予測方向に沿って４個の画素で構成される。「右下方向」においては、Xは矢印の予測方向に沿って、１個、２個、３個、４個、３個、２個、１個の画素で構成される。以下、図５の他の符号化モード、図６のイントラ８×８符号化モードにおいても同様であり、図示の通りである。
【００２９】
前記周波数成分抽出部２２の処理を図７、図８を参照して説明する。周波数成分抽出部２２は、図７のステップＳ１とＳ２の処理をする。すなわち、ステップＳ１では、符号化済みMBの画素値を１次元化する。例えば、図８に示されているように、符号化済み画素Xを、X(0),X(1),X(2),X(3)と１次元化する。次にステップＳ２では、１次元直交変換（DCT）する。この１次元直交変換により、DCT係数ｔ(0)、ｔ(1)、ｔ(2)、ｔ(3)を得る。ここに、DCT係数ｔ(0)はDC成分、ｔ(1)、ｔ(2)、およびｔ(3)はAC成分である。
【００３０】
次に、周波数成分を考慮した予測値算出部２３では、隣接する符号化済みMBの画素値（図８では、X(3)）、予め決められた予測方向の一つ、および周波数成分抽出部から出力される交流周波数成分（図８では、ｔ(1)、ｔ(2)、ｔ(3)）を入力とする。ただし、周波数成分を考慮した予測値算出部２３に入力される予測方向と、周波数成分抽出部２２に入力される予測方向は同一である。
【００３１】
前記予測値算出部２３では、図７のステップＳ３〜Ｓ５の処理をする。すなわち、ステップＳ３では、処理MBに隣接する符号化済み画素の画素値（図８では、X(3)）をDC成分とし、周波数成分抽出部２２から入力される交流周波数成分（図８では、ｔ(1)、ｔ(2)、ｔ(3)）をAC成分として、直交変換係数を作成する。図８の例では、X(3)×√Ｎ（＝X(3)×√４）をDC成分とし、ｔ’(1)、ｔ’(2)、ｔ’(3)（＝ｔ(1)、ｔ(2)、ｔ(3)）をAC成分とする直交変換係数を作成する。次に、ステップＳ４に進み、逆直交変換（IDCT）を行う。ステップＳ５では、予測値p(i)を生成する。図８の例では、４個の予測値p(0)、p(1)、p(2)、p(3)を生成する。
【００３２】
該予測値算出部２３は、上記と同様の手順で、処理MB内の全画素における予測値ｐ(i)を生成し、該予測値ｐ(i)を出力する。なお、DC成分としてXに含まれる１つ以上の画素値に基づく値を用いることが可能であり、一例としてXに含まれる全要素の平均値に基づく値をDC成分として用いることにより、画素値列Xを予測値列ｐ(i)として適用することも可能である。この詳細については、図１２、図１３を参照して後述する。
【００３３】
前記画素値として、輝度値、色差、R、G、B（赤、緑、青）信号を適用することができ、いずれの信号に対しても同じ処理をすることができる。
【００３４】
次に、予測方向決定部２４では、従来の予測値算出部２１(1)〜２１（N)および本発明の予測値算出部２０から予測値が入力され、前記予測値ｐ(i)と原画像ａの画素値との差分を取ることにより残差信号を生成する。そして、該予測値ｐ(i)に関する符号量および残差信号の大きさ等から各予測方向における符号化効率を推定し、もっとも符号化効率がよい予測方向の予測値ｐ’(i)を、処理MBにおけるイントラ符号化の予測値として出力するものである。なお、符号量および残差信号から符号化効率を推定し、符号化効率の良い予測方向を決定する手法は既存の技術を用いるものとする。
【００３５】
本実施形態によれば、図９(a)に示すような画素値の画素に対して、従来手法では予測値p(i)が処理MBに一番近い画素値（大きさ一定）であったのに対して（同図(b)参照）、同図（c)のように、画素値列の周波数によって決定された各画素に対応する大きさの予測値p(i)が設定される。
【００３６】
次に、図１０を参照して、本発明が適用されるデコーダの構成例を説明する。図２にデコーダのブロック図を示す。
【００３７】
符号化データに含まれる残差信号ｑおよび予測情報ｒは、エントロピー復号部３１，３２でエントロピー復号化され、デコード処理が施される。デコード処理は、大きく３つに分けられ、予測値復号処理、残差信号復号処理および映像復号処理に分けられる。
【００３８】
予測値復号処理は、予測方法判定部３３、イントラ予測部３４およびインター予測部３５で行われる。予測方法判定部３３では、予測情報に基づき、イントラ予測もしくはインター予測のどちらの予測方法で予測値ｐを生成すべきかを判断する。イントラ予測部３４では、予測情報および復号済み映像を入力とし、予測情報に含まれる分割ブロックサイズおよび予測方向に従ったイントラ予測を行い、同予測値ｐを出力する。インター予測部３５では、イントラ予測部３４と同様に、予測情報および復号済み映像を入力とし、予測情報に含まれる分割ブロックサイズおよび動ベクトルに従ったインター予測を行い、同予測値ｐを出力する。
【００３９】
残差信号復号処理は、逆DCT／逆量子化部３６で行われる。逆DCT／逆量子化部３６では、量子化されたDCT係数ｓを入力とし、該係数ｓに対して逆量子化処理および同処理結果に対する逆DCT演算を施し、演算結果（復号された残差信号）ｔを出力する。
【００４０】
映像復号処理は、復号された残差信号ｔと予測値ｐを加算する加算部３７およびメモリ３８で行われる。加算部３７では、イントラ予測もしくはインター予測によって生成される予測値ｐに対して、復号された残差信号ｔを加算することで復号映像ｕを得る。同復号映像ｕは、デコーダの出力となる一方で、メモリ３８に蓄積され、次以降のMBに対する復号処理に用いられる。
【００４１】
次に、本発明によるイントラ予測で符号化された画像を復号処理するイントラ予測部３４の一実施形態を、図１１を参照して説明する。図１１における本発明の構成は、予測方法判定部３３、周波数成分抽出部４１および周波数成分を考慮した予測値算出部４２からなる。４３は、従来方式の予測値算出部である。
【００４２】
予測方法判定部３３は、符号化データに含まれる予測方向ｗに関する情報を入力とする。該予測方向が、従来手法の予測４３を行うものであるか、本発明手法の予測を行うものであるかを判定し、予測値の算出方法を制御する。
【００４３】
周波数成分抽出部４１では、処理MBに隣接する復号済みMBの画素値ｖおよび予測方向ｗを入力とする。予測方向ｗに従い、復号済みMBの画素値ｖを１次元の数値列とし、直交変換により同数値列の交流周波数成分を求める。周波数成分抽出部４１からは、同周波数成分ｙを出力する。
【００４４】
周波数成分を考慮した予測値算出部４２では、隣接する復号済みMBの画素値、符号化情報に含まれる予測方向および周波数成分抽出部４１により求められる交流周波数成分ｙを入力とする。そして、処理MBに隣接する復号済み画素の画素値を直流成分とし、入力される交流周波数成分および予測方向に従い処理MB内における予測値ｐを生成する。該予測値算出部４２では、処理MB内の全ての画素における予測値ｐ(i)を生成して出力する。なお、前記周波数成分抽出部４１、周波数成分を考慮した予測値算出部４２の処理は、図２の前記周波数成分抽出部２２、周波数成分を考慮した予測値算出部２３の処理と同じである。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態を、以下に説明する。この実施形態は、符号化済みMBにおける画素値列Xをそのまま予測値とすることで予測値ｐ(i)を生成するものである。符号化装置側および復号装置側での予測値算出処理ブロック図を以下に示す。なお、本処理は、図１および図２で示した処理の特殊なケースであり、図１および図２に包含されるものである。具体的には、予測値列ｐ(i)を生成する際、DC成分をXに含まれる画素値の平均値に基づく値とし、AC成分t’(i)を画素値列Xとするものであり、前記図１および図２に包含される。
【００４６】
図１２は、符号化装置側の予測値算出処理を示したブロック図である。なお、図２と同じ符号は、同一又は同等物を示す。本発明の予測値算出部２０’は、画素値抽出部２５(N+1)〜２５(N+M)および予測値生成部２６(N+1)〜２６(N+M)からなる。画素値抽出部２５では、隣接する符号化済みMBの画素値および予め決められた予測方向の一つを入力とする。予測方向に従い、符号化済みMBの画素値を１次元の数値列とする。予測値生成部２６では、予め決められた予測方向の一つおよび画素値抽出部２５から出力される画素値列を入力とする。ただし、予測値生成部２６に入力される予測方向と、画素値抽出部２５に入力される予測方向は同一である。予測値生成部２６では、画素値抽出部２５から出力される画素値列を、そのまま処理MB内の予測値とする。予測値生成部２６は、同予測値を出力とする。
【００４７】
予測方向決定部２４には、入力映像ａ、従来の予測値算出部２１(1)〜２１（N)および本発明の予測値算出部２０’から予測値が入力され、予測値と入力映像（原画像）の差分を取ることにより残差信号を生成し、予測値に関する符号量および残差信号の大きさ等から各予測方向における符号化効率を推定し、もっとも符号化効率がよい予測方向の予測値を、処理MBにおけるイントラ符号化の予測値ｐ’(i)として出力するものである。なお、符号量および残差信号から符号化効率を推定し、符号化効率の良い予測方向を決定する手法は既存の技術を用いるものとする。
【００４８】
図１３は、復号装置側の予測値算出処理を示したブロック図である。なお、図１１と同じ符号は、同一または同等物を示す。該予測値算出処理は、予測方法判定部３３、画素値抽出部４４および予測値生成部４５からなる。予測方法判定部３３では、符号化データに含まれる予測方向に関する情報を入力とする。該予測方向が、従来手法の予測を行うものであるか、本発明手法の予測を行うものであるかを判定し、予測値の算出方法を制御する。画素値抽出部４４では、処理MBに隣接する復号済みMBの画素値および予測方向を入力とする。予測方向に従い、復号済みMBの画素値を1次元の数値列とする。画素値抽出部４４は、同画素値列を出力とする。予測値生成部４５では、隣接する復号済みMBの画素値、符号化情報に含まれる予測方向および画素値抽出部４４の出力である画素値列を入力とする。予測値生成部４５では、画素値抽出部４４から出力される画素値列を、処理MB内の予測値とする。予測値生成部４５は、同予測値を出力とする。
【００４９】
本発明は、(1)グラデーション表現を含む絵柄、(2)周期的なテクスチャを含む絵柄の映像に対して、特に、高い予測性能を期待できる。これらの絵柄の映像に対して、水平方向予測について周波数成分を考慮して予測値を生成した場合の効果について、以下に説明する。
【００５０】
図１４は、前記(1)および(2)の特徴を持つ絵柄の領域における処理MBおよび当該MBの左側に接する符号化済みMBを表している。
【００５１】
図１５は、図１４のMBが前記(1)の特徴を持つ絵柄である場合の、mライン目の水平方向予測を表しており、それぞれ(a)符号化済みMBにおける局所復号結果の画素値、(b)原画像の画素値に対して周波数成分を考慮しない従来手法を用いたときの残差信号、(c)原画像の画素値に対して本発明手法を用いたときの残差信号を表している。
【００５２】
また、図１６は、図１５と同様に、図１４のMBが前記(2)の特徴を持つ絵柄である場合の、mライン目の水平方向予測を表している。図１５、図１６より、前記(1)および(2)の特徴を含む絵柄の映像に対して、本発明手法により残差信号の発生が抑制されていることが分かる。すなわち、本発明手法により符号化効率の改善が見込まれることがわかる。
【００５３】
なお、図１４〜図１６の説明は、エンコーダにおける予測値生成に関する効果を表しているが、デコーダにおける予測値生成処理は、エンコーダにおける符号化済みMBを復号済みMBに置き換えた場合の処理と等価であるため、デコーダにおいても図１４〜図１６に示した効果と等価な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明が適用されるエンコーダの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態のイントラ予測部の構成を示すブロック図である。
【図３】イントラ４×４符号化モードにおけるイントラ予測方向の説明図である。
【図４】イントラ８×８符号化モードにおけるイントラ予測方向の説明図である。
【図５】イントラ４×４符号化モードにおける予測方向と、該予測方法に沿って１次元化される符号化済みデータを復号した画素値列Xの説明図である。
【図６】イントラ８×８符号化モードにおける予測方向と、該予測方法に沿って１次元化される符号化済みデータを復号した画素値列Xの説明図である。
【図７】図２の周波数成分抽出部と、周波数成分を考慮した予測値算出部の動作を説明するフローチャートである。
【図８】図２の周波数成分抽出部と、周波数成分を考慮した予測値算出部の動作の説明図である。
【図９】本実施形態のイントラ予測部から得られる予測値ｐ(i)と、従来装置により得られる予測値ｐ(i)を示す図である。
【図１０】本発明が適用されるデコーダの構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態のデコーダにおけるイントラ予測部の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の他の実施形態のイントラ予測部の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の他の実施形態のデコーダにおけるイントラ予測部の構成を示すブロック図である。
【図１４】符号化済みMBと処理MBの水平方向予測の概念図である。
【図１５】グラデーション表現を含む絵柄における残差信号の従来手法と本発明手法の説明図である。
【図１６】周期的なテクスチャを含む絵柄における残差信号の従来手法と本発明手法の説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１、３４・・・イントラ予測部、２、３５・・・インター予測部、２０，２０’，２１(1)〜２１（N)、４３・・・予測値算出部、２２（N+1）〜２２（N+M）、４１・・・周波数成分抽出部、２３（N+1）〜２３（N+M）、４２・・・周波数成分を考慮した予測値算出部、２４・・・予測方向決定部、３３・・・予測方法判定部。
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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