(57)【要約】  CCLM予測に必要なメモリ量を削減する。CCLM予測パラメータ導出部（310442）は、輝度の差分値に対応するスケールシフト値を導出し、スケールシフト値で輝度の差分値を右シフトして得られる値をインデックスとして参照したテーブルの値と色差の差分値とを乗算し得られた値を、スケールシフト値を用いてシフトすることによってCCLM予測パラメータを導出する。また、予測画像を導出する際に、色差の差分値から適応的に線形予測パラメータのシフト量を導出することによりのビット幅を削減する。
2020129990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イントラ予測モードを用いて予測画像を生成する予測画像生成装置であって、
第１の値と第２の値との差分である輝度に関する差分値と、第３の値と第４の値との差分である色差に関する差分値とを導出し、該輝度に関する差分値と該色差に関する差分値とを用いて、ＣＣＬＭ予測パラメータを導出するＣＣＬＭ予測パラメータ導出部と、
上記ＣＣＬＭ予測パラメータを用いて、上記予測画像を導出するＣＣＬＭ予測フィルタ部と、を備え、
上記ＣＣＬＭ予測パラメータ導出部は、
上記輝度に関する差分値を用いた第１の対数値と上記色差に関する差分値の絶対値を用いた第２の対数値とを導出し、
該第１の対数値と該第２の対数値とを用いて、第１のシフト値を導出し、
上記ＣＣＬＭ予測フィルタ部は、上記第１のシフト値を用いて、上記予測画像を導出することを特徴とする予測画像生成装置。
【請求項２】
上記ＣＣＬＭ予測パラメータは、上記輝度に関する差分値を用いて特定される参照テーブルの第５の値と、上記色差に関する差分値との積を用いて得られる第６の値を、上記第２の対数値だけ右シフトすることにより導出されることを特徴とする請求項１に記載の予測画像生成装置。
【請求項３】
上記予測画像は、上記ＣＣＬＭ予測パラメータと輝度サンプル値との積を、上記第１のシフト値だけ右シフトすることにより導出されることを特徴とする請求項１に記載の予測画像生成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の上記ＣＣＬＭフィルタ部から生成される予測画像と残差とを加算して、画像を復号する動画像復号装置。
【請求項５】
請求項１に記載の上記ＣＣＬＭフィルタ部から導出される予測画像と入力画像の差分から、残差を導出して符号化する動画像符号化装置。
【請求項６】
イントラ予測モードを用いて予測画像を生成する予測画像生成方法であって、
第１の値と第２の値との差分である輝度に関する差分値と、第３の値と第４の値との差分である色差に関する差分値とを導出するステップと、
上記輝度に関する差分値を用いた第１の対数値と、上記色差に関する差分値の絶対値を用いた第２の対数値とを導出するステップと、
上記第１の対数値と上記第２の対数値とを用いて、第１のシフト値を導出するステップと、
上記輝度に関する差分値と上記色差に関する差分値とを用いて、ＣＣＬＭ予測パラメータを導出するステップと、
上記ＣＣＬＭ予測パラメータと上記第１のシフト値とを用いて、上記予測画像を導出するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする予測画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、予測画像生成装置、動画像復号装置、動画像符号化装置、および、予測画像生成方法に関する。
【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やHEVC（High-Efficiency Video Coding）方式などが挙げられる。【０００４】
このような動画像符号化方式においては、動画像を構成する画像（ピクチャ）は、画像を分割することにより得られるスライス、スライスを分割することにより得られる符号化ツリーユニット（CTU：Coding Tree Unit）、符号化ツリーユニットを分割することで得られる符号化単位（符号化ユニット（Coding Unit：CU）と呼ばれることもある）、及び、符号化単位を分割することより得られる変換ユニット（TU：Transform Unit）からなる階層構造により管理され、CU毎に符号化／復号される。【０００５】
また、このような動画像符号化方式においては、通常、入力画像を符号化／復号することによって得られる局所復号画像に基づいて予測画像が生成され、当該予測画像を入力画像（原画像）から減算して得られる予測誤差（「差分画像」または「残差画像」と呼ぶこともある）が符号化される。予測画像の生成方法としては、画面間予測（インター予測）、および、画面内予測（イントラ予測）が挙げられる。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。【０００６】
また、近年の動画像符号化及び復号技術においては、輝度画像から色差画像の予測画像を生成するCCLM（CCLM、Cross-Component Linear Model）予測が知られている。CCLM予測では、対象ブロックに隣接する復号済み画像を用いて線形予測パラメータを導出し、当該線形予測モデル（CCLMモデル）から対象ブロックの色差を予測する（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】"Versatile Video Coding (Draft 3)", JVET-L1001, Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 2018-11-08 17:06:06
【非特許文献２】"CE3-5.1: On cross-component linear model simplification", JVET-L0191, Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 2018-10-03
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、CCLM処理では、線形予測パラメータを導出し、線形予測モデルを用いて予測画像を生成する。線形予測パラメータの導出には、整数演算およびテーブル参照を用いているが、このテーブルのメモリ使用量が大きいという課題がある。【０００９】
また、線形予測パラメータの傾き項（CCLM予測パラメータa）と画素値の積を用いて、予測値を導出する際に、非特許文献１の方法では、CCLM予測パラメータaのビット幅が大きくなるため、積の複雑度が大きいという課題がある。また、非特許文献１は、線形予測パラメータの傾き項（CCLM予測パラメータa）及び線形予測パラメータのオフセット項（CCLM予測パラメータb）の導出にも積を用いるが、この積も、ビット幅の大きい値同士の積となるため複雑である。なお、ビット幅の大きい値の積は、ハード規模が増大する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るCCLM予測部は、CCLM予測により予測画像を生成するCCLM予測部であって、輝度の差分値と、色差の差分値と、テーブルを用いてCCLM予測パラメータ(a,b)を導出するCCLM予測パラメータ導出部と、輝度参照画像とCCLM予測パラメータ(a,b)を用いて色差予測画像を生成するCCLM予測フィルタ部とを備え、上記CCLM予測パラメータ導出部は、輝度の差分値を用いて参照される逆数テーブルの値と色差の差分値を乗算した値を第１のシフト値shift_aにより右シフトすることによってCCLM予測パラメータaを導出し、上記CCLM予測フィルタ部は、上記パラメータaと輝度の積を第２の所定のシフト値shiftAにより右シフトすることにより、上記色差予測画像を導出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、CCLM予測において、線形予測パラメータとの乗算が簡略化される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】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３】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４】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５】CTUの分割例を示す図である。
【図６】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７】動画像復号装置の構成を示す概略図である。
【図８】イントラ予測パラメータ復号部の構成を示す概略図である。
【図９】イントラ予測に使用される参照領域を示す図である。
【図１０】イントラ予測画像生成部の構成を示す図である。
【図１１】（a）は、本発明の一実施形態に係るCCLM予測部の構成の一例を示したブロック図であり、(b)は、IntraPredModeCの導出方法を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るCCLM予測フィルタ部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】（a）〜(e)は、本発明の一実施形態に係るCCLM予測パラメータの導出の際に参照する画素を説明する図である。
【図１４】本実施形態に係るCCLM予測で用いる（輝度，色差）の組み合わせの例を示す図である。
【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】イントラ予測パラメータ符号化部の構成を示す概略図である。
【図１７】テーブルに保持されていない要素の値を算出する例を説明するための図である。
【図１８】テーブルに保持されていない要素の値を算出する例を説明するための図である。
【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1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:登録商標）、BD（Blue-ray Disc:登録商標）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以上の最小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】
a^bは、aのb乗を表す。
【００３０】
＜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。
【００３１】
図4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4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。
【００３２】
（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4(a)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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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4(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）。
【００３７】
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。
【００３８】
（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4(c)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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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4(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。
【００４３】
（符号化ツリーユニット）
図4(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。
【００４４】
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（qt_split_cu_flag）、MT分割の有無を示すMT分割フラグ（mtt_split_cu_flag）、MT分割の分割方向を示すMT分割方向（mtt_split_cu_vertical_flag）、MT分割の分割タイプを示すMT分割タイプ（mtt_split_cu_binary_flag）を含む。qt_split_cu_flag、mtt_split_cu_flag、mtt_split_cu_vertical_flag、mtt_split_cu_binary_flagは符号化ノード毎に伝送される。
【００４５】
図5は、CTUの分割例を示す図である。qt_split_cu_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5(b)）。
【００４６】
qt_split_cu_flagが０の時、mtt_split_cu_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5(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。
【００４７】
mtt_split_cu_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。mtt_split_cu_vertical_flagが０、かつmtt_split_cu_binary_flag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5(d)）、mtt_split_cu_vertical_flagが１、かつmtt_split_cu_binary_flagが１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5(c)）。また、mtt_split_cu_vertical_flagが０、かつmtt_split_cu_binary_flagが０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5(f)）、mtt_split_cu_vertical_flagが１、かつmtt_split_cu_binary_flag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5(e)）。これらを図5(g)に示す。
【００４８】
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。
【００４９】
（符号化ユニット）
図4(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。
【００５０】
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。
【００５１】
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）で行われる予測処理を指す。
【００５２】
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。
【００５３】
（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。
【００５４】
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6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、プレーナ予測（0）、DC予測（1）、Angular予測（2〜66）である。さらに、色差ではCCLMモード（81〜83）を追加してもよい。
【００５５】
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、intra_luma_mpm_flag、mpm_idx、mpm_remainder等がある。
【００５６】
（MPM）
intra_luma_mpm_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。intra_luma_mpm_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。
【００５７】
IntraPredModeY = mpmCandList[mpm_idx] 
（REM）
intra_luma_mpm_flagが０の場合、mpm_remainderを用いて輝度予測モードIntraPredModeYを導出する。具体的には、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。
【００５８】
（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7）の構成について説明する。
【００５９】
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。
【００６０】
パラメータ復号部302は、さらに、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。これらを総称して復号モジュールと呼んでもよい。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、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。
【００６１】
また、パラメータ復号部302は、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。
【００６２】
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、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。
【００６３】
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。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。エントロピー復号部301は、分離した符号をパラメータ復号部302に出力する。
【００６４】
（イントラ予測パラメータ復号部304の構成）
イントラ予測パラメータ復号部304は、エントロピー復号部301から入力された符号に基づいて、予測パラメータメモリ307に記憶された予測パラメータを参照してイントラ予測パラメータ、例えば、イントラ予測モードIntraPredModeを復号する。イントラ予測パラメータ復号部304は、復号したイントラ予測パラメータを予測画像生成部308に出力し、また予測パラメータメモリ307に記憶する。イントラ予測パラメータ復号部304は、輝度と色差で異なるイントラ予測モードを導出しても良い。
【００６５】
図8は、パラメータ復号部302のイントラ予測パラメータ復号部304の構成を示す概略図である。図に示すように、イントラ予測パラメータ復号部304は、パラメータ復号制御部3041と、輝度イントラ予測パラメータ復号部3042と、色差イントラ予測パラメータ復号部3043とを含んで構成される。
【００６６】
パラメータ復号制御部3041は、エントロピー復号部301にシンタックス要素の復号を指示し、エントロピー復号部301からシンタックス要素を受け取る。その中のintra_luma_mpm_flagが１の場合、パラメータ復号制御部3041は、輝度イントラ予測パラメータ復号部3042内のMPMパラメータ復号部30422にmpm_idxを出力する。また、intra_luma_mpm_flagが０の場合、パラメータ復号制御部3041は、輝度イントラ予測パラメータ復号部3042の非MPMパラメータ復号部30423にmpm_remainderを出力する。また、パラメータ復号制御部3041は、色差イントラ予測パラメータ復号部3043に色差のイントラ予測パラメータintra_chroma_pred_modeを出力する。
【００６７】
輝度イントラ予測パラメータ復号部3042は、MPM候補リスト導出部30421と、MPMパラメータ復号部30422と、非MPMパラメータ復号部30423（復号部、導出部）とを含んで構成される。
【００６８】
MPMパラメータ復号部30422は、MPM候補リスト導出部30421によって導出されたMPM候補リストmpmCandList[]とmpm_idxを参照して、輝度予測モードIntraPredModeYを導出し、イントラ予測画像生成部310に出力する。
【００６９】
非MPMパラメータ復号部30423は、MPM候補リストmpmCandList[]とmpm_remainderからIntraPredModeYを導出し、イントラ予測画像生成部310に出力する。
【００７０】
色差イントラ予測パラメータ復号部3043は、intra_chroma_pred_modeから色差予測モードIntraPredModeCを導出し、イントラ予測画像生成部310に出力する。
【００７１】
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、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
イントラ予測画像生成部310は、読み出した復号画素値と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は生成したブロックの予測画像を加算部312に出力する。
【００７８】
イントラ予測モードに基づく予測画像の生成について以下で説明する。Planar予測、DC予測、Angular予測では、予測対象ブロックに隣接（近接）する復号済みの周辺領域を参照領域Ｒとして設定する。そして、参照領域Ｒ上の画素を特定の方向に外挿することで予測画像を生成する。例えば、参照領域Ｒは、予測対象ブロックの左と上（あるいは、さらに、左上、右上、左下）を含むＬ字型の領域（例えば図9(a)の斜線の丸印の画素で示される領域）として設定してもよい。
【００７９】
（予測画像生成部の詳細）
次に、図10を用いてイントラ予測画像生成部310の構成の詳細を説明する。イントラ予測画像生成部310は、予測対象ブロック設定部3101、未フィルタ参照画像設定部3102（第１の参照画像設定部）、フィルタ済参照画像設定部3103（第２の参照画像設定部）、予測部3104、および、予測画像補正部3105（予測画像補正部、フィルタ切替部、重み係数変更部）を備える。
【００８０】
参照領域Ｒ上の各参照画素（未フィルタ参照画像）、参照画素フィルタ（第１のフィルタ）を適用して生成したフィルタ済参照画像、イントラ予測モードに基づいて、予測部3104は予測対象ブロックの仮予測画像（補正前予測画像）を生成し、予測画像補正部3105に出力する。予測画像補正部3105は、イントラ予測モードに応じて仮予測画像を修正し、予測画像（補正済予測画像）を生成し、出力する。
【００８１】
以下、イントラ予測画像生成部310が備える各部について説明する。
【００８２】
（予測対象ブロック設定部3101）
予測対象ブロック設定部3101は、対象CUを予測対象ブロックに設定し、予測対象ブロックに関する情報（予測対象ブロック情報）を出力する。予測対象ブロック情報には、予測対象ブロックのサイズ、位置、輝度か色差かを示すインデックスが少なくとも含まれる。
【００８３】
（未フィルタ参照画像設定部3102）
未フィルタ参照画像設定部3102は、予測対象ブロックのサイズと位置に基づいて、予測対象ブロックの隣接周辺領域を参照領域Ｒとして設定する。続いて、参照領域Ｒ内の各画素値（未フィルタ参照画像、境界画素）に、参照ピクチャメモリ306上で対応する位置の各復号画素値をセットする。図9(a)に示す予測対象ブロック上辺に隣接する復号画素のラインr[x][-1]、および、予測対象ブロック左辺に隣接する復号画素の列r[-1][y]が未フィルタ参照画像である。
【００８４】
（フィルタ済参照画像設定部3103）
フィルタ済参照画像設定部3103は、イントラ予測モードに応じて、未フィルタ参照画像に参照画素フィルタ（第１のフィルタ）を適用して、参照領域Ｒ上の各位置(x,y)のフィルタ済参照画像s[x][y]を導出する。具体的には、位置(x,y)とその周辺の未フィルタ参照画像にローパスフィルタを適用し、フィルタ済参照画像（図9(b)）を導出する。なお、必ずしも全イントラ予測モードにローパスフィルタを適用する必要はなく、一部のイントラ予測モードに対してローパスフィルタを適用してもよい。なお、フィルタ済参照画素設定部3103において参照領域Ｒ上の未フィルタ参照画像に適用するフィルタを「参照画素フィルタ（第１のフィルタ）」と呼称するのに対し、後述の予測画像補正部3105において仮予測画像を補正するフィルタを「バウンダリフィルタ（第２のフィルタ）」と呼称する。
【００８５】
（イントラ予測部3104の構成）
イントラ予測部3104は、イントラ予測モードと、未フィルタ参照画像、フィルタ済参照画素値に基づいて予測対象ブロックの仮予測画像（仮予測画素値、補正前予測画像）を生成し、予測画像補正部3105に出力する。予測部3104は、内部にPlanar予測部31041、DC予測部31042、Angular予測部31043、およびCCLM予測部（予測画像生成装置）31044を備えている。予測部3104は、イントラ予測モードに応じて特定の予測部を選択して、未フィルタ参照画像、フィルタ済参照画像を入力する。イントラ予測モードと対応する予測部との関係は次の通りである。
・Planar予測  ・・・Planar予測部31041
・DC予測      ・・・DC予測部31042
・Angular予測 ・・・Angular予測部31043
・CCLM予測    ・・・CCLM予測部31044
（Planar予測）
Planar予測部31041は、予測対象画素位置と参照画素位置との距離に応じて、複数のフィルタ済参照画像を線形加算して仮予測画像を生成し、予測画像補正部3105に出力する。
【００８６】
（DC予測）
DC予測部31042は、フィルタ済参照画像s[x][y]の平均値に相当するDC予測値を導出し、DC予測値を画素値とする仮予測画像q[x][y]を出力する。
【００８７】
（Angular予測）
Angular予測部31043は、イントラ予測モードの示す予測方向（参照方向）のフィルタ済参照画像s[x][y]を用いて仮予測画像q[x][y]を生成し、予測画像補正部3105に出力する。
【００８８】
（CCLM（Cross-Component Linear Model）予測）
CCLM予測部31044は、輝度の画素値に基づいて色差の画素値を予測する。具体的には、復号した輝度画像をもとに、線形モデルを用いて、色差画像（Cb、Cr）の予測画像を生成する方式である。
【００８９】
（予測画像補正部3105の構成）
予測画像補正部3105は、イントラ予測モードに応じて、予測部3104から出力された仮予測画像を修正する。具体的には、予測画像補正部3105は、仮予測画像の各画素に対し、参照領域Ｒと対象予測画素との距離に応じて、未フィルタ参照画像と仮予測画像を重み付け加算（加重平均）することで、仮予測画像を修正した予測画像(補正済予測画像)Predを導出する。なお、一部のイントラ予測モード（例えば、Planar予測、DC予測等）では、予測画像補正部3105で仮予測画像を補正せず、予測部3104の出力をそのまま予測画像としてもよい。
【００９０】
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）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。
【００９１】
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。
【００９２】
（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14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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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7）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。
【００９７】
エントロピー符号化部104には、変換・量子化部103から量子化変換係数が入力され、パラメータ符号化部111から符号化パラメータが入力される。符号化パラメータには、例えば、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、動きベクトル精度モードamvr_mode、予測モードpredMode、及びマージインデックスmerge_idx等の符号がある。
【００９８】
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。
【００９９】
パラメータ符号化部111は、図示しないヘッダ符号化部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。
【０１００】
（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、mpm_remainder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。
【０１０１】
図15は、パラメータ符号化部111のイントラ予測パラメータ符号化部113の構成を示す概略図である。イントラ予測パラメータ符号化部113は、パラメータ符号化制御部1131、輝度イントラ予測パラメータ導出部1132、色差イントラ予測パラメータ導出部1133とを含んで構成される。
【０１０２】
パラメータ符号化制御部1131には、符号化パラメータ決定部110から輝度予測モードIntraPredModeYおよび色差予測モードIntraPredModeCが入力される。パラメータ符号化制御部1131は参照候補リスト導出部30421のMPM候補リストmpmCandList[]を参照して、intra_luma_mpm_flagを決定する。そして、intra_luma_mpm_flagとIntraPredModeYを、輝度イントラ予測パラメータ導出部1132に出力する。また、IntraPredModeCを色差イントラ予測パラメータ導出部1133に出力する。
【０１０３】
輝度イントラ予測パラメータ導出部1132は、MPM候補リスト導出部30421（候補リスト導出部）と、MPMパラメータ導出部11322と、非MPMパラメータ導出部11323（符号化部、導出部）とを含んで構成される。
【０１０４】
MPM候補リスト導出部30421は、予測パラメータメモリ108に格納された隣接ブロックのイントラ予測モードを参照して、MPM候補リストmpmCandList[]を導出する。MPMパラメータ導出部11322は、intra_luma_mpm_flagが１の場合に、IntraPredModeYとmpmCandList[]からmpm_idxを導出し、エントロピー符号化部104に出力する。非MPMパラメータ導出部11323は、intra_luma_mpm_flagが０の場合に、IntraPredModeYとmpmCandList[]からmpm_remainderを導出し、エントロピー符号化部104に出力する。
【０１０５】
色差イントラ予測パラメータ導出部1133は、IntraPredModeYとIntraPredModeCからintra_chroma_pred_modeを導出し、出力する。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
〔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。
【０１１６】
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2を参照して説明する。
【０１１７】
図2(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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
図2(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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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3を参照して説明する。
【０１２８】
図3(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。
【０１２９】
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 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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
図3(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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
（色差イントラ予測モード）
次に、図11〜14を参照してCCLM予測について説明する。
【０１３９】
イントラ予測パラメータ復号部304は、上述の色差予測モードIntraPredModeCの導出にあたり、輝度予測モードIntraPredModeY、intra_chroma_pred_mode、および、図11(b)の表を参照する。図はIntraPredModeCの導出方法を示す。intra_chroma_pred_modeが0〜3、および7の場合、IntraPredModeYの値に依存してIntraPredModeCが導出される。例えば、intra_chroma_pred_modeが0、IntraPredModeYが0の場合、IntraPredModeCは66である。また、intra_chroma_pred_modeが3、IntraPredModeYが50の場合、IntraPredModeCは1である。なお、IntraPredModeY、IntraPredModeCの値は図6のイントラ予測モードを表す。intra_chroma_pred_modeが4〜6の場合、IntraPredModeYの値に依存せずIntraPredModeCが導出される。intra_chroma_pred_mode=81（INTRA_LT_CCLM）、82（INTRA_L_CCLM）、83（INTRA_T_CCLM）は各々、上および左隣接ブロックの輝度画像をもとに色差画像の予測画像を生成するモード、左隣接ブロックの輝度画像をもとに色差画像の予測画像を生成するモード、上隣接ブロックの輝度画像をもとに色差画像の予測画像を生成するモードである。
【０１４０】
以下では、CCLM予測について説明する。図では、輝度画像の対象ブロックおよび隣接ブロックを、pY[][]とpRefY[][]で表す。対象ブロックは幅bW、高さbHである。
【０１４１】
CCLM予測部31044（未フィルタ参照画像設定部3102）は、図13(a)〜(c)の輝度隣接画像pRefY[][]および図13(e)の色差隣接画像pRefC[][]を参照領域として用いてCCLM予測パラメータを導出する。CCLM予測部31044は、輝度対象画像pRef[]を用いて、色差の予測画像を導出する。
【０１４２】
CCLM予測部31044は、intra_chroma_pred_modeが81（INTRA_LT_CCLM）の場合、(a)に示すように対象ブロックの上および左隣接ブロックの画素値を用いてCCLM予測パラメータを導出し、intra_chroma_pred_modeが82（INTRA_L_CCLM）の場合、(b)に示すように左隣接ブロックの画素値を用いてCCLM予測パラメータを導出し、intra_chroma_pred_modeが83（INTRA_T_CCLM）の場合、(c)に示すように上隣接ブロックの画素値を用いてCCLM予測パラメータを導出する。各領域のサイズは以下でもよい。(a)では、対象ブロックの上側は幅bW、高さrefH（refH>1）であり、対象ブロックの左側は高さbH、幅refW（refW>1）である。(b)では高さは2*bH、幅はrefWである。(c)では幅は2*bWであり、高さrefHである。ダウンサンプリング処理を実施するため、refW、refHはダウンサンプリングフィルタのタップ数に合わせて１より大きい値に設定してもよい。また、(e)では色差画像（Cb、Cr）の対象ブロックおよび隣接ブロックを、pC[][]とpRefC[][]で表す。対象ブロックは幅bWC、高さbHCである。
【０１４３】
（CCLM予測部）
CCLM予測部31044について図11に基づいて説明する。図11は、CCLM予測部31044の構成の一例を示したブロック図である。CCLM予測部31044には、ダウンサンプリング部310441とCCLM予測パラメータ導出部（パラメータ導出部）310442と、CCLM予測フィルタ部310443とが含まれている。
【０１４４】
ダウンサンプリング部310441は、色差画像のサイズに合わせるためにpRefY[][]およびpY[][]をダウンサンプリングする。色差フォーマットが4:2:0の場合、pRefY[][]とpY[][]の水平、垂直方向の画素数を2:1にサンプリングし、結果を図13(d)のpRefDsY[][]、pDsY[][]に格納する。なお、bW/2、bH/2は各々bWC、bHCと等しい。色差フォーマットが4:2:2の場合、pRefY[][]とpY[][]の水平方向の画素数を2:1にサンプリングし、結果をpRefDsY[][]、pDsY[][]に格納する。色差フォーマットが4:4:4の場合、サンプリングを実施せず、pRefY[][]とpY[][]をpRefDsY[][]、pDsY[][]に格納する。サンプリングの一例を下式で示す。
【０１４５】
pDsY[x][y] = (pY[2*x−1][2*y]+pY[2*x−1][2*y+1]+2*pY[2*x][2*y]+2*pY[2*x][2*y+1]+pY[2*x+1][2*y]+pY[2*x+1][2*y+1]+4)>>3
pRefDsY[x][y] = (pRefY[2*x−1][2*y]+pRefY[2*x−1][2*y+1]+2*pRefY[2*x][2*y]+2*pRefY[2*x][2*y+1]+pRefY[2*x+1][2*y]+pRefY[2*x+1][2*y+1]+4)>>3
CCLM予測フィルタ部310443は、参照画像refSamples[][]を入力信号とし、CCLM予測パラメータ（a,b）を用いて予測画像predSamples[][]を出力する。
【０１４６】
predSamples[][] = ((a*refSamples[][])>>shiftA)+b   (CCLM-1)
ここで、refSamplesは図13(d)のpDsYであり、(a,b)はCCLM予測パラメータ導出部310442で導出されたCCLM予測パラメータであり、predSamples[][]は色差予測画像（図13(e)のpC）である。なお、(a,b)はCb、Cr用に各々導出される。また、shiftAはa値の精度を示す正規化シフト数であり、小数精度の傾きをafとおくとa = af << shiftAである。例えばshiftA=16。
【０１４７】
図12は、輝度から色差を予測するCCLM予測フィルタ部310443の構成を示している。図12に示すようにCCLM予測フィルタ部310443は、線形予測部310444を備えている。線形予測部310444は、refSamples[][]を入力信号とし、CCLM予測パラメータ（a,b）を用いてpredSamples[][]を出力する。
【０１４８】
より詳細には、線形予測部310444は、CCLM予測パラメータ(a,b)を用いた下記の式により輝度Yから色差CbまたはCrを導出し、これを用いてpredSamples[][]を出力する。
【０１４９】
Cb（またはCr）＝aY+b
CCLM予測パラメータ導出部310442は、輝度のダウンサンプリングされた隣接ブロックpRefY（図13(d)のpRefDsY[][]）と色差の隣接ブロックpRefC[][]（図13(e)のpRefC[][]）を入力信号としてCCLM予測パラメータを導出する。CCLM予測パラメータ導出部310442は、導出したCCLM予測パラメータ（a, b）をCCLM予測フィルタ部310443に出力する。
【０１５０】
（CCLM予測パラメータ導出部）
CCLM予測パラメータ導出部310442は、対象ブロックの予測ブロックpredSamples[][]を参照ブロックrefSamples[][]から線形予測する場合のCCLM予測パラメータ(a,b)を導出する。
【０１５１】
CCLM予測パラメータ(a,b)の導出において、CCLM予測パラメータ導出部310442は、隣接ブロック（輝度値Y，色差値C）の組から輝度値Yが最大(Y_MAX)となる点(x1,y1)と最小(Y_MIN)となる点(x2,y2)を導出する。次にpRefDsY上の(x1,y1)、(x2,y2)に対応するpRefC上の(x1,y1)、(x2,y2)の画素値を各々C_MAX(あるいはC_Y_MAX)、C_MIN(あるいはC_Y_MIN)とする。そして、図14に示すように、YとCをそれぞれx,y軸にとったグラフ上で(Y_MAX,C_MAX)と(Y_MIN,C_MIN)を結ぶ直線を求める。この直線のCCLM予測パラメータ(a,b)は以下の式で導出できる。
【０１５２】
a=（C_MAX-C_MIN）/（Y_MAX-Y_MIN）
b= C_MIN-（a*Y_MIN）
この(a,b)を使用する場合、式(CCLM-1)のshiftA=0である。
ここで、色差がCbの場合は(C_MAX,C_MIN)はCbの隣接ブロックpRefCb[][]の(x1,y1)、(x2,y2)の画素値であり、色差がCrの場合は(C_MAX,C_MIN)はCrの隣接ブロックpRefCr[][]の(x1,y1)、(x2,y2)の画素値である。
【０１５３】
なお、除算は計算コストが高いため、除算に代えて、整数演算及びテーブル参照によりCCLM予測パラメータ(a,b)を導出する。具体的には以下の式により求める。なお、下記の実施形態では、1/dの除算に必要な逆数テーブルにおいて、d = 0の場合を除外したテーブル（d=diff-1を引数とするテーブル）を利用しているが、当然、d=diffを引数とするテーブルを用いてもよい。
【０１５４】
ChromaDelta = C_MAX-C_MIN
low=(ChrmaDelta*LMDivTableLow[diff-1]+2^15)>>16
a=(ChromaDelta*LMDivTable[diff-1]+low+add)>>shiftB
b=C_MIN-((a*Y_MIN)>>shiftA)
diff=(Y_MAX-Y_MIN+add)>>shiftB
shiftB =(BitDepthC>8)?(BitDepthC-9):0
add= (shiftB > 0) ? 1<<(shiftB-1) : 0
ただし、diff=0の場合、a=0にセットする。ここで、LMDivTableLow[]、LMDivTable[]は除算をテーブル参照で実行するためのテーブル（逆数、逆数テーブル）であり、下式であらかじめ導出する。換言すれば、テーブルに保持されている値が導出値（除数の逆数に対応する値）である。すなわちテーブルには差分値と導出値とが対応付けて保持されている。また、shiftBはビットデプスに応じて異なるdiffの値域を、2^9=512以下になるよう量子化するために用いられるシフト値である。なお、色差画像のビットデプスBitDepthCが10bit以上の場合はdiffが0から512の範囲になるように、あらかじめ量子化する。shiftBは上記に限定されない。たとえば所定の定数Q(たとえば2や6など)を用いて、以下のようにしてもよい。他の実施例でも同様である。
【０１５５】
shiftB = BitDepthC-Q
LMDivTable[diff-1]=floor(2^16/diff)
LMDivTableLow[diff-1]= floor((2^16*2^16)/diff)-floor(2^16/diff)*2^16
LMDivTable[diff-1]は（1/diff * 2^16）の整数部を表す。LMDivTableLow[diff-1]は、（1/diff * 2^16）の小数部の2^16倍を表す。また、aとbとは、上述した式（C=a*Y+b）の値の2^16倍（２の16乗）となる。
【０１５６】
例えば、diff=7であれば、以下の通りである。
【０１５７】
LMDivTable[7-1] = floor(2^16/7)=9362
LMDivTableLow[7-1] = floor((2^16*2^16)/7)-floor(2^16/7)*2^16=18724
上記で導出した(a,b)を用いる場合、式(CCLM-1)のshiftAは16である。
【０１５８】
（CCLM予測部における具体的な処理）
（処理例１）
上述した実施形態では、CCLM予測パラメータ導出部310442はCCLM予測パラメータを導出するために、1/diffの整数部分を表現するテーブルLMDivTable、および1/diffの小数部分を表現するテーブルLMDivTableLowを用いていた。ここで、テーブルLMDivTableの最大値は65536（17bit）であり、テーブルLMDivTableLowの最大値は65140（16bit）である。テーブルの要素数は各々512要素であるため、テーブルLMDivTable、および、テーブルLMDivTableLowを格納するためには、17*512+16*512=16896（bit）という非常に大きなメモリサイズが必要になる。
【０１５９】
本処理例では、CCLM予測パラメータ導出部310442は、２つのテーブルのうち、1/diffの小数部分を表現するテーブルLMDivTableLowを用いずにCCLM予測パラメータを導出する。すなわち、CCLM予測パラメータ導出部310442は、以下の式によりCCLM予測パラメータ(a, b)を導出する。
【０１６０】
a=(ChromaDelta*LMDivTable[diff-1]+add)>>shiftB
b=C_MIN-((a*Y_MIN)>>shiftA)
add= (shiftB > 0) ? 1<<(shiftB-1) : 0
発明者らは実験により、CCLM予測に関しては１つのテーブルLMDivTableのみで十分な性能があることを確認した。
【０１６１】
これにより、テーブルLMDivTableLowを格納する必要がなくなるのでテーブルを格納するために必要なメモリ量をおよそ半分にすることができる。また、divを導出するための演算が不要となるので処理負荷も軽減することができる。
【０１６２】
以上のように、本処理に係るCCLM予測部31044は、CCLM予測により予測画像を生成するものであって、複数の輝度参照画素の差分値、および当該差分値からCCLM予測パラメータを導出するための導出値とが対応付けられたテーブルLMDivTableを用いてCCLM予測パラメータを導出するCCLM予測パラメータ導出部310442を備え、上記テーブルLMDivTableは、差分値の逆数に所定数を乗算した値の整数部分を保持する。
【０１６３】
これにより、CCLM予測パラメータの導出に必要なテーブルのメモリ量を削減することができる。
【０１６４】
（処理例２）
本処理例では、CCLM予測パラメータ導出部310442が用いるテーブルLMDivTableのビット数（ビット幅）を減少させる。
【０１６５】
上述した実施形態では、テーブルLMDivTableの値は、（1/diff）*65536の整数部分となるので、以下の通りとなる。
65536, 32768, 21845, 16384, 13107, 10922, 9362, 8192, 7281, 6553, 5957, 5461, 5041, 4681, 4369, 4096, 3855, 3640, 3449, 3276, 3120, 2978, 2849, 2730, 2621, 2520, 2427, 2340, 2259, 2184, 2114, 2048, …
本処理例では、上記の各値の仮数部(mantissa, m)をPビットで表した指数表現(m*2^exp)で近似し、仮数部のみをテーブルDivTableMで保持する。例えば、P=5とした場合、逆数テーブルの値は以下の通りとなる。
16*2^12, 16*2^11, 21*2^10, 16*2^10, 26*2^9, 21*2^9, 18*2^9, 16*2^9, 28*2^8, 26*2^8, 23*2^8, 21*2^8, 20*2^8, 18*2^8, 17*2^8, 16*2^8, 30*2^7, 28*2^7, 27*2^7, 26*2^7,24*2^7, 23*2^7, 22*2^7, 21*2^7, 20*2^7, 20*2^7, 19*2^7, 18*2^7, 18*2^7, 17*2^7, 17*2^7, 16*2^7,…
テーブルDivTableMでは、これらの値の仮数部のみを保持する。すなわち、
DivTableM[] = {16, 16, 21, 16, 26, 21, 18, 16, 28, 26, 23, 21, 20, 18, 17, 16, 30, 28, 27, 26, 24, 23, 22, 21, 20, 20, 19, 18, 18, 17, 17, 16, … }
これにより、上記実施形態では最大17bit必要であった各値を5bitで表現でき、テーブルDivTableMを格納するために必要なメモリ量を削減することができる。
【０１６６】
なお、保持する個数を、テーブルの先頭から2^N個とした場合、テーブルDivTableMの最小値は2^(P-1)となるので、各値から2^(P-1)を引いた値をテーブルDivTableMで保持し、このテーブルから得た値に2^(P-1)を足して上記値を導出してもよい。この場合、値毎に、さらに１bit分、必要なメモリを減少させることができる。以下、保持する個数をテーブルの先頭から2^N個とした場合のテーブルDivTableMのオフセット値をoffsetMと呼ぶ。オフセットを引いたテーブルを用いる場合offsetM = 2^(P-1)。それ以外の場合、offsetM= 0である。
【０１６７】
また、(1/diff)*(2^16)の整数部分を指数表現し、逆数テーブルの仮数部のみ保持する場合、指数部の値を導出する必要がある。本処理例では、CCLM予測パラメータ導出部310442は、以下の式に従って指数部の値を導出する。
【０１６８】
exp=clz(d,N)+(16-N-(P-1))
ここで、d=diff-1（輝度の差分）、expは指数部分（exponent）を表し、Nはテーブルとして保持する要素の数を表す。例えば、N=9であれば512要素、N=5であれば32要素を保持する。また、「16」は、1/diffの精度、すなわち、1/diffを整数表現に変換するための乗数のビット数である。上述した実施形態では、1/diffの値を整数精度で導出するために65536（=2^16）を掛けて計算していた。なお、1/diffの精度は任意であり、他の値を用いる場合は、それに対応させて「16」も変更する必要がある。
【０１６９】
clz(count leading zeros)関数は、2つの引数(d,mw)からなる関数であり、2進数で表現された第1引数dの上位ビット(MSB)から連続する0の個数を返す。第2引数mwは最大桁数(ビット数)を表す。例えば、P=5であれば、d=1（0b00001, diff=2）の場合(0bは二進数を示す接頭辞)、clz(1,mw)=4となり、d=2（0b00010, diff=3）の場合、clz(2,mw)=3となる。また、d=16（0b10000, diff=17）の場合、clz(16,mw)=0となる。なお、第1引数dが0の場合は第2引数mwを返す。つまり、d=0（0b00000, diff=1）の場合、clz(0,mw)=mwである。
【０１７０】
なお、clz関数は、多くのCPUに専用命令が搭載されている。専用命令では、最大桁数の指定は8,16,32などの値に限定される場合があるが、例えばmw<=8の場合にはclz(d,mw)=clz(d,8)-(8-mw) である。また、専用命令は必須ではなく、例えば、clz(d,4)の場合、以下の式によって代替してもよい。
【０１７１】
clz(d,4)=(d&0x08)?1:(d&0x04)?2:(d&0x02)?3:(d&0x01)?4:5
CCLM予測部31044は、輝度の差d（=diff-1）で参照されるDivTableM[d]と、色差の差分ChromaDeltaの乗算した値を、dから導出されるexpを用いてシフトすることによりCCLM予測パラメータaを導出する。
【０１７２】
a=(ChromaDelta*DivTableM[d]<<exp)+add)>>shiftB
b=C_MIN-((a*Y_MIN)>>shiftA)
ここでexp = clz(d,N)+(16-N-(P-1)) = 16-(P-1)-(N-clz(d,N))
（処理例１）のLMDivTable[d]とDivTableM[d]、expは以下の関係が成り立つ。
【０１７３】
LMDivTable[d] = DivTableM[d]<<exp
なお以下のように指数部expを用いてシフト数(shiftB-exp)を導出した上で、CCLM予測パラメータaを導出してもよい。ただし、以下では簡単のため、右ビットシフト演算および左ビットシフト演算のシフト値が負になる場合には、シフト値の符号およびシフト方向を反転するものとする。これは他の例についても同様である。
【０１７４】
a=(ChromaDelta*DivTableM[d]+add)>>(shiftB-exp)
ここでadd = (shiftB-exp>0) ? 1<<(shiftB-exp-1) : 0
あるいは、CCLM予測パラメータ導出部310442は、以下の式にしたがって指数部の値を導出してもよい。
【０１７５】
exp = 16-(P-1)-ceil(log2(diff))
また、指数部分のみをテーブルShiftTableEとして保持してもよい。例えば、P=5とした場合、テーブルShiftTableE[]は、
ShiftTableE[] = {12,11,10,10, 9, 9, 9, 9, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7,…}
となる。あるいは、次のようなテーブルShiftTableE’[]を用いて、
ShiftTableE’[] = { 0, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,…}
指数部分を
exp = 16-(P-1) - ShiftTableE’[d]
として求めてもよい。
【０１７６】
テーブルShiftTableEおよびテーブルShiftTableE’は、最大桁数mwがN以下であればclz関数の代わりに用いることもできる。
【０１７７】
clz(d,mw) = mw - ShiftTableE’[d] = mw - (16-(P-1) - ShiftTableE[d]))
CCLM予測部31044は、テーブルDivTableMと、シフトテーブルShiftTableEを用いて以下で、CCLMパラメータを導出する。
【０１７８】
a=(ChromaDelta*DivTableM[d]<<ShiftTableE[d])+add)>>shiftB
b=C_MIN-((a*Y_MIN)>>shiftA)
なお以下のように指数部expを用いてシフト数(shiftB-exp)を導出した上で、CCLM予測パラメータaを導出してもよい。
【０１７９】
a=(ChromaDelta*DivTableM[d]+add)>>(shiftB-exp)
ここでadd = (shiftB-exp>0) ? 1<<(shiftB-exp-1) : 0、exp = ShiftTableE[d]
以上のように本処理例に係るCCLM予測部31044は、CCLM予測により予測画像を生成するものであって、輝度の差分値(d)と色差の差分値(ChromaDelta)と逆数テーブルDivTableMを用いてCCLM予測パラメータaを導出するCCLM予測パラメータ導出部310442を備え、CCLM予測パラメータ導出部310442は、輝度の差分値(d)の逆数に対応する指数部expを導出し、テーブルDivTableMの要素と色差の差分値を乗算し、指数部expで導出されるシフト数だけシフトすることによってCCLM予測パラメータを導出する。
【０１８０】
上記構成により、CCLM予測パラメータの導出に必要な逆数テーブルに保持する値のビット数を減らし必要なメモリ量を削減することができる。なお、処理例1に説明したように、テーブルLMDivTableLowは用いなくてもよいが、テーブルLMDivTableLowを保持する場合も同様に、LMDivTableLowの各要素を仮数部と指数部に分けたテーブルを作成してもよい。
【０１８１】
（積のビット量について補足）
上記のように、CCLMではCCLM予測パラメータa, bの導出と、aとbを用いた予測画像の生成においてChromaDelta*LMDivTable[diff-1]と、a*Y_MINと、a*refSamples[][]の積が必要である。
【０１８２】
a=(ChromaDelta*LMDivTable[diff-1]+low+add)>>shiftB // 11bit * 17 bit = 28
b=C_MIN-((a*Y_MIN)>>shiftA) // 27bit * 10 bit = 37
predSamples[][] = ((a*refSamples[][])>>shiftA)+b // 27bit * 10 bit = 37
（パラメータaのビット幅）
例えば、上記、処理例１までの計算では、10bit画像において、ChromaDelta、a、Y_MIN、refSamples[][]のビット幅は各々11 bit, 10 bit, 10 bit, 10 bitであり、shiftA=16においてLMDivTable[diff-1]とaのビット幅は各々16bitと27bit(=11bit * 16bit)である。結果、aの導出、bの導出、aを用いた予測における積は、各々、11bit*17bit, 27bit*10bit, 27bit*10bitと大きなビット幅同士の積となり、ハードが複雑となる。
【０１８３】
処理例２では、aの導出におけるChromaDelta*DivTableM[d]の積が、処理例１に比べexp(=ShiftTableE[d])だけ小さいビット幅に低減されるため積が簡略化される効果を奏する。
【０１８４】
（処理例３）
上述した実施形態では、CCLM予測を行うために必要なテーブルLMDivTable（およびLMDivTableLow）には、輝度の差分値diffの取り得る範囲である1〜512の512要素分の値を格納した。本処理例では、テーブルに格納する要素数を減らし、保持しない要素については計算で導出することにより必要なメモリを削減する。
【０１８５】
例えば、CCLM予測パラメータ導出部310442は、要素数が2^N個のテーブルLMDivTable_2Nを用いてCCLM予測パラメータ(a,b)を導出する。そして、CCLM予測パラメータ導出部310442は、テーブルLMDivTable_2Nに格納されていない要素は格納されている値を1/kすることにより値を算出する。LMDivTable_2N[]はLMDivTable[]の先頭の2^N個の要素を格納したテーブルである。
【０１８６】
具体的に、図17を参照して説明する。図17はテーブルに保持されていない要素の値を算出する例を説明するための図である。この例ではN=3である。図17に示すように、CCLM予測パラメータ導出部310442は、テーブルLMDivTable_2Nの値が保持するdの区間D0[0..2^N-1]（eg. 0..7）については、テーブルLMDivTable_2Nの値をそのまま用い、次の区間D1[2^N..2^(N+1)-1]（eg. 8..15）については、テーブルLMDivTable_2NのD0の後半の区間D0’[2^N/2..2^(N+1)-1]（eg. 4..7）の値を1/2した値を用い、さらに次の区間D2[2^(N+1)..2^(N+2)-1]（eg. 16..31）については、テーブルLMDivTable_2Nの区間D0’（eg. 4..7）の値を1/4した値を用い、そのさらに次の区間D3[2^(N+2)..2^(N+3)-1]（eg. 32..63）についても、テーブルLMDivTable_2Nの区間D0’（eg. 4..7）の値を1/8した値を用いる。また、区間D1は区間D0’の幅を2倍にした幅であり、区間D2は区間D0’の幅を4倍にした幅であり、区間D3は区間D0’の幅を8倍にした幅である。つまり、区間Dsc[2^(N+sc-1)..2^(N+sc)-1]の各値は区間D0’[2^N/2..2^(N+1)-1]の値を1/k倍した値（ここでK=2^sc）であり、区間Dscの先頭からk個ずつに同じ値が格納される。ただし、1<=sc<=6である。6は9-3から導出され、9はdiffの精度、3はD1が8（=2^3）から始まることから定められる。
【０１８７】
例えば、N=3であれば、d（=diff-1）=8以降は、区間D0’[4..7]の値を以下の通り1/k倍することにより算出する。
【０１８８】
区間[8..15]→1/2
区間[16..31]→1/4
区間[32..63]→1/8
区間[64..127]→1/16
区間[128..255]→1/32
区間[256..511]→1/64
【０１８９】
【表１】
2020129990.tif 000003
より詳細には、図18に示すように、d=8,9はd=4の1/2、d=10,11はd=5の1/2、d=12,13はd=6の1/2、d=14,15はd=7の1/2、d=16,17,18,19はd=4の1/4、d=20,21,22,23はd=5の1/4…（以下同様に続く）というように、値を1/kする範囲では同じ値がk個続くようにLMDivTable_2Nを参照して算出する。すなわち、d/kを用いてLMDivTable_2Nを参照する。以下kをスケール、sc=log2(k)をスケールシフト値と呼ぶ。
【０１９０】
具体的に、式として表現すれば以下により、導出したkを用いて逆数テーブルLMDivTable_2NをLMDivTable_2N[d/k]/k (=LMDivTable_2N[d>>sc]>>sc)で参照する。
【０１９１】
sc=(9-N)-clz(d>>N,9-N)
k=2^(sc)
なお、「9」はdiffの精度（ビット数）が512要素（9bit）であるためであり、精度が異なれば異なる値が割り当てられる。
【０１９２】
CCLM予測部31044は、輝度の差d（=diff-1）をdに依存する所定のスケールシフト値scでシフトして得られる値(d>>sc)で参照されるテーブルDivTableMの値をさらにscでシフトした値と、色差の差分ChromaDeltaを用いて、CCLM予測パラメータaを導出する。
【０１９３】
a=(ChromaDelta*(LMDivTable_2N[d>>sc]>>sc)+add)>>shiftB
b=C_MIN-((a*Y_MIN)>>shiftA)
ここで add = (shiftB>0) ? 1<<(shiftB-1) : 0
あるいは、以下のようにラウンド用補正項addの導出で常に１ビット右シフトを行う構成を用いると、シフト数が正であるか否かの分岐を無くす簡略化効果がえられる。
【０１９４】
add = (1 << shiftB) >> 1
なおscによるシフトの適用位置は上記によらない。以下のようにCCLM予測パラメータaを導出してもよい。
【０１９５】
a=(ChromaDelta*(LMDivTable_2N[d>>sc]+add)>>(shiftB+sc)
b=C_MIN-((a*Y_MIN)>>shiftA)
ここで add = (shiftB+sc>0) ? 1<<(shiftB+sc-1) : 0
あるいは
add = (1<<(shiftB+sc)) >>1
なお、上記では1/dの除算においてd=0の場合を除外して考え、d>=1以上のテーブルのみを用いた。つまり、d=diffではなく、d=diff-1のテーブルを利用したが、d=diffのテーブルを用いてもよい。
【０１９６】
言い換えると、上記LMDivTable_2N[d>>sc]で示すように、シフトによって値の大きさを低減したインデックス(d>>sc)で、逆数テーブルLMDivTable_2Nを参照することにより、LMDivTable_2Nの要素数を低減させ、テーブルサイズを削減する効果を奏する。また、逆数テーブルの値LMDivTable_2Nをさらに、LMDivTable_2N[d>>sc]>>scや、(LMDivTable_2N[d>>sc]+add)>>(shiftB+sc)のように右シフトすることにより、大きさを調整することで、性能を低減させずに、テーブルサイズを削減する効果を奏する。
【０１９７】
（処理例３の変形例）
上述した実施形態では、d=diff-1に対するテーブルを設定し、テーブルに格納する要素数を減らし、保持しない要素については計算で導出することにより必要なメモリを削減した。本変形例では、diff（0<=diff<=511）に対するテーブルを設定し、必要なメモリを削減する例を説明する。以下では、処理例３に対する差分を述べる。
【０１９８】
例えば、テーブルの要素数2^N、N=5の場合、表１は表２のように対応付けられる。
【０１９９】
【表２】
2020129990.tif 000004
具体的に、式として表現すれば以下により、導出したkを用いて逆数テーブルLMDivTable_2N'をLMDivTable_2N'[d/k]/k (=LMDivTable_2N'[d>>sc]>>sc)で参照する。LMDivTable_2N'[]はLMDivTable_2N[]の先頭に”0”を挿入し、末尾の要素を削除したテーブルである。
【０２００】
range = diff >> N
sc = ShiftTableE''_2N[range+1]
k=2^(sc)
ShiftTableE''_2N[]は ShiftTableE'_2N[]の先頭に”0”を挿入したテーブルである。
【０２０１】
ShiftTableE''_2N[] = { 0, 0, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,…}
CCLM予測部31044は、輝度の差diffを、diffに依存する所定のスケールシフト値scでシフトして得られる値(diff>>sc)で参照されるテーブルLMDivTable_2N'の値を、さらにscでシフトした値と、色差の差分ChromaDeltaを用いて、CCLM予測パラメータaを導出する。
【０２０２】
a=(ChromaDelta*(LMDivTable_2N'[diff>>sc]>>sc)+add)>>shiftB
b=C_MIN-((a*Y_MIN)>>shiftA)
ここで
add = (shiftB>0) ? 1<<(shiftB-1) : 0
あるいは
add = (1 << shiftB) >> 1
LMDivTable_2N'[]はLMDivTable_2N'[]の先頭に”0”を挿入し、末尾の要素を削除したテーブルである。
【０２０３】
処理例３の効果とこの変形例の効果は同じである。
【０２０４】
（処理例４）
CCLM予測パラメータ導出部310442は、上述した処理例1〜3を組み合わせて処理を行ってもよい。この場合、CCLM予測パラメータ導出部310442は、輝度の差分値(d)に対応するスケールシフト値scを導出し、scで輝度の差分値(d)を右シフトして得られる値d>>scをインデックス（要素位置）として参照したテーブルDivTableM_2Nの値(DivTableM_2N[d>>sc])を導出し、さらに、上記d>>scに対応する指数部分に対応する値expとscを用いてシフトして得られる値rと色差の差分値を乗算することによってCCLM予測パラメータを導出する。以下の式に従って、CCLM予測パラメータ(a,b)を導出する。
【０２０５】
a=(ChromaDelta*r+add)>>shiftB
b=MinChromaValue-((a*MinLumaValue)>>shiftA)
d=diff-1
sc=(D-N)-clz(d>>N,D-N)
exp=clz(d>>sc,N)+(16-N-P-1))
r=(DivTableM_2N[d>>sc]+offsetM)<<exp>>sc
add=(shiftB>0)?1<<(shiftB-1):0
オフセットを用いる場合（保持する個数をテーブルの先頭から2^N個とする場合）には、offsetM=2^(P-1)。用いない場合にはoffsetM=0。
ここで、
D:diffの値の範囲を示す(1..2^D)、（処理例１）〜（処理例３）ではD=9を使用
N:DivTableの要素数のlog2を示す整数、0<N<=D
P:1/diffを整数倍(2^16)した値を指数表現した値の仮数部のビット数、0<=P-1<=16-Nなお、スケールシフト値scと、指数シフト値expの適用順は上記に限定されない。例えばCCLM予測パラメータ導出部310442は、輝度の差分値(d)に対応するscを導出し、scで輝度の差分値(d)を右シフトして得られる値d>>scをインデックス（要素位置）としてテーブル参照したDivTableM_2N[d>>sc]と色差の差分値を乗算した値を、expとscから導出されるシフト値(shiftB+sc-exp)を用いてシフトすることによって、CCLM予測パラメータを導出する。
【０２０６】
a=(ChromaDelta*r+add)>>(shiftB+sc-exp)
b=MinChromaValue-((a*MinLumaValue)>>shiftA)
d=diff-1
sc=(D-N)-clz(d>>N,D-N)
exp=clz(d>>sc,N)+(16-N-(P-1))
r=(DivTableM_2N[d>>sc]+ offsetM)
add = (shiftB+sc-exp>0) ? 1<<(shiftB+sc-exp-1) : 0
offsetM = 2^(P-1)、もしくは 0
また、シフト値shiftBを先に用いてChromaDeltaの値を正規化しても構わない。
【０２０７】
a = ( (ChromaDelta+add)>>shiftB )*r >> (sc-exp)
（テーブル値の例）
以下にテーブル値の例を示す。
＜例１＞N=6,P=5,2^(P-1)のオフセットoffsetMありの場合
DivTableM_2N[64] = { 0, 0, 5, 0,10, 5, 2, 0, 12,10, 7, 5, 4, 2, 1, 0, 14,12,11,10, 8, 7, 6, 5, 4, 4, 3, 2, 2, 1, 1, 0, 15,14,13,12,12,11,10,10, 9, 8, 8, 7, 7, 6, 6, 5, 5, 4, 4, 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 0, 0}
ShiftTableE_2N[64] = { 12, 11, 10, 10, 9, 9, 9, 9, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6}
＜例１変形例＞整数に丸める方法が異なる場合、以下のようなテーブルでもよい。
【０２０８】
DivTableM_2N[64] = { 0, 0, 5, 0,10, 5, 2, 0, 12, 10, 7, 5, 4, 2, 1, 0, 14,12,11,10, 8, 7, 6, 5, 4, 4, 3, 2, 2, 1, 1, 0, 15,14,14,13,12,11,11,10, 9, 9, 8, 8, 7, 7, 6, 6, 5, 5, 4, 4, 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 0}
ShiftTableE_2Nは＜例１＞と共通である。
【０２０９】
N=6,P=5であれば、テーブルを格納するために必要なメモリ量は、(5-1)*2^6=4*64=256（bit）となる。上述した実施形態の場合と比較すると256/16896=1.515%となり、大幅にメモリ量を削減できる。
＜例２＞N=5, P=5, 2^(P-1)のオフセットありの場合
DivTableM_2N[32] = { 0, 0, 5, 0,10, 5, 2, 0, 12, 10, 7, 5, 4, 2, 1, 0, 14, 12, 11,10, 8, 7, 6, 5, 4, 4, 3, 2, 2, 1, 1, 0}
ShiftTableE_2N[32] = { 12, 11, 10, 10, 9, 9, 9, 9, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7}
このとき(N=5,P=5,D=9,オフセットあり)、aおよびbの導出式についてまとめると、次のようになる。
【０２１０】
d = diff-1
sc = (D-N)-clz(d>>N,D-N) = (9-5)-clz(d>>5,9-5) = 4-clz(d>>5,4)
exp = clz(d>>sc,N)+(16-N-(P-1)) = clz(d>>sc,5)+(16-5-(5-1)=clz(d>>sc,5)+7
offsetM = 2^(P-1) = 2^(5-1) = 16
r = (DivTableM_2N[d>>sc]+ offsetM) = DivTableM_2N[d>>sc] + 16
add = (shiftB+sc-exp>0) ? 1<<(shiftB+sc-exp-1) : 0
として、
a = (ChromaDelta*r+add)>>(shiftB+sc-exp)
b = MinChromaValue-((a*MinLumaValue)>>shiftA)
このとき、clzではなくShiftTableE_2Nを用いれば、a,bは次のように求められる。
【０２１１】
d = diff-1
sc = (D-N)-clz(d>>N,D-N) = (D-N)-((D-N)-(16-(P-1)-ShiftTableE_2N[d>>5])) = 4-(4-(16-4)-ShiftTableE_2N[d>>5])) = 12-ShiftTableE_2N[d>>5]
exp = ShiftTableE_2N[d>>5]
offsetM = 2^(P-1) = 2^(5-1) = 16
r = (DivTableM_2N[d>>sc]+ offsetM) = DivTableM_2N[d>>sc] + 16
add = (shiftB+sc-exp>0) ? 1<<(shiftB+sc-exp-1) : 0
として、
a = (ChromaDelta*r+add)>>(shiftB+sc-exp)
b = MinChromaValue-((a*MinLumaValue)>>shiftA)
＜例２変形例＞整数に丸める方法が異なる場合、以下のようなテーブルでもよい。
【０２１２】
DivTableM_2N[32] = { 0, 0, 5, 0,10, 5, 2, 0, 12,10, 7, 5, 4, 2, 1, 0, 14, 13, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 3, 2, 1, 1, 0}
ShiftTableE_2Nは＜例２＞と共通である。
【０２１３】
なお、オフセットなし(offsetM = 0)の場合は、上記オフセット有りのDivTableM_2Nの各要素にあらかじめ2^(P-1)を加算した値を格納して用いる。
＜例３＞N=6,P=4,2^(P-1)のオフセットありの場合
DivTableM_2N[64] = { 0, 0, 3, 0, 5, 3, 1, 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1, 0, 7, 6, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 7, 7, 7, 6, 6, 5, 5, 5, 4, 4, 4, 4, 3, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0}
ShiftTableE_2N[64] = { 13, 12, 11, 11, 10, 10, 10, 10, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7}
＜例３変形例＞整数に丸める方法が異なる場合、以下のようなテーブルでもよい。
【０２１４】
DivTableM_2N[32] = { 0, 0, 3, 0, 5, 3, 1, 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1, 0, 7, 6, 6, 5, 4, 4, 3, 3, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 0}
ShiftTableE_2Nは＜例３＞と共通である。
＜例４＞N=5,P=4,2^(P-1)のオフセットありの場合
DivTableM_2N[32] = { 0, 0, 3, 0, 5, 3, 1, 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1, 0, 7, 6, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 0, 0}
ShiftTableE_2N[32] = { 13, 12, 11, 11, 10, 10, 10, 10, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,}
＜例４変形例＞整数に丸める方法が異なる場合、以下のようなテーブルでもよい。
【０２１５】
DivTableM_2N[32] = { 0, 0, 3, 0, 5, 3, 1, 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1, 0, 7, 6, 6, 5, 4, 4, 3, 3, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 0}
ShiftTableE_2Nは＜例４＞と共通である。
【０２１６】
なお、N=5,P=4であれば、テーブルを格納するために必要なメモリ量は、(4-1)*2^5=3*32=96（bit）となる。上述した実施形態に記載した場合と比較すると、96/16896=0.568%となり、大幅にメモリ量を削減できる。
【０２１７】
以下の説明の処理例５、６において、上記テーブルを使用してもよい。
【０２１８】
（処理例５）
処理例５では、式(CCLM-1)において、パラメータaの精度shiftAを可変とする例を説明する。具体的には、輝度の差分値diffから導出されるシフト値expに応じて、パラメータaの精度shiftAを導出する。
【０２１９】
以下、CCLM予測パラメータ導出部310442は、輝度の差分値diffと色差の差分値diffCから、線形予測の傾きに相当する項(diffC/diff)を、パラメータaとして導出する（ここでパラメータaは整数化のために2^shiftA（=1<<shiftA）倍された値を導出する。
【０２２０】
まず、CCLM予測パラメータ導出部310442は、diffの逆数の仮数部に相当する数vを既に説明した方法で導出する。
【０２２１】
idx = diff >> sc
exp = 16 - (P-1) - ceil(log2(idx)) - sc
msb = 1 << (P-1)
v = DivTable_2N'[idx] | msb
ここでPは逆数テーブル(1/diff)の仮数部のビット数に対応する所定の定数（例えばP=4）である。また、expは、輝度の差分diffが大きくなるほど小さくなるような変数（diffの対数値に比例して小さくなる変数）であり、テーブルで導出してもよい。なお、idx=0の場合、log2(idx)は0に設定する。ここで、16から他の値を減算してexpの値を求めるのは、逆数テーブルが(2^16)/diffを元に作られているためである。以下、逆数テーブルの基準となるビット幅をbaseAと記す。パラメータaのビット幅を制限しない場合shiftA=baseAである。なおvの最大値は(1<<P)-1、vのビット数はPビットである。
【０２２２】
exp = 16-(P-1)-ShiftTableE''_2N[idx]-sc
CCLM予測パラメータ導出部310442は、diffCとvの積でパラメータaを導出する場合、下記のようにさらにshift_aだけ右シフトすることによりパラメータaのビット数を調整する。
【０２２３】
add = (1 << shift_a) >> 1
a = (diffC*v+add) >> shift_a
b = C_Y_MIN-((a*Y_MIN) >> shift_a)
ここで、shift_aは画像のビットデプスbitDepthから導出される値である。expCはパラメータaのビット幅を制限する定数であり例えば0〜3を用いる。パラメータaのビット幅は、diffCのビット幅＋vのビット幅-shift_aであり、bitDepth+P-(bitDepth-8-expC) = P+8-expCであり、画像のビットデプスによらない小さな値に低減される。例えばP=4, expC=3ではaのビット幅は9bitである。
【０２２４】
shift_a = bitDepth - 8 - expC
CCLM予測パラメータ導出部310442は、shiftAの初期値（=baseA、例えば16）から、輝度の差分diffを用いて導出される値expとexpCを引くことにより、shiftAの値を調節する。
【０２２５】
shiftA = 16 - (exp+expC)
CCLM予測フィルタ部310443は、式(CCLM-1)を用いて、CCLM予測パラメータ（a,b）と上記、調整後のshiftAを用いて、予測画像predSamples[][]を出力する。
【０２２６】
このように、輝度の差分diffとビットデプスbitDepthを用いて適応的にaのシフト量を導出することにより、bの導出、または、予測画像predSamples[][]の生成に用いるaのビット幅を削減することができる。これによって、式(CCLM-1)におけるaと輝度値refSamples[][]の積を簡略化する効果を奏する。
【０２２７】
処理例５では、aの導出におけるdiffC*vの積が、処理例１の11bit*16bitから11bit*P bitに低減されるため積が簡略化される効果を奏する。P=4では11bit*4bit=15bit。
【０２２８】
処理例５では、bの導出におけるa*Y_MINの積が、処理例１の27bit*10bitからP+8-expC bit*10bitに低減されるため積が簡略化される効果を奏する。P=4、expC=3では、9bit*4bit=13bit。
【０２２９】
処理５では、式(CCLM-1)の積が、処理例１の27bit*10bitから、P+8-expC bit*10bitに低減されるため積が簡略化される効果を奏する。P=4、expC=3では、9bit*4bit=13bit。
【０２３０】
なお、処理例５のexpCは、処理例5とは異なり色差の差によらない定数であるのでexpCではなくexpConstなどと呼んでも良い。
【０２３１】
（処理例６）
処理例６では、式(CCLM-1)において、輝度値との積に用いられるパラメータaの精度shiftAを可変とする例を説明する。具体的には、aのビット数（aの域値）の上限をmax_a_bitsに設定し、色差の差（C_Y_MAX-C_Y_MIN）であるdiffCに応じて、パラメータaの精度shiftAを導出する。なお、パラメータaを固定ビット数の仮数と２のべき乗で表現する例と解釈してもよい。以下では、aの仮数部のビット数をmax_a_bits、指数部のビット数をexpCで表す。
【０２３２】
以下、CCLM予測パラメータ導出部310442は、分母（輝度の差分値）diffと分子（色差の差分値）diffCから傾きに相当する(diffC/diff*2^shiftA)を、パラメータaとして導出する。以下、パラメータaは整数化のために2^shiftA（つまり1<<shiftA）倍されている。
【０２３３】
CCLM予測パラメータ導出部310442は、まず、CCLM予測パラメータ導出部310442は、diffから圧縮された逆数テーブルDivTable_2N'を参照するためのidxを導出し、さらにdiffの逆数に相当する数vを導出する。
【０２３４】
diff=Y_MAX-Y_MIN  
range = (diff >> N)+1
sc = ceil(log2(range))
idx = diff >> sc
ここでNは所定の定数、例えば5。
【０２３５】
msb = 1 << (P-1)
v = DivTable_2N'[idx] | msb
ここでPは逆数テーブル(1/diff)の仮数部（DivTable_2N'テーブルに保持する部分）のビット数であり、msbはoffsetMである。
【０２３６】
CCLM予測パラメータ導出部310442は、輝度の差分値diffに応じたシフト値expを導出する。
【０２３７】
exp = 16-(P-1)-ceil(log2(diff+1)) = 16-(P-1)-ceil(log2(idx))-sc
また、expはテーブルを参照して導出してもよい。
【０２３８】
exp = 16-(P-1)-ShiftTableE''_2N[idx]-sc
CCLM予測パラメータ導出部310442は、色差の差分値diffCの絶対値absDiffCの対数値に応じたシフト値expCを導出する。
【０２３９】
diffC = C_Y_MAX - C_Y_MIN
absDiffC = (diffC<0 ? -diffC:diffC)
rangeDiffC = (absDiffC >> (max_a_bits-P-1))
expC = ceil(log2(rangeDiffC+1))
ここで、max_a_bitsの値をP+1と設定する構成も好適であり、この場合rangeDiffC=absDiffCとなることから、CCLM予測パラメータ導出部310442はrangeDiffCを省いて以下のようにexpCを導出する。
【０２４０】
expC = ceil(log2(absDiffC+1))
CCLM予測パラメータ導出部310442は、diffCとvの積でパラメータaを導出する場合において、下記のようにさらにdiffC*vをexpCだけ右シフトすることにより、ビット数が制限されたパラメータaを導出する。
【０２４１】
add = (1 << expC) >> 1
a = (diffC*v+add) >> expC
b = C_Y_MIN-((a*Y_MIN) >> expC) // shift_a = expC
CCLM予測パラメータ導出部310442は、shiftAの初期値（例えば16）から、分母（輝度の差分値diff）を用いて導出されるexpと、分子（色差の差分値diffC）を用いて導出されるexpCを引くことにより、shiftAの値を調節する。
【０２４２】
shiftA = 16 - (exp+expC)
例えば、max_a_bits=5の場合、aは5bitの精度(-16〜15)で表現される。またexpCは、色差の差分diffCの絶対値が大きくなるほど大きくなる変数（absDiffCの対数値に比例して大きくなる変数）である。
【０２４３】
expC = ceil(log2(rangeDiffC))
なお、rangeDiffC=0の場合、expC=0に設定する。expCはテーブルを参照して導出してもよい。
【０２４４】
expC = ShiftTableE''_2N[rangeDiffC+1]
CCLM予測フィルタ部310443は、式(CCLM-1)を用いて、CCLM予測パラメータ（a,b）と上記、調整後のshiftAを用いて、予測画像predSamples[][]を出力する。
【０２４５】
このように、色差の差分diffCから適応的にaのシフト量を導出することによりaのビットデプスを削減することができる。これによって、精度の劣化を抑制しつつ、式(CCLM-1)におけるaと輝度値refSamples[][]の積を簡略化する効果を奏する。
【０２４６】
処理例６では、aの導出におけるdiffC*vの積が、処理例１の11bit*16bitから11bit*P bitに低減されるため積が簡略化される効果を奏する。P=4では11bit*4bit=15bit。
【０２４７】
処理例６では、bの導出におけるa*Y_MINの積が、処理例１の27bit*10bitからmax_a_bits bit*10bitに低減されるため積が簡略化される効果を奏する。max_a_bits=5では、5bit*10bit=15bit。
【０２４８】
処理６では、式(CCLM-1)の積が、処理例１の27bit*10bitから、max_a_bits bit*10bitに低減されるため積が簡略化される効果を奏する。max_a_bits=5では、5bit*10bit=15bit。
【０２４９】
（処理例７）
以下、テーブル削減を主眼とする処理例１〜３（処理例４）と、ビット幅削減を主眼とする処理例２、処理例５、６を組み合わせた処理を処理例７として説明する。既に説明済みの内容は一部省略し簡単に説明する。また、diffを所定のビット数に制限するshiftBは0に設定する。以下にCCLM予測パラメータa、bを導出する方法を示す。ただし、C_Y_MAX=C_Y_MINの場合、a=0、b=C_Y_MINに設定する。
【０２５０】
CCLM予測パラメータ導出部310442は、輝度の差分値diffから、逆数テーブルDivTableM_2N'を参照するためのインデックスidxと、精度を調整するための変数expを導出し、diffの逆数に相当する値vを導出する。
【０２５１】
shiftA = baseA = 16
diff = Y_MAX-Y_MIN
range = diff >> N
sc = ceil(log2(range+1))
idx = diff >> sc
exp = baseA -(P-1)- ceil(log2(idx))-sc
msb = 1 << (P-1)
v = (DivTableM_2N'[idx] | msb)
ここで、baseAは、逆数テーブルDivTableM_2N'[idx]を導出する際に基準となるビット数（例えば16）、Nは、DivTableM_2N'の要素数(2^N)に対応する定数、Pは（2^16/diff）の、２を基数とした指数表記における仮数部のビット数に対応する定数、max_a_bitsはaの２を基数とした指数表記における仮数部のビット数に対応する定数。msbも定数。例えば、N=5、P=4、max_a_bits=5、msb=2^(P-1)=8を用いてもよい。msb=2^(P-1)（オフセットあり）の場合、DivTableM_2N'[]の例を以下に示す。
【０２５２】
DivTableM_2N'[32] = { 0, 0, 0, 3, 0, 5, 3, 1, 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1, 0, 7, 6, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 0 }
CCLM予測パラメータ導出部310442は、パラメータaのビット幅を制限するための変数expCを色差の差分値diffCから導出する。
【０２５３】
max_a_bits = 5
diffC = C_Y_MAX - C_Y_MIN
absDiffC = (diffC<0 ? -diffC:diffC)
rangeDiffC = (absDiffC >> (max_a_bits-P-1))
expC = ceil(log2(rangeDiffC+1))
shift_a = expC
CCLM予測パラメータ導出部310442は、下記のようにさらにdiffC*vをshift_aだけ右シフトすることにより、ビット数が制限されたパラメータaを導出する。
【０２５４】
add = 1 << shift_a >> 1
a = (diffC*v+add) >> shift_a
この構成では、shift_a=expCであるので、aおよびbの導出式は下式に置き換えることができる。
【０２５５】
add = (1 << expC) >> 1
a = (diffC*v+add) >> expC
これにより、diffCの大きさに依存せず、aのビット幅（精度）を一定に保つことができる。
【０２５６】
CCLM予測パラメータ導出部310442は、shiftAの初期値（例えば16）から、diffを用いて導出されるexpと、diffCを用いて導出されるexpCを引くことにより、shiftAの値を調節する。
【０２５７】
shiftA -= exp+expC
さらに、shiftAは、初期値が16である場合には、次のようにも導出しても良い。
【０２５８】
shiftA = 16 - exp - expC
ところでshiftAの初期値baseAは、expCの導出にも使われ互いに打ち消し合うため、結果として、shiftAを、定数Pとidx、rangeDiffCを用いて直接導出してもよい。
【０２５９】
shiftA =baseA - (baseA-(P-1)-ceil(log2(idx))-sc) - ceil(log2(rangeDiffC+1))
= P-1 + ceil(log2(idx)) + sc - ceil(log2(rangeDiffC+1))
CCLM予測パラメータ導出部310442は、ビット幅が制限されたパラメータaを用いてパラメータbを導出する。
【０２６０】
b = C_Y_MIN-((a*Y_MIN) >> shiftA)
CCLM予測フィルタ部310443は、式(CCLM-1)を用いて、CCLM予測パラメータ（a,b）と上記、調整後のshiftAを用いて、予測画像predSamples[][]を出力する。
【０２６１】
なお、処理例６で示したように、expCはdiffCに依存させず、所定の定数にしてもよい。ただし、expCは画像のビットデプスbitDepthにP（（2^16/diff）の２を基数とした指数表記における仮数部のビット数）を加えた値未満である。例えばbitDepth=10、P=4の場合expCは14未満とする。
【０２６２】
expC < bitDepth+P
これにより、aの精度は若干落ちるものの、処理を簡単化することができる。
【０２６３】
上記の構成によれば、処理例１〜３，５、６で説明した効果を得られる。主な効果を再度記載すると、少なくとも以下の効果が得られる。
【０２６４】
処理例３で説明したように、diff >> scによりテーブルを参照することによる、テーブルサイズ削減の簡略化効果を得ることができる。
【０２６５】
処理例５、６で説明した、ビット幅低減による積の簡略化効果を得ることができる。
【０２６６】
（その他の例）
なお、上述した処理例では、CCLM処理に用いるテーブルを格納するためのメモリ量を削減する例について説明したが、本発明の技術思想は、他の情報を格納するためのメモリ量や乗算のビット幅を削減することにも用いることができる。例えば、スケールされた動きベクトルの導出に用いるテーブルについても適用できる。
【０２６７】
本発明の一態様に係るCCLM予測部は、CCLM予測により予測画像を生成するCCLM予測部であって、輝度の差分値と、色差の差分値と、テーブルを用いてCCLM予測パラメータ(a,b)を導出するCCLM予測パラメータ導出部と、輝度参照画像とCCLM予測パラメータ(a,b)を用いて色差予測画像を生成するCCLM予測フィルタ部とを備え、CCLM予測パラメータ導出部は、輝度の差分値で参照されるテーブルの要素と色差の差分値を乗算した値をシフトすることによってCCLM予測パラメータaを導出することを特徴とする。
【０２６８】
本発明の一態様に係るCCLM予測部において、前記CCLM予測パラメータ導出部は、隣接ブロックの輝度値が最大となる第１の画素と最小となる第２の画素から輝度の差分値を導出し、第１の画素と第２の画素の色差の画素値から色差の差分値を導出し、輝度の差分値に対応するスケールシフト値scを導出し、輝度の差分値をscだけ右シフトしたインデックスidxによって参照されるテーブルの値と色差の差分値を乗算し、乗算で得られた値をさらにシフトすることによってCCLM予測パラメータaを導出することを特徴とする。
【０２６９】
本発明の一態様に係るCCLM予測部において、前記CCLM予測パラメータ導出部は、前記idxによって参照されるテーブルの値にオフセットを加算した値と色差の差分値を乗算することを特徴とする。
【０２７０】
本発明の一態様に係るCCLM予測部において、前記CCLM予測パラメータ導出部は、色差の絶対差分値の対数値に応じた第１のシフト値を導出し、idxによって参照されるテーブルの値と色差の差分値を乗算し、乗算で得られた値をさらにシフト値expCでシフトすることによってCCLM予測パラメータaを導出することを特徴とする。
【０２７１】
本発明の一態様に係るCCLM予測部において、前記CCLM予測パラメータ導出部は、輝度の差分値diffの対数値に応じた第２のシフト値を導出し、前記第２の画素の色差値、CCLM予測パラメータa、前記第２の画素の輝度値、および、第１のシフト値と第２のシフト値を用いてCCLM予測パラメータbを導出することを特徴とする。
【０２７２】
本発明の一態様に係るCCLM予測部において、前記第１のシフト値と第２のシフト値はテーブルを参照して導出することを特徴とする。
【０２７３】
（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。
【０２７４】
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（RandomAccess 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。
【０２７５】
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-rayDisc：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。
【０２７６】
また、上記各装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN（Local Area Network）、ISDN（Integrated Services Digital Network）、VAN（Value-Added Network）、CATV（Community Antenna television/Cable Television）通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）1394、USB、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、IrDA（Infrared Data Association）やリモコンのような赤外線、BlueTooth（登録商標）、IEEE802.11無線、HDR（High Data Rate）、NFC（Near Field Communication）、DLNA（Digital Living Network Alliance：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。
【０２７７】
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。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１８年１２月２０日に出願された日本国特許出願：特願２０１８−２３８５２６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】
【０２７８】
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
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
3104  予測部
31044  CCLM予測部（予測画像生成装置）
310441  ダウンサンプリング部
310442  CCLM予測パラメータ導出部（パラメータ導出部）
310443  CCLM予測フィルタ部
311  逆量子化・逆変換部
312  加算部
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
【図１】
2020129990.tif 000005
【図２】
2020129990.tif 000006
【図３】
2020129990.tif 000007
【図４】
2020129990.tif 000008
【図５】
2020129990.tif 000009
【図６】
2020129990.tif 000010
【図７】
2020129990.tif 000011
【図８】
2020129990.tif 000012
【図９】
2020129990.tif 000013
【図１０】
2020129990.tif 000014
【図１１】
2020129990.tif 000015
【図１２】
2020129990.tif 000016
【図１３】
2020129990.tif 000017
【図１４】
2020129990.tif 000018
【図１５】
2020129990.tif 000019
【図１６】
2020129990.tif 000020
【図１７】
2020129990.tif 000021
【図１８】
2020129990.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和3年6月7日(2021.6.7)
【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】
イントラ予測モードに基づいて予測画像を生成する予測画像生成装置であって、
第１の値と第２の値との差分である輝度に関する差分値と、第３の値と第４の値との差分である色差に関する差分値とを導出し、該輝度に関する差分値と該色差に関する差分値とを用いて、ＣＣＬＭ予測パラメータを導出するＣＣＬＭ予測パラメータ導出部と、
上記ＣＣＬＭ予測パラメータを用いて、上記予測画像を導出するＣＣＬＭ予測フィルタ部と、を備え、
上記ＣＣＬＭ予測パラメータ導出部は、
上記輝度に関する差分値を用いた第１の対数値と上記色差に関する差分値の絶対値を用いた第２の対数値とを導出し、
該第１の対数値と該第２の対数値とを用いて、第１のシフト値を導出し、
上記ＣＣＬＭ予測フィルタ部は、上記第１のシフト値を用いて、上記予測画像を導出することを特徴とする予測画像生成装置。
【請求項２】
上記ＣＣＬＭ予測パラメータは、上記輝度に関する差分値を用いて特定される参照テーブルの第５の値と、上記色差に関する差分値との積を用いて得られる第６の値を、上記第２の対数値だけ右シフトすることにより導出されることを特徴とする請求項１に記載の予測画像生成装置。
【請求項３】
上記予測画像は、上記ＣＣＬＭ予測パラメータと輝度サンプル値との積を、上記第１のシフト値だけ右シフトすることにより導出されることを特徴とする請求項１に記載の予測画像生成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の上記ＣＣＬＭフィルタ部から生成される予測画像と残差とを加算して、画像を復号する動画像復号装置。
【請求項５】
請求項１に記載の上記ＣＣＬＭフィルタ部から導出される予測画像と入力画像の差分から、残差を導出して符号化する動画像符号化装置。
【請求項６】
イントラ予測モードに基づいて予測画像を生成する予測画像生成方法であって、
第１の値と第２の値との差分である輝度に関する差分値と、第３の値と第４の値との差分である色差に関する差分値とを導出するステップと、
上記輝度に関する差分値を用いた第１の対数値と、上記色差に関する差分値の絶対値を用いた第２の対数値とを導出するステップと、
上記第１の対数値と上記第２の対数値とを用いて、第１のシフト値を導出するステップと、
上記輝度に関する差分値と上記色差に関する差分値とを用いて、ＣＣＬＭ予測パラメータを導出するステップと、
上記ＣＣＬＭ予測パラメータと上記第１のシフト値とを用いて、上記予測画像を導出するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする予測画像生成方法。
【国際調査報告】
2020129990.tif 000023
2020129990.tif 000024
2020129990.tif 000025
2020129990.tif 000026