JP2015136171A - 任意的なパーティションを利用した動き予測によるビデオ符号化方法及びその装置、任意的なパーティションを利用した動き補償によるビデオ復号化方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 任意的形態のパーティションを利用したインター予測によるビデオ符号化及びビデオ復号化を提供する。
【解決手段】 ビデオデータを最大サイズの符号化単位である少なくとも１つの最大符号化単位に分割し、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測を含み、最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域別に、階層的構造の深度別符号化単位に基づいて最大符号化単位のビデオデータを符号化し、符号化結果が出力される深度である符号化深度を決定し、最大符号化単位別に、分割領域別符号化深度に対応する符号化されたビデオデータ、符号化深度及び符号化モードについての情報を含むビットストリームを出力するビデオ符号化方法及びその装置が開示される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビデオの符号化及び復号化に関する。

高解像度または高画質のビデオコンテンツを再生、保存することができるハードウェアの開発及び普及によって、高解像度または高画質のビデオコンテンツを効果的に符号化したり復号化したりするビデオコーデックの必要性が増大している。既存のビデオコーデックによれば、ビデオは、所定サイズのマクロブロックに基づいて、制限された符号化方式によって符号化されている。

現存ビデオコーデックのインター予測は、２Ｎｘ２Ｎサイズのマクロブロックの２Ｎｘ２Ｎ，２ＮｘＮ，Ｎｘ２Ｎ，ＮｘＮサイズのパーティションを利用して動きベクトルを推定し、マクロブロックの動きを推定する。

本発明は、任意的形態のパーティションを利用したインター予測によるビデオ符号化及びビデオ復号化を提供するものである。

本発明の一実施形態によるビデオ符号化方法は、ビデオデータを最大サイズの符号化単位である少なくとも１つの最大符号化単位に分割する段階と、前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測を含み、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域別に、深度が深くなることによって上位深度の符号化単位が分割される階層的構造の深度別符号化単位に基づいて、前記最大符号化単位のビデオデータを符号化し、符号化結果が出力される深度である符号化深度を決定する段階と、前記最大符号化単位別に、前記分割領域別符号化深度に対応する符号化されたビデオデータ、前記符号化深度及び符号化モードについての情報を含むビットストリームを出力する段階と、を含む。

映像のサイズを考慮して符号化単位の最大サイズを増大させつつ、映像特性を考慮して符号化単位を調節することができるので、映像圧縮効率が上昇する。従って、高い解像度の映像、またはデータ量が過度に多い映像でも、符号化端から伝送された最適符号化モードについての情報を利用し、映像の特性に適応的に決定された符号化単位のサイズ及び符号化モードによって、効率的に映像データを復号化して復元することができる。

本発明の一実施形態によるビデオ符号化装置のブロック図である。 本発明の一実施形態によるビデオ復号化装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による符号化単位の概念を図示する図面である。 本発明の一実施形態による符号化単位に基づいた映像符号化部のブロック図である。 本発明の一実施形態による符号化単位に基づいた映像復号化部のブロック図である。 本発明の一実施形態による深度別符号化単位及び予測単位を図示する図面である。 本発明の一実施形態による符号化単位及び変換単位の関係を図示する図面である。 本発明の一実施形態による深度別符号化情報を図示する図面である。 本発明の一実施形態による深度別符号化単位を図示する図面である。 本発明の一実施形態による、符号化単位、予測単位及び変換単位の関係を図示する図面である。 本発明の一実施形態による、符号化単位、予測単位及び変換単位の関係を図示する図面である。 本発明の一実施形態による、符号化単位、予測単位及び変換単位の関係を図示する図面である。 本発明の一実施形態による符号化単位別符号化情報を図示する図面である。 発明の一実施形態によるビデオ符号化方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態によるビデオ復号化方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態によって、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ符号化装置のブロック図である。 本発明の一実施形態によって、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ復号化装置のブロック図である。 本発明の一実施形態によって、符号化単位が任意の比率で分割された例示的パーティションを図示する図面である。 本発明の一実施形態によって、符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報が含まれたシーケンスパラメータ・セットのシンタックスを図示する図面である。 本発明の一実施形態によって、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ符号化方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態によって、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ復号化方法のフローチャートである。

本発明の一実施形態によるビデオ符号化方法は、ビデオデータを最大サイズの符号化単位である少なくとも１つの最大符号化単位に分割する段階と、前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測を含み、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域別に、深度が深くなることによって上位深度の符号化単位が分割される階層的構造の深度別符号化単位に基づいて、前記最大符号化単位のビデオデータを符号化し、符号化結果が出力される深度である符号化深度を決定する段階と、前記最大符号化単位別に、前記分割領域別符号化深度に対応する符号化されたビデオデータ、前記符号化深度及び符号化モードについての情報を含むビットストリームを出力する段階と、を含む。

一実施形態による符号化単位は、最大サイズ及び深度で特徴づけられる。

深度とは、符号化単位が階層的に分割される段階を示し、深度が深くなるほど深度別符号化単位は、最大符号化単位から最小符号化単位まで分割される。本明細書では、高い深度または上位深度から低い深度または下位深度の方向に、「深度が深くなる」と定義する。深度が深くなることによって、最大符号化単位の分割回数が増加し、最大符号化単位の分割可能な総回数が「最大深度」に対応する。符号化単位の最大サイズ及び最大深度があらかじめ設定されている。

一実施形態による前記符号化深度決定段階は、前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用してインター予測を行うか否かを選択的に決定する段階を含んでもよい。

一実施形態による前記出力段階は、前記インター予測のためのパーティションタイプが、前記符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報を、前記ビットストリームに含んでもよい。

一実施形態による前記任意の比率で分割されたパーティションは、前記符号化単位の高さ及び幅のうち少なくとも一つが、１：３または３：１に分割される。

一実施形態による前記最大符号化単位は、１６ｘ１６，３２ｘ３２，６４ｘ６４，１２８ｘ１２８及び２５６ｘ２５６ブロックのうち少なくとも一つに選択的に設定されてもよい。

一実施形態による前記符号化深度は、当該分割領域の前記階層的構造による深度別符号化単位に基づいた符号化結果のうち、符号化効率が最も高い深度別符号化単位の深度に決定され、前記最大符号化単位内の少なくとも１つの分割領域ごとに符号化深度が独立して決定されてもよい。

本発明の一実施形態によるビデオ復号化方法は、符号化されたビデオに係わるビットストリームを受信してパージングする段階と、前記ビットストリームから、最大符号化単位別に符号化されたビデオデータ、並びに前記最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報を抽出する段階と、前記最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報に基づいて、前記最大符号化単位別に少なくとも１つの符号化深度別符号化単位ごとに、前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用した動き補償を含む復号化を遂行する段階と、を含み、前記符号化深度別符号化単位は、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域ごとに、階層的構造の深度別符号化単位の深度のうち一つに決定される。

一実施形態による前記抽出段階は、前記ビットストリームからインター予測のためのパーティションタイプが、前記符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報をさらに抽出することができる。

一実施形態による前記復号化遂行段階は、前記ビットストリームから前記インター予測のためのパーティションタイプが、前記符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報に基づいて、前記任意の比率で分割されたパーティションを利用して動き補償を行うか否かを選択的に決定することができる。

本発明の一実施形態によるビデオ符号化装置は、ビデオデータを最大サイズの符号化単位である少なくとも１つの最大符号化単位に分割する最大符号化単位分割部と、前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測を含み、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域別に、深度が深くなることによって上位深度の符号化単位が分割される階層的構造の深度別符号化単位に基づいて、前記最大符号化単位のビデオデータを符号化し、符号化結果が出力される深度である符号化深度を決定する符号化部と、前記最大符号化単位別に、前記分割領域別符号化深度に対応する符号化されたビデオデータ、前記符号化深度及び符号化モードについての情報を含むビットストリームを出力する出力部と、を含む
本発明の一実施形態によるビデオ復号化装置は、符号化されたビデオに係わるビットストリームを受信してパージングするパージング部と、前記ビットストリームから、最大符号化単位別に符号化されたビデオデータ、並びに前記最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報を抽出する抽出部と、前記最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報に基づいて、前記最大符号化単位別に少なくとも１つの符号化深度別符号化単位ごとに、前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用した動き補償を含む復号化を遂行する復号化部と、を含み、前記符号化深度別符号化単位は、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域ごとに、階層的構造の深度別符号化単位の深度のうち一つに決定されてもよい。

本発明は、一実施形態によるビデオ符号化方法を具現するためのプログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体を含む。また本発明は、一実施形態によるビデオ復号化方法を具現するためのプログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体を含む。

以下、図１ないし図２１を参照して記述される本発明の実施形態に、「単位」は、文脈上サイズの単位でもあり、そうではないこともある。

後述する実施形態で、符号化端で、「符号化単位」は、映像データを符号化するデータ単位を意味するか、または復号化端で、「符号化単位」は、映像データを復号化するための符号化されたデータ単位を意味する。また、「符号化深度」は、符号化単位が符号化された深度を意味する。

以下、「映像」は、ビデオの静止映像であるか動映像、すなわち、ビデオそれ自体を示すことができる。

以下、図１ないし図２１を参照しつつ、本発明の一実施形態によるビデオ符号化装置及びビデオ復号化装置、ビデオ符号化方法及びビデオ復号化方法について説明する。図１ないし図１５を参照しつつ、本発明の一実施形態による、空間的に階層的なデータ単位に基づいたビデオの符号化及びビデオの復号化について説明し、以下、図１６ないし２１を参照し、一実施形態による、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ符号化及びビデオ復号化について説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるビデオ符号化装置１００のブロック図を図示している。

一実施形態によるビデオ符号化装置１００は、最大符号化単位分割部１１０、符号化単位決定部１２０及び出力部１３０を含む。

最大符号化単位分割部１１０は、映像の現在ピクチャのための最大サイズの符号化単位である最大符号化単位に基づいて、現在ピクチャを区画することができる。現在ピクチャが最大符号化単位より大きいならば、現在ピクチャの映像データは、少なくとも１つの最大符号化単位に分割される。一実施形態による最大符号化単位は、サイズ３２ｘ３２，６４ｘ６４，１２８ｘ１２８，２５６ｘ２５６などのデータ単位であり、縦横サイズが２の二乗である正方形のデータ単位であってもよい。映像データは、少なくとも１つの最大符号化単位別に、符号化単位決定部１２０に出力される。

一実施形態による符号化単位は、最大サイズ及び深度で特徴づけられる。深度とは、最大符号化単位から符号化単位が空間的に分割した回数を示し、深度が深くなったり増加するほど、深度別符号化単位は、最大符号化単位から最小符号化単位まで分割される。最大符号化単位の深度が最上位深度であり、最小符号化単位が最下位符号化単位と定義することができる。最大符号化単位は、深度が深くなることによって、深度別符号化単位のサイズは縮小されるので、上位深度の符号化単位は、複数個の下位深度の符号化単位を含んでもよい。

前述の通り、符号化単位の最大サイズによって、現在ピクチャの映像データを最大符号化単位に分割し、それぞれの最大符号化単位は、深度別に分割される符号化単位を含んでもよい。一実施形態による最大符号化単位は、深度別に分割されるので、最大符号化単位に含まれた空間領域（spatial domain）の映像データが、深度によって階層的に分類される。

最大符号化単位の高さ及び幅を階層的に分割することができる総回数を制限する最大深度及び符号化単位の最大サイズがあらかじめ設定されている。

符号化単位決定部１２０は、深度ごとに最大符号化単位の領域が分割された少なくとも１つの分割領域を符号化し、少なくとも１つの分割領域別に最終符号化結果が出力される深度を決定する。すなわち、符号化単位決定部１２０は、現在ピクチャの最大符号化単位ごとに、深度別符号化単位で、映像データを符号化し、最も小さい符号化誤差が発生する深度を選択して符号化深度に決定する。従って、決定された符号化深度の符号化単位の符号化された映像データが最終的に出力される。また、符号化深度の符号化単位を、符号化される符号化単位であると見る。

決定された符号化深度及び最大符号化単位別映像データは、出力部１３０に出力される。

最大符号化単位内の映像データは、最大深度以下の少なくとも１つの深度によって、深度別符号化単位に基づいて符号化され、それぞれの深度別符号化単位に基づいた符号化結果が比較される。深度別符号化単位の符号化誤差の比較結果、符号化誤差が最も小さい深度が選択される。それぞれの最大化符号化単位ごとに、少なくとも１つの符号化深度が決定される。

最大符号化単位のサイズは、深度が深くなることによって、符号化単位が階層的に分割され、符号化単位の個数は増加する。また、１つの最大符号化単位に含まれる同じ深度の符号化単位であるにしても、それぞれのデータに係わる符号化誤差を測定し、下位深度への分割いかんが決定される。従って、１つの最大符号化単位に含まれるデータであると言っても、位置によって深度別符号化誤差が異なるので、位置によって、符号化深度が異なって決定される。従って、１つの最大符号化単位について符号化深度が一つ以上設定され、最大符号化単位のデータは、一つ以上の符号化深度の符号化単位によって区画される。

従って、一実施形態による符号化単位決定部１２０は、現在最大符号化単位に含まれるツリー構造による符号化単位が決定される。一実施形態による「ツリー構造による符号化単位」は、現在最大符号化単位に含まれるあらゆる深度別符号化単位のうち、符号化深度に決定された深度の符号化単位を含む。符号化深度の符号化単位は、最大符号化単位内で、同一領域では、深度によって階層的に決定され、他の領域については、独立して決定される。同様に、現在領域に係わる符号化深度は、他の領域に係わる符号化深度と独立して決定される。

一実施形態による最大深度は、最大符号化単位から最小符号化単位までの分割回数と関連した指標である。すなわち、最大符号化単位が最小符号化単位まで分割される回数が最大深度であってもよい。一実施形態による第１最大深度は、最大符号化単位から最小符号化単位までの総分割回数を示すことができる。一実施形態による第２最大深度は、最大符号化単位から最小符号化単位までの深度レベルの総個数を示すことができる。例えば、最大符号化単位の深度が０であるとするとき、最大符号化単位が１回分割された符号化単位の深度は、１に設定され、２回分割された符号化単位の深度は、２に設定される。この場合、最大符号化単位から４回分割された符号化単位が最小符号化単位であるならば、深度０，１，２，３及び４の５深度レベルが存在するので、第１最大深度は４、第２最大深度は５に設定される。

最大符号化単位の予測符号化及び変換が行われる。予測符号化及び変換も、同様に、最大符号化単位ごとに、最大深度以下の深度ごとに、深度別符号化単位を基にして行われる。変換は、直交変換または整数変換の方式によって行われる。

最大符号化単位が深度別に分割されるたびに、深度別符号化単位の個数が増加するので、深度が深くなることによって生成されるあらゆる深度別符号化単位について、予測符号化及び変換を含んだ符号化が行われなければならない。以下、説明の便宜のために、少なくとも１つの最大符号化単位のうち、現在深度の符号化単位を基にして、予測符号化及び変換について説明する。

一実施形態によるビデオ符号化装置１００は、映像データの符号化のためのデータ単位のサイズまたは形態を多様に選択することができる。映像データの符号化のためには、予測符号化、変換、エントロピ符号化などの段階を経るが、あらゆる段階にわたって、同じデータ単位が使われ、段階別にデータ単位が変更されもする。

例えば、ビデオ符号化装置１００は、映像データの符号化のための符号化単位だけではなく、符号化単位の映像データの予測符号化を行うために、符号化単位と異なるデータ単位を選択することができる。

最大符号化単位の予測符号化のためには、一実施形態による符号化深度の符号化単位、すなわち、もうそれ以上分割されない符号化単位を基にして、予測符号化が行われる。以下、予測符号化の基盤になる、もうそれ以上分割されない符号化単位を「予測単位」とする。予測単位が分割されたパーティションは、予測単位、並びに予測単位の高さ及び幅のうち少なくとも一つが分割されたデータ単位を含んでもよい。

例えば、サイズ２Ｎｘ２Ｎ（ただし、Ｎは正の整数）の符号化単位が、それ以上分割されない場合、サイズ２Ｎｘ２Ｎの予測単位になって、パーティションのサイズは、２Ｎｘ２Ｎ，２ＮｘＮ，Ｎｘ２Ｎ，ＮｘＮであってもよい。一実施形態によるパーティションタイプは、予測単位の高さまたは幅が、対称的比率で分割された対称的パーティションだけではなく、１：ｎまたはｎ：１のように、非対称的比率で分割されたパーティション、幾何学的な形態に分割されたパーティション、任意的形態のパーティションなどを選択的に含むこともできる。

予測単位の予測モードは、イントラモード、インターモード及びスキップモードのうち少なくとも一つであってもよい。例えば、イントラモード及びインターモードは、２Ｎｘ２Ｎ，２ＮｘＮ，Ｎｘ２Ｎ，ＮｘＮサイズのパーティションについて行われる。また、スキップモードは、２Ｎｘ２Ｎサイズのパーティションについてのみ行われる。符号化単位以内の１つの予測単位ごとに、独立して符号化が行われ、符号化誤差が最も小さい予測モードが選択される。

また、一実施形態によるビデオ符号化装置１００は、映像データの符号化のための符号化単位だけではなく、符号化単位と異なるデータ単位を基にして、符号化単位の映像データの変換を行う。

符号化単位の変換のためには、符号化単位より小さいか、あるいはそれと同じサイズのデータ単位を基にして変換が行われる。例えば、変換のためのデータ単位は、イントラモードのためのデータ単位、及びインターモードのためのデータ単位を含んでもよい。

以下、変換の基盤になるデータ単位は、「変換単位」とする。一実施形態による変換単位についても、符号化単位の高さ及び幅が分割され、変換単位に至るまでの分割回数を示す変換深度が設定される。例えば、サイズ２Ｎｘ２Ｎの現在符号化単位の変換単位が、現在符号化単位とサイズが同じであるサイズ２Ｎｘ２Ｎの変換単位であるならば、変換深度０に設定され、現在符号化単位の高さ及び幅がそれぞれ半分になり、総４＾１個に分割されたサイズＮｘＮの変換単位であるならば、変換深度１に、現在符号化単位の高さ及び幅がそれぞれ四分され、総４＾２個に分割されたサイズＮ／２ｘＮ／２の変換単位であるならば、変換深度２に設定できる。例えば、変換深度の階層的性格によって、上位変換深度の変換単位が、４個の下位変換深度の変換単位に分割される階層的ツリー構造による変換単位が設定される。

また、符号化単位と類似した方式で、符号化単位内の変換単位も、再帰的にさらに小さいサイズの変換単位に分割されつつ、領域別に独立して決定される。従って、一実施形態による符号化単位内で、符号化単位の残差データは、変換深度によって、ツリー構造による変換単位によって区画される。

符号化深度別符号化情報は、符号化深度だけではなく、予測関連情報及び変換関連情報が必要である。従って、符号化単位決定部１２０は、最小符号化誤差を発生させた符号化深度だけではなく、予測単位をパーティションに分割したパーティションタイプ、予測単位別予測モード、変換のための変換単位のサイズなどを決定することができる。

一実施形態による最大符号化単位のツリー構造による符号化単位及びパーティションの決定方式については、図３ないし１２を参照して詳細に後述する。

符号化単位決定部１２０は、深度別符号化単位の符号化誤差を、ラグランジュ乗数（Lagrangian multiplier）基盤の率歪曲最適化技法（rate-distortion optimization）を利用して測定することができる。

出力部１３０は、符号化単位決定部１２０で決定された少なくとも１つの符号化深度に基づいて符号化された最大符号化単位の映像データ及び深度別符号化モードについての情報を、ビットストリーム状で出力する。

符号化された映像データは、映像の残差データの符号化結果であってもよい。

深度別符号化モードについての情報は、符号化深度情報、予測単位のパーティションタイプ情報、予測モード情報、変換単位のサイズ情報などを含んでもよい。

符号化深度情報は、現在深度で符号化せずに、下位深度の符号化単位で符号化するか否かを示す深度別分割情報を利用して定義される。現在符号化単位の現在深度が符号化深度であるならば、現在符号化単位は、現在深度の符号化単位で符号化されるので、現在深度の分割情報は、それ以上下位深度に分割されないように定義される。反対に、現在符号化単位の現在深度が、符号化深度ではないならば、下位深度の符号化単位を利用した符号化を試みなければならないので、現在深度の分割情報は、下位深度の符号化単位で分割されるように定義される。

現在深度が符号化深度ではないならば、下位深度の符号化単位に分割された符号化単位について符号化が行われる。現在深度の符号化単位内に、下位深度の符号化単位が一つ以上存在するので、それぞれの下位深度の符号化単位ごとに反復的に符号化が行われ、同じ深度の符号化単位ごとに、再帰的符号化が行われる。

１つの最大符号化単位内に、ツリー構造の符号化単位が決定され、符号化深度の符号化単位ごとに、少なくとも１つの符号化モードについての情報が決定されねばならないので、１つの最大符号化単位については、少なくとも１つの符号化モードについての情報が決定される。また、最大符号化単位のデータは、深度によって階層的に区画され、位置別に符号化深度が異なることがあるので、データについて、符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報が設定される。

従って、一実施形態による出力部１３０は、最大符号化単位に含まれている符号化単位、予測単位及び最小単位のうち少なくとも一つに対して、当該符号化深度及び符号化モードに対する符号化情報を割り当てることができる。

一実施形態による最小単位は、最下位符号化深度の最小符号化単位が４分割されたサイズの正方形のデータ単位である。一実施形態による最小単位は、最大符号化単位に含まれるあらゆる符号化単位、予測単位、パーティション単位及び変換単位内に含まれる最大サイズの正方形データ単位であってもよい。

例えば、出力部１３０を介して出力される符号化情報は、深度別の符号化単位別符号化情報と、予測単位別符号化情報とに分類される。深度別の符号化単位別符号化情報は、予測モード情報、パーティションサイズ情報を含んでもよい。予測単位別に伝送される符号化情報は、インターモードの推定方向についての情報、インターモードの参照映像インデックスについての情報、動きベクトルについての情報、イントラモードのクロマ成分についての情報、イントラモードの補間方式についての情報などを含んでもよい。また、ピクチャ、スライスまたはＧＯＰ別に定義される符号化単位の最大サイズについての情報及び最大深度についての情報は、ビットストリームのＳＰＳ（sequence parameter set）またはヘッダに挿入される。

ビデオ符号化装置１００で、深度別符号化単位は、１階層上位深度の符号化単位の高さ及び幅を半分にしたサイズの符号化単位である。すなわち、現在深度の符号化単位のサイズが２Ｎｘ２Ｎであるならば、下位深度の符号化単位のサイズは、ＮｘＮである。また、２Ｎｘ２Ｎサイズの現在符号化単位は、ＮｘＮサイズの下位深度符号化単位を、最大４個含む。

従って、一実施形態によるビデオ復号化装置１００は、現在ピクチャの特性を考慮して決定された最大符号化単位のサイズ及び最大深度を基にして、それぞれの最大符号化単位ごとに、最適の形態及びサイズの符号化単位を決定し、ツリー構造による符号化単位を構成することができる。また、それぞれの最大符号化単位ごとに、多様な予測モード、変換方式で符号化可能であるので、多様な映像サイズの符号化単位の映像特性を考慮し、最適の符号化モードが決定される。

映像の解像度が非常に高かったり、あるいはデータ量が非常に大きい映像を既存マクロブロック単位で符号化するならば、ピクチャ当たりマクロブロックの数が過度に多くなる。これにより、マクロブロックごとに生成される圧縮情報も多くなるので、圧縮情報の伝送負担が大きくなり、データ圧縮効率が低下する傾向がある。従って、一実施形態によるビデオ符号化装置は、映像のサイズを考慮して符号化単位の最大サイズを増大させつつ、映像特性を考慮して符号化単位を調節することができるので、映像圧縮効率が上昇する。

図２は、本発明の一実施形態によるビデオ復号化装置２００のブロック図を図示している。

一実施形態によるビデオ復号化装置２００は、受信部２１０、映像データ及び符号化情報抽出部２２０及び映像データ復号化部２３０を含む。一実施形態によるビデオ復号化装置２００の各種プロセシングのための符号化単位、深度、予測単位、変換単位、各種符号化モードについての情報などの各種用語の定義は、図１及びビデオ符号化装置１００を参照して説明した通りである。

受信部２１０は、符号化されたビデオに係わるビットストリームを受信してパージングする。映像データ及び符号化情報抽出部２２０は、パージングされたビットストリームから最大符号化単位別に、ツリー構造による符号化単位によって、符号化単位ごとに符号化された映像データを抽出し、映像データ復号化部２３０に出力する。映像データ及び符号化情報抽出部２２０は、現在ピクチャに係わるヘッダまたはＳＰＳから、現在ピクチャの符号化単位の最大サイズについての情報を抽出することができる。

また、映像データ及び符号化情報抽出部２２０は、パージングされたビットストリームから最大符号化単位別に、ツリー構造による符号化単位に係わる符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報を抽出する。抽出された符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報は、映像データ復号化部２３０に出力される。すなわち、ビット列の映像データを最大符号化単位に分割し、映像データ復号化部２３０が最大符号化単位ごとに、映像データを復号化するようにする。

最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報は、一つ以上の符号化深度情報について設定され、符号化深度別符号化モードについての情報は、当該符号化単位のパーティションタイプ情報、予測モード情報及び変換単位のサイズ情報などを含んでもよい。また、符号化深度情報として、深度別分割情報が抽出されもする。

映像データ及び符号化情報抽出部２２０が抽出した最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報は、一実施形態によるビデオ符号化装置１００のように、符号化端で、最大符号化単位別の深度別符号化単位ごとに反復的に符号化を遂行し、最小符号化誤差を発生させると決定された符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報である。従って、ビデオ復号化装置２００は、最小符号化誤差を発生させる符号化方式によって、データを復号化して映像を復元する。

一実施形態による符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報は、当該符号化単位、予測単位及び最小単位において、所定データ単位について割り当てられているので、映像データ及び符号化情報抽出部２２０は、所定データ単位別に、符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報を抽出することができる。所定データ単位別に、当該最大符号化単位の符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報が記録されているならば、同じ符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報を有している所定データ単位は、同じ最大符号化単位に含まれるデータ単位であると類推される。

映像データ復号化部２３０は、最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報に基づいて、それぞれの最大符号化単位の映像データを復号化し、現在ピクチャを復元する。すなわち、映像データ復号化部２３０は、最大符号化単位に含まれるツリー構造による符号化単位において、それぞれの符号化単位ごとに、読み取られたパーティションタイプ、予測モード、変換単位に基づいて符号化された映像データを復号化することができる。復号化過程は、イントラ予測及び動き補償を含む予測過程、及び逆変換過程を含んでもよい。逆変換過程は、直交逆変換または整数逆変換の方式に従うことができる。

映像データ復号化部２３０は、符号化深度別符号化単位の予測単位のパーティションタイプ情報及び予測モード情報に基づいて、符号化単位ごとにそれぞれのパーティション及び予測モードによって、イントラ予測または動き補償を行う。

また、映像データ復号化部２３０は、最大符号化単位別逆変換のために、符号化深度別符号化単位の変換単位のサイズ情報に基づいて、符号化単位ごとにそれぞれの変換単位によって逆変換を行う。

映像データ復号化部２３０は、深度別分割情報を利用して、現在最大符号化単位の符号化深度を決定することができる。もし分割情報が、現在深度で、それ以上分割されないということを示しているならば、現在深度が符号化深度である。従って、映像データ復号化部２３０は、現在最大符号化単位の映像データについて、各符号化深度に対応する符号化単位の符号化されたデータを、予測単位のパーティションタイプ、予測モード及び変換単位サイズ情報を利用して復号化し、現在最大符号化単位の映像データを出力することができる。

すなわち、符号化単位、予測単位及び最小単位において、所定データ単位について設定されている符号化情報を観察し、同じ分割情報を含んだ符号化情報を保有しているデータ単位が集まり、映像データ復号化部２３０によって、同じ符号化モードで復号化する１つのデータ単位と見なされる。

一実施形態によるビデオ復号化装置２００は、符号化過程で最大符号化単位ごとに、再帰的に符号化を行い、最小符号化誤差を発生させた符号化単位に係わる情報を獲得し、現在ピクチャに係わる復号化に利用することができる。すなわち、最大符号化単位ごとに、最適符号化単位に決定されたツリー構造による符号化単位の符号化された映像データの復号化が可能になる。符号化単位の最大単位は、解像度または映像データ量を考慮して決定される。

従って、高い解像度の映像またはデータ量が過度に多い映像でも、符号化端から伝送された最適符号化モードについての情報を利用し、映像の特性に適応的に決定された符号化単位のサイズ及び符号化モードによって、効率的に映像データを復号化して復元する。

以下、図３ないし図１３を参照しつつ、本発明の一実施形態によるツリー構造による符号化単位、予測単位及び変換単位の決定方式について説明する。

図３は、階層的符号化単位の概念を図示している。符号化単位の例として、符号化単位のサイズは、幅ｘ高さで表現され、サイズ６４ｘ６４である符号化単位から、３２ｘ３２、１６ｘ１６、８ｘ８を含んでもよい。サイズ６４ｘ６４の符号化単位は、サイズ６４ｘ６４，６４ｘ３２，３２ｘ６４，３２ｘ３２のパーティションに分割され、サイズ３２ｘ３２の符号化単位は、サイズ３２ｘ３２，３２ｘ１６，１６ｘ３２，１６ｘ１６のパーティションに、サイズ１６ｘ１６の符号化単位は、サイズ１６ｘ１６，１６ｘ８，８ｘ１６，８ｘ８のパーティションに、サイズ８ｘ８の符号化単位は、サイズ８ｘ８，８ｘ４，４ｘ８，４ｘ４のパーティションに分割される。

第１ビデオデータ３１０については、解像度が１９２０ｘ１０８０、符号化単位の最大サイズが６４ｘ６４、最大深度が２に設定されている。第２ビデオデータ３２０については、解像度が１９２０ｘ１０８０、符号化単位の最大サイズが６４ｘ６４、最大深度が３に設定されている。第３ビデオデータ３３０については、解像度が３５２ｘ２８８、符号化単位の最大サイズが１６ｘ１６、最大深度が１に設定されている。図３に図示された最大深度は、最大符号化単位から最小符号化単位までの総分割回数を示す。

解像度が高かったり、あるいはデータ量が多い場合、符号化効率の向上だけではなく、映像特性を正確に反省させるために、符号化サイズの最大サイズが相対的に大きいことが望ましい。従って、第３ビデオデータ３３０に比べ、解像度が高い第１ビデオデータ３１０及び第２ビデオデータ３２０は、符号化サイズの最大サイズが６４に選択される。

第１ビデオデータ３１０の最大深度は、２であるから、第１ビデオデータ３１０の符号化単位３１５は、長軸サイズが６４である最大符号化単位から、２回分割して深度が２階層深くなり、長軸サイズが３２、１６である符号化単位まで含んでもよい。一方、第３ビデオデータ３３０の最大深度は、１であるから、第３ビデオデータ３３０の符号化単位３３５は、長軸サイズが１６である符号化単位から、１回分割して深度が１階層深くなり、長軸サイズが８である符号化単位まで含んでもよい。

第２ビデオデータ３２０の最大深度は、３であるから、第２ビデオデータ３２０の符号化単位３２５は、長軸サイズが６４である最大符号化単位から、３回分割して深度が３階層深くなり、長軸サイズが３２、１６、８である符号化単位まで含んでもよい。深度が深くなるほど、細部情報の表現能力が向上しうる。

図４は、本発明の一実施形態による符号化単位に基づいた映像符号化部４００のブロック図を図示している。一実施形態による映像符号化部４００は、ビデオ符号化装置１００の符号化単位決定部１２０で、映像データを符号化するのに経る作業を含む。すなわち、イントラ予測部４１０は、現在フレーム４０５において、イントラモードの符号化単位についてイントラ予測を行い、動き推定部４２０及び動き補償部４２５は、インターモードの現在フレーム４０５及び参照フレーム４９５を利用してインター推定及び動き補償を行う。

イントラ予測部４１０、動き推定部４２０及び動き補償部４２５から出力されたデータは、変換部４３０及び量子化部４４０を経て、量子化された変換係数として出力される。量子化された変換係数は、逆量子化部４６０、逆変換部４７０を介して、空間領域のデータに復元され、復元された空間領域のデータは、デブロッキング部４８０及びループフィルタリング部４９０を経て後処理され、参照フレーム４９５として出力される。量子化された変換係数は、エントロピ符号化部４５０を経て、ビットストリーム４５５として出力される。

一実施形態によるビデオ符号化装置１００に適用されるためには、映像符号化部４００の構成要素であるイントラ予測部４１０、動き推定部４２０、動き補償部４２５、変換部４３０、量子化部４４０、エントロピ符号化部４５０、逆量子化部４６０、逆変換部４７０、デブロッキング部４８０及びループフィルタリング部４９０が、いずれも最大符号化単位ごとに、最大深度を考慮し、ツリー構造による符号化単位において、それぞれの符号化単位に基づいた作業を行わねばならない。

特に、イントラ予測部４１０、動き推定部４２０及び動き補償部４２５は、現在最大符号化単位の最大サイズ及び最大深度を考慮し、ツリー構造による符号化単位において、それぞれの符号化単位のパーティション及び予測モードを決定し、変換部４３０は、ツリー構造による符号化単位において、それぞれの符号化単位内の変換単位のサイズを決定しなければならない。

図５は、本発明の一実施形態による符号化単位に基づいた映像復号化部５００のブロック図を図示している。ビットストリーム５０５が、パージング部５１０を経て、復号化対象である符号化された映像データ、及び復号化のために必要な符号化についての情報がパージングされる。符号化された映像データは、エントロピ復号化部５２０及び逆量子化部５３０を経て、逆量子化されたデータとして出力され、逆変換部５４０を経て、空間領域の映像データが復元される。

空間領域の映像データについて、イントラ予測部５５０は、イントラモードの符号化単位に対してイントラ予測を行い、動き補償部５６０は、参照フレーム５８５を共に利用し、インターモードの符号化単位について動き補償を行う。

イントラ予測部５５０及び動き補償部５６０を経た空間領域のデータは、デブロッキング部５７０及びループフィルタリング部５８０を経て後処理され、復元フレーム５９５に出力される。また、デブロッキング部５７０及びループフィルタリング部５８０を経て後処理されたデータは、参照フレーム５８５として出力される。

ビデオ復号化装置２００の映像データ復号化部２３０で映像データを復号化するために、一実施形態による映像復号化部５００のパージング部５１０以後の段階別作業が行われる。

一実施形態によるビデオ復号化装置２００に適用されるためには、映像復号化部５００の構成要素であるパージング部５１０、エントロピ復号化部５２０、逆量子化部５３０、逆変換部５４０、イントラ予測部５５０、動き補償部５６０、デブロッキング部５７０及びループフィルタリング部５８０が、いずれも最大符号化単位ごとに、ツリー構造による符号化単位に基づいて作業を行わねばならない。

特に、イントラ予測部５５０、動き補償部５６０は、ツリー構造による符号化単位それぞれごとに、パーティション及び予測モードを決定し、逆変換部５４０は、符号化単位ごとに、変換単位のサイズを決定しなければならない。

図６は、本発明の一実施形態による深度別符号化単位及びパーティションを図示している。

一実施形態によるビデオ符号化装置１００及び一実施形態によるビデオ復号化装置２００は、映像特性を考慮するために、階層的な符号化単位を使用する。符号化単位の最大高さ及び幅、最大深度は、映像の特性によって適応的に決定され、ユーザの要求によって、多様に設定されもする。あらかじめ設定された符号化単位の最大サイズによって、深度別符号化単位のサイズが決定される。

一実施形態による符号化単位の階層構造６００は、符号化単位の最大高さ及び幅が６４であり、最大深度が４である場合を図示している。一実施形態による符号化単位の階層構造６００の縦軸に沿って深度が深くなるので、深度別符号化単位の高さ及び幅がそれぞれ分割される。また、符号化単位の階層構造６００の横軸に沿って、それぞれの深度別符号化単位の予測符号化の基盤になる予測単位及びパーティションが図示されている。

すなわち、第１符号化単位６１０は、符号化単位の階層構造６００のうち、最大符号化単位であって深度が０であり、符号化単位のサイズ、すなわち、高さ及び幅が６４ｘ６４である。縦軸に沿って深度が深くなり、サイズ３２ｘ３２である深度１の第２符号化単位６２０、サイズ１６ｘ１６である深度２の第３符号化単位６３０、サイズ８ｘ８である深度３の第４符号化単位６４０、サイズ４ｘ４である深度４の第５符号化単位６５０が存在する。サイズ４ｘ４である深度４の第６符号化単位６５０は、最小符号化単位である。

それぞれの深度別に横軸に沿って、符号化単位の予測単位及びパーティションが配列される。すなわち、深度０のサイズ６４ｘ６４の第１符号化単位６１０が予測単位であるならば、予測単位は、サイズ６４ｘ６４の第１符号化単位６１０に含まれるサイズ６４ｘ６４のパーティション６１０、サイズ６４ｘ３２のパーティション６１２、サイズ３２ｘ６４のパーティション６１４、サイズ３２ｘ３２のパーティション６１６に分割される。

同様に、深度１のサイズ３２ｘ３２の第２符号化単位６２０の予測単位は、サイズ３２ｘ３２の第２符号化単位６２０に含まれるサイズ３２ｘ３２のパーティション６２０、サイズ３２ｘ１６のパーティション６２２、サイズ１６ｘ３２のパーティション６２４、サイズ１６ｘ１６のパーティション６２６に分割される。

同様に、深度２のサイズ１６ｘ１６の第３符号化単位６３０の予測単位は、サイズ１６ｘ１６の第３符号化単位６３０に含まれるサイズ１６ｘ１６のパーティション６３０、サイズ１６ｘ８のパーティション６３２、サイズ８ｘ１６のパーティション６３４、サイズ８ｘ８のパーティション６３６に分割される。

同様に、深度３のサイズ８ｘ８の第４符号化単位６４０の予測単位は、サイズ８ｘ８の第４符号化単位６４０に含まれるサイズ８ｘ８のパーティション６４０、サイズ８ｘ４のパーティション６４２、サイズ４ｘ８のパーティション６４４、サイズ４ｘ４のパーティション６４６に分割される。

最後に、深度４のサイズ４ｘ４の第５符号化単位６５０は、最小符号化単位であり、最下位深度の符号化単位であり、当該予測単位も、サイズ４ｘ４のパーティション６５０にのみ設定される。

一実施形態によるビデオ符号化装置１００の符号化単位決定部１２０は、第１符号化単位６１０の符号化深度を決定するために、第１符号化単位６１０に含まれるそれぞれの深度の符号化単位ごとに、符号化を行わなければならない。

同じ範囲及びサイズのデータを含むための深度別符号化単位の個数は、深度が深くなるほど、深度別符号化単位の個数も増加する。例えば、深度１の符号化単位１個を含むデータについて、深度２の符号化単位は、４個が必要である。従って、同じデータの符号化結果を深度別に比較するために、１個の深度１の符号化単位及び４個の深度２の符号化単位を利用し、それぞれ符号化されねばならない。

それぞれの深度別符号化のためには、符号化単位の階層構造６００の横軸に沿って、深度別符号化単位の予測単位ごとに符号化を行い、当該深度で、最も小さい符号化誤差である代表符号化誤差が選択される。また、符号化単位の階層構造６００の縦軸に沿って、深度が深くなり、それぞれの深度ごとに符号化を行い、深度別代表符号化誤差を比較し、最小符号化誤差が検索される。最大符号化単位６１０において、最小符号化誤差が発生する深度及びパーティションが、最大符号化単位６１０の符号化深度及びパーティションタイプとして選択される。

図７は、本発明の一実施形態による、符号化単位及び変換単位の関係を図示している。

一実施形態によるビデオ符号化装置１００、または一実施形態によるビデオ復号化装置２００は、最大符号化単位ごとに、最大符号化単位より小さいか、あるいはそれと同じサイズの符号化単位で、映像を符号化したり復号化する。符号化過程において、変換のための変換単位のサイズは、それぞれの符号化単位より大きくないデータ単位を基にして選択される。

例えば、一実施形態によるビデオ符号化装置１００、または一実施形態によるビデオ復号化装置２００で、現在符号化単位７１０が６４ｘ６４サイズであるとき、３２ｘ３２サイズの変換単位７２０を利用して変換が行われる。

また、６４ｘ６４サイズの符号化単位７１０のデータを、６４ｘ６４サイズ以下の３２ｘ３２，１６ｘ１６，８ｘ８，４ｘ４サイズの変換単位でそれぞれ変換を行って符号化した後、原本との誤差が最も小さい変換単位が選択される。

図８は、本発明の一実施形態による深度別符号化情報を図示している。一実施形態によるビデオ符号化装置１００の出力部１３０は、符号化モードについての情報であり、それぞれの符号化深度の符号化単位ごとに、パーティションタイプについての情報８００予測モードについての情報８１０、変換単位サイズについての情報８２０を符号化して伝送することができる。

パーティションタイプについての情報８００は、現在符号化単位の予測符号化のためのデータ単位として、現在符号化単位の予測単位が分割されたパーティションの形態についての情報を示す。例えば、サイズ２Ｎｘ２Ｎの現在符号化単位ＣＵ＿０は、サイズ２Ｎｘ２Ｎのパーティション８０２、サイズ２ＮｘＮのパーティション８０４、サイズＮｘ２Ｎのパーティション８０６、サイズＮｘＮのパーティション８０８のうち、いずれか１つのタイプに分割されて利用される。その場合、現在符号化単位のパーティションタイプについての情報８００は、サイズ２Ｎｘ２Ｎのパーティション８０２、サイズ２ＮｘＮのパーティション８０４、サイズＮｘ２Ｎのパーティション８０６及びサイズＮｘＮのパーティション８０８のうち一つを示すように設定される。

予測モードについての情報８１０は、それぞれのパーティションの予測モードを示す。例えば、予測モードについての情報８１０を介して、パーティションタイプについての情報８００が指すパーティションが、イントラモード８１２、インターモード８１４及びスキップモード８１６のうち一つで、予測符号化が行われるか否かが設定される。

また、変換単位サイズについての情報８２０は、現在符号化単位をいかなる変換単位を基にして変換を行うかを示す。例えば、変換単位は、第１イントラ変換単位サイズ８２２、第２イントラ変換単位サイズ８２４、第１インター変換単位サイズ８２６、第２イントラ変換単位サイズ８２８のうち一つであってもよい。

一実施形態によるビデオ復号化装置２００の映像データ及び符号化情報抽出部２１０は、それぞれの深度別符号化単位ごとに、パーティションタイプについての情報８００、予測モードについての情報８１０、変換単位サイズについての情報８２０を抽出し、復号化に利用することができる。

図９は、本発明の一実施形態による深度別符号化単位を図示している。深度の変化を示すために、分割情報が利用される。分割情報は、現在深度の符号化単位が、下位深度の符号化単位に分割されるか否かを示す。

深度０及び２Ｎ＿０ｘ２Ｎ＿０サイズの符号化単位９００の予測符号化のための予測単位９１０は、２Ｎ＿０ｘ２Ｎ＿０サイズのパーティションタイプ９１２、２Ｎ＿０ｘＮ＿０サイズのパーティションタイプ９１４、Ｎ＿０ｘ２Ｎ＿０サイズのパーティションタイプ９１６、Ｎ＿０ｘＮ＿０サイズのパーティションタイプ９１８を含んでもよい。図９では、予測単位が対称的比率で分割されたパーティション９１２，９１４，９１６，９１８だけ例示されているが、前述の通り、パーティションタイプは、これに限定されるものではなく、非対称的パーティション、任意的形態のパーティション、幾何学的形態のパーティションなどを含んでもよい。

パーティションタイプごとに、１個の２Ｎ＿０ｘ２Ｎ＿０サイズのパーティション、２個の２Ｎ＿０ｘＮ＿０サイズのパーティション、２個のＮ＿０ｘ２Ｎ＿０サイズのパーティション、４個のＮ＿０ｘＮ＿０サイズのパーティションごとに、反復して予測符号化が行われねばならない。サイズ２Ｎ＿０ｘ２Ｎ＿０、サイズＮ＿０ｘ２Ｎ＿０及びサイズ２Ｎ＿０ｘＮ＿０及びサイズＮ＿０ｘＮ＿０のパーティションについては、イントラモード及びインターモードで予測符号化が行われる。スキップモードは、サイズ２Ｎ＿０ｘ２Ｎ＿０のパーティションについてのみ予測符号化が行われる。

パーティションタイプ９１２，９１４，９１６，９１８による予測符号化を含む符号化誤差が比較され、パーティションタイプ９１２，９１４，９１６，９１８のうち、最小符号化誤差が決定される。サイズ２Ｎ＿０ｘ２Ｎ＿０，２Ｎ＿０ｘＮ＿０及びＮ＿０ｘ２Ｎ＿０のパーティションタイプ９１２，９１４，９１６のうち一つによる符号化誤差が最も小さいならば、それ以上下位深度に分割する必要はない。

サイズＮ＿０ｘＮ＿０のパーティションタイプ９１８による符号化誤差が最も小さいならば、深度０を１に変更して分割し（９２０）、深度２及びサイズＮ＿０ｘＮ＿０のパーティションタイプの符号化単位９３０に対して反復して符号化を行い、最小符号化誤差を検索して行くことができる。

深度１及びサイズ２Ｎ＿１ｘ２Ｎ＿１（＝Ｎ＿０ｘＮ＿０）の符号化単位９３０の予測符号化のための予測単位９４０は、サイズ２Ｎ＿１ｘ２Ｎ＿１のパーティションタイプ９４２、サイズ２Ｎ＿１ｘＮ＿１のパーティションタイプ９４４、サイズＮ＿１ｘ２Ｎ＿１のパーティションタイプ９４６、サイズＮ＿１ｘＮ＿１のパーティションタイプ９４８を含んでもよい。

また、Ｎ＿１ｘＮ＿１サイズのパーティションタイプ９４８による符号化誤差が最も小さいならば、深度１を深度２に変更して分割して（９５０）、深度２及びサイズＮ＿２ｘＮ＿２の符号化単位９６０に対して反復して符号化を行い、最小符号化誤差を検索して行くことができる。

最大深度がｄである場合、深度別分割情報は、深度ｄ−１になるまで設定され、分割情報は、深度ｄ−２まで設定される。すなわち、深度ｄ−２から分割され（９７０）、深度ｄ−１まで符号化が行われる場合、深度ｄ−１及びサイズ２Ｎ＿（ｄ−１）ｘ２Ｎ＿（ｄ−１）の符号化単位９８０の予測符号化のための予測単位９９０は、サイズ２Ｎ＿（ｄ−１）ｘ２Ｎ＿（ｄ−１）のパーティションタイプ９９２、サイズ２Ｎ＿（ｄ−１）ｘＮ＿（ｄ−１）のパーティションタイプ９９４、サイズＮ＿（ｄ−１）ｘ２Ｎ＿（ｄ−１）のパーティションタイプ９９６、サイズＮ＿（ｄ−１）ｘＮ＿（ｄ−１）のパーティションタイプ９９８を含んでもよい。

パーティションタイプにおいて、１個のサイズ２Ｎ＿（ｄ−１）ｘ２Ｎ＿（ｄ−１）のパーティション、２個のサイズ２Ｎ＿（ｄ−１）ｘＮ＿（ｄ−１）のパーティション、２個のサイズＮ＿（ｄ−１）ｘ２Ｎ＿（ｄ−１）のパーティション、４個のサイズＮ＿（ｄ−１）ｘＮ＿（ｄ−１）のパーティションごとに、反復して予測符号化を介した符号化が行われ、最小符号化誤差が発生するパーティションタイプが検索される。

サイズＮ＿（ｄ−１）ｘＮ＿（ｄ−１）のパーティションタイプ９９８による符号化誤差が最も小さくても、最大深度がｄであるから、深度ｄ−１の符号化単位ＣＵ＿（ｄ−１）は、それ以上下位深度への分割過程を経ず、現在最大符号化単位９００に係わる符号化深度が深度ｄ−１に決定され、パーティションタイプは、Ｎ＿（ｄ−１）ｘＮ＿（ｄ−１）に決定される。また、最大深度がｄであるから、深度ｄ−１の符号化単位９５２について、分割情報は設定されない。

データ単位９９９は、現在最大符号化単位に係わる「最小単位」であると言える。一実施形態による最小単位は、最下位符号化深度である最小符号化単位が４分割されたサイズの正方形のデータ単位であってもよい。このような反復的符号化過程を介して、一実施形態によるビデオ符号化装置１００は、符号化単位９００の深度別符号化誤差を比較し、最も小さい符号化誤差が発生する深度を選択し、符号化深度を決定し、当該パーティションタイプ及び予測モードが符号化深度の符号化モードに設定される。

このように、深度０、１、…、ｄ−１、ｄのあらゆる深度別最小符号化誤差を比較し、誤差が最も小さい深度が選択され、符号化深度に決定してもよい。符号化深度、予測単位のパーティションタイプ及び予測モードは、符号化モードについての情報に符号化されて伝送される。また、深度０から符号化深度に至るまで、符号化単位が分割されねばならないので、符号化深度の分割情報のみが「０」に設定され、符号化深度を除外した深度別分割情報は、「１」に設定されねばならない。

一実施形態によるビデオ復号化装置２００の映像データ及び符号化情報抽出部２２０は、符号化単位９００に係わる符号化深度及び予測単位についての情報を抽出し、符号化単位９１２を復号化するのに利用される。一実施形態によるビデオ復号化装置２００は、深度別分割情報を利用し、分割情報が「０」である深度を符号化深度で把握し、当該深度に係わる符号化モードについての情報を利用して復号化に利用することができる。

図１０、図１１及び図１２は、本発明の一実施形態による、符号化単位１０１０、予測単位１０６０及び変換単位１０７０の関係を図示している。

符号化単位１０１０は、最大符号化単位について、一実施形態によるビデオ符号化装置１００が決定した符号化深度別符号化単位である。予測単位１０６０は、符号化単位１０１０において、それぞれの符号化深度別符号化単位の予測単位のパーティションであり、変換単位１０７０は、それぞれの符号化深度別符号化単位の変換単位である。

深度別符号化単位１０１０は、最大符号化単位の深度が０であるとすれば、符号化単位１０１２，１０５４は、深度が１、符号化単位１０１４，１０１６，１０１８，１０２８，１０５０，１０５２は、深度が２、符号化単位１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０３０，１０３２，１０４８は、深度が３、符号化単位１０４０，１０４２，１０４４，１０４６は、深度が４である。

予測単位１０６０において、一部パーティション１０１４，１０１６，１０２２，１０３２，１０４８，１０５０，１０５２，１０５４は、符号化単位が分割された形態である。すなわち、パーティション１０１４，１０２２，１０５０，１０５４は、２ＮｘＮのパーティションタイプであり、パーティション１０１６，１０４８，１０５２は、Ｎｘ２Ｎのパーティションタイプ、パーティション１０３２は、ＮｘＮのパーティションタイプである。深度別符号化単位１０１０の予測単位及びパーティションは、それぞれの符号化単位より小さいか、あるいはそれと同じである。

変換単位１０７０において、一部変換単位１０５２の映像データについては、符号化単位に比べて、小さいサイズのデータ単位で、変換または逆変換が行われる。また、変換単位１０１４，１０１６，１０２２，１０３２，１０４８，１０５０，１０５２，１０５４は、予測単位１０６０において、当該予測単位及びパーティションと比較してみれば、互いに異なるサイズまたは形態のデータ単位である。すなわち、一実施形態によるビデオ符号化装置１００及び一実施形態に他のビデオ復号化装置２００は、同じ符号化単位に係わるイントラ予測／動き推定／動き補償作業、及び変換／逆変換作業であるとしても、それぞれ別個のデータ単位を基にして行う。

これにより、最大符号化単位ごとに、領域別に階層的な構造の符号化単位ごとに再帰的に符号化が行われ、最適符号化単位が決定されることによって、再帰的ツリー構造による符号化単位が構成される。符号化情報は、符号化単位に係わる分割情報、パーティションタイプ情報、予測モード情報、変換単位サイズ情報を含んでもよい。以下の表１は、一実施形態によるビデオ符号化装置１００及び一実施形態によるビデオ復号化装置２００で設定される一例を示している。

一実施形態によるビデオ符号化装置１００の出力部１３０は、ツリー構造による符号化単位に係わる符号化情報を出力し、一実施形態によるビデオ復号化装置２００の符号化情報抽出部２２０は、受信されたビットストリームから、ツリー構造による符号化単位に係わる符号化情報を抽出することができる。

分割情報は、現在符号化単位が、下位深度の符号化単位に分割されるか否かを示す。現在深度ｄの分割情報が０であるならば、現在符号化単位が、下位符号化単位にそれ以上分割されない深度が符号化深度であるから、符号化深度に対して、パーティションタイプ情報、予測モード、変換単位サイズ情報が定義される。分割情報によって、１段階さらに分割されねばならない場合には、分割された４個の下位深度の符号化単位ごとに、独立して符号化が行われねばならない。

予測モードは、イントラモード、インターモード及びスキップモードのうち一つで示すことができる。イントラモード及びインターモードは、あらゆるパーティションタイプで定義され、スキップモードは、パーティションタイプ２Ｎｘ２Ｎでのみ定義される。

パーティションタイプ情報は、予測単位の高さまたは幅が、対称的比率で分割された対称的パーティションタイプ２Ｎｘ２Ｎ，２ＮｘＮ，Ｎｘ２Ｎ及びＮｘＮと、非対称的比率で分割された非対称的パーティションタイプ２ＮｘｎＵ，２ＮｘｎＤ，ｎＬｘ２Ｎ，ｎＲｘ２Ｎとを示すことができる。非対称的パーティションタイプ２ＮｘｎＵ及び２ＮｘｎＤは、それぞれ高さが１：３及び３：１に分割された形態であり、非対称的パーティションタイプｎＬｘ２Ｎ及びｎＲｘ２Ｎは、それぞれ幅が１：３及び３：１に分割された形態を示す。

変換単位サイズは、イントラモードで２種のサイズ、インターモードで２種のサイズに設定される。すなわち、変換単位分割情報が０であるならば、変換単位のサイズが、現在符号化単位のサイズ２Ｎｘ２Ｎに設定される。変換単位分割情報が１であるならば、現在符号化単位が分割されたサイズの変換単位が設定される。また、サイズ２Ｎｘ２Ｎである現在符号化単位に係わるパーティションタイプが対称形パーティションタイプであるならば、変換単位のサイズは、ＮｘＮ、非対称型パーティションタイプであるならば、Ｎ／２ｘＮ／２に設定される。

一実施形態によるツリー構造による符号化単位の符号化情報は、符号化深度の符号化単位、予測単位及び最小単位のうち少なくとも一つに対して割り当てられる。符号化深度の符号化単位は、同じ符号化情報を保有している予測単位及び最小単位を一つ以上含んでもよい。

従って、隣接したデータ単位同士それぞれ保有している符号化情報を確認すれば、同じ符号化深度の符号化単位に含まれるか否かが確認される。また、データ単位が保有している符号化情報を利用すれば、当該符号化深度の符号化単位を確認することができるので、最大符号化単位内の符号化深度の分布が類推される。

従って、この場合、現在符号化単位が周辺データ単位を参照して予測する場合、現在符号化単位に隣接する深度別符号化単位内のデータ単位の符号化情報が直接参照されて利用される。しかし、これに限定されるものではなく、他の実施形態も可能である。例えば、他の実施形態によれば、現在符号化単位が周辺符号化単位を参照して予測符号化が行われる場合、隣接する深度別符号化単位の符号化情報を利用し、深度別符号化単位内で、現在符号化単位に隣接するデータが検索されることによって、周辺符号化単位が参照されもする。

図１３は、表１の符号化モード情報による符号化単位、予測単位及び変換単位の関係を図示している。最大符号化単位１３００は、符号化深度の符号化単位１３０２，１３０４，１３０６，１３１２，１３１４，１３１６，１３１８を含む。このうち１つの符号化単位１３１８は、符号化深度の符号化単位であるから、分割情報が０に設定される。サイズ２Ｎｘ２Ｎの符号化単位１３１８のパーティションタイプ情報は、パーティションタイプ２Ｎｘ２Ｎ１３２２，２ＮｘＮ１３２４，Ｎｘ２Ｎ１３２６，ＮｘＮ１３２８，２ＮｘｎＵ１３３２，２ＮｘｎＤ１３３４，ｎＬｘ２Ｎ１３３６及びｎＲｘ２Ｎ１３３８のうち一つに設定される。

パーティションタイプ情報が対称形パーティションタイプ２Ｎｘ２Ｎ１３２２，２ＮｘＮ１３２４，Ｎｘ２Ｎ１３２６及びＮｘＮ１３２８のうち一つに設定されている場合、変換単位分割情報（ＴＵ size flag）が０であるならば、サイズ２Ｎｘ２Ｎの変換単位１３４２が設定され、ＴＵ size flagが１であるならば、サイズＮｘＮの変換単位１３４４が設定される。

パーティションタイプ情報が非対称型パーティションタイプ２ＮｘｎＵ１３３２，２ＮｘｎＤ１３３４，ｎＬｘ２Ｎ１３３６及びｎＲｘ２Ｎ１３３８のうち一つに設定された場合、ＴＵ
size flagが０であるならば、サイズ２Ｎｘ２Ｎの変換単位１３５２が設定され、ＴＵ size flagが１であるならば、サイズＮ／２ｘＮ／２の変換単位１３５４が設定される。

図１３を参照して説明した変換単位分割情報（ＴＵ size flagｚ）は、０または１の値を有するフラグであるが、一実施形態による変換単位分割情報が、１ビットのフラグに限定されるものではなく、設定によって、０、１、２、３、…などに増加させて変換単位が階層的に分割されもする。

図１３を参照して説明した変換単位分割情報（ＴＵ size flag）は、０または１の値を有するフラグであるが、一実施形態による変換単位分割情報が、１ビットのフラグに限定されるものではなく、設定によって、０、１、２、３、…などに増加して変換単位が階層的に分割されもする。

この場合、一実施形態による変換単位分割情報を、変換単位の最大サイズ、変換単位の最小サイズのように利用すれば、実際に利用された変換単位のサイズが表現される。一実施形態によるビデオ符号化装置１００は、最大変換単位サイズ情報、最小変換単位サイズ情報及び最大変換単位分割情報が符号化可能である。符号化された最大変換単位サイズ情報、最小変換単位サイズ情報及び最大変換単位分割情報は、ＳＰＳに挿入される。一実施形態によるビデオ復号化装置２００は、最大変換単位サイズ情報、最小変換単位サイズ情報及び最大変換単位分割情報を利用し、ビデオ復号化に利用することができる。

例えば、現在符号化単位がサイズ６４ｘ６４であり、最大変換単位サイズが３２ｘ３２であるならば、変換単位分割情報が０であるとき、変換単位のサイズが３２ｘ３２、変換単位分割情報が１であるとき、変換単位のサイズが１６ｘ１６、変換単位分割情報が２であるとき、変換単位のサイズが８ｘ８に設定される。

他の例で、現在符号化単位がサイズ３２ｘ３２であり、最小変換単位サイズが３２ｘ３２であるならば、変換単位分割情報が０であるとき、変換単位のサイズが３２ｘ３２に設定され、変換単位のサイズが３２ｘ３２より小さくはないので、それ以上の変換単位分割情報が設定されない。

さらに他の例で、現在符号化単位がサイズ６４ｘ６４であり、最大変換単位分割情報が１であるならば、変換単位分割情報は、０または１であって、他の変換単位分割情報が設定されない。

従って、最大変換単位分割情報を「MaxTransformSizeIndex」、最小変換単位サイズを「MinTransformSize」、変換単位分割情報が０である場合の変換単位サイズを「RootTuSize」と定義するとき、現在符号化単位で可能な最小変換単位サイズ「CurrMinTuSize」は、下記数式（１）のように定義される。

CurrMinTuSize
＝max（MinTransformSize，RootTuSize／（２＾MaxTransformSizeIndex）） （１）
現在符号化単位で可能な最小変換単位サイズ「CurrMinTuSize」と比較し、変換単位分割情報が０である場合の変換単位サイズである「RootTuSize」は、システム上採択可能な最大変換単位サイズを示すことができる。すなわち、数式（１）によれば、「RootTuSize／（２＾MaxTransformSizeIndex）」は、変換単位分割情報が０である場合の変換単位サイズである「RootTuSize」を、最大変換単位分割情報に相応する回数ほど分割した変換単位サイズであり、「MinTransformSize」は、最小変換単位サイズであるから、それらのうち小さい値が、現在現在符号化単位で可能な最小変換単位サイズ「CurrMinTuSize」である。

一実施形態による最大変換単位サイズRootTuSizeは、予測モードによって変わることもある。

例えば、現在予測モードがインターモードであるならば、RootTuSizeは、下記数式（２）によって決定される。数式（２）で、「MaxTransformSize」は、最大変換単位サイズ、「PUSize」は、現在予測単位サイズを示す。

RootTuSize＝min（MaxTransformSize，PUSize） （２）
すなわち、現在予測モードがインターモードであるならば、変換単位分割情報が０である場合の変換単位サイズである「RootTuSize」は、最大変換単位サイズ及び現在予測単位サイズのうち小さい値に設定される。

現在パーティション単位の予測モードがイントラモードであるならば、「RootTuSize」は、下記数式（３）によって決定される。「PartitionSize」は、現在パーティション単位のサイズを示す。

RootTuSize＝min（MaxTransformSize，PartitionSize） （３）
すなわち、現在予測モードがイントラモードであるならば、変換単位分割情報が０である場合の変換単位サイズである「RootTuSize」は、最大変換単位サイズ及び現在パーティション単位サイズのうち小さい値に設定される。

ただし、パーティション単位の予測モードによって変動する一実施形態による現在最大変換単位サイズ「RootTuSize」は、一実施形態であるのみ、現在最大変換単位サイズを決定する要因がこれに限定されるものではないということに留意しなければならない。

図１４は、本発明の一実施形態によるビデオ符号化方法のフローチャートを図示している。段階１２１０で、現在ピクチャは、少なくとも１つの最大符号化単位に分割される。また、可能な総分割回数を示す最大深度があらかじめ設定されもする。

段階１２２０で、深度ごとに最大符号化単位の領域が分割された少なくとも１つの分割領域で符号化され、少なくとも１つの分割領域別に、最終符号化結果が出力される深度が決定され、ツリー構造による符号化単位が決定される。

最大符号化単位は、深度が深くなるたびに空間的に分割され、下位深度の符号化単位に分割される。それぞれの符号化単位は、隣接する他の符号化単位と独立し、空間的に分割されつつ、さらに下位深度の符号化単位に分割される。深度別に符号化単位ごとに反復して符号化が行われねばならない。

また、深度別符号化単位ごとに、符号化誤差が最も小さいパーティションタイプ別変換単位が決定されねばならない。符号化単位の最小符号化誤差を発生させる符号化深度が決定されるために、あらゆる深度別符号化単位ごとに、符号化誤差が測定されて比較される。

段階１２３０で、最大符号化単位ごとに、少なくとも１つの分割領域別最終符号化結果の映像データと、符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報とが出力される。符号化モードについての情報は、符号化深度についての情報または分割情報、予測単位のパーティションタイプ情報、予測モード情報及び変換単位サイズ情報などを含んでもよい。符号化された符号化モードについての情報は、符号化された映像データと共に復号化端に伝送される。

図１５は、本発明の一実施形態によるビデオ復号化方法のフローチャートを図示している。段階１３１０で、符号化されたビデオに係わるビットストリームが受信されてパージングされる。

段階１３２０で、パージングされたビットストリームから最大サイズの最大符号化単位に割り当てられる現在ピクチャの映像データ、並びに最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報が抽出される。最大符号化単位別符号化深度は、現在ピクチャの符号化過程で最大符号化単位別に、符号化誤差が最も小さい深度に選択された深度である。最大符号化単位別符号化は、最大符号化単位を深度別に階層的に分割した少なくとも１つのデータ単位に基づいて、映像データが符号化されたものである。

一実施形態による符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報によれば、最大符号化単位がツリー構造による符号化単位に分割される。ツリー構造による符号化単位による符号化単位は、それぞれ符号化深度の符号化単位である。従って、符号化単位別符号化深度を把握した後、それぞれの映像データを復号化することによって、映像の符号化／復号化の効率性が向上しうる。

段階１３３０で、最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードに係わる符号化情報に基づいて、それぞれの最大符号化単位の映像データが復号化される。復号化された映像データは、再生装置によって再生されるか、あるいは記録媒体に保存されるか、あるいはネットワークを介して伝送される。

以下、図１６ないし図２１を参照し、一実施形態による、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ符号化及びビデオ復号化について説明する。

図１６は、一実施形態によって、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ符号化装置のブロック図を図示している。一実施形態によるビデオ符号化装置１４００は、最大符号化単位分割部１４１０、符号化部１４２０及び出力部１４３０を含む。

最大符号化単位分割部１４１０は、ビデオデータを、最大サイズの符号化単位である少なくとも１つの最大符号化単位に分割する。最大符号化単位に分割されたビデオデータは、符号化部１４２０に出力される。最大符号化単位は、フレームシーケンス、フレーム、スライス、符号化単位などのデータ単位別にあらかじめ設定される。

一実施形態による最大符号化単位は、１６ｘ１６，３２ｘ３２，６４ｘ６４，１２８ｘ１２８及び２５６ｘ２５６ブロックのうち少なくとも一つに選択的に設定される。

符号化部１４２０は、最大符号化単位分割部１４１０によって分割された最大符号化単位別ビデオデータを符号化する。符号化部１４２０は、最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域別に、階層的構造の深度別符号化単位に基づいて符号化する。深度別符号化単位の符号化過程においてインター予測は、深度別符号化単位が含むパーティションを利用し、類似領域を検索してパーティションの動き情報を推定することによって行われる。

一実施形態によるインター予測は、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用することができる。前述の図３ないし図１３で図示された予測単位及びパーティションタイプの例は、２Ｎｘ２Ｎサイズの符号化単位が分割された２Ｎｘ２Ｎ，２ＮｘＮ，Ｎｘ２Ｎ，ＮｘＮサイズのパーティションを含む。かような方法で、符号化単位の幅及び高さのうち少なくとも一つが、１：１の比率で分割されたパーティションだけではなく、一実施形態による符号化部１４２０は、任意の比率または非対称的比率で分割されたパーティションを含むパーティションタイプによってインター予測を行う。

例えば、一実施形態による符号化単位の任意の比率で分割されたパーティションは、符号化単位の高さ及び幅のうち少なくとも一つが、１：３または３：１に分割されたパーティションであってもよい。また、パーティションに分割される任意の比率は、１：２、２：１、１：３、３：１、２：３、３：２、１：４、４：１などの多様な比率であってもよい。

一実施形態によるパーティションタイプは、符号化単位が任意の比率で分割されるパーティションだけではなく、符号化単位が非対称的に分割されるパーティションを含んでもよい。また、一実施形態による符号化単位のインター予測のためのパーティションタイプは、任意の比率によって一定の方向に分割されるパーティションに限定して含むものではなく、任意的形態のパーティションを含むことも可能である。

一実施形態による符号化部１４２０は、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用し、インター予測を行うか否かを選択的に決定することができる。符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用し、インター予測を行うか否かを示す情報は、別途に符号化されてビットストリームに含まれる。

一実施形態による符号化部１４２０は、最大符号化単位のビデオデータを分割領域別に、階層的構造による深度別符号化単位に基づいて符号化し、深度別符号化結果を比較し、符号化効率が最も高い深度を選択する。選択された深度は、当該最大符号化単位の分割領域に係わる符号化深度として、符号化深度についての情報は、当該符号化単位の符号化結果として符号化される。最大符号化単位内の少なくとも１つの分割領域ごとに、符号化深度が独立して決定されるので、１つの最大符号化単位について、少なくとも１つの符号化深度が決定される。

一実施形態による出力部１４３０は、最大符号化単位別に、分割領域別符号化深度に対応する符号化されたビデオデータ、符号化深度及び符号化モードについての情報を含むビットストリームを出力する。一実施形態による出力部１４３０は、インター予測のためのパーティションタイプが、符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報をビットストリームに含める。インター予測のためのパーティションタイプが、符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報は、フレームシーケンス、スライス、符号化単位データ単位別に設定され、ビットストリームのシーケンスパラメータ・セット、スライスヘッダ、符号化単位別符号化情報などに挿入される。

一実施形態による符号化単位は、既存マクロブロックに比べ、はるかに大きいデータ量を収録するので、１つの符号化単位内には、それぞれ異なる映像特性を有した領域が含まれる。符号化単位の予測符号化のためには、符号化単位が同じ映像特性の領域同士分割され、予測符号化のためのパーティションが生成されることが有利である。

符号化単位の中心を基準に、互いに異なる映像特性の領域に区分されもするが、符号化単位のサイズが大きいほど、相互区別される領域間の境界が、上下左右いずれかに偏る可能性が高い。符号化単位の幅及び高さを、１対１に分割するパーティションだけが利用される場合、互いに区別される領域間の境界が、片方に偏った符号化単位を正確に予測符号化するためには、１つの独立的な領域だけを含む小さいパーティションを生成するために、現在符号化単位が下位深度の符号化単位に分割されなければならない。

しかし、一実施形態によるビデオ符号化装置１４００のように、任意の比率で分割されるパーティションを利用したインター予測が可能である場合、現在深度別符号化単位を、下位深度にさらに分割する必要なしに、現在深度で、いずれか一方に偏って分割されるパーティションを利用し、インター予測を行うことで十分である。従って、符号化単位のパーティションが、符号化単位の高さまたは幅を、１対１に半分するパーティションだけではなく、任意の比率で分割するパーティションまたは任意的形態のパーティションを含む場合、大型符号化単位に係わる、さらに効率的であって正確な予測符号化が可能である。

また、符号化単位が任意の比率で分割されるパーティションまたは任意的形態のパーティションによる予測符号化は、ビデオ符号化器／復号化器のハードウェア性能、ビデオ符号化／復号化サービスを提供されるユーザの要求、ビデオが符号化されたビットストリームの伝送環境によって、選択的に行われる。

図１７は、一実施形態による、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ復号化装置のブロック図を図示している。一実施形態によるビデオ復号化装置１５００は、パージング部１５１０、抽出部１５２０及び復号化部１５３０を含む。パージング部１５１０は、符号化されたビデオに係わるビットストリームを受信し、ビットストリームのシンボルをパージングする。抽出部１５２０は、パージングされたビットストリームから、最大符号化単位別に、符号化されたビデオデータ、並びに最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報を抽出する。

一実施形態による抽出部１５２０は、ビットストリームから、インター予測のためのパーティションタイプが符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報をさらに抽出することができる。インター予測のためのパーティションタイプが、符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かということは、ビットストリームのシーケンスパラメータ・セット、スライスヘッダ、符号化単位別符号化情報などから抽出される。

復号化部１５３０は、抽出部１５２０から抽出されたビデオデータ及び符号化情報を受信され、符号化情報に基づいて、ビデオデータを復号化する。具体的には、一実施形態による復号化部１５２０は、最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報に基づいて、最大符号化単位別に、少なくとも１つの符号化深度別符号化単位ごとにビデオデータを復号化する。

特に、一実施形態による復号化部１５２０は、抽出部１５２０から抽出されたインター予測のためのパーティションタイプが、符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報によって、選択的に、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用した動き補償を行う。

すなわち、一実施形態による復号化部１５２０は、符号化単位が１：１に分割されたパーティションだけではなく、１：２、２：１、１：３、３：１、２：３、３：２、１：４、４：１などの任意の比率で非対称的に分割されたパーティションを含むパーティションタイプによって予測された動きベクトルを利用し、動き補償を行う。また、符号化単位が一定の方向に分割されたパーティションだけではなく、任意的形態のパーティションを利用し、動き補償が行われることも可能である。

一実施形態による復号化部１５２０は、符号化単位が、任意の比率で分割されたパーティションを利用してインター予測を行って符号化されたか否かを把握し、選択的に、幅及び高さが任意の比率であるパーティションによって動き補償を行うことができるので、多様な映像特性の領域に区分される符号化単位を正確に復元する。

一実施形態によるビデオ復号化装置１５００は、最大符号化単位別に、復号化されたビデオデータを復元して再生することができる。

従って、一実施形態によるビデオ符号化装置１４００及び一実施形態によるビデオ復号化装置１５００のように、任意の比率で分割されるパーティションを利用した予測符号化／復号化が可能である場合、現在深度別符号化単位を下位深度にさらに分割する必要なしに、現在深度で、いずれか一方に偏って分割されるパーティションを利用してインター予測を行う。このように、任意の比率で分割されるパーティションを利用し、大型符号化単位について、さらに正確であって効率的に予測符号化または予測復号化と行うことができる。

図１８は、一実施形態によって、符号化単位が任意の比率で分割された例示的パーティションを図示している。一実施形態によって、符号化単位の予測符号化のためのパーティションタイプは、符号化単位の高さ及び幅を、任意の比率で分割したパーティションを含んでもよい。例えば、６４ｘ６４サイズの符号化単位１６００のパーティションは、符号化単位の高さ及び幅のうち、少なくとも一つを１：１に分割した６４ｘ３２，３２ｘ６４，３２ｘ３２パーティションだけではなく、１：３または３：１に分割したパーティションを含んでもよい。

すなわち、６４ｘ６４サイズの符号化単位１６００のパーティションタイプは、符号化単位１６１０または１６２０のように、高さを１：３または３：１に分割して生成された６４ｘ１６，６４ｘ４８サイズのパーティションを含んでもよい。また、６４ｘ６４サイズの符号化単位１６００のパーティションタイプは、復号化単位１６３０または１６４０のように、幅を１：３または３：１に分割して生成された１６ｘ６４，４８ｘ６４サイズのパーティションを含んでもよい。

図１９は、一実施形態によって、符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報が含まれたシーケンスパラメータ・セットのシンタックスを図示している。sequence＿parameter＿setは、現在映像スライスに係わるシーケンスパラメータ・セット１７００のシンタックスを示している。一実施形態によるインター予測のためのパーティションタイプが、符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報が、映像スライスに係わるシーケンスパラメータ・セット１７００のシンタックスに挿入されている一例について説明している。

picture＿widthは、入力映像の幅、picture＿heightは、入力映像の高さを示すシンタックスであり、max＿coding＿unit＿sizeは、最大符号化単位のサイズ、max＿coding＿unit＿depthは、最大深度を示すシンタックスである。

一実施形態では、シーケンスパラメータの例として、符号化単位レベルの独立的復号化いかんを示す情報（use＿independent＿ｃｕ＿decode＿flag）、符号化単位レベルの独立的パージングいかんを示す情報（use＿independent＿ｃｕ＿parse＿flag）、動きベクトル正確性制御動作の利用可能性（use＿ｍｖ＿accuracy＿control＿flag）、任意的方向性イントラ予測動作の利用可能性（use＿arbitrary＿direction＿intra＿flag）、周波数変換上の予測符号化／復号化動作の利用可能性（use＿frequency＿domain＿prediction＿flag）、回転変換動作の利用可能性（use＿rotational＿transform＿flag）、ツリーシグニフィカント・マップを利用した符号化／復号化の利用可能性（use＿tree＿significant＿map＿flag）、マルチパラメータを利用したイントラ予測符号化動作の利用可能性（use＿multi＿parameter＿intra＿prediction＿flag）、改善された動きベクトル予測符号化動作の利用可能性（use＿advanced＿motion＿vector＿prediction＿flag）、適応的ループフィルタリング動作の利用可能性（use＿adaptive＿loop＿filter＿flag）、クワッドツリー構造の適応的ループフィルタリング動作の利用可能性（use＿quadtree＿adaptive＿loop＿filter＿flag）、量子化パラメータのデルタ値を利用した量子化動作の利用可能性（use＿delta＿ｑｐ＿flag）、ランダムノイズ生成動作の利用可能性（use＿random＿noise＿generation＿flag）、符号化単位のインター予測のための任意的形態のパーティションを許容するか否か（use＿arbitrary＿motion＿partition＿flag）を示す情報が定義される。前述の各種動作の利用可能性を示すシンタックスは、現在スライスの符号化／復号化過程で、当該動作が利用されるか否かを定義し、効率的な符号化／復号化を可能にする。

特に、適応的ループフィルタリング動作の利用可能性（use＿adaptive＿loop＿filter＿flag）及びクワッドツリー構造の適応的ループフィルタリング動作の利用可能性（use＿quadtree＿adaptive＿loop＿filter＿flag）によって、適応的ループフィルタのフィルタ長（ａｌｆ＿filter＿length）、適応的ループフィルタタイプ（ａｌｆ＿filter＿type）、適応的ループフィルタ係数の量子化のための基準値（ａｌｆ＿ｑｂｉｔｓ）、適応的ループフィルタリングでのカラー成分の個数（ａｌｆ＿ｎｕｍ＿color）がシーケンスパラメータ・セット１７００で定義される。

一実施形態によるビデオ符号化装置１４００及び一実施形態によるビデオ復号化装置１５００で利用される符号化単位の深度、コーディングツール及び作動モードの対応関係についての情報は、符号化単位の深度（ｕｉDepth）によって、対応するインター予測の作動モード（ｍｖｐ＿mode［ｕｉDepth］）及びツリーシグニフィカント・マップのうち、シグニフィカント・マップの種類を示す作動モード（significant＿map＿mode［ｕｉDepth］）を含んでもよい。すなわち、一実施形態による符号化単位の深度による、インター予測及び当該作動モードの対応関係、またはツリーシグニフィカント・マップを利用した符号化／復号化及び当該作動モードの対応関係が、シーケンスパラメータ・セット１７００で設定される。

入力サンプルのビット深度（input＿sample＿bit＿depth）及び内部サンプルのビット深度（internal＿sample＿bit＿depth）もまた、シーケンスパラメータ・セット１７００で設定される。

一実施形態によるビデオ復号化装置１５００は、シーケンスパラメータを読み取り、符号化単位のインター予測のための任意的形態のパーティションを許容するか否か（use＿arbitrary＿motion＿partition＿flag）を示す情報を抽出し、当該シーケンスで、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用し、インター予測を行うか否かを決定することができる。

一実施形態によるビデオ符号化装置１４００及び一実施形態によるビデオ復号化装置１５００が利用する、符号化単位のインター予測のための任意的形態のパーティションを許容する否か（use＿arbitrary＿motion＿partition＿flag）を示す情報は、図１９で図示されたシーケンスパラメータ・セット１７００に挿入された実施形態に限定されるものではなく、最大符号化単位、スライス、フレーム、ピクチャ、ＧＯＰなどの単位で設定されて符号化／復号化されもする。

スライスヘッダに符号化単位のインター予測のための任意的形態のパーティションを許容する否か（use＿arbitrary＿motion＿partition＿flag）を示す情報が、「真」値であるならば、当該スライスで、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用し、インター予測を行い、「偽」値を有するならば、当該スライスで、符号化単位の幅及び高さのうち、少なくとも一つが１：１に分割されたパーティションだけを利用し、インター予測を行う。

図２０は、一実施形態による、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ符号化方法のフローチャートを図示している。段階１８１０で、ビデオデータが最大サイズの符号化単位である少なくとも１つの最大符号化単位に分割される。

段階１８２０で、最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域別に、階層的構造の深度別符号化単位に基づいて、最大符号化単位のビデオデータが符号化され、符号化結果が出力される深度の符号化深度が決定される。一実施形態によってインター予測は、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを選択的に利用することができる。符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用してインター予測を行うか否かということは、フレームシーケンス、フレーム、スライス、符号化単位などのデータ単位別に設定される。

段階１８３０で、最大符号化単位別に、分割領域別符号化深度に対応する符号化されたビデオデータ、符号化深度及び符号化モードについての情報を含むビットストリームが出力される。一実施形態によって、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用してインター予測を行うか否かを示す情報が符号化され、ビットストリームに挿入されて出力される。

図２１は、一実施形態による、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測によるビデオ復号化方法のフローチャートを図示している。段階１９１０で、符号化されたビデオに係わるビットストリームが受信されてシンボルがパージングされる。

段階１９２０で、ビットストリームから、最大符号化単位別に、符号化されたビデオデータ、並びに最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報が抽出される。一実施形態によって、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用してインター予測を行うか否かを示す情報が、ビットストリームから抽出されもする。符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用してインター予測を行うか否かを示す情報は、シーケンスパラメータ・セット、スライスヘッダ、符号化単位別符号化情報から抽出される。

段階１９３０で、最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報に基づいて、最大符号化単位別に、少なくとも１つの符号化深度別符号化単位ごとに、符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用した動き補償を含む復号化が行われる。符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用した動き補償を含む復号化が行われるか否かということは、前述のビットストリームから抽出された符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用してインター予測を行うか否かを示す情報によって、選択的に決定される。

一実施形態によるビデオ符号化方法及びビデオ復号化方法のように、任意の比率で分割されるパーティションを利用したインター予測が可能である場合、現在深度別符号化単位を下位深度にさらに分割必要なしに、現在深度で、いずれか一方に偏って分割されるパーティションを利用してインター予測を行う。

また、符号化単位のパーティションが、符号化単位の高さまたは幅を、１対１に半分するパーティションだけではなく、任意の比率で分割するパーティションまたは任意的形態のパーティションを含むか否かということを選択することができるので、既存の任意の比率で分割されたパーティションを支援することができない符号化／復号化システムでも、一実施形態によるビデオ符号化方法及びビデオ復号化方法を利用することができる。従って、必要によって、一実施形態のビデオ符号化／復号化方法による、正確であって効率的な予測符号化が選択的に行われる。

一方、前述の本発明の実施形態は、コンピュータで実行することができるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用し、前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現される。前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ（read-only memory）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）及び光学的判読媒体（例えば、ＣＤ（compact disc）−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のような記録媒体を含む。本発明の実施形態は、コンピュータプロセッサ及びハードウェアデバイスで具現されもする。

以上、本発明についてその望ましい実施形態を中心に説明した。本発明が属する技術分野で当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態で具現可能であるということを理解するであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それ彼と同等な範囲内にあるあらゆる差異点は、本発明に含まれたものであると解釈されねばならないのである。
上記の実施形態につき以下の付記を残しておく。
（付記１）
ビデオデータを最大サイズの符号化単位である少なくとも１つの最大符号化単位に分割する段階と、
前記符号化単位が、任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測を含み、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域別に、深度が深くなることによって、上位深度の符号化単位が分割される階層的構造の深度別符号化単位に基づいて、前記最大符号化単位のビデオデータを符号化し、符号化結果が出力される深度である符号化深度を決定する段階と、
前記最大符号化単位別に、前記分割領域別符号化深度に対応する符号化されたビデオデータ、前記符号化深度及び符号化モードについての情報を含むビットストリームを出力する段階と、を含むことを特徴とするビデオ符号化方法。
（付記２）
前記符号化深度決定段階は、
前記符号化単位が、任意の比率で分割されたパーティションを利用してインター予測を行うか否かを選択的に決定する段階を含むことを特徴とする付記１に記載のビデオ符号化方法。
（付記３）
前記出力段階は、
前記インター予測のためのパーティションタイプが、前記符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報を、前記ビットストリームに含むことを特徴とする付記２に記載のビデオ符号化方法。
（付記４）
前記任意の比率で分割されたパーティションは、前記符号化単位の高さ及び幅のうち少なくとも一つが、１：３または３：１に分割されたことを特徴とする付記１に記載のビデオ符号化方法。
（付記５）
前記最大符号化単位は、１６ｘ１６，３２ｘ３２，６４ｘ６４，１２８ｘ１２８及び２５６ｘ２５６ブロックのうち少なくとも一つに選択的に設定されることを特徴とする付記１に記載のビデオ符号化方法。
（付記６）
前記符号化深度は、当該分割領域の前記階層的構造による深度別符号化単位に基づいた符号化結果のうち、符号化効率が最も高い深度別符号化単位の深度に決定され、前記最大符号化単位内の少なくとも１つの分割領域ごとに符号化深度が独立して決定されることを特徴とする付記１に記載のビデオ符号化方法。
（付記７）
符号化されたビデオに係わるビットストリームを受信してパージングする段階と、
前記ビットストリームから、最大符号化単位別に、符号化されたビデオデータ、並びに前記最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報を抽出する段階と、
前記最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報に基づいて、前記最大符号化単位別に、少なくとも１つの符号化深度別符号化単位ごとに、前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用した動き補償を含む復号化を行う段階と、を含み、
前記符号化深度別符号化単位は、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域ごとに、階層的構造の深度別符号化単位の深度のうち一つに決定されていることを特徴とするビデオ復号化方法。
（付記８）
前記抽出段階は、
前記ビットストリームからインター予測のためのパーティションタイプが、前記符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報をさらに抽出することを特徴とする付記７に記載のビデオ復号化方法。
（付記９）
前記復号化遂行段階は、
前記ビットストリームから、前記インター予測のためのパーティションタイプが、前記符号化単位を任意の比率で分割するパーティションを含むか否かを示す情報に基づいて、前記任意の比率で分割されたパーティションを利用して動き補償を行うか否かを選択的に決定することを特徴とする付記８に記載のビデオ復号化方法。
（付記１０）
前記任意の比率で分割されたパーティションは、前記符号化単位の高さ及び幅のうち少なくとも一つが、１：３または３：１に分割されたことを特徴とする付記７に記載のビデオ復号化方法。
（付記１１）
前記最大符号化単位は、１６ｘ１６，３２ｘ３２，６４ｘ６４，１２８ｘ１２８及び２５６ｘ２５６ブロックのうち少なくとも一つに選択的に設定されたことを特徴とする付記７に記載のビデオ復号化方法。
（付記１２）
前記符号化深度は、当該分割領域の前記階層的構造による深度別符号化単位に基づいた符号化結果のうち、符号化効率が最も高い符号化結果に係わる深度に決定されたことを特徴とする付記７に記載のビデオ復号化方法。
（付記１３）
ビデオデータを最大サイズの符号化単位である少なくとも１つの最大符号化単位に分割する最大符号化単位分割部と、
前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用したインター予測を含み、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域別に、深度が深くなることによって、上位深度の符号化単位が分割される階層的構造の深度別符号化単位に基づいて、前記最大符号化単位のビデオデータを符号化し、符号化結果が出力される深度である符号化深度を決定する符号化部と、
前記最大符号化単位別に、前記分割領域別符号化深度に対応する符号化されたビデオデータ、前記符号化深度及び符号化モードについての情報を含むビットストリームを出力する出力部と、を含むことを特徴とするビデオ符号化装置。
（付記１４）
符号化されたビデオに係わるビットストリームを受信してパージングするパージング部と、
前記ビットストリームから、最大符号化単位別に、符号化されたビデオデータ、並びに前記最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報を抽出する抽出部と、
前記最大符号化単位別の符号化深度及び符号化モードについての情報に基づいて、前記最大符号化単位別に、少なくとも１つの符号化深度別符号化単位ごとに、前記符号化単位が任意の比率で分割されたパーティションを利用した動き補償を含む復号化を行う復号化部と、を含み、
前記符号化深度別符号化単位は、前記最大符号化単位の少なくとも１つの分割領域ごとに、階層的構造の深度別符号化単位の深度のうち一つに決定されていることを特徴とするビデオ復号化装置。
（付記１５）
付記１または付記７に記載の方法を具現するためのプログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能である記録媒体。

１００ ビデオ符号化装置
１１０ 最大符号化単位分割部
１２０ 符号化単位決定部
１３０ 出力部
２００ ビデオ復号化装置
２１０ 受信部
２２０ 映像データ及び符号化情報抽出部
２３０ 映像データ復号化部

Claims (4)

1. ビデオ復号化方法において、
   ビットストリームからパージングされた符号化単位の分割情報を用いて、最大符号化単位に含まれた階層構造の符号化単位を決定する段階と、
   前記ビットストリームからパージングされたパーティションのサイズ及び形態を示すパーティションタイプ情報を用いて、前記階層構造の符号化単位のうち一つである符号化単位に対して予測を行うためのデータ単位として、非分割予測単位、対称的形態の予測単位または非対称的形態の予測単位を決定する段階と、
   前記決定された予測単位を用いて、前記符号化単位に対する動き補償を行う段階と、を含み、
   前記符号化単位の最大サイズに対する情報を用いて、映像は複数の最大符号化単位で分割され、
   前記最大符号化単位は前記分割情報によって、少なくとも一つの深度の符号化単位で階層的に分割され、
   現在深度の符号化単位は上位深度の符号化単位から分割された正方形のデータ単位のうち一つであり、
   前記分割情報が前記現在深度で分割されることを示す場合、前記現在深度の符号化単位は周辺符号化単位と独立して、下位深度の符号化単位で分割され、
   前記分割情報が前記現在深度で分割されないことを示す場合、前記現在深度の符号化単位は少なくとも一つの予測単位で分割され、
   前記非分割予測単位は前記符号化単位と同じサイズのパーティションであり、前記 対称的形態の予測単位は前記符号化単位の高さ及び幅のうち一つを半分したパーティションであり、前記非対称的形態の予測単位は前記符号化単位の高さ及び幅のうち一つを１:３または３:１で分割して生成されたパーティションである、
   ことを特徴とするビデオ復号化方法。
2. 前記ビデオ復号化方法は、
   符号化単位に対して変換を行うためのデータ単位として、前記符号化単位とサイズが同じであるか、前記符号化単位を４等分した正方形のデータ単位である変換単位を決定する段階と、
   前記変換単位に対して変換及び量子化を行って、前記符号化単位のレジデュアル情報を決定する段階をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のビデオ復号化方法。
3. 前記動き補償を行う段階は、
   前記動き補償を通じて決定された参照ブロックから前記予測単位の予測値を決定する段階と、
   前記予測値と前記レジデュアル情報とを結合して前記符号化単位の復元映像を決定する段階と、をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載のビデオ復号化方法。
4. ビデオ復号化装置において、
   ビットストリームから符号化単位の分割情報を獲得し、前記符号化単位のパーティションのサイズ及び形態を示すパーティションタイプ情報を獲得する受信部と、
   前記符号化単位の分割情報を用いて、最大符号化単位に含まれた階層構造の符号化単位を決定し、前記パーティションタイプ情報を用いて前記階層構造の符号化単位のうち一つである符号化単位に対して予測を行うためのデータ単位として、非分割予測単位、対称的形態の予測単位または非対称的形態の予測単位を決定し、前記決定された予測単位を用いて前記符号化単位に対する動き補償を行う復号化部と、を備え、
   前記符号化単位の最大サイズに対する情報を用いて、映像は複数の最大符号化単位で分割され、
   前記最大符号化単位は前記分割情報によって少なくとも一つの深度の符号化単位で 階層的に分割され、
   現在深度の符号化単位は上位深度の符号化単位から分割された正方形のデータ単位のうち一つであり、
   前記分割情報が前記現在深度で分割されることを示す場合、前記現在深度の符号化単位は周辺符号化単位と独立して、下位深度の符号化単位で分割され、
   前記分割情報が前記現在深度で分割されないことを示す場合、前記現在深度の符号化単位は少なくとも一つの予測単位で分割され、
   前記非分割予測単位は前記符号化単位と同じサイズのパーティションであり、前記 対称的形態の予測単位は前記符号化単位の高さ及び幅のうち一つを半分したパーティションであり、前記非対称的形態の予測単位は前記符号化単位の高さ及び幅のうち一つを１:３または３:１で分割して生成されたパーティションである、
   ことを特徴とするビデオ復号化装置。

Images