CN102090065A - 图像编码装置、图像解码装置、图像编码方法以及图像解码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种根据成为编码对象的4:4:4格式的视频信号的统计/局部的性质更好地去除信号相关而进行高效的信息压缩的方法等。包括：针对各颜色分量，决定多个运动预测模式中的效率最佳的运动预测模式，检测与该决定的运动预测模式对应的运动矢量而输出的预测部；在对所述各颜色分量的运动预测模式进行算术编码时，根据在空间上邻接的单位区域中选择的运动预测模式、和在时间上邻接的单位区域中选择的运动预测模式，决定所述各颜色分量的运动预测模式的值的发生概率而进行算术编码的可变长编码部。

Description

图像编码装置、图像解码装置、图像编码方法以及图像解码方法
技术领域
本发明涉及图像压缩编码技术、压缩图像数据传送技术等中使用的图像编码装置、图像解码装置、图像编码方法以及图像解码方法。
背景技术
以往，在MPEG、ITU-T H.26x等国际标准视频编码方式中，主要将被称为4:2:0格式的标准化了的输入信号格式用作压缩处理对象信号。4:2:0是指，将RGB等彩色运动图像信号变换为亮度分量(Y)和2个色差分量(Cb、Cr)，在水平/垂直上将色差分量的采样数都削减为亮度分量的一半的格式。色差分量与亮度分量相比视觉辨认性不佳，所以在MPEG-4AVC(ISO/IEC 14496-10)/ITU-T H.264规格(以下，AVC)(非专利文献1)那样的国际标准视频编码方式中，以通过在这样进行编码之前进行色差分量的向下采样而预先削减编码对象的原信息量为前提。另一方面，在数字电影等高质量内容中，以在上映时正确地再现内容制作时的颜色表现为目的，必需不对色差分量进行向下采样而通过与亮度分量相同的采样进行编码的4:4:4格式下的直接编码方式。作为适合于该目的的方式，有非专利文献1中的4:4:4格式对应扩展方式(high(高)4:4:4 Intra或者高4:4:4预测规格)、WO2005/009050A1“画像情報符号化装置及び方法、並びに画像情報復号装置及び方法(图像信息编码装置及方法、以及图像信息解码装置及方法)”(专利文献1)那样的方式。图19示出4:2:0格式和4:4:4格式的差异。在该图中，在4:2:0格式中，由亮度(Y)/色差(Cb、Cr)信号构成，针对每亮度信号的2x2采样量，色差信号的采样是1个，相对于此，在4:4:4格式中，不特别将表现颜色的颜色空间限定于Y、Cb、Cr，各颜色分量的信号的采样比成为1∶1。以下，作为将4:2:0、4:4:4等的术语总称的用语，使用“色度格式”。
专利文献1：WO2005/009050 A1“画像情報符号化装置及び方法、並びに画像情報復号装置及び方法(图像信息编码装置及方法、以及图像信息解码装置及方法)”
非专利文献1：MPEG-4 AVC(ISO/IEC 14496-10)/ITU-TH.264规格
非专利文献2：S.Sekiguchi，等，″Low-overhead INTERPrediction Modes″，VCEG-N45，2001年9月。
非专利文献3：S.Kondo和H.Sasai、″A Motion Compensation Technique using Sliced Blocks and its Application to Hybrid Video Coding″、VCIP 2005，2005年7月。
非专利文献4：D.Marpe等，″Video Compression Using Context-Based Adaptive Arithmetic Coding″，International Conference on Image Processing 2001
发明内容
例如，在非专利文献1的4:4:4格式的编码中，如图20所示，首先，预先将成为编码对象的输入视频信号1001(4:4:4格式)直接或者在向适合的颜色空间(Y、Cb、Cr等)进行了变换之后在块分割部1002中分割成宏块(16像素×16行的矩形块)的单位而作为编码视频信号1003输入到预测部1004。在非专利文献1中，宏块既可以由将3个颜色分量集中了的单位构成，也可以将各颜色分量视为独立的图片而构成为单一颜色分量的矩形块，可以通过序列等级来选择使用哪种结构的宏块。在预测部1004中，在帧内/帧间对宏块内的各颜色分量的图像信号进行预测，而得到预测误差信号1005。特别，在帧间进行预测的情况下，按照宏块自身或者将宏块进一步细致地分割而得到的子块的单位搜索运动矢量，根据运动矢量生成运动补偿预测图像，取与编码视频信号1003的差分，从而得到预测误差信号1005。压缩部1006对预测误差信号1005实施DCT(离散余弦变换)等变换处理而去除了信号相关之后，进行量化而得到压缩数据1007。压缩数据1007通过可变长编码部1008进行熵编码而作为比特流1009输出，并且被送到局部解码部1010，得到解码预测误差信号1011。将其与预测误差信号1005的生成中使用的预测信号1012相加而得到解码信号1013。解码信号1013为了生成用于以后的编码视频信号1003的预测信号1012的目的而保存在存储器1014中。虽然未图示，但在写入到存储器1014之前，进行对解码信号实施解块滤波而去除块失真的处理。另外，为了得到预测信号1012而在预测部1004中决定的预测信号生成用参数1015被送到可变长编码部1008，作为比特流1009输出。此处，在预测信号生成用参数1015中，例如，包含表示如何进行帧内的空间预测的帧内部预测模式、表示帧间的运动量的运动矢量等。在以将3个颜色分量集中了的单位构成宏块的情况下，预测信号生成用参数1015被检测为在3个颜色分量中共同地应用的参数，在将各颜色分量视为独立的图片，而使宏块构成为单一颜色分量的矩形块的情况下，预测信号生成用参数1015被检测为在各颜色分量中个别地应用的参数。
4:4:4格式的视频信号包含各颜色分量的同一数量的采样数，具有比与以往的4:2:0格式的视频信号严密的颜色再现性的，但是在压缩编码的意义中包含冗长的信息量。为了提高4:4:4格式的视频信号的压缩效率，需要针对以往的4:2:0格式的固定的颜色空间定义(Y、Cb、Cr)，进一步降低信号中包含的冗余度。在非专利文献1的4:4:4格式的编码中，编码视频信号1003不依赖于信号的统计/局部的性质，而将各颜色分量视为亮度信号进行编码，在预测部1004、压缩部1006、以及可变长编码部1008中的任意一个中都未进行最大限度地考虑了编码对象信号的性质的信号处理。在专利文献1中，针对这样的课题，公开了适用于色度格式的差异、颜色空间定义的差异，而切换进行帧内/帧间预测的块的大小、预测误差信号的变换/量化的方法的方式。由此，可以进行适合于各颜色分量的信号特性的高效的编码，但在该文献中，也存在针对原来的图像的分辨率、图像中的被摄体的结构的适应化不充分这样的课题。
因此，本发明的目的在于提供根据成为编码对象的4:4:4格式的视频信号的统计/局部的性质更良好地去除信号相关而进行高效的信息压缩的方法，并提供在如上述以往技术那样对4:4:4格式那样的在颜色分量之间没有采样比的区别的运动图像信号进行编码时，提高了最优性的图像编码装置、图像解码装置、图像编码方法以及图像解码方法。
本发明提供一种图像编码装置，将数字视频信号的各帧分割成规定的基准块，以该单位使用运动补偿预测来进行压缩编码，其中，
包括：
基准块大小决定单元，根据规定的方法决定所述基准块的大小，并且对所述基准块内的各颜色分量的信号，分别个别地决定作为进行运动预测的单位的运动预测单位块的形状；
预测单元，针对所述基准块内的第1颜色分量的运动预测单位块，决定多个运动预测模式中的效率最佳的第1运动预测模式，检测与该决定的第1运动预测模式对应的第1运动矢量，针对所述基准块内的第2颜色分量的运动预测单位块，根据所述第1运动预测模式、所述第1以及第2颜色分量的运动预测单位块的形状、以及所述第1运动矢量，决定第2运动预测模式，检测与该决定的第2运动预测模式对应的第2运动矢量，针对所述基准块内的第3颜色分量的运动预测单位块，根据所述第1运动预测模式、所述第1以及第3颜色分量的运动预测单位块的形状、以及所述第1运动矢量，决定第3运动预测模式，检测与该决定的第3运动预测模式对应的第3运动矢量而输出；以及
可变长编码单元，在对所述第1运动预测模式进行算术编码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式，决定所述第1运动预测模式的值的发生概率而进行算术编码，并且在对所述第2以及第3运动预测模式进行算术编码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、以及所述第1运动预测模式，决定所述第2以及第3运动预测模式的值的发生概率而进行算术编码。
根据本发明的图像编码装置、图像解码装置、图像编码方法以及图像解码方法，在进行4:4:4格式的视频信号的编码的情况下，可以构成灵活地适应于各颜色分量信号的时间变化的特性的编码装置/解码装置，可以对4:4:4格式的视频信号进行最佳的编码处理。
附图说明
图1是示出实施例1的编码装置的结构的说明图。
图2是示出运动预测单位块的提取方法的例子的说明图。
图3是示出运动预测单位块的分割的例子的说明图。
图4是示出预测部4的处理流程的流程图。
图5是说明开销J的计算方法的说明图。
图6是示出mc_mode 1-4的PMV的计算例的说明图。
图7是说明在颜色分量C0和颜色分量C1、C2中不改变运动预测单位块的大小的情况的处理的说明图。
图8是说明在颜色分量C0和颜色分量C1、C2中改变运动预测单位块的大小的情况的处理的说明图。
图9是示出根据时间性的相关选择上下文模型的动作的说明图。
图10是示出可变长编码部8的内部结构的说明图。
图11是示出可变长编码部8的动作流程的说明图。
图12是示出上下文模型(ctx)的概念的说明图。
图13是示出与运动矢量相关的上下文模型的例子的说明图。
图14是说明运动预测模式的相关的差异的说明图。
图15是示出比特流9的数据排列的说明图。
图16是示出实施例1中的图像解码装置的结构的说明图。
图17是示出可变长解码部30中的与算术解码处理相关的内部结构的说明图。
图18是示出可变长解码部30中的与算术解码处理相关的动作流程的说明图。
图19是示出4:2:0格式与4:4:4格式的差异的说明图。
图20是示出以往的4:4:4格式的编码装置的结构的说明图。
(符号说明)
1：输入视频信号；2：块分割部；3：编码信号；4：预测部；5：预测误差信号；6：压缩部；7：压缩数据；8：可变长编码部；9：比特流；10：局部解码部；11：解码预测误差信号；12：预测信号；13：解码信号；14：存储器；15：预测信号生成用参数；16：基准块大小；17：上下文模型决定部；18：二值化部；19：发生概率生成部；20：编码部；21：发生概率信息存储器；22：上下文模型；23：发生概率信息；24：编码值；25：上下文模型选择信息；26：算术编码结果；27：依照颜色分量的运动预测模式公共化识别标志；30：可变长解码部；31：预测部；32：预测误差压缩数据；33：量化步骤大小参数；34：预测误差解码；35：解码预测误差信号；36：预测信号；37：解码信号；38：存储器；40：bin还原值；41：解码数据值；160：基准块大小决定部。
具体实施方式
实施例1
在本实施例中，针对进行以4:4:4格式输入的数字视频信号的压缩扩展的图像编码装置、图像解码装置，叙述适应于各颜色分量的信号的状态而进行运动补偿预测处理的图像编码装置、图像解码装置。
1.图像编码装置的动作
本实施例1的编码装置将4:4:4格式的输入视频帧分割为Mmax×Mmax像素块(以下，称为“基准块”)，按照该基准块的单位进行运动预测，对预测误差信号进行压缩编码。
图1示出本实施例1的编码装置的结构。首先，成为编码对象的输入视频信号1(4:4:4格式)在块分割部2中被分割成基准块(M像素×M行的矩形块)的单位而作为编码信号3被输入到预测部4。在图1中，基准块如图2所示，以将由3个颜色分量的Mmax×Mmax像素构成的块集中了的单位构成。Mmax按照帧或者序列、GOP等上位层数据等级而决定/编码，这些将后面叙述。基准块内的各颜色分量的数据进一步被分割成Li×Mi像素块的“运动预测单位块”，以运动预测单位块为基础进行运动预测、编码。在图2中，(A)中的运动预测单位块的样式是L0＝Mmax/2、M0＝Mmax/2，(B)中的运动预测单位块的样式是L0＝Mmax/2、M0＝Mmax，(A)、(B)都是L1＝M1＝L2＝M2＝Mmax。对于各颜色分量的运动预测单位块的大小、Li、Mi，可以针对每个颜色分量选择，可以按照序列、GOP、帧、以及基准块等单位变更。另外，在本实施例1中，对于基准块，在3个颜色分量中相同，在变更基准块的大小的情况下，对于3个颜色分量这全部，变更为同一基准块的大小。
在预测部4中，对基准块内的各颜色分量的图像信号进行运动补偿预测，得到预测误差信号5。预测部4的动作是本实施例1的编码装置的特征，将在后面详述。压缩部6在对预测误差信号5实施DCT(离散余弦变换)等变换处理而去除了信号相关值后，进行量化而得到压缩数据7。压缩数据7通过可变长编码部8被进行熵编码而作为比特流9输出，并且被送到局部解码部10，得到解码预测误差信号11。将其与预测误差信号5的生成中使用的预测信号12相加而得到解码信号13。解码信号13以生成用于以后的编码信号3的预测信号12为目的而保存在存储器14中。另外，为了得到预测信号12而在预测部4中决定的预测信号生成用参数15被送到可变长编码部8，作为比特流9输出。对于预测信号生成用参数15的内容，与预测部4的说明一起在以后详述。另外，对于可变长编码部8中的预测信号生成用参数15的编码方法，也是本实施例1中的特征之一，将在后面详述。
在非专利文献1、2等的标准视频编码方式中，在将基准块作为宏块的情况下，一般采用一边以宏块的单位选择帧内编码、帧间预测编码一边进行编码的方法。其原因为，在帧间的运动预测不充分的情况下，在利用帧内的相关时，有时编码被高效化。以后，在本实施例1的编码装置中，在说明发明的重点时，对于关于帧内编码的记述、其选择的使用，在文中没有明记，但只要没有特别的说明，则可以使用以基准块为单位的帧内编码的选择(在本实施例1的编码装置中，基准块也可以定义为宏块，但为了运动预测的说明而在以后使用基准块这样的用语)。
以下，对作为本实施例1的特征之一的预测部4的详细动作进行说明。本实施例1的预测部4的特征是以下的2点。
(1)基准块/运动预测单位块的大小和运动预测中使用的分割形状的联动适应化
(2)与各颜色分量的性质对应的运动预测模式、运动矢量的决定
对于(1)，将基准块按照各颜色分量的信号的性质分割成Li×Mi像素的运动预测单位块，进而将运动预测单位块分割成由li×mi像素的组合构成的多个形状，对各分割区域分别分配固有的运动矢量而进行预测，将预测效率最良好的形状选择为运动预测模式，使用作为其结果得到的运动矢量进行针对各分割区域的运动预测而得到预测误差信号5。运动预测单位块内的分割形状是通过由l×m像素构成的“基本块”的组合构成的形状。在本实施例1的编码装置中，在M与m、L与l之间设置“m＝M/2”、“l＝L/2”这样的限制。图3示出通过该条件决定的基本块的分割形状。图3示出运动预测单位块的分割的样子，但在本实施例1的编码装置中，也可以使该分割形状的样式(分割样式)相对3个颜色分量成为共同，也可以独立地决定。另外，以下，将该分割样式mc_mode 0～7称为运动预测模式。
在非专利文献1、2等的标准视频编码方式中，运动预测应用区域的形状限于矩形，而无法使用图3那样的矩形以外的对角分割。这样，通过使应用运动预测的区域的形状多样化，在运动物体的轮廓部分等基准块内包括复杂的运动的情况下，可以以比矩形分割少的运动矢量个数进行运动预测。非专利文献2、3针对以往的宏块公开了运动预测应用区域的分割形状的多样化方法。非专利文献2公开了将Mmax固定为16，设为m＝l＝4，指定为成为Mmax mod m＝0的任意的值而定义分割，从而灵活地决定基准块内的分割形状的方法。另外，在非专利文献3中，公开了通过进行宏块分割的线段与该块边界的交点位置来表现分割形状的方法。但是，这些方法都是原样地固定M而使基准块内的分割样式增加的方法，存在以下问题。
问题1：
用于记述基准块的分割样式的符号量增加。通过容许成为Mmaxmod m＝0的任意的m，基准块内的分割样式增加，需要将用于指定该样式的信息作为开销(overhead)信息而进行编码。分割样式越多，产生某特定的分割样式的概率越分散，所以分割样式的熵编码成为非高效，成为作为符号量的开销而在作为编码整体的性能中产生界限。
问题2：
由于分割样式增加，在编码时为了选择最佳的分割而所需的运算量增大。运动预测是占据编码处理负荷的大半的高负荷处理，在分割样式随意地增加的算法中，编码装置不得不设计成从其中仅验证/利用特定的分割样式。因此，编码装置有时无法最大限度地活用算法具有的本来的性能。
在本实施例1的编码装置中的图3的研究中，首先，通过1)可以根据编码的条件、视频信号的分辨率、以及性质按照帧等级变更Mmax的值、2)可以将Mmax×Mmax的像素块按照每个颜色分量Ci的特性分割成基本块Li×Mi像素、以及3)将基本块的分割条件限定为满足成为“m＝M/2”、“l＝L/2”的制约的分割形状这3个尝试，解决所述问题。基准块的大小Mmax的值在帧内不局部地变更，仅能够在帧等级或者帧列(序列、GOP)等上位数据构造等级下变更。该结构可以适应于基准块内包含的图像信号样式的意义的差异。例如，在小的分辨率(VGA等)的视频和大的分辨率(HDTV等)的视频中，相同的Mmax×Mmax像素块内的信号样式表现的意义不同。在预测同一被摄体的情况下，在小的分辨率的视频中捕捉接近被摄体的结构的信号样式，但在大的分辨率的视频中在相同的块大小中仅捕捉被摄体的更局部的部位的信号样式。因此，如果基准块的大小不依赖于分辨率而相同，随着分辨率变高，基准块内的信号样式的噪声分量的要素变大，无法提高作为样式匹配技术的运动预测的性能。通过仅能够在上位数据构造等级下变更Mmax的值，可以抑制发送Mmax的值所需的符号量，并且可以根据视频的分辨率、场景切换、以及画面整体的活动变化等状况，使基准块中包含的信号样式在运动预测的意义中最佳化。除了该结构，如图2所示设为可以针对每个颜色分量变更运动预测单位块内的分割样式，从而可以根据各颜色分量的信号特性使运动预测的处理单位最佳化。进而，通过在运动预测单位块内如图3所示提供分割样式的限定的自由度，可以抑制运动预测单位块内的分割样式表现中所需的符号量，并且可以改善运动预测的整体的效率。另外，如果可以高效地进行在帧等级下决定Mmax的值的处理，则以后可以使在基准块内应检查的分割样式的变动比以往技术少，可以减小编码处理的负荷。在决定Mmax值的方法中，例如有以下那样的方法。
·根据编码对象视频的分辨率决定。在同一Mmax值的情况下，在分辨率大的情况下基准块内的图像信号样式具有更多的噪声分量的成分，运动矢量难以捕捉图像信号样式。在这样的情况下可以增大Mmax值来捕捉图像信号样式。
·将帧间的差分值的大小视为活动，在活动大的情况下以小的Mmax值进行运动预测，在活动小的情况下以大的Mmax值进行运动预测。另外，根据编码对象视频的帧速率，决定此时的大小控制。帧速率越高，帧间相关越大而运动矢量自身的动态范围越小，其符号量越小，所以考虑如下方法等：设定为即使活动稍微小也不使Mmax值过大，而可以对直至细的运动进行预测。
·对以上的方法进行加权组合而进行判断。
在决定了Mmax值之后，针对每个颜色分量决定Li、Mi。作为其判断基准，例如在输入视频信号1是以YUV(或者YCbCr)的颜色空间定义的信号的情况下，作为颜色信号的U/V分量与亮度信号Y分量相比，信号频带窄。因此，块内分散与亮度相比变小，据此考虑对于U/V分量的Li、Mi，取比亮度分量的Li、Mi值大的值这样的例子(参照图2)。
将作为进行这些控制的结果而得到的Mmax、Li、Mi的值作为基准块大小16从基准块大小决定部160通知到块分割部2、预测部4、以及可变长编码部8。另外，如果如图2所示对Mmax预先设定可通过简易的运算导出Li、Mi的值，则并非将Li、Mi编码为独立的值，而对计算式的标识符进行编码即可，可以抑制基准块大小16中所需的符号量。
预测部4根据基准块大小16，执行使用图2、图3的分割样式的运动检测处理。图4示出处理流程。预测部4以Li×Mi像素的运动预测单位块的单位对该帧的Ci分量进行运动预测。基本上，在该过程中针对直至图3的mc_mode 0～7的分割样式，分别在所指定的运动搜索范围中检测每个分割区域的最佳运动矢量，最终决定在针对该基准块使用mc_mode 0～7中的哪一个运动预测模式时，预测效率最佳。
对于预测效率，定义由基准块内的运动矢量的总符号量R、和应用该运动矢量根据存储器14内保存的参照图像生成的预测信号12与输入视频信号1之间的预测误差量D构成的下述开销J，输出J成为最小的运动预测模式和运动矢量。
J＝D+λR  (λ：常数)               (1)
因此，对各运动预测模式，进行开销J的计算(步骤S1)。在图5中，以mc_mode 5的情形为例子说明J的计算方法。此时，帧F(t)内的被预测对象的运动预测单位块由2个分割区域B0、B1构成。另外，在存储器14内保存了2个编码/局部解码完成的参照图像F’(t-1)、F’(t-2)，分割区域B0、B1可以使用这些2个参照图像来进行运动预测。在该图中，分割区域B0使用参照图像F’(t-2)来检测运动矢量MVt-2(B0)，分割区域B1使用参照图像F’(t-1)来检测运动矢量MVt-1(B1)。如果将B设为分割区域、将Sn(x)设为第n帧的画面内位置x＝(i、j)中的像素值、将v设为运动矢量，则对于分割区域B的预测误差量D，可以使用差分绝对值和(Sum of Absolute Difference，SAD)，计算为
D = Σ x ∈ B | S n ( x ) - S n - 1 ( x + v ) | - - - ( 2 )
结果，根据与所得到的B0、B1对应的D0、D1求出为D＝D0+D1。另一方面，对于R，根据对使用运动矢量预测值PMV(B0)、PMV(B1)得到运动矢量预测差分值，
MVD(B0)＝MVt-2(B0)-PMV(B0)
MVD(B1)＝MVt-1(B1)-PMV(B1)            (3)
进行符号量换算而得到的R0、R1，计算为R＝R0+R1。由此，求出开销J。针对成为搜索范围内的检查对象的所有运动矢量进行开销J的计算，作为mc_mode 5的分割样式求出开销J小的解。另外，图6示出mc_mode 1-4的PMV的计算例(非专利文献1公开了mc_mode 0、5、6、7)。在该图中，箭头表示预测矢量导出中利用的周边的运动矢量，对于由○包围的3个运动矢量，通过由○包围的3个运动矢量的中间值(中央值)求出其指示的分割区域的预测矢量。
验证这样求出的mc_modek下的开销Jk是否小于此前验证了的mc_modek下的开销(步骤S2)，在小的情况下将mc_modek保持为直到该时刻的最佳的运动预测模式，并且保持此时的运动矢量以及预测误差信号(步骤S3)。在验证了所有运动预测模式的情况下(步骤S4、S5)，将此前保持的运动预测模式、运动矢量、以及预测误差信号作为最终解而输出(步骤S6)。否则，验证接下来的运动预测模式。
本实施例1中的编码装置按照基准块的单位，切换执行对3个颜色分量分别进行以上的预测部4中的处理过程并针对每个颜色分量得到最佳的运动预测模式、运动矢量、以及预测误差信号的处理；以及在对某特定的分量求出了最佳的运动预测模式、运动矢量、以及预测误差信号之后，根据这些信息求出剩余的颜色分量的运动预测模式、运动矢量、以及预测误差信号的处理。对于前者，对3个颜色分量分别执行所述图4的处理流程即可。对于后者的处理使用图7进行说明。
在图7中，“进行了运动检测的颜色分量C0”是指，根据所述图4的处理流程进行了运动检测的颜色分量，将相对基准块内的C0分量的运动预测单位块Bx在图像空间上处于同一坐标位置的其他颜色分量C1、C2的运动预测单位块设为By。对于C0颜色分量，已经针对左面以及上面的运动预测单位块Ba、Bb，分别计算了最佳的运动预测模式、运动矢量。对于左面的运动预测单位块Ba，求出了运动预测模式是mc_mode 6，运动矢量是MV(a，0)、MV(a，1)，对于上面的运动预测单位块Bb，求出了运动预测模式是mc_mode3，运动矢量是MV(b，0)、MV(b、1)。另外，针对同一位置的运动预测单位块Bx，也求出了运动预测模式mc_mode0、运动矢量MV(x，0)。在该条件下，对于运动预测单位块By，依照所应用的运动预测模式，根据Ba、Bb、Bx的运动矢量，唯一地生成运动矢量候补。在运动预测单位块By中应用的运动预测模式是mc_mode3的情况下，通过下式，
MV(y，0)＝wa＊MV(a，0)+wb＊MV(b，0)+wc＊MV(x，0)
MV(y，1)＝wd＊MV(a，1)+we＊MV(b，0)+wf＊MV(x，0)
                                                (4)
求出运动矢量候补。通过针对各矢量的权重，根据By中应用的运动预测模式的种类，预先决定wa、wb、wc、wd、we、wf。对于Ba、Bb、Bx的运动矢量的应用方法，也针对每个运动预测模式预先固定地决定。使用这样唯一地决定的运动矢量候补求出与各运动预测模式对应的开销J，将开销最小的运动预测模式和运动矢量候补采用为基准块By中应用的运动预测模式、运动矢量。通过这样构成预测部4中的运动检测处理，可以灵活地选择关于颜色分量C1、C2的运动预测模式，另一方面，可以总是根据颜色分量C0的信息生成对应的运动矢量，所以可以抑制应编码的预测信号生成用参数15的符号量。另外，由于在3个颜色分量之间存在一定的图像构造上的相关，所以以C0分量的运动预测单位块Bx选择的运动预测模式在C1、C2颜色分量的运动预测单位块By中与最佳的运动预测模式存在一定的相关。因此，也可以根据在C0分量中以运动预测单位块Bx选择的运动预测模式，缩小可以以C1、C2颜色分量的对应运动预测单位块取得的运动预测模式的种类而分级别来利用。由此，可以原样地维持预测效率，而减少在C1、C2颜色分量中可以选择的运动预测模式的数量，所以可以抑制运动预测模式的选择中所需的运算量，并且可以提高运动预测模式的编码效率。
另外，由于无法保证通过以上的方法求出的运动矢量候补成为作为搜索的结果得到的最佳的结果，所以与例如在图7中设为
MV(y，0)＝MV(x，0)，将运动预测模式设为mc_mode0
                                                (5)
的情况进行开销比较，选择开销更小的一方。在(5)式的情形中，C1、C2颜色分量的运动预测模式、运动矢量与C0颜色分量相同，所以只要有是否选择(5)式的条件的1比特的信息，则可以进行编码。另外，该比特可以通过适合地设计适应算术编码而按照1比特以下的符号量进行编码。另外，也可以针对通过所述方法得到的MV(y，0)、MV(y，1)等，在微小的搜索范围内进行运动矢量的再搜索，仅对追加搜索量的微小矢量进行编码。
图8示出在C0颜色分量和C1、C2颜色分量中运动预测单位块的大小不同的情形(图2的(A)等)。在该情况下，可以如下求出C1、C2颜色分量的相对运动预测模式mc_mode3的运动矢量候补。
MV(y，0)＝wa＊MV(a，0)+wb＊MV(c，0)+wc＊MV(c，1)+w＊MV(d，0)
MV(y，1)＝we＊MV(b，0)+wf＊MV(b，1)
                                        (6)
其中，wa、wb、wc、wd、we、wf也可以构成为根据编码比特率等条件使权重值变化。其原因为，如果编码比特率变低，则符号量因子的R在开销J中占据大的比重，所以一般将运动矢量场控制成基本没有偏差。因此，C0颜色分量中的运动预测模式和运动矢量场的相对C0、C1颜色分量的相关变化。如果考虑该情况，而构成为使加权可以变化，则可以对C0、C1颜色分量进行更高效的运动预测。具体而言，考虑在图片等级、GOP等级、以及序列等级等上位层头信息中对值进行编码而复用到比特流中，或者在编码装置和解码装置中预先共有与量化参数联动地变化的规则等。
通过采用以上的结构，可以根据颜色分量C0的运动预测模式、运动矢量简易地决定C1、C2颜色分量的运动预测模式，并且可以从颜色分量C0的运动矢量的信息唯一地导出C1、C2颜色分量的运动矢量，可以抑制应编码的参数的符号量，并且可以灵活地追随C1、C2颜色分量的信号的性质，可以实现高效的编码。
通过以上叙述的预测部4中的处理，输出预测误差信号5和预测信号生成用参数15，它们通过可变长编码部8进行熵编码。在本实施例1的编码装置中，预测误差信号5的编码进行与以往技术中的编码装置相同的处理。以下，叙述作为本实施例1的编码装置的特征之一的预测信号生成用参数15的熵编码方法。
在以下说明的预测信号生成用参数15的编码中，将说明的对象设为运动预测模式、运动矢量这2种参数。在本实施例1的编码装置中，如图9所示，在对被预测/编码对象的基本块Bx的运动预测模式m(Bx)进行编码时，选择性地参照同一帧的左面的基本块Ba的预测模式m(Ba)、上面的基本块Bb的预测模式m(Bb)、以及在紧接在前面的邻接帧中与基本块Bx同一位置的基本块Bc的运动预测模式m(Bc)的状态而进行熵编码。
图10示出可变长编码部8的内部结构，图11示出其动作流程。本实施例1中的可变长编码部8包括：决定针对作为编码对象数据的运动预测模式、运动矢量等各个数据类型定义的上下文模型(后述)的上下文模型决定部17；按照针对各编码对象数据类型决定的二值化规则将多值数据变换为二值数据的二值化部18；提供二值化后的各个bin的值(0或1)的发生概率的发生概率生成部19；根据所生成的发生概率执行算术编码的编码部20；以及存储发生概率信息的发生概率信息存储器21。对于向上下文模型决定部17的输入，此处限定为预测图像生成用参数15中的运动预测模式和运动矢量而进行说明。
(A)上下文模型决定处理(图11中的步骤S11)
上下文模型是对与成为信息源码元的发生概率的变动要因的其他信息的依赖关系进行模型化而得到的，通过与该依赖关系对应地切换发生概率的状态，可以进行更适合于码元的实际的发生概率的编码。图12示出上下文模型(ctx)的概念。另外，在该图中信息源码元是二值，但也可以是多值。图12的0～2这样的ctx的选择分支是假设使用该ctx的信息源码元的发生概率的状态根据状况变化而定义的。对于本实施例1中的编码装置中而言，根据某基准块中的编码数据和其周边的基准块的编码数据之间的依赖关系来切换ctx的值。例如，图13示出非专利文献4公开的与运动矢量相关的上下文模型的例子。在图13中，块C的运动矢量是编码对象(准确而言，对从附近预测了块C的运动矢量的预测差分值mvdk(C)进行编码)，ctx_mvd(C，k)表示上下文模型。mvdk(A)表示块A中的运动矢量预测差分值，mvdk(B)表示块B中的运动矢量预测差分值，用于上下文模型的切换评价值ek(C)的定义。评价值ek(C)表示附近的运动矢量的偏差程度，一般在该偏差小的情况下mvdk(C)倾向于小，相反在ek(C)大的情况下mvdk(C)也倾向于变大。因此，mvdk(C)的码元发生概率优选根据ek(C)而适应化。该发生概率的变动组是上下文模型，在该情形中有3种发生概率变动。
这样，针对编码对象数据分别预先定义上下文模型，在编码装置和解码装置中共有。在上下文模型决定部17中，进行根据这样的编码对象数据的种类选择预先决定的模型的处理(选择上下文模型中的哪个发生概率变动相应于下述(C)的发生概率生成处理)。
本实施例1的可变长编码部8的特征在于，预先准备多个运动预测模式、对运动矢量分配的上下文模型22的候补，通过上下文模型选择信息25，切换所使用的上下文模型22。如图9所示，对于被预测/编码对象的基本块Bx的运动预测模式m(Bx)，如果在帧之间关于运动的状态的相关低，则考虑为在同一帧内与在空间上邻接的图像区域的状态的相关高(即，m(Bx)的值对m(Ba)或者m(Bb)的分割形状造成较强的影响)，所以将同一帧的左面的基本块Ba的运动预测模式m(Ba)、上面的基本块Bb的运动预测模式m(Bb)用于上下文模型22的决定。图14示出成为该考虑方法的根据的例子。在图14中，针对m(Bx)＝mc_mode3的情况，将在Ba、Bb中选择的运动预测模式的2个状态比较而示出。在该图(A)中，相对m(Bx)的分割形状，在Ba、Bb中分割的分割处都自然连接。另一方面，在(B)中，在Ba、Bb中，分割的分割处都未连接。一般，该分割形状表示在基准块内存在的多个不同的运动区域的存在，所以易于反映视频的构造。因此，与(B)相比，(A)是“易于产生的状态”。即，根据m(Ba)和m(Bb)的状态，m(Bx)的发生概率受到影响。
同样地，如果在帧之间关于运动的状态的相关高，则与在时间上邻接的图像区域的状态的相关高(即，m(Bx)可取的值的概率与m(Bc)的分割形状对应地变化)，所以将在紧接在前面的邻接帧中与基本块Bx处于同一位置的基本块Bc的运动预测模式m(Bc)用于上下文模型22的决定。
另外，同样地，由于颜色分量C0的运动预测模式、和其他颜色分量C1、C2的对应的位置的运动预测模式在图像构造上存在一定的相关，所以在针对每个颜色分量独立地决定运动预测模式的情况下，也可以将颜色分量之间的相关用于上下文模型22的决定。
在运动矢量的上下文模型22的决定时，也同样地，如果在帧之间关于运动的状态的相关低，则将同一帧的左面的块Ba的运动矢量、上面的块Bb的运动矢量用于上下文模型22的决定中。另一方面，如果在帧之间关于运动的状态的相关高，则将在紧接在前面的邻接帧中与块Bx处于同一位置的块Bc的运动矢量用于上下文模型22的决定。也可以与运动预测模式同样地，对于运动矢量也将颜色分量之间的相关用于上下文模型22的决定。
对于在帧之间关于运动的状态的相关的高低，既可以在编码装置中通过规定的方法进行检测，将上下文模型选择信息25的值明示地复用到比特流而传达到解码装置，也可以根据可以在编码装置和解码装置这两者中探测的信息来决定上下文模型选择信息25的值。由于视频信号是不固定的，所以可以实现这样的适应控制，可以提高算术编码的效率。
(B)二值化处理(图11中的步骤S12)
对于上下文模型，通过二值化部18对编码对象数据进行二值系列化，根据二值系列的各bin(二进制位置)来决定。二值化的规则按照各编码数据的可取的值的粗糙的分布，变换成可变长的二值系列。在二值化中，与针对本来可取多值的编码对象数据原样地进行算术编码相比，通过以bin单位进行编码，可以削减概率数直线分割数，可以简化运算，具有可以使上下文模型精简化等优点。
(C)发生概率生成处理(图11中的步骤S13)
在所述(A)、(B)的过程中，多值的编码对象数据的二值化、和各bin中应用的上下文模型的设定完成，编码准备完成。接下来，通过发生概率生成部19进行算术编码中使用的发生概率信息的生成处理。在各上下文模型中，包括针对0/1的各值的发生概率的变动，所以如图11所示，参照在步骤S11中决定的上下文模型22进行处理。决定图13的ek(C)所示那样的发生概率选择用的评价值，据此，决定在当前的编码中，从所参照的上下文模型的选择分支中使用哪个发生概率变动。进而，本实施例1中的可变长编码部8具备发生概率信息存储器21，具备存储所使用的上下文模型的变动量的在编码的过程中依次更新的发生概率信息23的机构。发生概率生成部19根据上下文模型22的值，决定当前的编码中使用的发生概率信息23。
(D)编码处理(图11中的步骤S14)
通过(C)，得到算术编码过程中所需的概率数直线上的0/1各值的发生概率，所以按照在以往例中举出的过程在编码部20中进行算术编码。另外，实际的编码值(0或1)24被反馈到发生概率生成部19，为了更新所使用的发生概率信息23，而进行0/1产生频度的计数(步骤S15)。例如，在使用某特定的发生概率信息23来进行了100个bin的编码处理的时刻，该发生概率变动中的0/1的发生概率是0.25、0.75。此处，如果使用相同的发生概率变动对1进行编码，则1的出现频度被更新，0/1的发生概率变化为0.247、0.752。根据该机理，可以进行适合于实际的发生概率的高效的编码。算术编码结果26成为来自可变长编码部8的输出，作为比特流9从编码装置输出。
在所述说明中，对于上下文模型选择信息25，选择使用同一帧内的信息决定上下文模型22、或者参照紧接在前面的邻接帧的信息决定上下文模型22，但也可以同样地，以是否参照对应的C0分量的运动预测模式的状态这样的形式，利用图7或者图8中的C1、C2颜色分量的运动预测模式的编码中使用的上下文模型22。通过这样构成，在C1、C2颜色分量的运动预测模式的状态与C0分量的运动预测模式的状态具有高的相关的情况下可以提高编码效率。
2.编码比特流的结构
输入视频信号1根据所述处理通过图1的图像编码装置进行编码，以将多个基准块集中了的单位(以下，称为切片)作为比特流9而从图像编码装置输出。图15示出比特流9的数据排列。比特流9构成为集中了帧中包含的基准块数量的编码数据，基准块以切片单位被单元化。准备属于同一帧的基准块作为公共参数而参照的图片等级头，在图片等级头中，保存基准块大小16。基准块大小16如果按照序列进行固定化，则也可以复用到序列等级头中。
各切片分别从切片头开始，接着排列切片内的各基准块的编码数据(在该例子中，表示在第2切片中包含K个基准块)。对切片头连接各基准块的数据。基准块数据由基准块头和预测误差压缩数据构成，在基准块头中，排列基准块内的运动预测单位块的量的运动预测模式和运动矢量、预测误差压缩数据的生成中使用的量化参数等。对于运动预测模式，首先，复用表示是否针对3个颜色分量的各分量的每一个独立地复用的依照颜色分量的运动预测模式公共化识别标志27，如果该标志是“在3个分量中公共”，则公共的运动预测模式是1个，如果是“在3分量中独立”，则个别地复用通过图7、8所示那样的方法决定的按照各颜色分量的运动预测模式。另外，运动预测模式以及运动矢量的算术编码中的表示上下文模型选择指针的上下文模型选择信息25包含在基准块头中。
另外，虽然未图示，对于基准块大小决定部160，可以构成为能够针对各基准块的每一个选择在各基准块内使用的运动预测单位块的大小Li、Mi，也可以构成为代替将在基准块内使用的运动预测单位块的大小Li、Mi复用到序列、图片等级头中，而将其复用到各基准块头中。由此，虽然需要针对每个基准块对运动预测单位块的大小Li、Mi进行编码，但可以根据局部的图像信号的性质使运动预测单位块的大小变化，可以进行适应性更高的运动预测。对于复用到各基准块头中，还是固定地复用到序列、GOP、图片、以及切片等上位等级的头中，通过构成为在序列、GOP、图片、以及切片等上位等级头中复用识别信息，当即使在上位等级中进行固定化，对运动预测性能的影响也少的情况下，可以削减针对每个基准块对运动预测单位块的大小Li、Mi进行编码的开销而进行高效的编码。
3.图像解码装置的动作
图16示出本实施例1中的图像解码装置的结构。可变长解码部30在将图15所示的比特流9作为输入，对序列等级头进行了解码之后，对图片等级头进行解码而对基准块大小16进行解码。由此，识别在该图片中使用的基准块的大小Mmax、Li、Mi，通知到预测误差解码部34以及预测部31。另外，在可以将运动预测单位块的大小Li、Mi复用到各基准块头中的比特流结构的情况下，对表示Li、Mi是否复用在各基准块头中的识别信息进行解码，根据该识别信息，在Li、Mi复用到各基准块头中的情况下，对各基准块头进行解码，从而识别Li、Mi。
在基准块数据的解码中，首先，进行基准块头的解码，而对依照颜色分量的运动预测模式公共化识别标志27进行解码。进而，对上下文模型选择信息25进行解码，根据依照颜色分量的运动预测模式公共化识别标志27以及上下文模型选择信息25，针对各颜色分量的每一个，进行针对每个运动预测单位块应用的运动预测模式的解码。另外，根据上下文模型选择信息25进行运动矢量的解码，进而对量化参数、预测误差压缩数据等信息依次进行解码。对于运动预测模式、运动矢量的解码，将后述。
预测误差压缩数据32、量化步骤大小参数33被输入到预测误差解码部34，还原成解码预测误差信号35。预测部31根据由可变长解码部30解码的预测信号生成用参数15和存储器38内的参照图像生成预测信号36(预测部31不包括编码装置中的预测部4的运动矢量检测动作)。运动预测模式是图2中的某一个，根据其分割形状使用对各基本块分配的运动矢量来生成预测图像。解码预测误差信号35和预测信号36通过加法器进行加法运算，得到解码信号37。解码信号37用于以后的基准块的运动补偿预测中，所以保存到存储器38中。
以下，叙述基准块的运动预测模式、运动矢量的解码处理。
图17示出可变长解码部30中的与算术解码处理相关的内部结构，图18示出其动作流程。
本实施例1中的可变长解码部30包括：上下文模型决定部17，确定包括运动预测模式、运动矢量等的预测信号生成用参数15、预测误差压缩数据32、以及量化步骤大小参数33等各个解码对象数据的类型，分别决定与编码装置共同定义的上下文模型；生成根据解码对象数据的类型决定的二值化规则的二值化部18；以及按照二值化规则和上下文模型，提供各个bin(0或1)的发生概率的发生概率生成部19；根据所生成的发生概率执行算术解码，根据其结果得到的二值系列、和所述二值化规则，对编码数据进行解码的解码部39；以及存储发生概率信息的发生概率信息存储器21。附加了与图10的可变长编码部8的内部结构要素相同的编号的块进行相同的动作。
(E)上下文模型决定处理、二值化处理、以及发生概率生成处理(图18的步骤S11～S13)
这些过程依照编码装置侧的过程(A)～(C)。在运动预测模式、运动矢量的解码中使用的上下文模型的决定中，参照所述解码的上下文模型选择信息25。
(F)算术解码处理
为了在直到(E)的过程中确定希望目前解码的bin的发生概率，在解码部39中，按照规定的算术解码处理过程，还原bin的值(图18中的步骤S21)。bin的还原值40被反馈到发生概率生成部19，为了所使用的发生概率信息23的更新，进行0/1产生频度的计数(步骤S15)。在解码部39中，每当确定各bin的还原值时，确认与以二值化规则确定的二值系列样式的一致，将一致的样式指示的数据值作为解码数据值41而输出(步骤S22)。只要没有确定解码数据，则返回到步骤S11而继续解码处理。
另外，在上述说明中，将复用上下文模型选择信息25的单位设为基准块单位，但也可以以切片单位、或图片单位等进行复用。通过复用为切片、图片、以及序列等位于上位数据层的标志，在可以通过切片以上的上位层中的切换确保充分的编码效率的情况下，无需以基准块等级逐一复用上下文模型选择信息25而可以削减开销比特。
另外，上下文模型选择信息25也可以是根据与其自身独立的比特流中包含的关联信息在解码装置的内部决定的信息。另外，在所述说明中设为可变长编码部8、可变长解码部30进行算术编码/算术解码处理而进行了说明，但也可以构成为将这些处理设为哈夫曼(Huffman)编码处理，并将上下文模型选择信息25用作适应地切换可变长编码表的单元。
根据通过以上的结构实现的具备算术编码以及算术解码处理的编码/解码装置，可以通过上下文模型选择信息25，根据编码对象基准块的周边的状态，适应地对运动预测模式、运动矢量的信息进行算术编码，可以实现更高效的编码。
根据以上叙述的本实施例1中的图像编码装置、图像解码装置，为了高效地对4:4:4格式的彩色视频信号进行编码，可以根据各颜色分量的信号的性质，以少的信息量动态地切换运动预测模式、运动矢量，所以可以提供在成为高的压缩率的低比特率编码中有效地抑制运动矢量的符号量而编码的图像编码装置、图像解码装置。
另外，在本实施例1中，说明了针对4:4:4视频信号的编码/解码的实施例，但本发明中的运动矢量的适应编码还当然可以应用于在以按照以往的亮度/色差分量格式进行了颜色抽选的4:2:0、4:2:2格式为对象的视频编码中的运动预测模式、运动矢量编码的高效化。
另外，组合以下两个动作而进行了说明，即对于在针对某特定的分量求出了最佳的运动预测模式、运动矢量、以及预测误差信号之后，对根据这些信息求出剩余的颜色分量的运动预测模式、运动矢量、以及预测误差信号的处理，以基准块的单位切换执行的动作(图7、图8)，以及不仅根据空间上的相关而且还根据时间上的相关选择上下文模型的动作(图9)；但在分别单独地动作了的情况下，也可以得到所述效果。

Claims (8)

1.一种图像编码装置，将数字视频信号的各帧分割成规定的基准块，以该单位使用运动补偿预测来进行压缩编码，其中，
包括：
基准块大小决定单元，根据规定的方法决定所述基准块的大小，并且对所述基准块内的各颜色分量的信号，分别个别地决定作为进行运动预测的单位的运动预测单位块的形状；
预测单元，针对所述基准块内的第1颜色分量的运动预测单位块，决定多个运动预测模式中的效率最佳的第1运动预测模式，检测与该决定的第1运动预测模式对应的第1运动矢量，针对所述基准块内的第2颜色分量的运动预测单位块，根据所述第1运动预测模式、所述第1以及第2颜色分量的运动预测单位块的形状、以及所述第1运动矢量，决定第2运动预测模式，检测与该决定的第2运动预测模式对应的第2运动矢量，针对所述基准块内的第3颜色分量的运动预测单位块，根据所述第1运动预测模式、所述第1以及第3颜色分量的运动预测单位块的形状、以及所述第1运动矢量，决定第3运动预测模式，检测与该决定的第3运动预测模式对应的第3运动矢量而输出；以及
可变长编码单元，在对所述第1运动预测模式进行算术编码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式，决定所述第1运动预测模式的值的发生概率而进行算术编码，并且在对所述第2以及第3运动预测模式进行算术编码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、以及所述第1运动预测模式，决定所述第2以及第3运动预测模式的值的发生概率而进行算术编码。
2.一种图像解码装置，接收将数字视频信号的各帧分割成规定的基准块、并以该单位使用运动补偿预测来进行了压缩编码的图像编码比特流而还原视频信号，其中，
包括：
头解码单元，从所接收到的所述比特流，解码所述基准块的大小、以及作为进行构成所述数字视频信号的每个颜色分量的运动预测的单位的运动预测单位块的形状；
基准块解码单元，以所述基准块的单位，对所述各颜色分量的运动预测单位块的预测图像生成中使用的运动预测模式和运动矢量进行解码，对所述基准块内的预测误差压缩数据、和表示是否将所述各颜色分量的每个运动预测单位块的运动预测模式在所有颜色分量中公共化的识别信息进行解码，进而根据该识别信息对各颜色分量的运动预测模式进行解码，并且根据所解码出的第1颜色分量的运动预测模式和运动矢量，决定与第2以及第3颜色分量的运动预测模式对应的运动矢量；
预测单元，根据所述运动预测模式和所述运动矢量，生成所述各颜色分量的运动预测单位块的预测图像；
预测误差解码单元，将所述基准块内的预测误差压缩数据解码为预测误差图像信号；
解码加法运算单元，将所述预测图像和所述预测误差图像信号相加而生成解码图像；
存储器，将所述解码图像作为用于运动补偿预测的参照图像数据而保存；以及
可变长解码单元，在对所述第1颜色分量的运动预测模式进行算术解码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中解码的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中解码的运动预测模式，决定所述第1运动预测模式的值的发生概率而进行算术解码，并且在对所述第2以及第3运动预测模式进行算术解码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中解码的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中解码的运动预测模式、以及所述第1运动预测模式，决定所述第2以及第3运动预测模式的值的发生概率而进行算术解码。
3.一种图像编码方法，将数字视频信号的各帧分割成规定的基准块，以该单位使用运动补偿预测来进行压缩编码，其中，
包括：
基准块大小决定步骤，根据规定的方法决定所述基准块的大小，并且对所述基准块内的各颜色分量的信号，分别个别地决定作为进行运动预测的单位的运动预测单位块的形状；
预测步骤，针对所述基准块内的第1颜色分量的运动预测单位块，决定多个运动预测模式中的效率最佳的第1运动预测模式，检测与该决定的第1运动预测模式对应的第1运动矢量，针对所述基准块内的第2颜色分量的运动预测单位块，根据所述第1运动预测模式、所述第1以及第2颜色分量的运动预测单位块的形状、以及所述第1运动矢量，决定第2运动预测模式，检测与该决定的第2运动预测模式对应的第2运动矢量，针对所述基准块内的第3颜色分量的运动预测单位块，根据所述第1运动预测模式、所述第1以及第3颜色分量的运动预测单位块的形状、以及所述第1运动矢量，决定第3运动预测模式，检测与该决定的第3运动预测模式对应的第3运动矢量而输出；以及
可变长编码步骤，在对所述第1运动预测模式进行算术编码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式，决定所述第1运动预测模式的值的发生概率而进行算术编码，并且在对所述第2以及第3运动预测模式进行算术编码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中选择的运动预测模式、以及所述第1运动预测模式，决定所述第2以及第3运动预测模式的值的发生概率而进行算术编码。
4.一种图像解码方法，接收将数字视频信号的各帧分割成规定的基准块、并以该单位使用运动补偿预测来进行了压缩编码的图像编码比特流而还原视频信号，其中，
包括：
头解码步骤，从所接收到的所述比特流，解码所述基准块的大小、以及作为进行构成所述数字视频信号的每个颜色分量的运动预测的单位的运动预测单位块的形状；
基准块解码步骤，以所述基准块的单位，对所述各颜色分量的运动预测单位块的预测图像生成中使用的运动预测模式和运动矢量进行解码，对所述基准块内的预测误差压缩数据、和表示是否将所述各颜色分量的每个运动预测单位块的运动预测模式在所有颜色分量中公共化的识别信息进行解码，进而根据该识别信息对各颜色分量的运动预测模式进行解码，并且根据所解码的第1颜色分量的运动预测模式和运动矢量，决定与第2以及第3颜色分量的运动预测模式对应的运动矢量；
预测步骤，根据所述运动预测模式和所述运动矢量，生成所述各颜色分量的运动预测单位块的预测图像；
预测误差解码步骤，将所述基准块内的预测误差压缩数据解码为预测误差图像信号；
解码加法运算步骤，将所述预测图像和所述预测误差图像信号相加而生成解码图像；
保存步骤，将所述解码图像作为用于运动补偿预测的参照图像数据而保存；以及
可变长解码步骤，在对所述第1颜色分量的运动预测模式进行算术解码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中解码的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中解码的运动预测模式，决定所述第1运动预测模式的值的发生概率而进行算术解码，并且在对所述第2以及第3运动预测模式进行算术解码时，根据在空间上邻接的运动预测单位块中解码的运动预测模式、和在时间上邻接的运动预测单位块中解码的运动预测模式、以及所述第1运动预测模式，决定所述第2以及第3运动预测模式的值的发生概率而进行算术解码。
5.一种图像编码装置，将数字视频信号的各帧分割成规定的基准块，以该单位使用运动补偿预测来进行压缩编码，其中，
包括：
基准块大小决定单元，根据规定的方法决定所述基准块的大小，并且对所述基准块内的各颜色分量的信号，分别个别地决定作为进行运动预测的单位的运动预测单位块的形状；以及
预测单元，针对所述基准块内的第1颜色分量的运动预测单位块，决定多个运动预测模式中的效率最佳的第1运动预测模式，检测与该决定的第1运动预测模式对应的第1运动矢量，针对所述基准块内的第2颜色分量的运动预测单位块，根据所述第1运动预测模式、所述第1以及第2颜色分量的运动预测单位块的形状、以及所述第1运动矢量，决定第2运动预测模式，检测与该决定的第2运动预测模式对应的第2运动矢量，针对所述基准块内的第3颜色分量的运动预测单位块，根据所述第1运动预测模式、所述第1以及第3颜色分量的运动预测单位块的形状、以及所述第1运动矢量，决定第3运动预测模式，检测与该决定的第3运动预测模式对应的第3运动矢量而输出。
6.一种图像编码装置，将数字视频信号的各帧分割成规定的单位区域，以该单位使用运动补偿预测来进行压缩编码，其中，
包括：
预测单元，针对各颜色分量，决定多个运动预测模式中的效率最佳的运动预测模式，检测与该决定的运动预测模式对应的运动矢量而输出；以及
可变长编码单元，在对所述各颜色分量的运动预测模式进行算术编码时，根据在空间上邻接的单位区域中选择的运动预测模式、和在时间上邻接的单位区域中选择的运动预测模式，决定所述各颜色分量的运动预测模式的值的发生概率而进行算术编码。
7.一种图像解码装置，接收将数字视频信号的各帧分割成规定的基准块、并以该单位使用运动补偿预测进行了压缩编码的图像编码比特流而还原视频信号，其中，
包括：
头解码单元，从所接收到的所述比特流，解码所述基准块的大小、以及作为进行构成所述数字视频信号的每个颜色分量的运动预测的单位的运动预测单位块的形状；
基准块解码单元，以所述基准块的单位，对所述各颜色分量的运动预测单位块的预测图像生成中使用的运动预测模式和运动矢量进行解码，对所述基准块内的预测误差压缩数据、和表示是否将所述各颜色分量的每个运动预测单位块的运动预测模式在所有颜色分量中公共化的识别信息进行解码，进而根据该识别信息对各颜色分量的运动预测模式进行解码，并且根据所解码的第1颜色分量的运动预测模式和运动矢量，决定与第2以及第3颜色分量的运动预测模式对应的运动矢量；
预测单元，根据所述运动预测模式和所述运动矢量，生成所述各颜色分量的运动预测单位块的预测图像；
预测误差解码单元，将所述基准块内的预测误差压缩数据解码为预测误差图像信号；
解码加法运算单元，将所述预测图像和所述预测误差图像信号相加而生成解码图像；以及
存储器，将所述解码图像作为用于运动补偿预测的参照图像数据而保存。
8.一种图像解码装置，接收将数字视频信号的各帧分割成规定的单位区域、并以该单位使用运动补偿预测来进行了压缩编码的图像编码比特流而还原视频信号，其中，
包括：
解码单元，对所述各颜色分量的预测图像生成中使用的运动预测模式、运动矢量、预测误差压缩数据、以及表示是否将所述各颜色分量的运动预测模式在所有颜色分量中公共化的识别信息进行解码，进而根据该识别信息对各颜色分量的运动预测模式进行解码；
预测单元，根据所述运动预测模式和所述运动矢量，生成所述各颜色分量的预测图像；
预测误差解码单元，将预测误差压缩数据解码为预测误差图像信号；
解码加法运算单元，将所述预测图像和所述预测误差图像信号相加而生成解码图像；
存储器，将所述解码图像作为用于运动补偿预测的参照图像数据而保存；以及
可变长解码单元，在对所述各颜色分量的运动预测模式进行算术解码时，根据在空间上邻接的单位中区域解码的运动预测模式、和在时间上邻接的单位区域中解码的运动预测模式，决定所述各颜色分量的运动预测模式的值的发生概率而进行算术解码。
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