(57)【要約】  同一画面の特定の部分画像領域のみを独立に復号できるような動画像符号化及び復号を実現する仕組みを提供する。本発明の一態様に係る動画像復号装置(31)は、イントラ予測、インター予測、ループフィルタ処理等を対象として、ピクチャ内の部分画像領域を設定して、部分画像領域の外側は、ピクチャの外側と同様の扱いをし、ピクチャ内の部分画像領域以外の非部分画像領域は、そのような制限をおこなわないことを特徴とする。
2020045248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＡＬ  ＵＮＩＴを復号する動画像復号装置であって、
シーケンスパラメータセットに含まれる、段階的リフレッシュピクチャを使用するか否かに関するリフレッシュ有効情報を復号するパラメータ復号部を備え、
上記パラメータ復号部は、
上記ＮＡＬ  ＵＮＩＴのタイプを用いて、上記段階的リフレッシュピクチャであるか否かを識別し、
上記段階的リフレッシュピクチャからピクチャ全体が正しく復号できるピクチャまでのピクチャ数に関するシンタックスを復号することを特徴とする動画像復号装置。
【請求項２】
ピクチャを、CTU、CTU列、およびCTU行のうち何れか１つを最小単位とする部分画像領域および非部分画像領域に分割するピクチャ分割部と、
予測画像を生成する予測画像生成部と、を備え、
上記予測画像生成部は、
上記部分画像領域内のブロックに対し、上記部分画像領域の復号済みの画素のみを参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、または、上記ピクチャの参照ピクチャの部分画像領域を参照するインター予測を用いて、
上記非部分画像領域内のブロックに対し、上記ピクチャの復号済みの画素を参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、または、上記参照ピクチャを参照するインター予測を用いて、
上記部分画像領域を、上記参照ピクチャの部分画像領域に設定することを特徴とする請求項１に記載の動画像復号装置。
【請求項３】
上記部分画像領域は、上記ピクチャがランダムアクセス可能であるか否かに応じて、対応する処理を用いて、上記参照ピクチャの部分画像領域として設定されることを特徴とする請求項２に記載の動画像復号装置。
【請求項４】
上記ピクチャ分割部は、符号化データから復号した領域情報を用いて、上記ピクチャを分割することを特徴とする請求項２に記載の動画像復号装置。
【請求項５】
上記領域情報は、上記部分画像領域の位置とサイズとを示す情報を含むことを特徴とする請求項４に記載の動画像復号装置。
【請求項６】
ＮＡＬ  ＵＮＩＴを符号化する画像符号化装置であって、
シーケンスパラメータセットに含まれる、段階的リフレッシュピクチャを使用するか否かに関するリフレッシュ有効情報を符号化するパラメータ符号化部を備え、
上記パラメータ符号化部は、
上記ＮＡＬ  ＵＮＩＴのタイプを用いて、上記段階的リフレッシュピクチャであるか否かを識別し、
上記段階的リフレッシュピクチャからピクチャ全体が正しく復号できるピクチャまでのピクチャ数に関するシンタックスを符号化することを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項７】
ピクチャを、CTU、CTU列、およびCTU行のうち何れか１つを最小単位として部分画像領域および非部分画像領域を分割するピクチャ分割部と、
予測画像を生成する予測画像生成部と、を備え、
上記予測画像生成部は、
上記部分画像領域内のブロックに対し、上記部分画像領域の復号済みの画素のみを参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、または、上記ピクチャの参照ピクチャの部分画像領域を参照するインター予測を用いて、
上記非部分画像領域内のブロックに対し、上記ピクチャの復号済みの画素を参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、または、上記参照ピクチャを参照するインター予測を用いて、
上記部分画像領域を、上記参照ピクチャの部分画像領域に設定することを特徴とする請求項６に記載の動画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、動画像復号装置および動画像符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動画像を効率的に伝送または記録するために、動画像を符号化することによって符号化データを生成する動画像符号化装置、および、当該符号化データを復号することによって復号画像を生成する動画像復号装置が用いられている。【０００３】
具体的な動画像符号化方式としては、例えば、H.264/AVC（Advanced Video Coding）やH.265/HEVC（High-Efficiency Video Coding）にて提案されている方式などが挙げられる。【０００４】
HEVCでは、タイル(Tile)と呼ばれるピクチャを矩形に分割する手法が導入されている。タイルは、主に画面を分割して並列に符号化、復号を実行することを目的としていて、イントラ予測、動きベクトルの予測及びエントロピー符号化がタイル毎に独立に動作するようになっている。【０００５】
また、近年の動画像符号化及び復号の技術として非特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】"Algorithm Description of Joint Exploration Test Model 7", JVET-G1001, Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 2017-08-19
【非特許文献２】"Improved Cyclic Intra Refresh", JVET-K0212, Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 2018-07-10
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
タイルでは、同一画面内のイントラ予測や動きベクトルは制限されるが、インター予測の制限はない。【０００８】
同一の画面内の特定の部分画像領域のみ独立に復号するためには、部分画像領域以外を参照したインター予測処理があると、正しく復号できない。そのため、従来は、符号化側で、動きベクトルの方向の制限をする方法がある。しかし、HEVC等の最近の方式では、マージモードなど過去に符号化した動きベクトルを用いる方法があり、明示的に動きベクトルを制限することは難しく、かつ符号化効率が大きく低下するという問題があった。【０００９】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされるものであり、その目的は、同一画面の特定部分のみを独立に復号できるような動画像符号化及び復号を実現する仕組みを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る動画像復号装置は、イントラ予測、インター予測、ループフィルタ処理等を対象として、ピクチャ内の部分画像領域を設定して、部分画像領域の外側は、ピクチャの外側と同様の扱いをし、ピクチャ内の部分画像領域以外の領域は、そのような制限をおこなわないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一形態によれば、ピクチャ内に予測処理やループフィルタ処理を制限した部分画像領域を設定することにより、ピクチャ内の部分的な復号を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】符号化ストリームのデータの階層構造を示す図である。
【図２】CTUの分割例を示す図である。
【図３】参照ピクチャおよび参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。
【図４】イントラ予測モードの種類（モード番号）を示す概略図である。
【図５】本発明の部分画像領域、非部分画像領域を説明する図である。
【図６】本発明の対象ブロックが参照可能な範囲を説明する図である。
【図７】パラメータ復号部の復号処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】部分画像領域を設定するために通知されるシンタックスの一例を示す図である。
【図９】部分画像領域を設定するために通知されるシンタックスの一例を示す図である。
【図１０】部分画像領域設定手順の流れを示すフローチャートである。
【図１１】部分画像領域マップの設定を説明する図である。
【図１２】段階的リフレッシュを説明する図である。
【図１３】段階的リフレッシュに必要なシンタックスを説明する図である。
【図１４】動画像復号装置の構成を示す概略図である。
【図１５】動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本実施形態に係る動画像符号化装置を搭載した送信装置、および、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１７】本実施形態に係る動画像符号化装置を搭載した記録装置、および、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１８】本実施形態に係る画像伝送システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図18は、本実施形態に係る画像伝送システム１の構成を示す概略図である。
【００１５】
画像伝送システム１は、符号化対象画像を符号化した符号化ストリームを伝送し、伝送された符号化ストリームを復号し画像を表示するシステムである。画像伝送システム１は、動画像符号化装置（画像符号化装置）11、ネットワーク21、動画像復号装置（画像復号装置）31、及び動画像表示装置（画像表示装置）41を含んで構成される。
【００１６】
動画像符号化装置11には画像Tが入力される。
【００１７】
ネットワーク21は、動画像符号化装置11が生成した符号化ストリームTeを動画像復号装置31に伝送する。ネットワーク21は、インターネット（Internet）、広域ネットワーク（WAN:Wide Area Network）、小規模ネットワーク（LAN:Local Area Network）またはこれらの組み合わせである。ネットワーク21は、必ずしも双方向の通信網に限らず、地上デジタル放送、衛星放送等の放送波を伝送する一方向の通信網であっても良い。また、ネットワーク21は、DVD（Digital Versatile Disc）、BD（Blue-ray Disc）等の符号化ストリームTeを記録した記憶媒体で代替されても良い。
【００１８】
動画像復号装置31は、ネットワーク21が伝送した符号化ストリームTeのそれぞれを復号し、復号した１または複数の復号画像Tdを生成する。
【００１９】
動画像表示装置41は、動画像復号装置31が生成した１または複数の復号画像Tdの全部または一部を表示する。動画像表示装置41は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-luminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを備える。ディスプレイの形態としては、据え置き、モバイル、HMD等が挙げられる。また、動画像復号装置31が高い処理能力を有する場合には、画質の高い画像を表示し、より低い処理能力しか有しない場合には、高い処理能力、表示能力を必要としない画像を表示する。
【００２０】
＜演算子＞
本明細書で用いる演算子を以下に記載する。
【００２１】
>>は右ビットシフト、<<は左ビットシフト、&はビットワイズAND、|はビットワイズOR、|=はOR代入演算子であり、||は論理和を示す。
【００２２】
x?y:zは、xが真（0以外）の場合にy、xが偽（0）の場合にzをとる３項演算子である。
【００２３】
Clip3(a,b,c) は、cをa以上b以下の値にクリップする関数であり、c<aの場合にはaを返し、c>bの場合にはbを返し、その他の場合にはcを返す関数である（ただし、a<=b）。
【００２４】
abs(a)はaの絶対値を返す関数である。
【００２５】
Int(a)はaの整数値を返す関数である。
【００２６】
floor(a)はa以下の最大の整数を返す関数である。
【００２７】
ceil(a)はa以上の最大の整数を返す関数である。
【００２８】
a/dはdによるaの除算（小数点以下切り捨て）を表す。
【００２９】
＜符号化ストリームTeの構造＞
本実施形態に係る動画像符号化装置11および動画像復号装置31の詳細な説明に先立って、動画像符号化装置11によって生成され、動画像復号装置31によって復号される符号化ストリームTeのデータ構造について説明する。
【００３０】
図2は、符号化ストリームTeにおけるデータの階層構造を示す図である。符号化ストリームTe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。図2の(a)〜(f)は、それぞれ、シーケンスSEQを既定する符号化ビデオシーケンス、ピクチャPICTを規定する符号化ピクチャ、スライスSを規定する符号化スライス、スライスデータを規定する符号化スライスデータ、符号化スライスデータに含まれる符号化ツリーユニット、符号化ツリーユニットに含まれる符号化ユニットを示す図である。
【００３１】
（符号化ビデオシーケンス）
符号化ビデオシーケンスでは、処理対象のシーケンスSEQを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。シーケンスSEQは、図2(b)に示すように、ビデオパラメータセット（Video Parameter Set）、シーケンスパラメータセットSPS（Sequence Parameter Set）、ピクチャパラメータセットPPS（Picture Parameter Set）、ピクチャPICT、及び、付加拡張情報SEI（Supplemental Enhancement Information）を含んでいる。
【００３２】
ビデオパラメータセットVPSは、複数のレイヤから構成されている動画像において、複数の動画像に共通する符号化パラメータの集合および動画像に含まれる複数のレイヤおよび個々のレイヤに関連する符号化パラメータの集合が規定されている。
【００３３】
シーケンスパラメータセットSPSでは、対象シーケンスを復号するために動画像復号装置31が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの幅や高さが規定される。なお、SPSは複数存在してもよい。その場合、PPSから複数のSPSの何れかを選択する。
【００３４】
ピクチャパラメータセットPPSでは、対象シーケンス内の各ピクチャを復号するために動画像復号装置31が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの復号に用いられる量子化幅の基準値（pic_init_qp_minus26）や重み付き予測の適用を示すフラグ（weighted_pred_flag）が含まれる。なお、PPSは複数存在してもよい。その場合、対象シーケンス内の各ピクチャから複数のPPSの何れかを選択する。
【００３５】
（符号化ピクチャ）
符号化ピクチャでは、処理対象のピクチャPICTを復号するために動画像復号装置31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2(b)に示すように、スライス0〜スライスNS-1を含む（NSはピクチャPICTに含まれるスライスの総数）。
【００３６】
なお、以下、スライス0〜スライスNS-1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ストリームTe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。
【００３７】
（符号化スライス）
符号化スライスでは、処理対象のスライスSを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。スライスは、図2(b)に示すように、スライスヘッダ、および、スライスデータを含んでいる。
【００３８】
スライスヘッダには、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31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、スライスヘッダに含まれる符号化パラメータの一例である。
【００３９】
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、または、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、または、イントラ予測を用いるＢスライスなどが挙げられる。なお、インター予測は、単予測、双予測に限定されず、より多くの参照ピクチャを用いて予測画像を生成してもよい。以下、P、Bスライスと呼ぶ場合には、インター予測を用いることができるブロックを含むスライスを指す。
【００４０】
なお、スライスヘッダは、ピクチャパラメータセットPPSへの参照（pic_parameter_set_id）を含んでいても良い。
【００４１】
（符号化スライスデータ）
符号化スライスデータでは、処理対象のスライスデータを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。スライスデータは、図1(d)に示すように、CTUを含んでいる。CTUは、スライスを構成する固定サイズ（例えば64x64）のブロックであり、最大符号化単位（LCU:Largest Coding Unit）と呼ぶこともある。
【００４２】
（符号化ツリーユニット）
図2(e)には、処理対象のCTUを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。CTUは、再帰的な４分木分割（QT（Quad Tree）分割）、２分木分割（BT（Binary Tree）分割）あるいは３分木分割（TT（Ternary Tree）分割）により符号化処理の基本的な単位である符号化ユニットCUに分割される。BT分割とTT分割を合わせてマルチツリー分割（MT（Multi Tree）分割）と呼ぶ。再帰的な４分木分割により得られる木構造のノードのことを符号化ノード（Coding Node）と称する。４分木、２分木、及び３分木の中間ノードは、符号化ノードであり、CTU自身も最上位の符号化ノードとして規定される。
【００４３】
CTは、CT情報として、QT分割を行うか否かを示すQT分割フラグ（cu_split_flag）、MT分割の分割方法を示すMT分割モード（split_mt_mode）、MT分割の分割方向を示すMT分割方向（split_mt_dir）、MT分割の分割タイプを示すMT分割タイプ（split_mt_type）を含む。cu_split_flag、split_mt_flag、split_mt_dir、split_mt_type は符号化ノード毎に伝送される。
【００４４】
cu_split_flagが１の場合、符号化ノードは４つの符号化ノードに分割される（図2(b)）。cu_split_flagが０の時、split_mt_flagが０の場合に符号化ノードは分割されず１つのCUをノードとして持つ（図2(a)）。CUは符号化ノードの末端ノードであり、これ以上分割されない。CUは、符号化処理の基本的な単位となる。
【００４５】
split_mt_flagが１の場合に符号化ノードは以下のようにMT分割される。split_mt_typeが０の時、split_mt_dirが１の場合に符号化ノードは２つの符号化ノードに水平分割され（図2(d)）、split_mt_dirが０の場合に符号化ノードは２つの符号化ノードに垂直分割される（図2(c)）。また、split_mt_typeが１の時、split_mt_dirが１の場合に符号化ノードは３つの符号化ノードに水平分割され（図2(f)）、split_mt_dirが０の場合に符号化ノードは３つの符号化ノードに垂直分割される（図2(e)）。
【００４６】
また、CTUのサイズが64x64画素の場合には、CUのサイズは、64x64画素、64x32画素、32x64画素、32x32画素、64x16画素、16x64画素、32x16画素、16x32画素、16x16画素、64x8画素、8x64画素、32x8画素、8x32画素、16x8画素、8x16画素、8x8画素、64x4画素、4x64画素、32x4画素、4x32画素、16x4画素、4x16画素、8x4画素、4x8画素、及び、4x4画素の何れかをとり得る。
【００４７】
（符号化ユニット）
図1(f)に示すように、処理対象の符号化ユニットを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。具体的には、CUは、CUヘッダCUH、予測パラメータ、変換パラメータ、量子化変換係数等から構成される。CUヘッダでは予測モード等が規定される。
【００４８】
予測処理は、CU単位で行われる場合と、CUをさらに分割したサブCU単位で行われる場合がある。CUとサブCUのサイズが等しい場合には、CU中のサブCUは１つである。CUがサブCUのサイズよりも大きい場合、CUは、サブCUに分割される。たとえばCUが8x8、サブCUが4x4の場合、CUは水平２分割、垂直２分割からなる、４つのサブCUに分割される。
【００４９】
予測の種類（予測モード）は、イントラ予測と、インター予測の２つがある。イントラ予測は、同一ピクチャ内の予測であり、インター予測は、互いに異なるピクチャ間（例えば、表示時刻間、レイヤ画像間）で行われる予測処理を指す。
【００５０】
変換・量子化処理はCU単位で行われるが、量子化変換係数は4x4等のサブブロック単位でエントロピー符号化してもよい。
【００５１】
（予測パラメータ）
予測画像は、ブロックに付随する予測パラメータによって導出される。予測パラメータには、イントラ予測とインター予測の予測パラメータがある。
【００５２】
以下、インター予測の予測パラメータについて説明する。インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1と、参照ピクチャインデックスrefIdxL0、refIdxL1と、動きベクトルmvL0、mvL1から構成される。予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1は、各々L0リスト、L1リストと呼ばれる参照ピクチャリストが用いられるか否かを示すフラグであり、値が１の場合に対応する参照ピクチャリストが用いられる。なお、本明細書中「ＸＸであるか否かを示すフラグ」と記す場合、フラグが０以外（たとえば１）をＸＸである場合、０をＸＸではない場合とし、論理否定、論理積などでは１を真、０を偽と扱う（以下同様）。但し、実際の装置や方法では真値、偽値として他の値を用いることもできる。
【００５３】
インター予測パラメータを導出するためのシンタックス要素には、例えば、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXがある。
【００５４】
（参照ピクチャリスト）
参照ピクチャリストは、参照ピクチャメモリ306に記憶された参照ピクチャからなるリストである。図4は、低遅延用のピクチャ構造における参照ピクチャおよび参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。図中(a)において、矩形はピクチャ、矢印はピクチャの参照関係、横軸は時間、矩形中のI、P、Bは各々イントラピクチャ、単予測ピクチャ、双予測ピクチャ、矩形中の数字は復号順を示す。図に示すように、ピクチャの復号順は、I0、P1/B1、P2/B2、P3/B3、P4/B4であり、表示順も同じである。図中(b)に、ピクチャB3（対象ピクチャ）の参照ピクチャリストの例を示す。参照ピクチャリストは、参照ピクチャの候補を表すリストであり、１つのピクチャ（スライス）が１つ以上の参照ピクチャリストを有してもよい。図の例では、対象ピクチャB3は、L0リストRefPicList0およびL1リストRefPicList1の２つの参照ピクチャリストを持つ。個々のCUでは、参照ピクチャリストRefPicListX（X=0または1）中のどのピクチャを実際に参照するかを参照ピクチャインデックスrefIdxLXで指定する。図は、refIdxL0=2、refIdxL1=0の例である。対象ピクチャがP3の場合、参照ピクチャリストはL0リストのみである。なお、LXは、L0予測とL1予測を区別しない場合に用いられる記述方法であり、以降では、LXをL0、L1に置き換えることでL0リストに対するパラメータとL1リストに対するパラメータを区別する。
【００５５】
（マージ予測とAMVP予測）
予測パラメータの復号（符号化）方法には、マージ予測（merge）モードとAMVP（Adaptive Motion Vector Prediction、適応動きベクトル予測）モードがあり、マージフラグmerge_flagは、これらを識別するためのフラグである。
【００５６】
マージ予測モードは、予測リスト利用フラグpredFlagLX（またはインター予測識別子inter_pred_idc）、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めずに、既に処理した近傍ブロックの予測パラメータから導出する用いるモードである。マージインデックスmerge_idxは、処理が完了したブロックから導出される予測パラメータ候補（マージ候補）のうち、いずれの予測パラメータを対象ブロックの予測パラメータとして用いるかを示すインデックスである。
【００５７】
AMVPモードは、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めるモードである。なお、動きベクトルmvLXは、予測ベクトルmvpLXを識別する予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxと差分ベクトルmvdLXとして符号化される。インター予測識別子inter_pred_idcは、参照ピクチャの種類および数を示す値であり、PRED_L0、PRED_L1、PRED_BIの何れかの値をとる。PRED_L0、PRED_L1は、各々L0リスト、L1リストで管理された１枚の参照ピクチャを用いる単予測を示す。PRED_BIはL0リストとL1リストで管理された２枚の参照ピクチャを用いる双予測BiPredを示す。
【００５８】
（動きベクトル）
動きベクトルmvLXは、異なる２つのピクチャ上のブロック間のシフト量を示す。動きベクトルmvLXに関する予測ベクトル、差分ベクトルを、それぞれ予測ベクトルmvpLX、差分ベクトルmvdLXと呼ぶ。
【００５９】
以下、イントラ予測の予測パラメータについて説明する。イントラ予測パラメータは、輝度予測モードIntraPredModeY、色差予測モードIntraPredModeCから構成される。図5は、イントラ予測モードの種類（モード番号）を示す概略図である。図に示すように、イントラ予測モードは、例えば67種類（0〜66）存在する。例えば、Planar予測（0）、DC予測（1）、Angular予測（2〜66）である。さらに、色差ではLMモード（67〜72）を追加してもよい。
【００６０】
イントラ予測パラメータを導出するためのシンタックス要素には、例えば、prev_intra_luma_pred_flag、mpm_idx、rem_selected_mode_flag、rem_selected_mode、rem_non_selected_mode等がある。
【００６１】
（MPM）
prev_intra_luma_pred_flagは、対象ブロックの輝度予測モードIntraPredModeYとMPM（Most Probable Mode）とが一致するか否かを示すフラグである。MPMは、MPM候補リストmpmCandList[]に含まれる予測モードである。MPM候補リストは、隣接ブロックのイントラ予測モードおよび所定のイントラ予測モードから、対象ブロックに適用される確率が高いと推定される候補を格納したリストである。prev_intra_luma_pred_flagが１の場合、MPM候補リストとインデックスmpm_idxを用いて、対象ブロックの輝度予測モードIntraPredModeYを導出する。
【００６２】
IntraPredModeY = mpmCandList[mpm_idx]
（REM）
prev_intra_luma_pred_flagが０の場合、イントラ予測モード全体からMPM候補リストに含まれるイントラ予測モードを除いた残りのモードRemIntraPredModeからイントラ予測モードを選択する。RemIntraPredModeとして選択可能なイントラ予測モードは、「非MPM」または「REM」と呼ばれる。フラグrem_selected_mode_flagは、rem_selected_modeを参照してイントラ予測モードを選択するのか、または、rem_non_selected_modeを参照してイントラ予測モードを選択するのかを指定するフラグである。RemIntraPredModeは、rem_selected_mode、あるいは、rem_non_selected_modeを用いて導出される。
【００６３】
（部分画像領域符号化・復号領域）
同一のピクチャ内に部分画像領域を設定し、部分画像領域はその他の領域の画素を使わずに符号化、復号処理を行い、その他の領域は、ピクチャ全体を使って符号化、復号処理を行うことを特徴とする動画像符号化、復号方法を説明する。
【００６４】
図5は、本発明の領域Ａ、領域Ｂを説明する図である。本発明の動画像符号化装置、復号装置では、ピクチャ内の領域Ａと領域Ｂの領域を設定する。例えば、領域Ａおよび領域Ｂは、後述する部分画像領域制御部によって設定される。Ａの領域は、領域Ａからしか予測処理ができず、領域の外側は、ピクチャやタイルの外側と同様のパディング等の処理を行う。一方、Ｂの領域は、Ａの領域も含むピクチャ全体から予測処理が可能である。ここで予測処理とは、イントラ予測、インター予測、ループフィルタ処理等を指す。領域Ａは、領域Ａ内で符号化処理・復号処理が閉じているので領域Ａだけを復号することができる。
【００６５】
以後、領域Ａを部分画像領域（第１の領域、制御領域、クリーン領域、リフレッシュ済領域、領域Ａ）と呼ぶ。逆に、部分画像領域以外の領域を、非部分画像領域（第２の領域、非制御領域、ダーティー領域、未リフレッシュ領域、領域Ｂ、制限領域外）とも呼ぶことにする。
【００６６】
例えば、イントラ予測のみから符号化・復号される領域で、かつ、イントラ予測において既に符号化した領域（後述のイントラのみからなる新規リフレッシュ領域IRA）は、部分画像領域である。イントラ予測から構成されるこの部分画像領域をさらに参照して、符号化・復号する領域もまた部分画像領域である。さらに、例えばインター予測のように、参照ピクチャ中の部分画像領域を参照して符号化・復号する領域も、部分画像領域である。つまり、部分画像領域とは、非部分画像領域の画素を参照せず、部分画像領域の画素のみを参照して符号化・復号される領域である。
【００６７】
以下、部分画像領域の左上位置を(xRA_st, yRA_st)、右下位置を(xRA_en, yRA_en)、サイズを(wRA, hRA)で示す。また、位置とサイズは以下の関係があるので一方から他方を導出してもよい。
【００６８】
xRA_en = xRA_st + wRA - 1
yRA_en = yRA_st + hRA - 1
また、下記のように導出することもできる。
【００６９】
wRA = xRA_en - xRA_st + 1
hRA = yRA_en - yRA_st + 1
さらに、時刻jの制限参照領域の左上位置を(xRA_st[j], yRA_st[j])、右下位置を(xRA_en[j], yRA_en[j])、サイズを(wRA[j], hRA[j])で示す。また、参照ピクチャRefの制限参照領域の位置を(xRA_st[Ref], yRA_st[Ref])、右下位置を(xRA_en[Ref], yRA_en[Ref])、サイズを(wRA[Ref], hRA[Ref])で示してもよい。
【００７０】
（部分画像領域の判定）
例えば、あるピクチャが時刻i、あるブロックの位置が(x, y)の場合、以下の式で位置の画素が部分画像領域内であるかを判定してもよい。
【００７１】
IsRA(x, y) = (xRA_st[i] <= x && x <= xRA_en[i] && yRA_st[i] <= y && y <= yRA_en[i])
または以下の判定式でもよい。
【００７２】
IsRA(x, y) = (xRA_st[i] <= x && x < xRA_st[i]+wRA[i] && yRA_st[i] <= y && y < yRA_st[i]+hRA[i])
IsRA(xRef, yRef) = (xRA_st[Ref] <= xRef && xRef <= xRA_en[Ref] && yRA_st[Ref] <= yRef && yRef <= yRA_en[Ref])
例えば、対象ピクチャが時刻i、対象ブロックPbの左上座標が(xPb, yPb)、幅と高さがbWとbHの場合、動画像復号装置及び動画像符号化装置のイントラ予測部、動き補償部、ループフィルタは対象ブロックPbが部分画像領域内にある場合、IsRA(Pb)を以下の判定式で導出する。
【００７３】
IsRA(Pb) = (xRA_st[i] <= xPb && xPb <= xRA_en[i] && yRA_st[i] <= yPb && yPb <=
yRA_en[i])
または以下の判定式でもよい。
【００７４】
IsRA(Pb) = (xRA_st[i] <= xPb && xPb < xRA_st[i]+wRA[i] && yRA_st[i] <= yPb && yPb < yRA_st[i]+hRA[i])
（部分画像領域の参照領域の基本動作）
本明細書の動画像符号化装置および動画像復号装置は以下の動作を行う。
【００７５】
図6は、本発明におけるイントラ予測、インター予測、ループフィルタにおいて、部分画像領域が参照可能な範囲を示す図である。図6(a)は、部分画像領域に含まれる対象ブロックが参照可能な範囲を示す。図6(a)のピクチャにおいて太線で囲まれている領域は、部分画像領域に含まれる、既に符号化・復号された領域である。対象ブロックと同じピクチャ（対象画像i）中の部分画像領域に含まれる、既に符号化・復号された領域は、対象ブロックがイントラ予測、インター予測、ループフィルタで参照できる範囲である。同様に、参照ピクチャ(参照画像j)中の部分画像領域は、対象ブロックがインター予測、ループフィルタで参照できる範囲である。図6(b)は、非部分画像領域に含まれる対象ブロックが参照可能な範囲を示す。図6(b)のピクチャにおいて太線で囲まれている領域は、対象ピクチャ中の既に符号化・復号された領域である。対象ピクチャ(対象画像i)中の既に符号化または復号された領域は、対象ブロックがイントラ予測、インター予測で参照できる範囲である。同様に、参照ピクチャ(参照画像j)中の全ての領域がインター予測で参照できる範囲である。なお、タイルやスライス、ウェーブフロントなどの並列処理や参照制限を用いる場合には、上記に加え他の制限が加わることもある。
・部分画像領域に含まれる対象ブロックは、対象ピクチャ中の部分画像領域の画素のみを参照するイントラ予測、もしくは、参照ピクチャの制限参照領域を参照するインター予測を行う。
・部分画像領域に含まれる対象ブロックは、対象ピクチャ中の部分画像領域の符号化パラメータ（例えばイントラ予測方向、動きベクトル、参照ピクチャインデックス）を参照して、もしくは、参照ピクチャの制限参照領域の符号化パラメータを参照して、対象ブロックの符号化パラメータを導出する。
・部分画像領域に含まれる対象ブロックは、対象ピクチャ中の部分画像領域の画素のみを参照して、ループフィルタ処理を行う。
【００７６】
（部分画像領域の判定と利用可能性）
イントラ予測のMPM導出、インター予測のマージ候補導出などにおいて、隣接領域の予測パラメータを用いて、対象ブロックの予測パラメータ(イントラ予測モード、動きベクトル)を導出することがある。このような場合に以下の処理を行っても良い。イントラ予測及びインター予測で対象ブロックが部分画像領域(IsRA(xPb, yPb)が真)で対象ブロックの隣接ブロックの参照位置(xNbX, yNbX)が非部分画像領域の場合（IsRA(xNbX, yNbX)が偽）の場合、予測パラメータ導出に隣接ブロックの値を用いない。すなわち、対象ブロックが部分画像領域(IsRA(xPb, yPb)が真)で対象ブロックの隣接ブロックの参照位置(xNbX, yNbX)が部分画像領域の場合（IsRA(xNbX, yNbX)が真）である場合に、その位置(xNbX, yNbX)を予測パラメータの導出に用いる。
【００７７】
なお、上記では予測候補の導出で説明したが、画面外や並列処理単位（スライス境界、タイル境界）の判定と同様に画面外の判定の全般に、部分画像領域の判定を用いてもよい。この場合、対象ブロックが部分画像領域(IsRA(xPb, yPb)が真)で対象ブロックの参照位置(xNbX, yNbX)が部分画像領域の場合（IsRA(xNbX, yNbX)が真）である場合には、参照位置(xNbX, yNbX)を参照不可能（availableNbX=0）と判定する。すなわち、対象ブロックが画面内にあり、かつ、対象ブロックと参照位置が同じ異なる並列処理単位にはなく、対象ブロックが非部分画像領域にある、か、対象ブロックの参照位置(xNbX, yNbX)が部分画像領域の場合（IsRA(xNbX, yNbX)が真）に、参照位置(xNbX, yNbX)を参照可能（availableNbX=1）と判定する。イントラ予測及びインター予測では、参照位置(xNbX, yNbX)を参照可能（availableNbX=1）の場合において、その参照位置の予測パラメータを、対象ブロックの予測パラメータの導出に用いる。
【００７８】
（制限参照領域の判定と、制限参照領域のクリップ）
また、参照ピクチャが時刻j、参照画素の左上位置が(xRef,yRef)の場合、動き補償部、は参照画素が制限参照領域内にある場合を以下の判定式で導出する。
【００７９】
IsRA(xRef, yRef) = (xRA_st[j] <= xRef && xRef <= xRA_en[j] && yRA_st[j] <= yRef && yRef <= yRA_en[j] )
または以下の判定式でもよい。
【００８０】
IsRA(xRef, yRef) = (xRA_st[j] <= xRef && xRef < xRA_st[j]+wRA[j] && yRA_st[i] <= yRef && yRef < yRA_st[j]+hRA[j])
また、動き補償部は、以下の式を用いて、参照画素を部分画像領域内の位置にクリップしても良い。
【００８１】
xRef = Clip3(xRA_st[j], xRA_en[j], xRef)
yRef = Clip3(yRA_st[j], yRA_en[j], yRef)
または以下の導出式でもよい。
【００８２】
xRef = Clip3(xRA_st[j], xRA_st[j]+wRA[j]-1, xRef)
yRef = Clip3(yRA_st[j], yRA_st[j]+hRA[j]-1, yRef)
なお、部分画像領域の位置は、後述の段階的リフレッシュ情報により動画像符号化装置から動画像復号装置に伝送する。なお、部分画像領域の位置やサイズは、時刻(例えばPOC)に従って導出せずに、対象ピクチャを復号した後、もしくは、対象ピクチャの復号開始時点で、参照メモリ内の参照ピクチャRefを設定してもよい。この場合、参照ピクチャRefを指定することにより、その部分画像領域の位置とサイズを導出することができる。
【００８３】
（SDRピクチャ）
AVCやHEVCでのIDR(Instantaneous Decoder Refresh)ピクチャは、ピクチャ全体がイントラCTUとなっていて、ランダムアクセス可能で、独立して復号可能なピクチャとして、符号化データのランダムアクセスを実現していた。本実施の形態では、部分画像領域をすべてイントラ符号化したピクチャは、SDR(Sequentially Decoder Refresh)ピクチャとして、NAL（Network Abstraction Layer）のnal_unit_typeで識別できるようにする。
【００８４】
SDRピクチャでは、ピクチャ内の部分画面領域を独立して復号することが可能で、部分画面領域に対してランダムアクセス可能である。
従来のIDRピクチャは、ピクチャ全体がイントラとなっていたのに対して、SDRピクチャはピクチャの一部がイントラなので、符号量の変動が小さい。
【００８５】
（パラメータ復号部302）
パラメータ復号部302は、SDRピクチャにおいて、例えば、以下のように部分画像領域を設定する。
・左上のCTUの座標と、幅および高さのCTU数で規定される矩形として部分画像領域を設定する。
・左上の画素位置と、幅および高さの画素数で規定される矩形として部分画像領域を設定する。
・一枚のピクチャ中に複数の部分画像領域を設定する。
・複数ある部分画像領域同士が重複するよう部分画像領域を設定する。
【００８６】
複数ある部分画像領域同士が重複するとは、例えば、一枚のピクチャ中に含まれる複数の部分画像領域が、同じ位置のCTUを含むものであってよいことを示す。
【００８７】
また、GOP(Group Of Picture)における複数のピクチャの各部分画像領域同士が重複してもよい。ここで、各部分画像領域同士が重複するとは、SDRピクチャにおいて設定される部分画像領域と、SDRピクチャの次のピクチャにおいて設定される部分画像領域とが、同じ位置のCTUを含むことに相当する。部分画像領域同士が重複するピクチャの枚数は特に限定されず、GOPにおいて、SDRピクチャから連続する複数のピクチャである。
【００８８】
（パラメータ復号部302による処理の流れ(SDRピクチャ)）
図8は、パラメータ復号部302が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【００８９】
（ステップS1)
復号を開始してステップS2に進む。
【００９０】
（ステップS2)
パラメータ復号部302が、NALのnal_unit_typeで、対象ピクチャがSDRピクチャであるか否かを判定する。SDRピクチャである場合は、S3に進み、SDRピクチャでない場合は、S4に進む。
【００９１】
（ステップS3）
対象ピクチャ内に含まれる部分画像領域をイントラ予測で復号する領域として設定し、S4に進む。
【００９２】
（ステップS4）
パラメータ復号部302は、対象ピクチャを復号する。
【００９３】
このように部分画像領域を設定することにより、動画像復号装置31は、SDRピクチャから連続するピクチャの部分画像領域のみの動画像を復号することができる。
【００９４】
（領域情報の例１）
部分画像領域を設定するためのシンタックスは、ピクチャパラメータセットに含まれてもよい。図8は、部分画像領域を設定するために通知されるシンタックスの一例を示す図である。partial_region_modeとは、ピクチャ中に部分画像領域を定義するか否かを特定するための情報である。動画像復号装置31が備えるエントロピー復号部301は、ピクチャパラメータセットに含まれるpartial_region_modeが1である場合、部分画像領域の設定が必要であると判断し、num_of_patial_region_minus1を復号する。
【００９５】
num_of_patial_region_minus1は、ピクチャ中の「部分画像領域の数‐1」を示す。position_ctu_adress[i]はピクチャ中に複数あるうちのi番目の部分画像領域の左上のCTUのアドレスを示す。region_ctu_width_minus1[i]はピクチャ中に複数あるうちのi番目の「部分画像領域のCTUの水平方向の数‐1」を示す。region_ctu_height_minus1[i]はピクチャ中に複数あるうちのi番目の「部分画像領域のCTUの垂直方向の数-1」を示す。
【００９６】
エントロピー復号部301は、iがnum_of_patial_region_minus1の値と等しくなるまで、iに1ずつ加算を行い、position_ctu_adress[i]、region_ctu_width_minus1[i]、region_ctu_height_minus1[i]を復号する。
【００９７】
そして、動画像復号装置31が備える部分画像領域制御部320は、各iについて、
position_ctu_adress[i]
region_ctu_width_minus1[i]
region_ctu_height_minus1[i]
によって特定される位置及びサイズを有する部分画像領域を対象ピクチャ内に設定する。
【００９８】
なお、
num_of_patial_region_minus1
position_ctu_adress[i]
region_ctu_width_minus1[i]
region_ctu_height_minus1[i]          
は、部分画像領域を特定するための領域情報の一例である。
【００９９】
（領域情報の例２）
部分画像領域を設定するためのシンタックスは、スライスヘッダに含まれてもよい。図9は、部分画像領域を設定するために通知されるシンタックスの一例を示す図である。first_slice_segment_in_pic_flagは、当該スライスが、復号順で最初のスライスであるか否かを示すフラグである。first_slice_segment_in_pic_flagが1の場合、最初のスライスであることを示す。また、first_slice_segment_in_pic_flagが0の場合、最初のスライスでないことを示す。動画像復号装置31が備えるエントロピー復号部301は、first_slice_segment_in_pic_flagが1であった場合、partial_region_modeが設定され、num_of_patial_region_minus1を復号する。
【０１００】
num_of_patial_region_minus1は、スライス中の「部分画像領域の数‐1」を示す。position_ctu_adress[i]はスライス中に複数あるうちのi番目の部分画像領域の左上のCTUのアドレスを示す。region_ctu_width_minus1[i]はスライス中に複数あるうちのi番目の「部分画像領域のCTUの水平方向の数‐1」を示す。region_ctu_height_minus1[i]はスライス中に複数あるうちのi番目の「部分画像領域のCTUの垂直方向の数-1」を示す。
【０１０１】
エントロピー復号部301は、iがnum_of_patial_region_minus1の値と等しくなるまで、iに1ずつ加算を行い、position_ctu_adress[i]、region_ctu_width_minus1[i]、region_ctu_height_minus1[i]を復号する。
【０１０２】
そして、動画像復号装置31が備える部分画像領域制御部320は、各iについて、
position_ctu_adress[i]
region_ctu_width_minus1[i]
region_ctu_height_minus1[i]
によって特定される位置及びサイズを有する部分画像領域を対象スライス内に設定する。
【０１０３】
なお、
num_of_patial_region_minus1
position_ctu_adress[i]
region_ctu_width_minus1[i]
region_ctu_height_minus1[i]
は、部分画像領域を特定するための領域情報の一例である。
【０１０４】
なお、上の例では、1CTUを最小の単位としているが、1もしくは複数のCTU列、または、1もしくは複数のCTU行および複数のCTUを最小の単位として設定してもよい。
【０１０５】
（部分画像領域設定手順例）
図10は、ピクチャパラメータセットにおいて部分画像領域が定義されたときの動画像復号装置31が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【０１０６】
（ステップS1）
復号処理を開始してステップS2に進む。
【０１０７】
（ステップS2)
エントロピー復号部301は、partial_region_modeである場合（partial_region_modeが1である場合）はステップS3に進み、partial_region_modeでない場合（partial_region_modeが0である場合）はステップS4に進む。
【０１０８】
（ステップS3）
partial_region_modeである場合は、エントロピー復号部301は、領域情報に含まれる各シンタックスを復号し、部分画像領域制御部320は、当該各シンタックスによって指定される部分画像領域を定義し、処理を終了する。具体的な部分画像領域の設定処理は、上述の通りである。
【０１０９】
（ステップS4）
もし、partial_region_modeでない場合は、動画像復号装置31は、部分画像領域を消去し、処理を終了する。
【０１１０】
（部分画像領域マップ）
パラメータ復号部302は、ピクチャ毎の部分画像領域の位置を表す情報として部分画像領域マップ（partial_region_map）を設定する構成としてもよい。
【０１１１】
図11は、部分画像領域を設定するために通知されるシンタックスの一例を示す図である。partial_region_mapは、ピクチャ内のCTU毎の部分画面領域か否かを表すシンタックスである。動画像復号装置31が備えるエントロピー復号部301は、partial_region_mapが１である場合は、部分画像領域であり、partial_region_mapが０である場合は、非部分画像領域であると判断する。partial_region_modeとは、ピクチャ中に部分画像領域を定義するか否かを特定するための情報である。
【０１１２】
PicHeightInCtbsYは、ピクチャの垂直方向のCTU数、PicWidthInCtbsYは、ピクチャの水平方向のCTU数を示す。
【０１１３】
iがnum_of_partial_region_minus1+1と等しくなるまで、iに1ずつ加算を行い、y=position_ctu_adress[i]/PicWidthInCtbsYおよびx=position_ctu_adress[i]%PicWidthInCtbsYを算出する。
【０１１４】
jがregion_ctu_width_minus1[i]と等しくなるまで、jに1ずつ加算を行うと共に、kがrgion_ctu_height_minus1[i]と等しくなるまで、kに1ずつ加算を行い、対応するpartial_region_map[h+j][w+k]を1に設定する。
【０１１５】
パラメータ復号部302の部分画像領域制御部320は、このようにして生成されたpartial_region_mapを参照して、部分画像領域を設定する構成としてもよい。
【０１１６】
また、ピクチャ毎に保存された、部分画像領域の位置を表すpartial_region_mapの情報は、復号ピクチャメモリのDPB(Decoder Picture Buffer)で管理される。また、partial_region_mapの情報は、予測画像生成部308が行うインター予測に用いるために、参照ピクチャメモリ306の参照ピクチャリストに格納される。
【０１１７】
ここで、CTUの復号及び符号化の順序は、動画像復号装置31は、部分画像領域内のCTUと、非部分画像領域内のCTUを区別せずに、ピクチャあるいは、タイル単位で、ラスタースキャン順に復号し、動画像符号化装置11は、部分画像領域内のCTUと、非部分画像領域内のCTUとを、区別せずに、ラスタースキャン順に符号化する。
【０１１８】
また、エントロピー符号化部104が、部分画像領域と、非部分画像領域とを区別せずに、エントロピー符号化を行い、エントロピー復号部301が、部分画像領域と、非部分画像領域とで、独立してエントロピー復号を行う構成とする。より具体的には、エントロピー符号化部104及びエントロピー復号部301は、部分画像領域と非部分画像領域とで連続して、コンテキストを更新する構成とする。
【０１１９】
本実施の形態で説明した部分画像領域と非部分画像領域の概念は、復号及び符号化の順序とは独立の概念であることから、CTUの復号及び符号化の順序は、部分画像領域と、非部分画像領域とで互いに独立していてもよい。
【０１２０】
一例として、動画像復号装置31は、部分画像領域内のCTUと、非部分画像領域内のCTUとを、互いに独立してラスタースキャン順に復号し、動画像符号化装置11は、部分画像領域内のCTUと、非部分画像領域内のCTUとを、互いに独立してラスタースキャン順に符号化する構成としてもよい。
【０１２１】
また、エントロピー符号化部104が、部分画像領域と、非部分画像領域とで、独立してエントロピー符号化を行い、エントロピー復号部301が、部分画像領域と、非部分画像領域とで、独立してエントロピー復号を行う構成としてもよい。より具体的には、エントロピー符号化部104及びエントロピー復号部301は、部分画像領域と非部分画像領域とで独立してコンテキストを更新する構成としてもよい。
【０１２２】
（部分画像領域の復号）
上記の構成で、SDRピクチャで部分画像領域を初期設定する。時間的に連続する部分画像領域を設定した動画像信号を動画像符号化装置11で符号化し、ビットストリームを作成する。動画像復号装置31は、まず、ビットストリーム中のNALのnal_unit_typeから、SDRピクチャを見つけると、SDRピクチャの部分画像領域に対し非部分領域を参照せずにイントラ符号化、ループフィルタ処理を行う。従って、部分画像領域を正しく復号できる。その後に復号されるピクチャの部分画像領域は、インター符号化の場合、非部分画像領域を参照せず、イントラ符号化とループフィルタ処理は、当該ピクチャの非部分画像領域を参照しないことから、部分画像領域が正しく復号できることが保証できる。
【０１２３】
（第２の実施形態）
（段階的リフレッシュ）
本発明の部分画像領域の符号化、復号方法をイントラリフレッシュに応用した場合の実施の形態について説明する。一般に、イントラリフレッシュとは、ピクチャ内の一部にイントラ符号化する領域を設定し、その領域を時間的にピクチャ内で移動させて、一定の期間内にピクチャ全体をイントラ符号化ができるようにする方法である。ピクチャ内を一定の期間内に分けて、イントラ符号化することで、特定のピクチャの符号量を増加させることなく、ピクチャ全体をイントラ符号化し、ランダムアクセスを実現し、ビットストリーム中の誤りがあった場合の誤りからの回復を実現することを目的としている。本実施の形態では、部分画面領域の符号化、復号と、SDRピクチャを用いること、イントラリフレッシュと同等の段階的リフレッシュの機能を実現する。
【０１２４】
図12(a)は、本実施の形態の段階的リフレッシュの概要を説明する図である。本実施の形態の段階的リフレッシュでは、まず、パラメータ符号化部111で、ピクチャ内の一部に部分画像領域Aを設定し、その部分画像領域をイントラ符号化したSDRピクチャからスタートして、部分画面領域Aは、時間的に、以前の部分画像領域を含みかつ領域が増加させて部分画面領域Aがピクチャ全体となった時、段階リフレッシュが終了するものとする。
【０１２５】
動画像復号化装置31では、SDRピクチャをアクセスポイントしてビットストリームから復号を初めて、Aの領域がピクチャ全体となるまで復号すれば、ピクチャ全体が正しく復号できる。
【０１２６】
部分画像領域の設定方法は、第１の実施の形態で説明した方法でPPSやスライスヘッダで明示的してもよいし、後述するseq_refresh_enable_flagが１の場合は、SDRピクチャにおいて部分画像領域を設定した後、ピクチャの符号化順に、部分画像領域を１CTU列、１CTU行、又は１CTU毎に暗黙的に増やしてもよい。
【０１２７】
なお、段階的リフレッシュでは、自身は他のピクチャを参照するが、他のピクチャから参照されない非参照ピクチャでは、部分画像領域は、設定しなくてもよい。
【０１２８】
図12(b)は、本実施の形態の別の段階的リフレッシュの概要を説明する図である。本実施の形態の段階的リフレッシュでは、まず、パラメータ符号化部111で、ピクチャ内の一部に部分画像領域Aを設定し、その部分画像領域をイントラ符号化したSDRピクチャからスタートして、部分画面領域Aは、時間的に、以前の部分画像領域を含みかつ領域を増加させる。この時、増加させた部分画像領域は、イントラ符号化する。そして、部分画面領域Aがピクチャ全体となった時、段階リフレッシュが終了するものとする。増加させた部分画像領域は、時間方向に予測するインター予測が当たりづらいので符号化パラメータを参照して、部分画像領域を符号化してもよい。
【０１２９】
動画像復号化装置31では、SDRピクチャをアクセスポイントしてビットストリームから復号を初めて、Aの領域がピクチャ全体となるまで復号すれば、ピクチャ全体が正しく復号できる。
【０１３０】
図13は、段階的リフレッシュを実現するために通知されるシンタックスの一例を示す図である。図13は、シーケンスパラメータセット（SPS）で通知されるシンタックス（段階的リフレッシュ情報）を示す。seq_refresh_enable_flagは、SDRピクチャ以降のピクチャにおいて、段階的リフレッシュを使用するか否かを示すフラグである。パラメータ復号部302は段階的リフレッシュ情報を復号し、動画像復号装置31は、seq_refresh_enable_flagフラグが１の場合、段階的リフレッシュを用いて復号し、０の場合、段階的リフレッシュを用いない。パラメータ復号部302は、seq_refresh_enable_flagが１の場合、seq_refresh_periodを復号する。seq_refresh_periodは、ランダムアクセスポイントであるSDRピクチャから、ピクチャ全体が正しく復号できるまでのピクチャ数を示す。なお、この時、非参照ピクチャの数はカウントしなくともよい。
【０１３１】
（動画像復号装置の構成）
本実施形態に係る動画像復号装置31（図14)の構成について説明する。
【０１３２】
動画像復号装置31は、エントロピー復号部301、パラメータ復号部（予測画像復号装置）302、ループフィルタ305、参照ピクチャメモリ306、予測パラメータメモリ307、予測画像生成部（予測画像生成装置）308、逆量子化・逆変換部311、及び加算部312を含んで構成される。なお、後述の動画像符号化装置11に合わせ、動画像復号装置31にループフィルタ305が含まれない構成もある。
【０１３３】
パラメータ復号部302は部分画像領域制御部320を備え、部分画像領域制御部320は、図示しない、ヘッダ復号部3020、CT情報復号部3021、及びCU復号部3022（予測モード復号部）を備えており、CU復号部3022はさらにTU復号部3024を備えている。ヘッダ復号部3020は、符号化データからVPS、SPS、PPSなどのパラメータセット情報を復号する。ヘッダ復号部3020は、符号化データからスライスヘッダ（スライス情報）を復号する。CT情報復号部3021は、符号化データからCTを復号する。CU復号部3022は符号化データからCUを復号する。TU復号部3024は、TUに予測誤差が含まれている場合に、符号化データからQP更新情報（量子化補正値）と量子化予測誤差（residual_coding）を復号する。
【０１３４】
また、パラメータ復号部302は、図示しないインター予測パラメータ復号部303及びイントラ予測パラメータ復号部304を含んで構成される。予測画像生成部308は、インター予測画像生成部309及びイントラ予測画像生成部310を含んで構成される。
【０１３５】
また、以降では処理の単位としてCTU、CUを使用した例を記載するが、この例に限らず、サブCU単位で処理をしてもよい。あるいはCTU、CU、TUをブロック、サブCUをサブブロックと読み替え、ブロックあるいはサブブロック単位の処理としてもよい。
【０１３６】
エントロピー復号部301は、外部から入力された符号化ストリームTeに対してエントロピー復号を行って、個々の符号（シンタックス要素）を分離し復号する。エントロピー符号化には、シンタックス要素の種類や周囲の状況に応じて適応的に選択したコンテキスト（確率モデル）を用いてシンタックス要素を可変長符号化する方式と、あらかじめ定められた表、あるいは計算式を用いてシンタックス要素を可変長符号化する方式がある。前者の代表としてCABAC（Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）がある。分離された符号には、予測画像を生成するための予測情報および、差分画像を生成するための予測誤差などがある。
【０１３７】
エントロピー復号部301は、分離した符号の一部をパラメータ復号部302に出力する。分離した符号の一部とは、例えば、予測モードpredMode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX等である。どの符号を復号するかの制御は、パラメータ復号部302の指示に基づいて行われる。エントロピー復号部301は、量子化変換係数を逆量子化・逆変換部311に出力する。
【０１３８】
ループフィルタ305は、符号化ループ内に設けたフィルタで、ブロック歪やリンギング歪を除去し、画質を改善するフィルタである。ループフィルタ305は、加算部312が生成したCUの復号画像に対し、デブロッキングフィルタ3051、サンプル適応オフセット（SAO）、適応ループフィルタ（ALF）等のフィルタを施す。
【０１３９】
参照ピクチャメモリ306は、加算部312が生成したCUの復号画像を、対象ピクチャ及び対象CU毎に予め定めた位置に記憶する。
【０１４０】
予測パラメータメモリ307は、復号対象のCTUあるいはCU毎に予め定めた位置に予測パラメータを記憶する。具体的には、予測パラメータメモリ307は、パラメータ復号部302が復号したパラメータ及びエントロピー復号部301が分離した予測モードpredMode等を記憶する。
【０１４１】
予測画像生成部308には、予測モードpredMode、予測パラメータ等が入力される。また、予測画像生成部308は、参照ピクチャメモリ306から参照ピクチャを読み出す。予測画像生成部308は、予測モードpredModeが示す予測モード（イントラ予測、インター予測）で、予測パラメータと読み出した参照ピクチャ（参照ピクチャブロック）を用いてブロックもしくはサブブロックの予測画像を生成する。ここで、参照ピクチャブロックとは、参照ピクチャ上の画素の集合（通常矩形であるのでブロックと呼ぶ）であり、予測画像を生成するために参照する領域である。
【０１４２】
（インター予測画像生成部309）
予測モードpredModeがインター予測モードを示す場合、インター予測画像生成部309は、インター予測パラメータ復号部303から入力されたインター予測パラメータと、参照ピクチャを用いて、インター予測によりブロックもしくはサブブロックの予測画像を生成する。
【０１４３】
（動き補償）
動き補償部3091（補間画像生成部）は、インター予測パラメータ復号部303から入力された、インター予測パラメータ（予測リスト利用フラグpredFlagLX、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLX）に基づいて、参照ピクチャメモリ306から、参照ピクチャインデックスrefIdxLXで指定された参照ピクチャRefLXにおける、対象ブロックの位置を起点として動きベクトルmvLXだけシフトした位置にあるブロックを読み出すことによって補間画像（動き補償画像）を生成する。ここで、動きベクトルmvLXの精度が整数精度でない場合には、動き補償フィルタと呼ばれる小数位置の画素を生成するためのフィルタを施して、動き補償画像を生成する。
【０１４４】
動き補償部3091は、まず、予測ブロック内座標(x,y)に対応する整数位置(xInt,yInt)および位相(xFrac,yFrac)を以下の式で導出する。
【０１４５】
xInt = xPb+(mvLX[0]>>(log2(MVBIT)))+x
xFrac = mvLX[0]&(MVBIT-1)
yInt = yPb+(mvLX[1]>>(log2(MVBIT)))+y
yFrac = mvLX[1]&(MVBIT-1)
ここで、(xPb,yPb)は、wPb*hPbサイズのブロックの左上座標、x=0…wPb-1、y=0…hPb-1であり、MVBITは、動きベクトルmvLXの精度（1/MVBIT画素精度）を示す。
【０１４６】
動き補償部3091は、参照ピクチャrefImgに補間フィルタを用いて水平補間処理を行うことで、一時的画像temp[][]を導出する。以下のΣはk=0..NTAP-1のkに関する和、shift1は値のレンジを調整する正規化パラメータ、offset1=1<<(shift1-1)である。
【０１４７】
temp[x][y] = (ΣmcFilter[xFrac][k]*refImg[xInt+k-NTAP/2+1][yInt]+offset1)>>shift1
続いて、動き補償部3091は、一時的画像temp[][]を垂直補間処理により、補間画像Pred [][]を導出する。以下のΣはk=0..NTAP-1のkに関する和、shift2は値のレンジを調整する
正規化パラメータ、offset2=1<<(shift2-1)である。
【０１４８】
Pred[x][y] = (ΣmcFilter[yFrac][k]*temp[x][y+k-NTAP/2+1]+offset2)>>shift2
なお、双予測の場合は、上記のPred[][]をL0リスト、L1リスト毎に導出し（補間画像PredL0[][]とPredL1[][]と呼ぶ）、補間画像PredL0[][]と補間画像PredL1[][]から補間画像Pred[][]を生成する。
【０１４９】
（重み予測）
重み予測部3094は、動き補償画像PredLXに重み係数を乗算することによりブロックの予測画像を生成する。予測リスト利用フラグの一方（predFlagL0もしくはpredFlagL1）が１（単予測）、かつ、重み予測を用いない場合、動き補償画像PredLX（LXはL0もしくはL1）を画素ビット数bitDepthに合わせる以下の式の処理を行う。
【０１５０】
Pred[x][y] = Clip3(0,(1<<bitDepth)-1,(PredLX[x][y]+offset1)>>shift1)
ここで、shift1=14-bitDepth、offset1=1<<(shift1-1)である。
また、参照リスト利用フラグの両者（predFlagL0とpredFlagL1）が１（双予測BiPred）、かつ、重み予測を用いない場合、動き補償画像PredL0、PredL1を平均し画素ビット数に合わせる以下の式の処理を行う。
【０１５１】
Pred[x][y] = Clip3(0,(1<<bitDepth)-1,(PredL0[x][y]+PredL1[x][y]+offset2)>>shift2)
ここで、shift2=15-bitDepth、offset2=1<<(shift2-1)である。
【０１５２】
さらに、単予測、かつ、重み予測を行う場合、重み予測部3094は重み予測係数w0とオフセットo0を符号化データから導出し、以下の式の処理を行う。
【０１５３】
Pred[x][y] = Clip3(0,(1<<bitDepth)-1,((PredLX[x][y]*w0+2^(log2WD-1))>>log2WD)+o0)
ここで、log2WDは所定のシフト量を示す変数である。
【０１５４】
さらに、双予測BiPred、かつ、重み予測を行う場合、重み予測部3094は重み予測係数w0、w1、o0、o1を符号化データから導出し、以下の式の処理を行う。
【０１５５】
Pred[x][y] = Clip3(0,(1<<bitDepth)-1,(PredL0[x][y]*w0+PredL1[x][y]*w1+((o0+o1+1)<<log2WD))>>(log2WD+1))
インター予測画像生成部309は生成したブロックの予測画像を加算部312に出力する。
【０１５６】
（イントラ予測画像生成部310）
予測モードpredModeがイントラ予測モードを示す場合、イントラ予測画像生成部310は、イントラ予測パラメータ復号部304から入力されたイントラ予測パラメータと参照ピクチャメモリ306から読み出した参照画素を用いてイントラ予測を行う。
【０１５７】
具体的には、イントラ予測画像生成部310は、対象ピクチャ上の、対象ブロックから予め定めた範囲にある隣接ブロックを参照ピクチャメモリ306から読み出す。予め定めた範囲とは、対象ブロックの左、左上、上、右上の隣接ブロックであり、イントラ予測モードによって参照する領域は異なる。
【０１５８】
イントラ予測画像生成部310は、読み出した復号画素値とイントラ予測モードIntraPredModeが示す予測モードを参照して、対象ブロックの予測画像を生成する。イントラ予測画像生成部310は生成した予測画像を加算部312に出力する。
【０１５９】
逆量子化・逆変換部311は、エントロピー復号部301から入力された量子化変換係数を逆量子化して変換係数を求める。この量子化変換係数は、符号化処理において、予測誤差に対してDCT（Discrete Cosine Transform、離散コサイン変換）、DST（Discrete Sine Transform、離散サイン変換）、KLT（Karyhnen Loeve Transform、カルーネンレーベ変換）等の周波数変換を行い量子化して得られる係数である。逆量子化・逆変換部311は、求めた変換係数について逆DCT、逆DST、逆KLT等の逆周波数変換を行い、予測誤差を算出する。逆量子化・逆変換部311は予測誤差を加算部312に出力する。
【０１６０】
加算部312は、予測画像生成部308から入力されたブロックの予測画像と逆量子化・逆変換部311から入力された予測誤差を画素毎に加算して、ブロックの復号画像を生成する。加算部312はブロックの復号画像を参照ピクチャメモリ306に記憶し、また、ループフィルタ305に出力する。
【０１６１】
（動画像符号化装置の構成）
次に、本実施形態に係る動画像符号化装置11の構成について説明する。図27は、本実施形態に係る動画像符号化装置11の構成を示すブロック図である。動画像符号化装置11は、予測画像生成部101、減算部102、変換・量子化部103、逆量子化・逆変換部105、加算部106、ループフィルタ107、予測パラメータメモリ（予測パラメータ記憶部、フレームメモリ）108、参照ピクチャメモリ（参照画像記憶部、フレームメモリ）109、符号化パラメータ決定部110、パラメータ符号化部111、エントロピー符号化部104を含んで構成される。
【０１６２】
予測画像生成部101は画像Ｔの各ピクチャを分割した領域であるCU毎に予測画像を生成する。予測画像生成部101は既に説明した予測画像生成部308と同じ動作であり、説明を省略する。
【０１６３】
減算部102は、予測画像生成部101から入力されたブロックの予測画像の画素値を、画像Ｔの画素値から減算して予測誤差を生成する。減算部102は予測誤差を変換・量子化部103に出力する。
【０１６４】
変換・量子化部103は、減算部102から入力された予測誤差に対し、周波数変換によって変換係数を算出し、量子化によって量子化変換係数を導出する。変換・量子化部103は、量子化変換係数をエントロピー符号化部104及び逆量子化・逆変換部105に出力する。
【０１６５】
逆量子化・逆変換部105は、動画像復号装置31における逆量子化・逆変換部311（図26）と同じであり、説明を省略する。算出した予測誤差は加算部106に出力される。
【０１６６】
パラメータ符号化部111は、部分画像領域制御部120、図示しないインター予測パラメータ符号化部112とイントラ予測パラメータ符号化部113からなる。
【０１６７】
部分画像領域制御部120は、ヘッダ符号化部1110、CT情報符号化部1111、CU符号化部1112（予測モード符号化部）、および図示しないインター予測パラメータ符号化部112とイントラ予測パラメータ符号化部113を備えている。CU符号化部1112はさらにTU符号化部1114を備えている。
【０１６８】
以下、各モジュールの概略動作を説明する。パラメータ符号化部111はヘッダ情報、分割情報、予測情報、量子化変換係数等のパラメータの符号化処理を行う。
【０１６９】
CT情報符号化部1111は、符号化データからQT、MT（BT、TT）分割情報等を符号化する。
【０１７０】
CU符号化部1112はCU情報、予測情報、TU分割フラグsplit_transform_flag、CU残差フラグcbf_cb、cbf_cr、cbf_luma等を符号化する。
【０１７１】
TU符号化部1114は、TUに予測誤差が含まれている場合に、QP更新情報（量子化補正値）と量子化予測誤差（residual_coding）を符号化する。
【０１７２】
エントロピー符号化部104は、供給元から供給されるシンタックス要素をバイナリデータに変換し、CABAC等のエントロピー符号化方式により符号化データを生成し、出力する。シンタックス要素の供給元は、CT情報符号化部1111、CU符号化部1112である。シンタックス要素は、インター予測パラメータ（予測モードpredMode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX）、イントラ予測パラメータ（prev_intra_luma_pred_flag、mpm_idx、rem_selected_mode_flag、rem_selected_mode、rem_non_selected_mode、）、量子化変換係数等である。
【０１７３】
エントロピー符号化部104は、分割情報、予測パラメータ、量子化変換係数等をエントロピー符号化して符号化ストリームTeを生成し、出力する。
【０１７４】
（インター予測パラメータ符号化部の構成）
インター予測パラメータ符号化部112は、符号化パラメータ決定部110から入力された予測パラメータに基づいて、インター予測パラメータを導出する。インター予測パラメータ符号化部112は、インター予測パラメータ復号部303がインター予測パラメータを導出する構成と一部同一の構成を含む。
【０１７５】
（イントラ予測パラメータ符号化部113の構成）
イントラ予測パラメータ符号化部113は、符号化パラメータ決定部110から入力されたイントラ予測モードIntraPredModeから、符号化するための形式（例えばmpm_idx、rem_intra_luma_pred_mode等）を導出する。イントラ予測パラメータ符号化部113は、イントラ予測パラメータ復号部304がイントラ予測パラメータを導出する構成と、一部同一の構成を含む。
【０１７６】
加算部106は、予測画像生成部101から入力されたブロックの予測画像の画素値と逆量子化・逆変換部105から入力された予測誤差を画素毎に加算して復号画像を生成する。加算部106は生成した復号画像を参照ピクチャメモリ109に記憶する。
【０１７７】
ループフィルタ107は加算部106が生成した復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、SAO、ALFを施す。なお、ループフィルタ107は、必ずしも上記３種類のフィルタを含まなくてもよく、例えばデブロッキングフィルタのみの構成であってもよい。
【０１７８】
予測パラメータメモリ108は、符号化パラメータ決定部110が生成した予測パラメータを、対象ピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
【０１７９】
参照ピクチャメモリ109は、ループフィルタ107が生成した復号画像を対象ピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
【０１８０】
符号化パラメータ決定部110は、符号化パラメータの複数のセットのうち、１つのセットを選択する。符号化パラメータとは、上述したQT、BTあるいはTT分割情報、予測パラメータ、あるいはこれらに関連して生成される符号化の対象となるパラメータである。予測画像生成部101は、これらの符号化パラメータを用いて予測画像を生成する。
【０１８１】
符号化パラメータ決定部110は、複数のセットの各々について情報量の大きさと符号化誤差を示すRDコスト値を算出する。RDコスト値は、例えば、符号量と二乗誤差に係数λを乗じた値との和である。符号量は、量子化誤差と符号化パラメータをエントロピー符号化して得られる符号化ストリームTeの情報量である。二乗誤差は、減算部102において算出された予測誤差の二乗和である。係数λは、予め設定されたゼロよりも大きい実数である。符号化パラメータ決定部110は、算出したコスト値が最小となる符号化パラメータのセットを選択する。これにより、エントロピー符号化部104は、選択した符号化パラメータのセットを符号化ストリームTeとして出力する。符号化パラメータ決定部110は決定した符号化パラメータを予測パラメータメモリ108に記憶する。
【０１８２】
なお、上述した実施形態における動画像符号化装置11、動画像復号装置31の一部、例えば、エントロピー復号部301、パラメータ復号部302、ループフィルタ305、予測画像生成部308、逆量子化・逆変換部311、加算部312、予測画像生成部101、減算部102、変換・量子化部103、エントロピー符号化部104、逆量子化・逆変換部105、ループフィルタ107、符号化パラメータ決定部110、パラメータ符号化部111をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するため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して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、動画像符号化装置11、動画像復号装置31のいずれかに内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１８３】
本発明の一態様に係る動画像復号装置は、ピクチャを、CTU、CTU列、およびCTU行のうち何れか１つを最小単位とする部分画像領域および非部分画像領域に分割するピクチャ分割部と、予測画像を生成する予測画像生成部とを備え、
上記予測画像生成部は、部分画像領域に含まれるブロックに対し、上記ピクチャ中の部分画像領域の復号済みの画素のみを参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、もしくは、上記ピクチャの参照ピクチャの部分画像領域を参照するインター予測を用いて、非部分画像領域に含まれるブロックに対し、上記ピクチャ中の復号済の画素を参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、もしくは、上記ピクチャの参照ピクチャを参照するインター予測を用いて、当該動画像復号装置は、上記ピクチャの復号後、上記ピクチャの上記部分画像領域を上記参照ピクチャの部分画像領域として設定することを特徴とする。
【０１８４】
本発明の一態様に係る動画像復号装置は、ピクチャを、CTU、CTU列、およびCTU行のうち何れか１つを最小単位とする部分画像領域および非部分画像領域に分割するピクチャ分割部と、予測画像を生成する予測画像生成部とを備え、上記予測画像生成部は、ピクチャがランダムアクセス可能か否かを示す情報を参照し、ランダムアクセス可能な場合は、部分画像領域に含まれるブロックに対し、上記ピクチャ中の部分画像領域の復号済みの画素のみを参照するイントラ予測及びループフィルタ処理を用い、ランダムアクセス可能でない場合は、部分画像領域に含まれるブロックに対し、上記ピクチャ中の部分画像領域の復号済みの画素のみを参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、もしくは、上記ピクチャの参照ピクチャの部分画像領域を参照するインター予測を用いて、非部分画像領域に含まれるブロックに対しては、ランダムアクセス可能か否かにかかわらず、上記ピクチャ中の復号済の画素を参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、もしくは、上記ピクチャの参照ピクチャを参照するインター予測を用いて、当該動画像復号装置は、上記ピクチャの復号後、上記ピクチャの上記部分画像領域を上記参照ピクチャの部分画像領域として設定することを特徴とする。
【０１８５】
本発明の一態様に係る動画像復号装置は、上記ピクチャ分割部は、符号化データから復号した領域情報を参照して、上記ピクチャを、部分画像領域および非部分画像領域に分割することを特徴とする。
【０１８６】
本発明の一態様に係る動画像復号装置は、上記領域情報は、上記部分画像領域の位置とサイズとを示す情報が含まれていることを特徴とする。
【０１８７】
本発明の一態様に係る動画像復号装置は、ランダムアクセス可能な情報を含むピクチャから、ピクチャ全体が部分画像領域とするまでのピクチャ数を示すリフレッシュ情報を復号することを特徴とする。
【０１８８】
本発明の一態様に係る動画像符号化装置は、ピクチャを、CTU、CTU列、およびCTU行のうち何れか１つを最小単位として部分画像領域および非部分画像領域を分割するピクチャ分割部と、予測画像を生成する予測画像生成部とを備え、上記予測画像生成部は、部分画像領域に含まれるブロックに対し、上記ピクチャ中の部分画像領域の復号済みの画素のみを参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、もしくは、上記ピクチャの参照ピクチャの制限参照領域を参照するインター予測を用いて、非部分画像領域に含まれるブロックに対し、上記ピクチャ中の復号済の画素を参照するイントラ予測及びループフィルタ処理、もしくは、上記ピクチャの参照ピクチャを参照するインター予測を用いて、上記ピクチャの符号化後、上記ピクチャの上記部分画像領域を上記制限参照領域として設定することを特徴とする。
【０１８９】
また、上述した実施形態における動画像符号化装置11、動画像復号装置31の一部、または全部を、LSI（Large Scale Integration）等の集積回路として実現しても良い。動画像符号化装置11、動画像復号装置31の各機能ブロックは個別にプロセッサ化しても良いし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【０１９０】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【０１９１】
〔応用例〕
上述した動画像符号化装置11及び動画像復号装置31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。
【０１９２】
まず、上述した動画像符号化装置11及び動画像復号装置31を、動画像の送信及び受信に利用できることを、図16を参照して説明する。
【０１９３】
図16(a)は、動画像符号化装置11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16(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11は、この符号化部PROD_A1として利用される。
【０１９４】
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、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16(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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
図16(b)は、動画像復号装置31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16(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31は、この復号部PROD_B3として利用される。
【０１９７】
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16(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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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また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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
次に、上述した動画像符号化装置11及び動画像復号装置31を、動画像の記録及び再生に利用できることを、図17を参照して説明する。
【０２０４】
図17(a)は、上述した動画像符号化装置11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11は、この符号化部PROD_C1として利用される。
【０２０５】
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:登録商標）やBD（Blu-ray(登録商標) 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。
【０２０６】
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、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PROD_C6を更に備えていてもよい。図においては、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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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、HDD（Hard Disk Drive）レコーダなどが挙げられる（この場合、入力端子PROD_C4または受信部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または画像処理部Ｃ６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または受信部PROD_C5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。
【０２０９】
図17(b)は、上述した動画像復号装置31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31は、この復号部PROD_D2として利用される。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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または送信部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または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、ラップトップ型またはタブレット型PC（この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部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または送信部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。
【０２１４】
（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31および動画像符号化装置11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。
【０２１５】
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、本発明の実施形態の目的は、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。
【０２１６】
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:登録商標）／CD-R（CD Recordable）／ブルーレイディスク（Blu-ray (登録商標) 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：登録商標）／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。
【０２１７】
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（CommunityRAntenna 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(登録商標)（Digital Living Network Alliance：登録商標）、携帯電話網、衛星回線、地上デジタル放送網等の無線でも利用可能である。なお、本発明の実施形態は、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。
【０２１８】
本発明の実施形態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。
【産業上の利用可能性】
【０２１９】
本発明の実施形態は、画像データが符号化された符号化データを復号する動画像復号装置、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動画像符号化装置に好適に適用することができる。また、動画像符号化装置によって生成され、動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。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１８年８月２９日に出願された日本国特許出願：特願２０１８−１６０７１２に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。
【符号の説明】
【０２２０】
31  画像復号装置
301  エントロピー復号部
302  パラメータ復号部
3020  ヘッダ復号部
303  インター予測パラメータ復号部
304  イントラ予測パラメータ復号部
308  予測画像生成部
309  インター予測画像生成部
310  イントラ予測画像生成部
311  逆量子化・逆変換部
312  加算部
320  部分画像領域制御部
11  画像符号化装置
101  予測画像生成部
102  減算部
103  変換・量子化部
104  エントロピー符号化部
105  逆量子化・逆変換部
107  ループフィルタ
110  符号化パラメータ決定部
111  パラメータ符号化部
112  インター予測パラメータ符号化部
113  イントラ予測パラメータ符号化部
120  部分画像領域制御部
1110  ヘッダ符号化部
1111  CT情報符号化部
1112  CU符号化部（予測モード符号化部）
1114  TU符号化部
【図１】
2020045248.tif 000003
【図２】
2020045248.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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020045248.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2020045248.tif 000017
【図１６】
2020045248.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月23日(2021.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクチャのセットを復号するための段階的リフレッシュを信号化する方法であって、
ピクチャのセットにおける最初のピクチャを段階的リフレッシュピクチャに関連付けられているものとして識別し、
前記段階的リフレッシュピクチャの存在を識別するために、前記最初のピクチャに関連付けられた符号化ストリームにＮＡＬ  ＵＮＩＴのタイプを格納し、
少なくとも前記ピクチャのセットにおけるピクチャのサブセットを復号するための段階的リフレッシュの使用かを識別するためのエネイブルフラグを、前記符号化ストリームに格納する、方法。
【請求項２】
前記エネイブルフラグは、前記最初のピクチャに関連付けられた符号化ストリームのシーケンスパラメータセット（SPS）に格納される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記段階的リフレッシュの最初のピクチャからピクチャ全体が正しく復号できるピクチャまでのピクチャ数を前記符号化ストリームに更に格納する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＮＡＬ  ＵＮＩＴのタイプは、前記符号化ストリームのＮＡＬ  ＵＮＩＴに格納される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記符号化ストリームは、前記最初のピクチャを含むピクチャのセットのエンコーディングを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ピクチャのサブセットは、前記最初のピクチャを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ピクチャのサブセットは、前記最初のピクチャの後の１又は複数のピクチャを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ピクチャのサブセットは、前記最初のピクチャの後のピクチャの数を含み、
前記方法は、前記符号化ストリームに、前記最初のピクチャの後のピクチャの数を更に格納する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記数は、前記段階的リフレッシュピクチャを完全に復号するために前記最初のピクチャの後に処理を要するピクチャの数を指定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
動画像復号装置のパラメータ復号部は、前記段階的リフレッシュピクチャの存在を識別する前記ＮＡＬ  ＵＮＩＴのタイプを使用し、且つ前記段階的リフレッシュピクチャを完全に復号するための処理を要する前記ピクチャの数を識別する数であって、格納された数を使用する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記数を格納することは、前記最初のピクチャに関連付けられた符号化ストリームのＮＡＬ  ＵＮＩＴのパラメータセットにおいて前記数を格納することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＮＡＬ  ＵＮＩＴのパラメータセットは、前記最初のピクチャに関連付けられた前記符号化ストリームのシーケンスパラメータセット（SPS）である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エネイブルフラグを格納することは、前記最初のピクチャに関連付けられた前記符号化ストリームのシーケンスパラメータセット（SPS）において前記エネイブルフラグを格納することを含む、請求項１１に記載の方法。
【国際調査報告】
2020045248.tif 000021
2020045248.tif 000022
2020045248.tif 000023
2020045248.tif 000024