JP2010258984A - 画像符号化装置および画像符号化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来は回路規模が大きくなる問題があった。
【解決手段】複数の予測モードのうち１つを用い、マクロブロック単位の動画像をその周辺参照画素から予測し、符号化する画像符号化装置であって、第１予測モードで参照画素から第１予測画素を生成する第１予測画素生成部と、入力画素値と第１予測画素値から第１予測誤差を生成する差分計算部と、第１予測誤差値を直交変換し、第１予測誤差変換値を生成する直交変換値生成部と、第２予測モードで参照画素から第２予測画素を直交変換した画素値と、第１予測画素を直交変換した画素値とに対する補正値を計算する補正値計算部と、補正値と第１予測誤差変換値に応じて、第２予測モードに対する第２予測誤差変換値を生成する変換値生成部と、第１及び第２予測誤差変換値に応じた値を比較して、１つの予測モードを判定する判定部とを有する画像符号化装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像符号化装置および画像符号化方法に関する。

動画像をデジタル化して記憶する等の処理を行う場合、データ量が膨大となるため、その動画像の画像圧縮を行う。この圧縮されたデータをハードディスク等に記憶することで、長時間の動画像データを記憶することが可能となる。このような画像の圧縮方式として、フレーム内で隣接ブロックの相関を利用し、圧縮率を高める方式が検討されている。例えば、動画像符号化方式Ｈ．２６４では、ブロック間の相関を利用したイントラ予測符号化が採用されている。

図２６に画像符号化装置１のブロック構成図を示す。図２６に示すように、画像符号化装置１は、ブロック化部２と、差分計算部３と、ＤＣＴ部４と、量子化部５と、符号化部６と、逆量子化部７と、逆ＤＣＴ部８と、再構成部９と、隣接画素記憶部１０と、予測モード判定部１１と、イントラ予測部１２とを有する。

ブロック化部２は、入力画像データを輝度信号、色差信号について所定のブロック単位（色差信号：８画素×８画素、輝度信号１６画素×１６画素）にブロック化する。

イントラ予測部１２は、予測モード判定部１１により決定された予測モードで、隣接画素記憶部１０に蓄積した隣接画素から予測データを生成する。

差分計算部３は、イントラ予測部１２で生成した予測画素データと、入力画像データの画素の差分を計算する。ＤＣＴ部４は、差分計算部３からの差分データに対してＤＣＴ変換処理を行う。量子化部５は、ＤＣＴ部４のＤＣＴ変換後のデータを量子化する。

符号化部６は、量子化部５の出力データを符号化する。逆量子化部７は、量子化部５の出力データに対して逆量子化を行う。逆ＤＣＴ部８は、逆量子化部７で逆量子化されたデータに対して、逆ＤＣＴ変換処理を行う。再構成部９は、逆ＤＣＴ部８からの出力データとイントラ予測部１２からの予測データから画像データを再構成する。隣接画素記憶部１０は、再構成部９からの出力データから各ブロックの境界にある隣接画素データを記憶する。

予測モード判定部１１は、隣接画素記憶部１０に記憶されている隣接画素データから予測される予測画素を生成する。そして、予測モード毎に、予測した画素値と入力画素値の差分を計算し、差分値が最も小さい予測モードを最適予測モードとして決定する。そして、再びイントラ予測部１２が、この決定された最適な予測モードによる予測画素を生成し、差分計算部３が予測画素と入力画素の差分を計算する。

この予測モード判定部１１の一例として、非特許文献１のような技術がある。図２７に非特許文献１の概略構成ブロック図を示す。なお、ここでは、予測モードの種類として、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測が採用されているものとする。

図２７に示すように、非特許文献１の予測モード判定部１１は、ＤＣ予測画素生成部２１、垂直予測画素生成部２２、水平予測画素生成部２３、平面予測画素生成部２４と、差分計算部３１〜３４と、２次元アマダール変換値生成部４１〜４４と、絶対値和計算部５１〜５４と、比較部６０とを有する。

ＤＣ予測画素生成部２１、垂直予測画素生成部２２、水平予測画素生成部２３、平面予測画素生成部２４は、それぞれブロックに隣接する隣接参照画素に応じて、各予測モードの予測画素を生成する。

差分計算部３１〜３４は、図２６の隣接画素記憶部１０が記憶している画素（以下、入力画素と称す）を入力し、ＤＣ予測画素生成部２１、垂直予測画素生成部２２、水平予測画素生成部２３、平面予測画素生成部２４が生成したそれぞれの予測画素との差分を計算する。

２次元アマダール変換値生成部４１〜４４は、それぞれ差分計算部３１〜３４が出力する差分値を２次元アマダール変換処理する。そして、絶対値和計算部５１〜５４は、それぞれ２次元アマダール変換値生成部４１〜４４により処理された変換値の絶対値和を算出する。比較部６０は、絶対値和計算部５１〜５４がそれぞれ算出した値を比較し、最小の予測値となった予測モードを最適な予測モードと判定する。

なお、予測モード判定部１１の他の技術として、特許文献１のようなものもある。

特開２００８−１７２５８１号公報

Joint Video Team(JVT) of ISO/IEC MPEG and ITU-T VCEG "Text Description of Joint Model Reference Encoding Methods and Decoding Concealment Methods"

図２７の予測モード判定部１１は、それぞれの予測モードの予測誤差を計算し、その計算値に対して２次元アマダール変換を行っている。２次元アマダール変換の計算を実行する演算回路は、行列計算を行うため回路規模が非常に大きくなる。よって、図２７の予測モード判定部１１を備えた画像符号化装置はハードウェア規模が大きくなり、チップコストが増大化する要因となる。

本発明の一態様は、動画像データを入力し、複数の予測モードのうち少なくとも１つの予測モードを用いて、マクロブロック単位の動画像データを前記マクロブロックの周辺にある参照画素から予測し、その予測した動画像データを用いて、前記入力した動画像データを符号化する画像符号化装置であって、前記複数の予測モードのうちの第１の予測モードにより、前記参照画素から第１の予測画素を生成する第１の予測画素生成部と、入力画素の画素値と、前記第１の予測画素の画素値の差分を求めることにより第１の予測誤差を生成する差分計算部と、前記第１の予測誤差値を直交変換し、第１の予測誤差変換値を生成する直交変換値生成部と、前記複数の予測モードのうち少なくとも１つの第２の予測モードにより、前記参照画素から第２の予測画素を直交変換した画素値と、前記第１の予測画素を直交変換した画素値とに対する補正値を計算する補正値計算部と、前記補正値と、前記第１の予測誤差変換値に応じて、前記第２の予測モードに対する第２の予測誤差変換値を生成する変換値生成部と、前記第１及び第２の予測誤差変換値に応じた値を比較して、前記１つの予測モードを判定する判定部と、を有する画像符号化装置である。

本発明の別の態様は、動画像データを入力し、複数の予測モードのうち少なくとも１つの予測モードを用いて、マクロブロック単位の動画像データを前記マクロブロックの周辺にある参照画素から予測し、その予測した動画像データを用いて、前記入力した動画像データを符号化する画像符号化方法であって、前記複数の予測モードのうちの第１の予測モードにより、前記参照画素から第１の予測画素を生成し、入力画素の画素値と、前記第１の予測画素の画素値の差分を求めることにより第１の予測誤差を生成し、前記第１の予測誤差値を直交変換し、第１の予測誤差変換値を生成し、前記複数の予測モードのうち少なくとも１つの第２の予測モードにより、前記参照画素から第２の予測画素を直交変換した画素値と、前記第１の予測画素を直交変換した画素値とに対する補正値を計算し、前記補正値と、前記第１の予測誤差変換値に応じて、前記第２の予測モードに対する第２の予測誤差変換値を生成し、前記第１及び第２の予測誤差変換値に応じた値を比較して、前記１つの予測モードを判定する画像符号化方法である。

本発明にかかる画像符号化装置は、複数の予測モードのうち少なくとも１つの予測モードを判定する場合、第１の予測画素生成部が生成した第１の予測画素と入力画素から算出した第１の予測誤差値を直交変換する直交変換値生成部を少なくとも１つだけ備えればよい。このため、回路規模が大きい直交変換値生成部を複数の予測モード分全て備える必要がない。

本発明にかかる画像符号化装置は、ハードウェア規模の増大化を防ぐことができる。

実施の形態１にかかる画像符号化装置の予測モード判定部である。 マクロブロック及びその周辺画素を説明するための図である（色差成分）。 ＤＣ予測を説明するための模式図である。 ＤＣ予測画素の行列である（分割ブロック０〜３）。 アダマール変換の行列係数である。 ＤＣ予測画素の行列のアダマール変換後の行列係数である（分割ブロック０〜３）。 垂直予測を説明するための模式図である。 垂直予測画素の行列である（分割ブロック０、２）。 垂直予測画素の行列のアダマール変換後の行列係数である（分割ブロック０、２）。 垂直予測補正値計算部が生成する垂直予測補正値の行列係数である（分割ブロック０、２）。 水平予測を説明するための模式図である。 水平予測画素の行列である（分割ブロック０、１）。 水平予測画素の行列のアダマール変換後の行列係数である（分割ブロック０、１）。 水平予測補正値計算部が生成する水平予測補正値の行列係数である（分割ブロック０、１）。 平面予測を説明するための模式図である。 平面予測画素の行列である（分割ブロック０、１）。 平面予測画素の行列である（分割ブロック２、３）。 平面予測画素の行列のアダマール変換後の行列係数である（分割ブロック０、１）。 平面予測画素の行列のアダマール変換後の行列係数である（分割ブロック２、３）。 平面予測補正値計算部が生成する平面予測補正値の行列係数である（分割ブロック０）。 マクロブロック（１６画素×１６画素）及びその周辺画素を説明するための図である（輝度成分）。 マクロブロック（１６画素×１６画素）及びその周辺画素を説明するための図である（各分割ブロック：８画素×８画素）。 実施の形態２にかかる画像符号化装置の予測モード判定部である。 従来の画像符号化装置の予測モード判定部である。 従来の画像符号化装置の予測モード判定部である。 画像符号化装置のブロック構成である。 従来の画像符号化装置の予測モード判定部である。

発明の実施の形態１

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態１は、本発明を画像符号化装置の予測モード判定部に適用したものである。なお、実施の形態１にかかる画像符号化装置の全体構成は、図２６に示した画像符号化装置１のものと同様である。また、本実施の形態１では、予測モード判定部が判定する最適なイントラ予測モードを、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測の４種類から決定するものとする。

図１に本実施の形態１にかかる画像符号化装置の予測モード判定部１００の構成を示す。図１示すように、予測モード判定部１００は、ＤＣ予測画素生成部１１１と、垂直予測補正値計算部１１２と、水平予測補正値計算部１１３と、平面予測補正値計算部１１４と、差分計算部１２０と、２次元アダマール変換値生成部１３０と、補正値加算部１４１〜１４３と、絶対値和計算部１５１〜１５４と、比較部１６０とを有する。なお、以下の説明は、予測モード判定部１００が色差成分についてのイントラ予測を行う場合を前提に行う。

ＤＣ予測画素生成部１１１は、イントラ予測のため、後述するマクロブロック内の４画素×４画素を基本単位とした分割ブロックに対応する隣接参照画素からＤＣ予測モードで予測された予測画素データ（以下、予測画素値と称す）を生成する。

差分計算部１２０は、上記分割ブロックのＤＣ予測モードで予測された予測画素値と、入力画素の画素値との差分（以下、予測誤差と称す）を計算する。

２次元アダマール変換値生成部１３０は、差分計算部１２０が算出したＤＣ予測誤差を２次元アダマール変換（直交変換）処理し、その変換値（以下、ＤＣ予測誤差変換値もしくは必要に応じてＤＣ予測誤差変換係数と称す）を出力する。

垂直予測補正値計算部１１２は、隣接参照画素の画素値とＤＣ予測モードで予測された予測画素値から、垂直予測とＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換に対する補正値（以下、垂直予測補正値と称す）を所定の計算式を用いて等価的に計算する。

水平予測補正値計算部１１３は、隣接参照画素の画素値とＤＣ予測モードで予測された予測画素値から、水平予測とＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換に対する補正値（以下、水平予測補正値と称す）を所定の計算式を用いて等価的に計算する。

平面予測補正値計算部１１４は、隣接参照画素の画素値とＤＣ予測モードで予測された予測画素値から、平面予測とＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換に対する補正値（以下、平面予測補正値と称す）を所定の計算式を用いて等価的に計算する。なお、垂直予測補正値計算部１１２、水平予測補正値計算部１１３、平面予測補正値計算部１１４の動作の詳細は後述する。

補正値加算部１４１〜１４３（補正値生成部）は、それぞれＤＣ予測誤差変換係数に対して、垂直予測補正値、水平予測補正値、平面予測補正値を加算し、各予測モードの変換係数を算出する。

絶対値和計算部１５１〜１５４は、それぞれ２次元アダマール変換値生成部１３０からのＤＣ予測誤差変換係数及び補正値加算部１４１〜１４３が算出した変換係数の絶対値和を計算し、各予測モードに対する評価値として出力する。

比較部１６０は、絶対値和計算部１５１〜１５４が出力したそれぞれの予測モードの評価値から最も小さな値のものを最適な予測モードとして判定する。

次に、上記予測モード判定部１００の動作及び動作理論を、数式や図面を用いて説明する。まず、図２を用いて一般的なイントラ予測の各予測モードで用いられるマクロブロックを説明する。図２に示すように、マクロブロックは、４画素×４画素からなる分割ブロックｂｌｏｃｋ０〜ｂｌｏｃｋ３を有する。このようなマクロブロックの周辺には、網掛けで示す隣接参照画素が隣接する。この隣接参照画素として、マクロブロックの水平方向に隣接画素ｐ０〜ｐ７、垂直方向に隣接画素ｑ０〜ｑ７がある。また、マクロブロックの左上、つまり隣接画素ｐ０、ｑ０に接する場所に隣接画素ｐｑがある。なお、各画素に示した値ｐｑ、ｐ０〜ｐ７、ｑ０〜ｑ７が各画素名を示すとともに、その画素の画素値を示すものとする。また、マクロブロックのマトリクス状に並んだ各画素をＭ（ｘ，ｙ）（ｘ＝０〜７、ｙ＝０〜７）とする。

ＤＣ予測画素生成部１１１は、上記隣接参照画素から各分割ブロックの予測画素値の算出を行う。ここで、図３にＤＣ予測モードのイントラ予測の概念図を示す。ＤＣ予測画素生成部１１１は、図３の概念図に示すように、ＤＣ予測として、各分割ブロックに対応する隣接参照画素値の平均値により、各分割ブロックの予測画素値の算出を行う。分割ブロックｂｌｏｃｋ０〜ｂｌｏｃｋ３に対応するＤＣ予測値ＤＣ（ｋ）（ｋ＝０〜３）の予測画素値Ｐ（ｘ，ｙ）は、以下のようになる。

分割ブロックのＤＣ予測値ＤＣ（０）の場合、
Ｐ（ｘ，ｙ）＝（ｐ０＋ｐ１＋ｐ２＋ｐ３＋ｑ０＋ｑ１＋ｑ２＋ｑ３＋４）／８ （ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜３）
となる。

分割ブロックのＤＣ予測値ＤＣ（１）の場合、
Ｐ（ｘ，ｙ）＝（ｐ４＋ｐ５＋ｐ６＋ｐ７＋２）／４ （ｘ＝４〜７、ｙ＝０〜３）
となる。

分割ブロックのＤＣ予測値ＤＣ（２）の場合、
Ｐ（ｘ，ｙ）＝（ｑ４＋ｑ５＋ｑ６＋ｑ７＋２）／４ （ｘ＝０〜３、ｙ＝４〜７）
となる。

分割ブロックのＤＣ予測値ＤＣ（３）の場合、
Ｐ（ｘ，ｙ）＝（ｐ４＋ｐ５＋ｐ６＋ｐ７＋ｑ４＋ｑ５＋ｑ６＋ｑ７＋４）／８ （ｘ＝４〜７、ｙ＝４〜７）
となる。図４に上記のように各分割ブロックをＤＣ予測して得られる予測値の予測画素行列Ｐ＿ＤＣ（ｋ）を示す。

差分計算部１２０は、ＤＣ予測画素生成部１１１が算出した予測画素行列Ｐ＿ＤＣ（ｋ）と、入力画素の画素値の差分を算出する。なお、以下では、特に断らない限り、予測画素行列Ｐ＿ＤＣ（ｋ）を「予測画素Ｐ＿ＤＣ」と称す。

ここで、本実施の形態１の予測モード判定部１００は、上述したように入力画素値と、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測により得られる予測画素値との差分が最も少ない予測モードを最適なモードとして判定する。また、予測モード判定部１００は、この判定に際し、２次元アダマール変換を利用している。アダマール変換行列をＨ、予測差分をＤとすると、アダマール変換後の予測差分行列ＴＤは、
ＴＤ＝Ｈ×Ｄ×Ｈ
となる。

なお、アダマール変換行列Ｈは、図５に示すような係数を有する行列である。ここで図６に、図４の予測画素Ｐ＿ＤＣを２次元アダマール変換した後の周波数軸行列Ｔ＿ＤＣ（ｋ）を示す。図６に示すように、２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＤＣ（ｋ）は、実質的に１つの係数１６ＤＣ（ｋ）となる。なお、以下では、予測画素行列Ｐ＿ＤＣ（ｋ）の２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＤＣ（ｋ）（ｋ＝０〜３）を「予測画素アダマール変換Ｔ＿ＤＣ」と称す。

ここで、差分計算部１２０で予測画素Ｐ＿ＤＣとの差分をとる入力画素値の行列を「Ｏ」とする（以下、単に入力画素Ｏと称す）。そして、この入力画素Ｏのアダマール変換結果をＴ＿Ｏｒｉｇとすると、ＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＤＣは、以下のような式（１）で表せる。
ＴＤ＿ＤＣ
＝Ｈ×（Ｏ−Ｐ＿ＤＣ）×Ｈ＝Ｈ×Ｏ×Ｈ−Ｈ×Ｐ＿ＤＣ×Ｈ
＝Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＤＣ・・・（１）

次に、垂直予測補正値計算部１１２、水平予測補正値計算部１１３、平面予測補正値計算部１１４の動作理論を説明するため、垂直予測、水平予測、平面予測の各予測モードのイントラ予測を説明する。

まず、図７に垂直予測モードのイントラ予測の概念図を示す。図７の概念図に示すように、垂直予測モードでは、水平方向の隣接画素値ｐ０〜ｐ７により、各画素の予測画素値が決定される。よって、垂直予測による予測画素値Ｐ（ｘ，ｙ）は、
Ｐ（０，ｙ）＝ｐ０ （ｙ＝０〜７）
Ｐ（１，ｙ）＝ｐ１ （ｙ＝０〜７）
Ｐ（２，ｙ）＝ｐ２ （ｙ＝０〜７）
Ｐ（３，ｙ）＝ｐ３ （ｙ＝０〜７）
Ｐ（４，ｙ）＝ｐ４ （ｙ＝０〜７）
Ｐ（５，ｙ）＝ｐ５ （ｙ＝０〜７）
Ｐ（６，ｙ）＝ｐ６ （ｙ＝０〜７）
Ｐ（７，ｙ）＝ｐ７ （ｙ＝０〜７）
となる。

ここで、分割ブロックｂｌｏｃｋ０〜ｂｌｏｃｋ３を代表して、分割ブロックｂｌｏｃｋ０に注目して説明する。図８に分割ブロックｂｌｏｃｋ０を垂直予測して得られる予測値の予測画素行列Ｐ＿ＶＥＲＴ（０）を示す。なお、分割ブロックｂｌｏｃｋ２も分割ブロックｂｌｏｃｋ０と同様の値となるため、予測画素行列Ｐ＿ＶＥＲＴ（２）もＰ＿ＶＥＲＴ（０）と同様の値となる。また、分割ブロックｂｌｏｃｋ１、ｂｌｏｃｋ３の予測画素行列Ｐ＿ＶＥＲＴ（１）、Ｐ＿ＶＥＲＴ（３）は、予測画素行列Ｐ＿ＶＥＲＴ（０）のｐ０〜ｐ３が、それぞれｐ４〜ｐ７の値に置きかえられたものとなる。

ここで、図８の予測画素行列を２次元アダマール変換する。図９に図８の予測画素行列を２次元アダマール変換した後の周波数軸行列Ｔ＿ＶＥＲＴ（０）を示す。但し、
Ａ１＝（ｐ０＋ｐ１＋ｐ２＋ｐ３）×４
Ａ２＝（ｐ０＋ｐ１−ｐ２−ｐ３）×４
Ａ３＝（ｐ０−ｐ１−ｐ２＋ｐ３）×４
Ａ４＝（ｐ０−ｐ１＋ｐ２−ｐ３）×４
とする。

図９に示すように、２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＶＥＲＴ（０）は、低域の４つの係数以外が「０」となる。なお、分割ブロックｂｌｏｃｋ２も同様の値となる。また、ｂｌｏｃｋ１、ｂｌｏｃｋ３の２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＶＥＲＴ（１）、Ｔ＿ＶＥＲＴ（３）は、
Ａ１＝（ｐ４＋ｐ５＋ｐ６＋ｐ７）×４
Ａ２＝（ｐ４＋ｐ５−ｐ６−ｐ７）×４
Ａ３＝（ｐ４−ｐ５−ｐ６＋ｐ７）×４
Ａ４＝（ｐ４−ｐ５＋ｐ６−ｐ７）×４
となる以外は、Ｐ＿ＶＥＲＴ（０）と同様である。

なお、以下では、特に断らない限り、予測画素行列Ｐ＿ＶＥＲＴ（ｋ）（ｋ＝０〜３）を「垂直予測画素Ｐ＿ＶＥＲＴ」、そして、その予測画素行列Ｐ＿ＶＥＲＴ（ｋ）の２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＶＥＲＴ（ｋ）（ｋ＝０〜３）を「予測画素アダマール変換Ｔ＿ＶＥＲＴ」と称す。

ここで、垂直予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＶＥＲＴは、以下のような式（２）で表せる。
ＴＤ＿ＶＥＲＴ
＝Ｈ×（Ｏ−Ｐ＿ＶＥＲＴ）×Ｈ＝Ｈ×Ｏ×Ｈ−Ｈ×Ｐ＿ＶＥＲＴ×Ｈ
＝Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＶＥＲＴ・・・（２）

ここで、垂直予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＶＥＲＴとＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＤＣとの差分を求める。この差分は、式（１）と式（２）により、以下に示す式（３）で表せる。
ＴＤ＿ＶＥＲＴ−ＴＤ＿ＤＣ
＝（Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＶＥＲＴ）−（Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＤＣ）
＝Ｔ＿ＤＣ−Ｔ＿ＶＥＲＴ・・・（３）

この式（３）に基づき、垂直予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＶＥＲＴを求めると、以下の式（４）が求まる。
ＴＤ＿ＶＥＲＴ
＝ＴＤ＿ＤＣ＋Ｔ＿ＤＣ−Ｔ＿ＶＥＲＴ
＝ＴＤ＿ＤＣ＋ΔＴＤ＿ＶＥＲＴ・・・（４）
ここで、式（４）のΔＴＤ＿ＶＥＲＴを垂直予測補正値とする。

垂直予測補正値計算部１１２は、隣接参照画素から生成した垂直予測画素Ｐ＿ＶＥＲＴと、ＤＣ予測画素生成部１１１が生成したＤＣ予測画素Ｐ＿ＤＣから予測画素アダマール変換Ｔ＿ＶＥＲＴとＴ＿ＤＣを算出する。そして、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＶＥＲＴとＴ＿ＤＣから、上式（４）にある垂直予測補正値ΔＴＤ＿ＶＥＲＴを算出する。

ここで、上述したように、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＤＣは低域の１つの係数以外が「０」、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＶＥＲＴは、低域の４つの係数以外が「０」である。よって、垂直予測補正値ΔＴＤ＿ＶＥＲＴの算出は、行列式が有する１６係数のうち低域の４係数以外は「０」であるため、その４係数だけ注目して行えばよい。よって、演算量は、１６係数全て行う場合に比べ、約１／４に削減することができる。例えば、分割ブロックｂｌｏｃｋ０の垂直予測補正値ΔＴＤ＿ＶＥＲＴ（０）は、図１０に示すような行列の差の計算により導かれる。

次に、図１１に水平予測モードのイントラ予測の概念図を示す。図１１の概念図に示すように、水平予測モードでは、垂直方向の隣接画素値ｑ０〜ｑ７により、各画素の予測画素値が決定される。よって、水平予測による予測画素値Ｐ（ｘ，ｙ）は、
Ｐ（ｘ，０）＝ｑ０ （ｘ＝０〜７）
Ｐ（ｘ，１）＝ｑ１ （ｘ＝０〜７）
Ｐ（ｘ，２）＝ｑ２ （ｘ＝０〜７）
Ｐ（ｘ，３）＝ｑ３ （ｘ＝０〜７）
Ｐ（ｘ，４）＝ｑ４ （ｘ＝０〜７）
Ｐ（ｘ，５）＝ｑ５ （ｘ＝０〜７）
Ｐ（ｘ，６）＝ｑ６ （ｘ＝０〜７）
Ｐ（ｘ，７）＝ｑ７ （ｘ＝０〜７）
となる。

ここで、分割ブロックｂｌｏｃｋ０〜ｂｌｏｃｋ３を代表して、分割ブロックｂｌｏｃｋ０に注目して説明する。図１２に分割ブロックｂｌｏｃｋ０を垂直予測して得られる予測値の予測画素行列Ｐ＿ＨＯＲＩ（０）を示す。なお、分割ブロックｂｌｏｃｋ１も分割ブロックｂｌｏｃｋ０と同様の値となるため、予測画素行列Ｐ＿ＨＯＲＩ（１）もＰ＿ＨＯＲＩ（０）と同様の値となる。また、分割ブロックｂｌｏｃｋ２、ｂｌｏｃｋ３の予測画素行列Ｐ＿ＨＯＲＩ（２）、Ｐ＿ＶＥＲＴ（３）は、予測画素行列Ｐ＿ＨＯＲＩ（０）のｑ０〜ｑ３が、それぞれｑ４〜ｑ７の値に置きかえられたものとなる。

ここで、図１２の予測画素行列を２次元アダマール変換する。図１３に図１２の予測画素行列を２次元アダマール変換した後の周波数軸行列Ｔ＿ＨＯＲＩ（０）を示す。但し、Ｂ１＝（ｑ０＋ｑ１＋ｑ２＋ｑ３）×４
Ｂ２＝（ｑ０＋ｑ１−ｑ２−ｑ３）×４
Ｂ３＝（ｑ０−ｑ１−ｑ２＋ｑ３）×４
Ｂ４＝（ｑ０−ｑ１＋ｑ２−ｑ３）×４
とする。図１３に示すように、２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＨＯＲＩ（０）は、低域の４つの係数以外が「０」となる。なお、ブロックｂｌｏｃｋ１も同様の値となる。

また、ｂｌｏｃｋ２、ｂｌｏｃｋ３の２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＨＯＲＩ（２）、Ｔ＿ＨＯＲＩ（３）は、
Ｂ１＝（ｑ４＋ｑ５＋ｑ６＋ｑ７）×４
Ｂ２＝（ｑ４＋ｑ５−ｑ６−ｑ７）×４
Ｂ３＝（ｑ４−ｑ５−ｑ６＋ｑ７）×４
Ｂ４＝（ｑ４−ｑ５＋ｑ６−ｑ７）×４
となる以外は、Ｐ＿ＨＯＲＩ（０）と同様である。なお、以下では、特に断らない限り、水平予測の予測画素行列Ｐ＿ＨＯＲＩ（ｋ）（ｋ＝０〜３）を「水平予測画素Ｐ＿ＨＯＲＩ」、そして、その予測画素行列Ｐ＿ＨＯＲＩ（ｋ）の２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＨＯＲＩ（ｋ）（ｋ＝０〜３）を「予測画素アダマール変換Ｔ＿ＨＯＲＩ」と称す。

ここで、水平予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＨＯＲＩは、以下のような式（５）で表せる。
ＴＤ＿ＨＯＲＩ
＝Ｈ×（Ｏ−Ｐ＿ＨＯＲＩ）×Ｈ＝Ｈ×Ｏ×Ｈ−Ｈ×Ｐ＿ＨＯＲＩ×Ｈ
＝Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＨＯＲＩ・・・（５）

ここで、水平予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＨＯＲＩとＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＤＣとの差分を求める。この差分は、式（１）と式（５）により、以下に示す式（６）で表せる。
ＴＤ＿ＨＯＲＩ−ＴＤ＿ＤＣ
＝（Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＨＯＲＩ）−（Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＤＣ）
＝Ｔ＿ＤＣ−Ｔ＿ＨＯＲＩ・・・（６）

この式（６）に基づき、水平予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＨＯＲＩを求めると、以下の式（７）が求まる。
ＴＤ＿ＨＯＲＩ
＝ＴＤ＿ＤＣ＋Ｔ＿ＤＣ−Ｔ＿ＨＯＲＩ
＝ＴＤ＿ＤＣ＋ΔＴＤ＿ＨＯＲＩ・・・（７）
ここで、式（７）のΔＴＤ＿ＨＯＲＩを水平予測補正値とする。

水平予測補正値計算部１１３は、隣接参照画素から生成した水平予測画素Ｐ＿ＨＯＲＩと、ＤＣ予測画素生成部１１１が生成したＤＣ予測画素Ｐ＿ＤＣから予測画素アダマール変換Ｔ＿ＨＯＲＩとＴ＿ＤＣを算出する。そして、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＨＯＲＩとＴ＿ＤＣから、上式（７）にある水平予測補正値ΔＴＤ＿ＨＯＲＩを算出する。

ここで、上述したように、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＤＣは低域の１つの係数以外が「０」、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＨＯＲＩは、低域の４つの係数以外が「０」である。よって、水平予測補正値ΔＴＤ＿ＨＯＲＩの算出は、行列式が有する１６係数のうち低域の４係数以外は「０」であるため、その４係数だけ注目して行えばよい。よって、演算量は、１６係数全て行う場合に比べ、１／４に削減することができる。例えば、分割ブロックｂｌｏｃｋ０の水平予測補正値ΔＴＤ＿ＨＯＲＩ（０）は、図１４に示すような行列の差の計算により導かれる。

次に、図１５に平面予測モードのイントラ予測の概念図を示す。平面予測モードでは、各画素の予測値予測値Ｐ（ｘ，ｙ）（ｘ＝０〜７、ｙ＝０〜７）は、
Ｐ（ｘ，ｙ）＝（ａ＋ｂ×（ｘ−３）＋ｃ×（ｙ−３）＋１６）／３２
となる。但し、
ａ＝（ｐ７＋ｑ７）×１６
ｂ＝（３４×Ｈ＋３２）／６４
ｃ＝（３４×Ｖ＋３２）／６４
Ｈ＝（ｐ７−ｐｑ）×４＋（ｐ６−ｐ０）×３＋（ｐ５−ｐ１）×２＋（ｐ４−ｐ２）
Ｖ＝（ｑ７−ｐｑ）×４＋（ｑ６−ｑ０）×３＋（ｑ５−ｑ１）×２＋（ｑ４−ｑ２）
である。ここで、図１６（ａ）、図１６（ｂ）に分割ブロックｂｌｏｃｋ０、ｂｌｏｃｋ１を平面予測して得られる予測値の予測画素行列Ｐ＿ＰＬＡＮ（０）、Ｐ＿ＰＬＡＮ（１）を示す。また、図１７（ａ）、図１７（ｂ）に分割ブロックｂｌｏｃｋ２、ｂｌｏｃｋ３を平面予測して得られる予測値の予測画素行列Ｐ＿ＰＬＡＮ（２）、Ｐ＿ＰＬＡＮ（３）を示す。

ここで、図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１７（ａ）、図１７（ｂ）の予測画素行列を２次元アダマール変換する。図１８（ａ）、図１８（ｂ）に図１６（ａ）、図１６（ｂ）の予測画素行列を２次元アダマール変換した後の周波数軸行列Ｔ＿ＰＬＡＮ（０）、Ｔ＿ＰＬＡＮ（１）を示す。図１９（ａ）、図１９（ｂ）に図１７（ａ）、図１７（ｂ）の予測画素行列を２次元アダマール変換した後の周波数軸行列Ｔ＿ＰＬＡＮ（２）、Ｔ＿ＰＬＡＮ（３）を示す。

図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＰＬＡＮ（ｋ）（ｋ＝０〜３）は、低域の５つの係数以外が「０」となる。なお、以下では、特に断らない限り、平面予測の予測画素行列Ｐ＿ＰＬＡＮ（ｋ）（ｋ＝０〜３）を「平面予測画素Ｐ＿ＰＬＡＮ」、そして、その予測画素行列Ｐ＿ＰＬＡＮ（ｋ）の２次元アダマール変換後の行列Ｔ＿ＰＬＡＮ（ｋ）（ｋ＝０〜３）を「予測画素アダマール変換Ｔ＿ＰＬＡＮ」と称す。

ここで、平面予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＰＬＡＮは、以下のような式（８）で表せる。
ＴＤ＿ＰＬＡＮ
＝Ｈ×（Ｏ−Ｐ＿ＰＬＡＮ）×Ｈ＝Ｈ×Ｏ×Ｈ−Ｈ×Ｐ＿ＰＬＡＮ×Ｈ
＝Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＰＬＡＮ・・・（８）

ここで、平面予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＰＬＡＮとＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＤＣとの差分を求める。この差分は、式（１）と式（８）により、以下に示す式（９）で表せる。
ＴＤ＿ＰＬＡＮ−ＴＤ＿ＤＣ
＝（Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＰＬＡＮ）−（Ｔ＿Ｏｒｉｇ−Ｔ＿ＤＣ）
＝Ｔ＿ＤＣ−Ｔ＿ＰＬＡＮ・・・（９）

この式（９）に基づき、平面予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＰＬＡＮを求めると、以下の式（１０）が求まる。
ＴＤ＿ＰＬＡＮ
＝ＴＤ＿ＤＣ＋Ｔ＿ＤＣ−Ｔ＿ＰＬＡＮ
＝ＴＤ＿ＤＣ＋ΔＴＤ＿ＰＬＡＮ・・・（１０）
ここで、式（１０）のΔＴＤ＿ＰＬＡＮを平面予測補正値とする。

平面予測補正値計算部１１４は、隣接参照画素から生成した平面予測画素Ｐ＿ＰＬＡＮと、ＤＣ予測画素生成部１１１が生成したＤＣ予測画素Ｐ＿ＤＣから予測画素アダマール変換Ｔ＿ＰＬＡＮとＴ＿ＤＣを算出する。そして、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＰＬＡＮとＴ＿ＤＣから、上式（１０）にある平面予測補正値ΔＴＤ＿ＰＬＡＮを算出する。

ここで、上述したように、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＤＣは低域の１つの係数以外が「０」、予測画素アダマール変換Ｔ＿ＰＬＡＮは、低域の５つの係数以外が「０」である。よって、平面予測補正値ΔＴＤ＿ＰＬＡＮの算出は、行列式が有する１６係数のうち低域の５係数以外は「０」であるため、その５係数だけ注目して行えばよい。よって、演算量は、１６係数全て行う場合に比べ、５／１６に削減することができる。例えば、分割ブロックｂｌｏｃｋ０の平面予測補正値ΔＴＤ＿ＰＬＡＮ（０）は、図２０に示すような行列の差の計算により導かれる。

補正値加算部１４１は、垂直予測補正値計算部１１２から出力された垂直予測補正値ΔＴＤ＿ＶＥＲＴと、２次元アダマール変換値生成部１３０から出力されたＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＤＣとの和を計算する。この計算は、式（４）に相当するため、結果として補正値加算部１４１から、垂直予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＶＥＲＴが出力される。

補正値加算部１４２は、水平予測補正値計算部１１３から出力された水平予測補正値ΔＴＤ＿ＨＯＲＩと、２次元アダマール変換値生成部１３０から出力されたＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＤＣとの和を計算する。この計算は、式（７）に相当するため、結果として補正値加算部１４２から、水平予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＨＯＲＩが出力される。

補正値加算部１４３は、平面予測補正値計算部１１４から出力された平面予測補正値ΔＴＤ＿ＰＬＡＮと、２次元アダマール変換値生成部１３０から出力されたＤＣ予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＤＣとの和を計算する。この計算は、式（１０）に相当するため、結果として補正値加算部１４３から、平面予測の予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＰＬＡＮが出力される。

絶対値和計算部１５１〜１５４は、それぞれ上述した予測誤差のアダマール変換ＴＤ＿ＤＣ、ＴＤ＿ＶＥＲＴ、ＴＤ＿ＨＯＲＩ、ＴＤ＿ＰＬＡＮの絶対値和を算出する。そして、比較部１６０が、絶対値和計算部１５１〜１５４が出力した各予測モードの絶対値和を比較し、最小の値の予測モードが最適な予測モードであると判定する。

ここで、図２７の従来の画像符号化装置の予測モード判定部１１は、それぞれの予測モードの予測誤差を算出し、その算出した値に対して２次元アマダール変換値生成部４１〜４４が２次元アマダール変換を行っていた。この場合、それぞれの予測モードの予測誤差値の１６係数全てに対して、２次元アマダール変換の計算を実行しなければならない。このため、演算量が非常に多くなってしまっていた。また、この２次元アマダール変換の計算を実行する２次元アマダール変換値生成部４１〜４４のそれぞれの演算回路は、行列計算を行うため回路規模が大きくなり、予測モード判定部１１のハードウェア規模が非常に大きくなってしまう問題点があった。

しかし、本実施の形態１の画像符号化装置の予測モード判定部１００は、ＤＣ予測モードの予測誤差のみを算出し、その算出した値に対して２次元アマダール変換値生成部１３０が２次元アマダール変換を行うだけでよい。よって、垂直予測、水平予測、平面予測の予測モードに対する予測誤差の２次元アマダール変換を行う必要がなく、その分演算回路の削減が可能となる。なお、垂直予測補正値計算部１１２、水平予測補正値計算部１１３、平面予測補正値計算部１１４において、垂直予測補正値ΔＴＤ＿ＶＥＲＴ、水平予測補正値ΔＴＤ＿ＨＯＲＩ、平面予測補正値ΔＴＤ＿ＰＬＡＮを算出するときに、２次元アマダール変換を行うが、上述したように算出する係数が少なくてよいため、演算量が少なく、また、演算回路の規模も小さくてすむ。このため、予測モード判定部１００のハードウェア規模を従来より削減することができる。

なお、以上の説明は、規格Ｈ．２６４の色差成分の予測モード判定について述べたが、輝度成分についても上述したのと同様の方式が適用可能である。Ｈ．２６４の規格上、輝度成分では、図２１に示すように１６画素×１６画素や、４画素×４画素のマクロブロックがある。このような１６画素×１６画素や４画素×４画素のマクロブロックについても本実施の形態１の方式が適用可能である。また、図２２に示すように１ブロックを８画素×８画素に拡張した場合でも本実施の形態１の方式が適用可能である。

発明の実施の形態２

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態２は、実施の形態１と同様、本発明を画像符号化装置の予測モード判定部に適用したものである。なお、実施の形態１と同様、実施の形態２にかかる画像符号化装置の全体構成も、図２６に示した画像符号化装置１のものと同様である。なお、本実施の形態２では、予測モード判定部が判定する最適なイントラ予測モードを、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測の４種類と、それ以外のその他の予測モードから決定するものとする。

図２３に本実施の形態２にかかる画像符号化装置の予測モード判定部２００の構成を示す。図２３示すように、予測モード判定部２００は、ＤＣ予測画素生成部１１１と、垂直予測補正値計算部１１２と、水平予測補正値計算部１１３と、平面予測補正値計算部１１４と、差分計算部１２０と、２次元アダマール変換値生成部１３０と、補正値加算部１４１〜１４３と、絶対値和計算部１５１〜１５４と、比較部１６０と、その他の予測画素生成部２１０と、セレクタ２２０と、記憶部２３０とを有する。

なお、図２３に示された符号のうち、図１と同じ符号を付した構成は、図１と同じか又は類似の構成を示している。本実施の形態２と実施の形態１と異なる点は、予測モード判定部２００が、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測の４種類以外のその他の予測モードを含めた予測モードから最適な予測モードを判定する構成となっている。このため、本実施の形態２では、その実施の形態１との相違点を重点的に説明し、実施の形態１と同様の部分は説明を省略する。

その他の予測画素生成部２１０は、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測以外のその他の予測モードによる予測のため、参照画素から予測画素データ（以下、予測画素値と称す）を生成する。なお、その他の予測モードとして、インター予測や、輝度成分のイントラ予測におけるモード３〜８のようなものがある。

セレクタ２２０は、ＤＣ予測画素生成部１１１からの出力と、その他の予測画素生成部２１０からの出力のいずれかを選択して、差分計算部１２０へ出力する。

記憶部２３０は、絶対値和計算部１５１が出力するその他の予測モードによる予測誤差のアダマール変換の絶対値和の値、もしくは、ＤＣ予測誤差のアダマール変換の絶対値和の値を記憶し、その記憶した値を比較部１６０へ出力する。

なお、セレクタ２２０は、その入力となっている複数の予測モードの比較評価を行うために全ての入力を時分割で選択する。また、記憶部２３０も、セレクタ２２０が選択した入力に応じて、絶対値和計算部１５１の出力した値を記憶する。

例えば、まず、その他の予測画素生成部２１０からの出力をセレクタ２２０が選択した場合、絶対値和計算部１５１が算出するその他の予測モードによる予測誤差のアダマール変換の絶対値和を記憶部２３０が一旦記憶する。そして、その後、ＤＣ予測画素生成部１１１からの出力をセレクタ２２０が選択した場合、絶対値和計算部１５１が算出するＤＣ予測誤差のアダマール変換の絶対値和の値を記憶部２３０は記憶せず、絶対値和計算部１５１からの算出結果は比較部１６０に直接入力され比較される。

またその逆、つまり、まずセレクタ２２０がＤＣ予測画素生成部１１１からの出力をセレクタ２２０が選択した場合、絶対値和計算部１５１が算出するＤＣ予測誤差のアダマール変換の絶対値和の値を一旦記憶部２３０が記憶する。その後、その他の予測画素生成部２１０からの出力をセレクタ２２０が選択した場合、絶対値和計算部１５１が算出するその他の予測モードによる予測誤差のアダマール変換の絶対値和を記憶部２３０が記憶せず、絶対値和計算部１５１からの算出結果は比較部１６０に直接入力され比較されるようにしてもよい。

なお、比較部１６０が、その他の予測モードによる予測誤差のアダマール変換の絶対値和、もしくは、ＤＣ予測誤差のアダマール変換の絶対値和を一時的に記憶する機能を有している場合、記憶部２３０は削除してもかまわない。

このような構成の予測モード判定部２００の動作を説明する。なお、記憶部２３０は、その他の予測モードによる予測誤差のアダマール変換の絶対値和を記憶する場合を想定する。

まず、その他の予測画素生成部２１０が隣接参照画素から予測画素値を生成する。セレクタ２２０は、その他の予測画素生成部２１０が出力するデータを差分計算部１２０へ出力する。差分計算部１２０は、入力画素の画素値と、その他の予測画素生成部２１０が出力する予測画素値との差分を算出し、予測誤差データとして出力する。２次元アダマール変換値生成部１３０は、その予測誤差を２次元アダマール変換処理し、絶対値和計算部１５１へ出力する。絶対値和計算部１５１は、２次元アダマール変換値生成部１３０からの出力の絶対値和を算出する。記憶部２３０は、絶対値和計算部１５１が算出した値を記憶する。

以後は、実施の形態１で説明した動作が行われ、絶対値和計算部１５１〜１５４からそれぞれＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測の予測モードによる予測誤差のアダマール変換の絶対値和が算出される。比較部１６０は、これらＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測の予測モードによる予測誤差のアダマール変換の絶対値和と、記憶部２３０が記憶しているその他の予測モードによる予測誤差のアダマール変換の絶対値和とを比較する。そして、この５種類の予測モードの予測誤差のアダマール変換の絶対値和のうち最も値の小さい予測モードが最適な予測モードであると判定する。

ここで、特許文献１に開示されている技術において、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測の４種類以外のその他の予測モードを追加した場合の予測モード判定部３００の構成を図２４に示す。図２４に示す予測モード判定部３００は、２次元アダマール変換値生成部３１０と、ＤＣ予測アダマール変換値生成部３１１と、垂直予測アダマール変換値生成部３１２と、水平予測アダマール変換値生成部３１３と、平面予測アダマール変換値生成部３１４と、その他の予測アダマール変換値生成部３１５と、その他の予測画素生成部３２０と、差分計算部３３１〜３３５と、絶対値和計算部３４１〜３４５と、比較部３５０とを有する。

予測モード判定部３００の動作を簡単に説明する。まず、２次元アダマール変換値生成部３１０は、入力画素の２次元アダマール変換を計算し、その変換値を生成する。ＤＣ予測アダマール変換値生成部３１１、垂直予測アダマール変換値生成部３１２、水平予測アダマール変換値生成部３１３、平面予測アダマール変換値生成部３１４は、それぞれ隣接参照画素から予測値の２次元アダマール変換を計算し、その変換値を生成する。

その他の予測画素生成部３２０は、上記ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測以外の予測モードによる予測画素を生成する。その他の予測アダマール変換値生成部３１５は、その他の予測画素生成部３２０が生成した予測画素の２次元アダマール変換を計算し、その変換値を生成する。

差分計算部３３１〜３３５は、上述した各予測モードのアダマール変換値生成部３１１〜３１５が生成したアダマール変換値と、入力画素のアダマール変換値との差分を算出し、各予測モードの予測誤差を出力する。絶対値和計算部３４１〜３４５は、これら各予測モードの予測誤差の絶対値和を算出する。比較部３５０は、絶対値和計算部３４１〜３４５が算出した各予測モードの予測誤差の絶対値和の値を比較する。そして、比較部３５０が、この５種類の予測モードの予測誤差のアダマール変換の絶対値和のうち、最も値の小さい予測モードが最適な予測モードであると判定する。

以上が、予測モード判定部３００の動作である。ここで、追加されたその他の予測モードのアダマール変換がＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測のように係数が容易に簡略化できない場合、上述のようにその他の予測画素生成部３２０が生成した予測画素をアダマール変換するための、その他の予測アダマール変換値生成部３１５が必要となってしまう。

しかし、本実施の形態２の予測モード判定部２００では、その他の予測画素生成部２１０が生成した予測画素と、入力画素との差分を２次元アダマール変換値生成部１３０が行うため、予測モード判定部３００における、その他の予測アダマール変換値生成部３１５に該当する構成要素が削減できる。

更に、特許文献１に開示されている技術において、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測のそれぞれのモードの予測誤差の算出で利用する入力画素と、その他の予測モードの予測誤差の算出で利用する入力画素とのアダマール変換処理が、異なるタイミングで行われる場合、図２５に示す予測モード判定部４００のような構成が必要となる。予測モード判定部４００では、予測モード判定部３００のその他の予測画素生成部３２０と、差分計算部３３５と、絶対値和計算部３４５が無くなる代わりに、セレクタ４１１、４１２と、記憶部４２１、４２２が追加される。

この場合の動作は、以下のようになる。まず、その他の予測画素生成部３２０が生成した予測画素の出力をセレクタ４１０が選択して、２次元アダマール変換値生成部３１０に出力する。そして、２次元アダマール変換値生成部３１０が、その予測画素の２次元アダマール変換を計算する。記憶部４２０は、その計算結果であるアダマール変換値を記憶する。次に、２次元アダマール変換値生成部３１０は、セレクタ４１１が選択した入力画素の２次元アダマール変換を計算する。差分計算部３３５は、記憶部４２０が記憶したその他の予測モードの予測画素のアダマール変換値と、入力画素の２次元アダマール変換値との差分を算出し、その予測誤差を出力する。セレクタ４１２は、差分計算部３３５からの出力を選択し、絶対値和計算部３４１に出力する。記憶部４２２は、絶対値和計算部３４１が算出した、その他の予測モードの予測誤差の絶対値和の値を記憶する。

以後は、予測モード判定部３００で説明したような動作により、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測の予測誤差の絶対値和が、それぞれ絶対値和計算部３４１〜３４４から出力される。比較部３５０は、この絶対値和計算部３４１〜３４４から出力される値と、記憶部４２２が記憶する値とを比較する。そして、比較部３５０が、この５種類の予測モードの予測誤差のアダマール変換の絶対値和のうち最も値の小さい予測モードが最適な予測モードであると判定する。

このような予測モード判定部４００では、予測モード判定部３００に対して、アダマール変換値生成部３１５が削減されるが、記憶部４２１が追加されてしまう。この記憶部４２１は、行列の係数を記憶するため、回路規模が大きくなる。よって、予測モード判定部４００も本実施の形態２の予測モード判定部２００より回路規模増大してしまう。

以上、予測モード判定部２００は、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測以外のその他の予測モードが追加されたとしても、上述した予測モード判定部３００、４００に対して回路規模の増大を抑えることが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものでなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１、２では、ＤＣ予測の予測画素を生成し、それを基準にして垂直予測、水平予測、平面予測の補正値を算出し、その補正値とＤＣ予測の予測誤差の値の和を求めていた。

ここで、ＤＣ予測の代わりに他の予測モードの予測画素を生成し、それを基準にして残りの予測モードの補正値を算出し、その補正値と上記他の予測モードの予測誤差の直交変換結果との和を求めてもよい。例えば、垂直予測の予測画素を生成し、それを基準にしてＤＣ予測、水平予測、平面予測の補正値を算出し、その補正値と垂直予測の直交変換結果との和を求めてもよい。つまり、基準となる予測モードは任意とすることができる。また、その基準となる予測モードの数も任意である。例えば、ＤＣ予測と垂直予測の２つを基準となる予測モードとする等である。但し、この場合、基準とならなかった残りの予測モードの補正値は、基準となる予測モードの予測画素から算出される。

また更に、補正値を算出する予測モードの数も任意である。例えば、ＤＣ予測の予測画素を生成し、それを基準にして垂直予測、水平予測の２つの予測モードの補正値を算出し、その補正値とＤＣ予測の予測誤差の直交変換結果との和を求めるようにしてもよい。補正値を算出しない平面予測については、ＤＣ予測と同様に予測画素を生成して予測誤差を計算し、直交変換を行うようにしてもよい。

１００、２００ 予測モード判定部
１１１ ＤＣ予測画素生成部
１１２ 垂直予測補正値計算部
１１３ 水平予測補正値計算部
１１４ 平面予測補正値計算部
１２０ 差分計算部
１３０ ２次元アダマール変換値生成部
１４１〜１４３ 補正値加算部
１５１〜１５４ 絶対値和計算部
１６０ 比較部
２１０ その他の予測画素生成部
２２０ セレクタ
２３０ 記憶部

Claims (8)

1. 動画像データを入力し、複数の予測モードのうち少なくとも１つの予測モードを用いて、マクロブロック単位の動画像データを前記マクロブロックの周辺にある参照画素から予測し、その予測した動画像データを用いて、前記入力した動画像データを符号化する画像符号化装置であって、
   前記複数の予測モードのうちの第１の予測モードにより、前記参照画素から第１の予測画素を生成する第１の予測画素生成部と、
   入力画素の画素値と、前記第１の予測画素の画素値の差分を求めることにより第１の予測誤差を生成する差分計算部と、
   前記第１の予測誤差値を直交変換し、第１の予測誤差変換値を生成する直交変換値生成部と、
   前記複数の予測モードのうち少なくとも１つの第２の予測モードにより、前記参照画素から第２の予測画素を直交変換した画素値と、前記第１の予測画素を直交変換した画素値とに対する補正値を計算する補正値計算部と、
   前記補正値と、前記第１の予測誤差変換値に応じて、前記第２の予測モードに対する第２の予測誤差変換値を生成する変換値生成部と、
   前記第１及び第２の予測誤差変換値に応じた値を比較して、前記１つの予測モードを判定する判定部と、を有する
   画像符号化装置。
2. 前記直交変換は、アダマール変換である
   請求項１に記載の画像符号化装置。
3. 前記複数の予測モードは、ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測を含む
   請求項１または請求項２に記載の画像符号化装置。
4. 前記複数の予測モードは、前記ＤＣ予測、前記垂直予測、前記水平予測、前記平面予測以外の第３の予測モードを更に含み、且つ、前記第１及び第２の予測モードは、前記ＤＣ予測、垂直予測、水平予測、平面予測のうちのいずれかであり、
   前記第３の予測モードにより、参照画素から第３の予測画素を生成する第３の予測画素生成部と、
   前記第１の予測画素もしくは前記第３の予測画素のいずれかを選択し、前記差分計算部へ出力するセレクタと、を更に有し、
   前記セレクタが前記第３の予測画素を選択する場合、
   前記直交変換値生成部は、前記差分計算部による入力画素の画素値と、前記第３の予測画素の画素値の差分による第３の予測誤差を、前記直交変換して生成される第３の予測誤差変換値を出力し、
   前記判定部は、前記第１〜第３の予測誤差変換値に応じた値を比較して、前記１つの予測モードを決定する
   請求項３に記載の画像符号化装置。
5. 前記マクロブロックは、Ｈ．２６４の色差成分もしくは輝度成分の規格に応じた画素単位からなる
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
6. 前記第１の予測画素生成部は、前記マクロブロックを所定の画素単位に分割したブロックごとに、前記第１の予測画素を生成する
   請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
7. 前記第３の予測画素生成部は、前記マクロブロックを前記第１の予測画素生成部と同様の所定の画素単位に分割したブロックごとに、前記第３の予測画素を生成する
   請求項６に記載の画像符号化装置。
8. 動画像データを入力し、複数の予測モードのうち少なくとも１つの予測モードを用いて、マクロブロック単位の動画像データを前記マクロブロックの周辺にある参照画素から予測し、その予測した動画像データを用いて、前記入力した動画像データを符号化する画像符号化方法であって、
   前記複数の予測モードのうちの第１の予測モードにより、前記参照画素から第１の予測画素を生成し、
   入力画素の画素値と、前記第１の予測画素の画素値の差分を求めることにより第１の予測誤差を生成し、
   前記第１の予測誤差値を直交変換し、第１の予測誤差変換値を生成し、
   前記複数の予測モードのうち少なくとも１つの第２の予測モードにより、前記参照画素から第２の予測画素を直交変換した画素値と、前記第１の予測画素を直交変換した画素値とに対する補正値を計算し、
   前記補正値と、前記第１の予測誤差変換値に応じて、前記第２の予測モードに対する第２の予測誤差変換値を生成し、
   前記第１及び第２の予測誤差変換値に応じた値を比較して、前記１つの予測モードを判定する
   画像符号化方法。

Images