JP2011160469A - 単一符号化モードを利用した映像符号化／復号化方法及び装置 - Google Patents

単一符号化モードを利用した映像符号化／復号化方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 カラー映像の各成分を空間上隣接した画素や時間上隣接した画素を使用して予測符号化するとき、各映像成分に同じ予測方法を使用することで、符号化効率を向上させる。
【解決手段】 本発明は、映像符号化装置により実行される映像符号化方法に関する。本方法は、映像符号化装置の予測映像生成手段が、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、映像成分それぞれに対して同じ符号化モードを適用して、現在映像に対する予測映像を生成する段階、映像符号化装置の生成手段が、現在映像と生成された予測映像との残差を生成する段階、及び映像符号化装置の符号化手段が、生成された残差を符号化することにより、ビットストリームを生成する段階を含む。
【選択図】 図４

Description

本発明は、映像の符号化方法及び装置、並びに映像の復号化方法及び装置に関する。
一般的に、機器から映像を取得するとき、ＲＧＢ型式で映像を取得する。しかし、このように得た映像を圧縮するときには、一般的にＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）のような映像形式で変換する。このとき、Ｙは白黒映像であって輝度成分を有し、Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）は、映像成分を有する。ＲＧＢ映像では、情報がＲ、Ｇ及びＢにくまなく分布しているが、ＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）映像では、情報がＹ成分に集まり、Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）には情報量が減る。従って、圧縮を行う場合、圧縮効率が高まるという長所がある。圧縮効率を追加的に改善するために、一般的に、ＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）映像の色度成分Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）を１／４サイズにサンプリング（sampling）して構成したＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：２：０映像を使用する。
かようなＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：２：０映像で、Ｙ成分が有する統計的特性とＵ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）成分が有する統計的特性とが異なるので、圧縮するときに、Ｙ成分とＵ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）成分とを互いに異なる方法を使用して処理することが一般的な符号化方法で使われてきた。例えば、最近標準化がなされたＩＳＯ／ＩＥＣ ＭＰＥＧ及びＩＴＵ−Ｔ ＶＣＥＧのJoint Video TeamのＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４標準化技術（“Text of ISO/IEC FDIS 14496-10:Information Technology-Coding of audio-visual objects-Part 10:Advanced Video Coding”，ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ １／ＳＣ ２９／ＷＧ １１，Ｎ５５５５，Ｍａｒｃｈ，２００３）（以下、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４とする）について述べれば、ビデオ信号で、Ｙ成分をイントラ映像に符号化するときに、４ｘ４ブロック単位で、予測方向によって９個の予測方法を使用して空間上予測を行う。また、１６ｘ１６ブロック単位で、予測方向によって４個の予測方法を使用して空間上予測を行う。しかし、Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）の場合には、Ｙ成分に比べて映像が比較的単純なために、Ｙ成分とは独立して、８ｘ８ブロック単位で、予測方向によって４個の予測方法を使用して空間上予測を行う。
そして、インター映像に符号化するときにも、Ｙ成分の場合には、６−ｔａｐフィルタを使用して予測映像を拡張し、精密に動き補償を行う一方、Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）成分の場合には、バイリニア（bilinear）フィルタを使用して予測映像を拡張し、動き補償を行う。このように、既存の方法では、Ｙ成分とＵ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）成分との統計的特性が異なるために、互いに異なる方法を使用して映像を圧縮した。
そして、時間上−空間上予測で得られたレジデュ映像を二進算術符号化器でエントロピ符号化するときも、各成分別に互いに異なる確率モデルを使用する方法を使用して映像を圧縮した。しかし、ＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：２：０映像で、Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）を１／４サイズでサンプリングするのは、色相歪曲が発生して高画質の応用には適さない。従って、Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）のサンプリング過程のないＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：４：４映像を効果的に符号化する方法が必要である。さらにまた、ＲＧＢ映像を直接符号化してＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）に変換するときに発生する色相歪曲をなくす必要がある。
このように、ＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：４：４及びＲＧＢ映像のように、映像成分間に同じ解像度を有する映像を直ちに符号化する場合、既存のＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：２：０映像圧縮方法であるＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４をそのまま適用すれば、符号化効率が落ちるという問題点があった。これは、ＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：２：０でのＵ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）成分に適した方法をＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：４：４及びＲＧＢ映像にそのまま適用することから起因する。
本発明がなそうとする技術的課題は、ＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：４：４映像を符号化したり、またはＲＧＢ現在映像をＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）に変換せずにそのままＲＧＢドメインで符号化するとき、映像の統計的特性に合わせて空間上予測及び時間上予測を行い、高画質を維持しつつも、符号化効率を高めることができる装置及び方法を提供するところにある。また、前記方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供するところにある。
本発明がなそうとする技術的課題は、前記のような技術的課題に限定されず、他の技術的課題が存在しうる。これは、本発明が属する技術分野で当業者ならば、以下の記載から明確に分かるであろう。
前記技術的課題を解決するための本発明による空間上予測映像の生成方法は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用し、前記現在映像の所定大きさのブロックに空間的に隣接した復元映像の画素から前記現在映像に対する予測映像を生成する。
前記技術的課題を解決するために、本発明は、前記の空間上予測映像の生成方法を、コンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
前記技術的課題を解決するための本発明による時間上予測映像の生成方法は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び同じ動き補間方法を適用し、復元映像と前記現在映像との間の動き推定から前記現在映像に対する予測映像を生成する。
前記技術的課題を解決するために、本発明は、前記の時間上予測映像の生成方法を、コンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
前記技術的課題を解決するための本発明による予測映像の生成方法は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用し、前記現在映像に対する空間上予測映像を生成する段階と、前記現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び同じ動き補間方法を適用し、前記現在映像に対する時間上予測映像を生成する段階と、前記生成された空間上予測映像と前記生成された時間上予測映像とを利用し、符号化モードを選択する段階と、前記選択された符号化モードを前記入力映像の映像成分それぞれに対して同一に適用し、前記現在映像に対する予測映像を生成する段階とを含む。
前記技術的課題を解決するために、本発明は、前記の予測映像の生成方法を、コンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
前記技術的課題を解決するための本発明による予測映像生成装置は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用し、前記現在映像に対する空間上予測映像を生成する空間上予測映像生成部と、前記符号化モードそれぞれに対して前記現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び同じ動き補間方法を適用し、前記現在映像に対する時間上予測映像を生成する時間上予測映像生成部と、前記生成された空間上予測映像と前記生成された時間上予測映像とを利用し、符号化モードを選択する符号化モード選択部と、前記選択された符号化モードを前記現在映像の映像成分それぞれに同一に適用し、前記現在映像に対する予測映像を生成する単一モード予測映像生成部とを備える。
前記技術的課題を解決するための本発明による映像符号化方法は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じ符号化モードを適用し、前記現在映像に対する予測映像を生成する段階と、前記現在映像と前記生成された予測映像との差に該当するレジデュを生成する段階と、前記生成されたレジデュを符号化することによって、ビットストリームを生成する段階とを含む。
前記技術的課題を解決するために、本発明は、前記の映像符号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
前記技術的課題を解決するための本発明による映像符号化装置は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じ符号化モードを適用し、前記現在映像に対する予測映像を生成する予測映像生成部と、前記現在映像と前記生成された予測映像との差に該当するレジデュを生成するレジデュ生成部と、前記レジデュを符号化することによって、ビットストリームを生成する符号化部とを備える。
前記技術的課題を解決するための本発明による映像復号化方法は、ビットストリームから少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当するレジデュを復元する段階と、前記復元されたレジデュに、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像を加え、前記現在映像を復元する段階とを含む。
前記技術的課題を解決するために、本発明は、前記の映像復号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
前記技術的課題を解決するための本発明による映像復号化装置は、ビットストリームから少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当するレジデュを復元するデータ復元部と、前記復元されたレジデュに、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像を加えることによって、前記現在映像を復元する予測補償部とを備える。
前記技術的課題を解決するための本発明による文脈基盤の二進算術符号化方法は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当するレジデュを符号化するための構文要素を二進化する段階と、前記映像成分それぞれの構文要素の二進値の文脈索引情報を選択する段階と、前記選択された映像成分それぞれの文脈索引値に対して同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、前記構文要素の二進値を二進算術符号化する段階とを含む。
前記技術的課題を解決するために、本発明は、前記の文脈基盤の二進算術符号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
前記技術的課題を解決するための本発明による文脈基盤の二進算術符号化装置は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当するレジデュを符号化するための構文要素を二進化する二進化部と、前記映像成分それぞれの構文要素の二進値の文脈索引情報を選択する文脈索引選択部と、前記選択された映像成分それぞれの文脈索引値に対して同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、前記構文要素の二進値を二進算術符号化する二進算術符号化部とを備える。
前記技術的課題を解決するための本発明による文脈基盤の二進算術復号化方法は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当するレジデュを符号化するための構文要素の二進値に対する文脈索引情報を選択する段階と、前記選択された映像成分それぞれの文脈索引値に対して同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、前記構文要素の二進値に対する二進算術復号化を行うことによって、前記構文要素の二進値を復元する段階と、前記復元された構文要素の二進値を逆二進化し、前記構文要素を復元する段階とを含む。
前記技術的課題を解決するために、本発明は、前記の文脈基盤の二進算術復号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
前記技術的課題を解決するための本発明による文脈基盤の二進算術復号化装置は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当するレジデュを符号化するための構文要素の二進値に対する文脈索引情報を選択する文脈索引選択部と、前記選択された映像成分それぞれの文脈索引値に対して同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、前記構文要素の二進値に対する二進算術復号化を行うことによって、前記構文要素の二進値を復元する二進算術復号化部と、前記復元された構文要素の二進値を逆二進化し、前記構文要素を復元する逆二進化部とを備える。
本発明によれば、色映像の各成分を空間上隣接した画素や時間上隣接した画素を使用して予測符号化するとき、各映像成分に同じ予測方法を使用することによって、符号化効率を高めることができる。例えば、ＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）色映像を使用する場合、Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）を１／４サイズにサンプリングしない、各成分間で同じ解像度を有する場合、Ｙ成分と同じ予測方法を使用することによって、符号化効率を高めることができる。
また、ＲＧＢ色映像を使用する場合、ＲＧＢ現在映像をＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）に変換せずにそのままＲＧＢドメインで符号化するとき、ＲＧＢ映像の統計的特性に合わせ、映像成分間で互いに同じ空間上予測及び時間上予測を行い、高画質を維持しつつ符号化効率を高めることができる。また、本発明による符号化方法を使用して得たレジデュに対して、映像成分間で単一確率モデルを利用してエントロピ符号化／復号化を行う、単一確率モデルを利用した文脈基盤の二進算術復号化方法と、それぞれ所定のブロック別にＣＢＰ情報を符号化する方法とを提供し、複雑度の増大なしに符号化効率を改善できる。
また、機器から直ちに取得できるＲＧＢビデオ映像を、既存のＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）映像への変換する過程なしに効果的に直接圧縮することによって、ＲＧＢ領域で直接符号化すれば、ＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）領域に変換するとき発生する色相の歪曲のような映像品質損失がないので、高品質の映像情報が必要なデジタル映画（デジタル シネマ）及びデジタルアーカイブなどへの応用に適している。
本発明の望ましい一実施形態による予測映像生成装置の構成図である。 本発明の望ましい一実施形態による予測映像の生成方法のフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態による映像符号化装置の構成図である。 本発明の望ましい一実施形態による映像符号化方法のフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態による映像復号化装置の構成図である。 本発明の望ましい一実施形態による映像復号化方法のフローチャートである。 図５に図示されている予測補償部５６０の詳細構成図である。 Ｉ４ｘ４符号化モードで、空間上予測のための隣接画素の位置、予測する現在ブロックの画素の位置を図示した図である。 Ｉ４ｘ４符号化モードで、空間上予測のための隣接画素から現在ブロックの予測方向を図示した図である。 時間予測モードでのマクロブロック（macro block）の分割方法を図示した図である。 図３に図示されている変換／量子化部３２０での変換及び量子化の様子を図示した図である。 図３に図示されている変換／量子化部３２０での変換及び量子化の様子を図示した図である。 図３に図示されているエントロピ符号化部３３０でのジグザグスキャンの様子を図示した図である。 図３に図示されているエントロピ符号化部３３０でのジグザグスキャンの様子を図示した図である。 レジデュの量子化された変換係数の符号化／復号化方法のフローチャートである。 レジデュの量子化された変換係数の符号化／復号化方法のフローチャートである。 レジデュの量子化された変換係数の符号化／復号化方法のフローチャートである。 一般的な文脈基盤の二進算術符号化装置の構成図である。 一般的な文脈基盤の二進算術符号化方法のフローチャートである。 一般的な文脈基盤の二進算術復号化装置の構成図である。 一般的な文脈基盤の二進算術復号化方法のフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態による文脈基盤の二進算術符号化装置の構成図である。 本発明の望ましい一実施形態による文脈基盤の二進算術符号化方法のフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態による文脈基盤の二進算術復号化装置の構成図である。 本発明の望ましい一実施形態による文脈基盤の二進算術復号化方法のフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（CodedBlockPattern）の符号化／復号化方法を図示した図である。 本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（CodedBlockPattern）の符号化／復号化方法を図示した図である。 本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（CodedBlockPattern）の符号化／復号化方法を図示した図である。 本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（CodedBlockPattern）の符号化／復号化方法を図示した図である。 本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（CodedBlockPattern）の符号化／復号化方法の他の例を図示した図である。 本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（CodedBlockPattern）の符号化／復号化方法の他の例を図示した図である。 ブロックデータの文脈索引情報を得るための空間上の２つの隣接ブロックを図示した図である。 切断単項コードと指数ゴロムコードとの組み合わせを使用した一例を図示した図である。 輝度及び色差成分の復元に必要な構文要素、当該文脈索引情報及び文脈索引オフセット情報を表で図示した図である。 ＣＢＰ情報の二進値の文脈索引情報及び当該確率モデル情報を表で図示した図である。 レジデュの変換及び量子化値のブロックタイプ、当該係数の数及び文脈ブロック範疇情報を表で図示した図である。 レジデュの変換及び量子化値の構文要素と文脈ブロック範疇情報による文脈索引増加値（ctxIdxInc）とを表で図示した図である。 Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードでの輝度成分の図２１Ａ及び図２１Ｂ並びに図２２Ａ及び図２２ＢでのＣＢＰ情報を表で図示した図である。 Ｉ１６ｘ１６符号化モードでの輝度成分の図２１Ａ及び図２１Ｂ並びに図２２Ａ及び図２２ＢでのＣＢＰ情報を表で図示した図である。 Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードでの色差成分の図２１Ａ及び図２１ＢでのＣＢＰ情報を表で図示した図である。 Ｉ１６ｘ１６符号化モードでの色差成分の図２１Ａ及び図２１Ｂ並びに図２２Ａ及び図２２ＢでのＣＢＰ情報を表で図示した図である。 Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードでの色差成分の図２２Ａ及び図２２ＢでのＣＢＰ情報を表で図示した図である。 Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードでの色成分の図２３Ａ及び図２３ＢでのＣＢＰ情報を表で図示した図である。 Ｉ１６ｘ１６符号化モードでの色成分の図２３Ａ及び図２３ＢでのＣＢＰ情報を表で図示した図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。以下で記述される本実施形態は、基本的に少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像の映像成分それぞれに単一符号化モードを適用し、現在映像を符号化／復号化しようとすることである。特に、本発明の現在映像では、ＲＧＢ映像またはＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：４：４映像がいずれも可能である。ただし、本明細書に添付された図面は、現在映像でＹＵＶ映像を図示しているが、ＲＧＢ映像など多種の映像になりうることは、本実施形態が属する技術分野で当業者ならば、理解することができるであろう。
図１は、本発明の望ましい一実施形態による予測映像生成装置の構成図である。図１を参照するに、本実施形態による予測映像生成装置は、空間上予測映像生成部１００、時間上予測映像生成部１２０、符号化モード選択部１４０及び単一モード予測映像生成部１６０から構成される。図１に図示されている予測映像生成装置は、現在映像をブロック単位で処理する。また、本実施形態による予測映像生成装置は、予測映像の符号化効率を高めるために、復元映像で現在映像の動きを推定して現在映像を予測するインター（inter）方法と、現在映像の所定大きさのブロックから空間的に隣接した復元映像の画素から現在映像を予測するイントラ（intra）方法とを使用する。特に、本実施形態によれば、図１に図示されている予測映像生成装置は、多数の符号化モードのうちから最も効果的な符号化モードを選択する。
空間上予測映像生成部１００は、空間予測モード、すなわちイントラモードである場合、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記現在映像の映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用し、現在映像の所定大きさの画素ブロックに空間的に近接した復元映像の画素から現在映像に対する空間上予測映像を生成する。例えば、現在映像がＲＧＢ映像ならば、空間上予測映像生成部１００は、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれに対して同じ予測方向を適用して空間上予測映像を生成する。特に、空間上予測映像生成部１００は、イントラ方式での多数の符号化モードそれぞれに対して空間上予測映像を生成する。
図８Ａは、Ｉ４ｘ４符号化モードで、空間上予測のための隣接画素の位置、予測する現在ブロックの画素の位置を示し、図８Ｂは、Ｉ４Ｘ４符号化モードで空間予測のための予測方向を図示した図である。図８Ａを参照するに、空間上予測映像生成部１００は、画素ブロックの大きさが４ｘ４である場合、４ｘ４ブロックサイズごとに９種の予測方向のうち、いずれか一つを同じ予測方向として決定し、このように決定された同じ予測方向を適用し、空間上予測映像を生成する。これをＩ４ｘ４符号化モードという。もし画素ブロックの大きさが８ｘ８である場合ならば、空間上予測映像生成部１００は、前記のＩ４ｘ４符号化モードと同様に、９種の予測方向のうちいずれか一つを同じ予測方向として決定し、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれに対してこのように決定された同じ予測方向を適用し、空間上予測映像を生成する。これをＩ８ｘ８符号化モードという。もし画素ブロックの大きさが１６ｘ１６である場合ならば、空間上予測映像生成部１００は、４種の予測方向のうち、いずれか一つを同じ予測方向として決定し、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれに対してこのように決定された同じ予測方向を適用し、空間上予測映像を生成する。
図８Ａは、Ｉ４ｘ４符号化モードで空間上予測のための隣接画素の位置と、予測する現在ブロックの画素の位置とを図示した図である。この方法は、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４で使用する方法と同じである。図８Ａに図示されているように、４×４サイズのブロックデータＰａ，Ｐｂ，…，Ｐｑを予測するために、以前に符号化されて復元された空間上の隣接したデータＰ０，Ｐ１，…，Ｐ１２を利用する。図８Ｂは、空間上隣接した画素から投影（projection）して現在ブロックを予測するための０から８までの９種の予測方向を示す。例えば、０の方向の場合は、隣接した画素値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を垂直方向に投影し、Ｐａ、Ｐｅ、Ｐｉ及びＰｍはＰ１値、Ｐｂ、Ｐｆ、Ｐｊ及びＰｎは、Ｐ２値、Ｐｃ、Ｐｇ、Ｐｋ及びＰｏはＰ３値、Ｐｄ、Ｐｈ、Ｐｌ及びＰｑはＰ４値に予測する。他の方向の場合も、同様に投影を介して予測する。
時間上予測映像生成部１２０は、時間予測モード、すなわちインターモードである場合、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、現在映像の映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び同じ動き補間方法を適用し、映像成分それぞれの復元映像と現在映像との間の動き推定から、時間上予測映像を生成する。例えば、現在映像がＲＧＢ映像ならば、時間上予測映像生成部１２０は、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトルを使用する。また、時間上予測映像生成部１２０は、予測映像を拡張するときに、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれに対して同じフィルタを使用して補間し、時間上予測映像を生成する。特に、時間上予測映像生成部１２０は、インター方式でのさまざまな符号化モードそれぞれに対して空間上予測映像を生成する。
図９は、時間予測モードでのマクロブロック（macro block）の分割方法を図示した図である。図９を参照するに、時間上予測映像生成部１２０は、現在映像を図９に図示されているようなブロックに分割して動き予測を行う。さらに詳細に説明すれば、時間上予測映像生成部１２０は、基本的に縦横に１６サイズのマクロブロックを１６ｘ１６、１６ｘ８、８ｘ１６、８ｘ８の多様な大きさに分けてそれぞれ動きベクトルを求め、時間上で映像値を予測する。特に、８ｘ８サイズのブロックは、さらに８ｘ８、８ｘ４、４ｘ８、４ｘ４サイズに分け、精密な動きも正確に感知させる。この方法は、ＭＰＥＧ−４
ＡＶＣ／Ｈ．２６４で使用する方法である。
また、時間上予測映像生成部１２０は、動き予測を詳細に行うために、予測映像を補間して拡張する。時間上予測映像生成部１２０は、６−ｔａｐフィルタまたはバイリニアフィルタを使用して予測映像を補間できる。このフィルタは、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４で広く使われる。特に、６−ｔａｐフィルタは、［１，−５，２０，２０，−５,１］であり、動き予測を１／４画素単位まで行う。また、バイリニアフィルタは、６−ｔａｐフィルタを使用した場合に比べて比較的周囲の画素を少なく使用し、補間する値と近接した距離の周囲値を使用する。
特に、本実施形態によれば、時間上予測映像生成部１２０は、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれに同じ補間方法を適用するために、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分いずれも６−ｔａｐフィルタを使用できる。あるいは、時間上予測映像生成部１２０は、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分いずれもバイリニアフィルタを使用できる。さらに、本実施形態では、ブロック単位で最適の方法を選択し、このように選択された方法がいかなるものであるかをブロック単位で符号化し、映像復号化装置に伝達できる。
符号化モード選択部１４０は、空間上予測映像生成部１００によって生成された空間上予測映像と、時間上予測映像生成部１２０によって生成された時間上予測映像とを利用し、単一符号化モードを選択する。特に、図１を参照するに、符号化モード選択部１４０は、空間上ビット量／画質歪曲計算部１４２、時間上ビット量／画質歪曲計算部１４４及び性能比較部１４６から構成される。
空間上ビット量／画質歪曲計算部１４２は、空間上予測映像生成部１００によって生成された空間上予測映像に対してビット量と画質の歪曲とを計算する。時間上ビット量／画質歪曲計算部１４４は、時間上予測映像生成部１２０によって生成された時間上予測映像に対してビット量と画質の歪曲とを計算する。特に、空間上ビット量／画質歪曲計算部１４２は、イントラ方式での各符号化モードで、空間上予測映像生成部１００で生成された予測映像に対してビット量と画質の歪曲とを計算する。また、時間上ビット量／画質歪曲計算部１４４は、インター方式での各符号化モードで、時間上予測映像生成部１２０で生成された予測映像に対してビット量と画質の歪曲とを計算する。
さらに詳細に説明すれば、空間上ビット量／画質歪曲計算部１４２及び時間上ビット量／画質歪曲計算部１４４は、図３に図示されている映像符号化装置のエントロピ符号化部３３０から出力されたビットストリームを利用し、空間上予測映像または時間上予測映像に対するビット量を計算できる。また、空間上ビット量／画質歪曲計算部１４２及び時間上ビット量／画質歪曲計算部１４４は、次の式（１）のように映像を復元し、原本映像との差値を自乗して合算した値の平均でもって、空間上予測映像または時間上予測映像に対する画質の歪曲を計算できる。
Figure 2011160469
 ここで、Ｄは画質歪曲の程度を数値で示した値であり、ｐは現在映像の画素値、ｑは以前映像の画素値、ｉは現在ブロック内で画素の索引（index）を示す。
性能比較部１４６は、空間上ビット量／画質歪曲計算部１４２によって計算されたビット量と画質歪曲とを合わせ、時間上ビット量／画質歪曲計算部１４４によって計算されたビット量と画質歪曲とを合わせる。また、性能比較部１４６は、このように合わせた値を比較し、その値が最小値に該当する符号化モード、すなわち最も符号化効率が高い符号化モードを単一符号化モードとして選択する。さらに詳細に説明すれば、性能比較部１４６は、次の式（２）のように、画質の歪曲とビット量との間の単位を調整するために、一定定数を乗じてしてビット量と画質歪曲とを合わせる。
Figure 2011160469
 ここで、Ｒはビット率、λは一定定数を示す。すなわち、性能比較部１４６は、多数の符号化モードそれぞれに対してＬを計算し、このように計算されたＬのうち最小値に該当する符号化モードを単一符号化モードとして選択する。
単一モード予測映像生成部１６０は、現在映像の映像成分それぞれに対して符号化モード選択部１４０によって選択された単一符号化モードを同一に適用し、現在映像に対する予測映像を生成する。
一方、符号化モード選択部１４０で符号化効率が最も高い符号化モードを選択するにおいて、ビット量と画質歪曲とを計算して比較するのは一実施形態であり、本発明が使われる状況によって、ビット量及び画質歪曲以外の他の要素によっても最も符号化効率が高い符号化モードを選択できる。
図２は、本発明の望ましい一実施形態による予測映像の生成方法のフローチャートである。図２を参照するに、本実施形態による予測映像の生成方法は、図１に図示されている予測映像生成装置で、時系列的に処理される段階から構成される。従って、以下で省略されている内容であっても、図１に図示されている予測映像生成装置について以上で記述された内容は、本実施形態による予測映像の生成方法にも適用される。
２００段階で予測映像生成装置は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、現在映像の映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用し、現在映像の所定大きさの画素ブロックに空間的に近接した復元映像の画素から現在映像に対する空間上予測映像を生成する。
２２０段階で予測映像生成装置は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、現在映像の映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び同じ動き補間方法を適用し、映像成分それぞれの復元映像と現在映像との間の動き推定から、現在映像に対する時間上予測映像を生成する。
２４０段階で予測映像生成装置は、２００段階で生成された空間上予測映像に対してビット量と画質の歪曲とを計算し、２２０段階で生成された時間上予測映像に対してビット量と画質の歪曲とを計算する。
２６０段階で予測映像生成装置は、２４０段階で空間上予測映像に対して計算されたビット量と画質の歪曲とを合わせ、時間上予測映像に対して計算されたビット量と画質の歪曲とを合わせ、このように合わせた値を比較し、その値が最小値に該当する符号化モードを単一符号化モードとして選択する。
２８０段階で予測映像生成装置は、現在映像の映像成分それぞれに対して２６０段階で選択された符号化モードを適用し、現在映像に対する予測映像を生成する。
図３は、本発明の望ましい一実施形態による映像符号化装置の構成図である。図３を参照するに、本実施形態による映像符号化装置は、予測映像生成部３００、レジデュ又は残差（residue）生成部３１０、変換／量子化部３２０、エントロピ符号化部３３０、逆量子化／逆変換部３４０及び予測補償部３５０から構成される。
予測映像生成部３００は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、現在映像の映像成分それぞれに対して同じ符号化モードを適用し、現在映像に対する予測映像を生成する。予測映像生成部３００は、図１に図示された予測映像生成装置をそのまま利用する。従って、予測映像生成部３００は、図１に図示されているように、空間上予測映像生成部１００、時間上予測映像生成部１２０、符号化モード選択部１４０及び単一モード予測映像生成部１６０から構成されうる。
レジデュ生成部３１０は、現在映像と、予測映像生成部３００によって生成された予測映像との差に該当するレジデュを生成する。例えば、入力映像がＹＵＶ（またはＹＣｂＣｒ）４：４：４映像ならば、予測映像生成部３００は、空間予測モードを選択する場合には、Ｙ成分、Ｕ（またはＣｂ）成分及びＶ（またはＣｒ）成分いずれにも同じ予測モードを適用する。また、予測映像生成部３００は、時間予測モードを選択する場合には、Ｙ成分、Ｕ（またはＣｂ）成分及びＶ（またはＣｒ）成分いずれにも同じブロック単位で同じ動きベクトルを適用し、また予測映像を拡張するときに、Ｙ成分、Ｕ（またはＣｂ）成分及びＶ（またはＣｒ）成分いずれにも同じフィルタを使用して補間する。次に、前記の通りに選択された符号化モードによって、空間または時間予測符号化を行えば、レジデュ生成部３１０は、Ｙ成分、Ｕ（またはＣｂ）成分及びＶ（またはＣｒ）成分それぞれのレジデュを生成できる。
変換／量子化部３２０は、レジデュ生成部３１０で生成されたレジデュを所定大きさのブロック別に変換及び量子化する。さらに詳細に説明すれば、変換／量子化部３２０は、直交変換符号化方式を使用して変換する。直交変換符号化方式のうち、多用される方式は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、離散コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）、カルーネン・レーブ変換（ＫＬＴ）、アダマール変換（Hadamard transform）、傾斜変換（slant transform）などがある。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、図３に図示されている変換／量子化部３２０での変換及び量子化の様子を図示した図である。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４では、図１０Ａのように、輝度映像成分Ｙ １０４０及び色差映像成分Ｕ（またはＣｂ）１０５０、Ｖ（またはＣｒ）１０６０それぞれを４ｘ４単位で変換する。このとき、図１に図示された空間上予測映像生成部１００で、空間上予測が１６ｘ１６単位からなるＩ１６ｘ１６符号化モードである場合、マクロブロック内の各ブロックのＤＣ成分だけを集め、別途に輝度映像成分Ｙ １０１０及び色差映像成分Ｕ（またはＣｂ）１０２０、Ｖ（またはＣｒ）１０３０に対して、４ｘ４単位でさらに変換及び量子化する。図１０Ｂは、輝度映像成分Ｙ １０７０及び色差映像成分Ｕ（またはＣｂ）１０８０、Ｖ（またはＣｒ）１０９０に対して、８ｘ８単位で変換したところを図示している図である。
エントロピ符号化部３３０は、変換／量子化部３２０によって変換及び量子化されたデータをエントロピ符号化することによって、ビットストリームを生成する。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、図３に図示されているエントロピ符号化部３３０でのジグザグスキャンの様子を図示した図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂで得た変換及び量子化されたレジデュ係数を、図３のエントロピ符号化部３３０でビットストリームに効率的に生成するために、図１１Ａは、４ｘ４変換されたレジデュ１１００の量子化された係数をＤＣ係数１１０１を始まりとしてジグザグスキャンし（１１０２）、二次元データからエントロピ符号化するための一次元データを得るところを図示した図である。図１１Ｂは、８ｘ８単位で変換されたレジデュ１１１０の量子化された係数を効率的に符号化するために、ＤＣ係数１１１１を始まりとしてジグザグスキャンし（１１１２）、二次元データからエントロピ符号化するための一次元データを得るところを図示した図である。
逆量子化／逆変換部３４０及び予測補償部３５０は、予測映像生成部３００で予測映像を生成するときに必要な現在復元映像と以前復元映像とを生成するために、変換／量子化部３２０で変換及び量子化されたデータを逆量子化／逆変換及び予測補償を行う。
図４は、本発明の望ましい一実施形態による映像符号化方法のフローチャートである。図４を参照するに、本実施形態による映像符号化方法は、図３に図示された映像符号化装置で、時系列的に処理される段階から構成される。従って、以下で省略された内容であっても、図３に図示された映像符号化装置について以上で記述された内容は、本実施形態による映像符号化方法にも適用される。
４００段階で映像符号化装置は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、現在映像の映像成分それぞれに対して同じ符号化モードを適用し、現在映像に対する予測映像を生成する。
４２０段階で映像符号化装置は、現在映像と、４００段階で生成された予測映像との差に該当するレジデュを生成する。
４４０段階で映像符号化装置は、４２０段階で生成されたレジデュを所定大きさのブロック別に変換及び量子化する。
４６０段階で映像符号化装置は、４４０段階で変換及び量子化されたデータをエントロピ符号化することによって、ビットストリームを生成する。
図５は、本発明の望ましい一実施形態による映像復号化装置の構成図である。図５を参照するに、本実施形態による映像復号化装置は、エントロピ復号化部５００、逆量子化／逆変換部５２０及び予測補償部５６０から構成される。
エントロピ復号化部５００は、ビットストリームをエントロピ復号化する。逆量子化／逆変換部５２０は、エントロピ復号化部５００によってエントロピ復号化された結果を、所定大きさのブロック単位で逆量子化及び逆変換することによって、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当する映像成分それぞれのレジデュを復元する。予測補償部５６０は、逆量子化／逆変換部５２０によって復元された映像成分それぞれのレジデュに、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像に加えて現在映像を復元する。
図７は、図５に図示された予測補償部５６０の詳細構成図である。図７を参照するに、図５に図示された予測補償部５６０は、空間上予測補償部７００及び時間上予測補償部７５０から構成される。
空間上予測補償部７００は、逆量子化／逆変換部５２０によって復元された映像成分それぞれのレジデュが、イントラ方式で符号化された場合ならば、映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用し、現在映像の所定大きさのブロックに空間的に近接した復元映像の画素から生成された予測映像を、逆量子化／逆変換部５２０に復元された映像成分それぞれのレジデュに加えて現在映像を復元する。
時間上予測補償部７５０は、逆量子化／逆変換部５２０によって復元された映像成分それぞれのレジデュが、インター方式で符号化された場合ならば、映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び動き補間方法を適用し、復元映像と現在映像との間の動き推定から生成された予測映像を、逆量子化／逆変換部５２０に復元された映像成分それぞれのレジデュに加えて現在映像を復元する。
一般的に、図３に図示された変換／量子化部３２０によって変換及び量子化された結果に該当するレジデュを圧縮してビットストリームに生成するために、エントロピ符号化が使われる。エントロピ符号化の代表的な例としては、ハフマン符号化と算術符号化とがある。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４について述べれば、ビットストリームを生成するときに、ハフマン符号化と算術符号化とをユーザが選択して使用できるようにしている。これらのうち、算術符号化は、ハフマン符号化に比べて複雑度が高いという短所があるが、データの統計的特性によって符号化コードを生成するために、高い圧縮率を有するという長所を有する。本実施形態では、映像成分それぞれに同一確率モデルを適用した文脈（context）基盤の二進算術符号化について詳細に説明する。
図６は、本発明の望ましい一実施形態による映像復号化方法のフローチャートである。図６を参照するに、本実施形態による映像復号化方法は、図５に図示されている映像復号化装置で、時系列的に処理される段階から構成される。従って、以下で省略された内容であっても、図５に示された映像復号化装置について以上で記述された内容は、本実施形態による映像復号化方法にも適用される。
６００段階で映像復号化装置は、ビットストリームをエントロピ復号化する。
６２０段階で映像復号化装置は、６００段階でエントロピ復号化された結果を、所定大きさのブロック単位で逆量子化及び逆変換することによって、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当する映像成分それぞれのレジデュを復元する。
６４０段階で映像復号化装置は、６２０段階で復元された映像成分それぞれのレジデュに、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像を加えて現在映像を復元する。
一般的に、エントロピ符号化段階で、データを圧縮してビットストリームを生成するために圧縮しなければならないデータを一定の意味単位に分けて処理する。このような一定意味単位を構文要素（syntax element）という。図１０Ａ及び図１０Ｂ並びに図１１Ａ及び図１１Ｂで生成された変換及び量子化されたレジデュを算術符号化／復号化するための構文要素単位及びこの構文要素を符号化／復号化する詳細な過程を、図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃに図示した。
図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、レジデュの量子化された変換係数の符号化／復号化方法のフローチャートである。図１２Ａを参照するに、１２００段階で映像符号化装置は、変換／量子化部３２０によって復元されたレジデュの係数がいくつであるかをMaxNumCoeffを入力として受ける。ここで、MaxNumCoeffは、図３に図示された変換量子化部３２０で、４ｘ４単位で変換及び量子化を行えば１６になり、Ｉ１６ｘ１６符号化モードの１６ｘ１６単位で空間上予測を行えば、ＤＣ係数の場合１６でＡＣ係数の場合に１５となる。もし図３の変換／量子化部３２０で８ｘ８単位の変換を行えば、MaxNumCoeffは６４となる。
１２１０段階で映像符号化装置は、変換／量子化部３２０によって復元されたレジデュが変換ブロックサイズ単位で０であるか否かを示すcoded_block_flagを符号化／復号化する。一般的にレジデュは、４ｘ４または８ｘ８サイズの変換ブロックサイズ単位で変換されるが、Ｈ．２６４／ＡＶＣでは、４ｘ４単位でcoded_block_flagを符号化し、８ｘ８サイズのブロックに含まれたあらゆる変換ブロックの量子化されたレジデュの係数が０であるか否かは、他の構文要素であるcoded_block_patternで示す。従って、８ｘ８単位の変換を使用した場合は、coded_block_patternとcoded_block_flagとが互いに重複されるので、coded_block_flagは、別途に符号化しない。
１２２０段階で映像符号化装置は、coded_block_flagが１であるか否かを確認し、その結果、coded_block_flagが１であるならば１２３０段階に進み、１ではなければ終了する。ここで、coded_block_flagが１であるというのは、このcoded_block_flagに該当する４ｘ４ブロック内に０ではない係数が存在するということを示す。
１２３０段階で映像符号化装置は、前記のcoded_block_flagに該当する４ｘ４ブロック内で０ではない係数の位置情報を示す重要マップ情報を符号化／復号化する。
１２４０段階で映像符号化装置は、０ではない係数のレベル情報を符号化／復号化する。
図１２Ｂは、図１２Ａに図示された１２３０段階の詳細フローチャートである。
１２３２段階で映像符号化装置は、前記のcoded_block_flagに該当する４ｘ４ブロック内の変換及び量子化されたレジデュが０であるか否かを示すマップ情報であるsignificant_coeff_flagsを符号化／復号化する。
１２３４段階で映像符号化装置は、significant_coeff_flagが１であるか否かを確認し、その結果、significant_coeff_flagが１であるならば１２３６段階に進み、１ではなければ終了する。ここで、significant_coeff_flag＝＝１であるというのは、前記のcoded_block_flagに該当する４ｘ４ブロック内の変換及び量子化されたレジデュが０ではないということを示す。
１２３６段階で映像符号化装置は、前記のcoded_block_flagに該当する４ｘ４ブロック内の変換及び量子化されたレジデュが０ではない場合、このデータが図１１Ａ及び図１１Ｂに図示されているように、４ｘ４ブロック内で一次元でスキャンされるとき、最後に０ではないデータであるか否かを示すlast_significant_coeff_flagを符号化／復号化する。
１２３８段階で映像符号化装置は、last_significant_coeff_flagが１であるか否かを確認し、その結果、last_significant_coeff_flagが１であるならば終了し、１ではなければ１２３２段階に復帰する。ここで、last_significant_coeff_flagが１であるというのは、４ｘ４ブロック内で一次元でスキャンされるときに、最後に０ではないデータであるということを示す。
図１２Ｃは、図１２Ａに図示された１２４０段階の詳細フローチャートである。
１２４２段階で映像符号化装置は、significant_coeff_flagが１であるか否かを確認し、その結果、significant_coeff_flagが１である場合には１２４４段階に進み、１ではない場合には終了する。前記の通りに、significant_coeff_flag＝＝１であるというのは、前記のcoded_block_flagに該当する４ｘ４ブロック内の変換及び量子化されたレジデュが０ではないということを示す。
１２４４段階で映像符号化装置は、前記のcoded_block_flagに該当する４ｘ４ブロック内の０ではないデータのレベル値であるcoeff_abs_level_minus1coeff_abs_level_minus1を符号化／復号化する。
１２４６段階で映像符号化装置は、前記のcoded_block_flagに該当する４ｘ４ブロック内の０ではないデータのレベル値の符号値を符号化／復号化する。
図１３は、一般的な文脈基盤の二進算術符号化装置の構成図である。図１３を参照するに、文脈基盤の二進算術符号化装置（Binary Arithmetic Encoder）は、二進化部１３００、文脈索引選択部１３１０、確率モデル保存部１３３０及び二進算術符号化部１３２０から構成される。本実施形態で構文要素は、図３に図示されたエントロピ符号化部３３０で、映像情報を圧縮する基本単位として代表的な例として、前記のＣＢＰ（coded_block_pattern）、動きベクトル（motion vector）及びレジデュ（residue）情報などを含む。
二進化部１３００は、構文要素が０と１とからなる二進値ではない場合に、かような構文要素を二進化する。特に、二進化部１３００は、可変長符号化（Variable Length Coding）のように、低確率のシンボルには長い長さの二進値を付与し、高確率のシンボルには短い長さの二進値を付与することによって、符号化効率を高めることができる。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４では、かような二進化方法で単項コード（unary code）、切断単項コード（truncated unary code）、固定長コード（Fixed-length code）、及び切断単項コードと指数ゴロムコード（Exponential Golomb code）との組み合わせを使用する。
単項コードは、レベル値ｘをｘ個の１と０とに二進化するのである。切断単項コードは、単項コードの一部のみを使用のことであり、使われる範囲が０からＳまでと決められている場合、Ｓ値については、最後に０を使わずに１を使うコードである。指数ゴロムコードは、プレフィックス（prefix）とサフィックス（suffix）とから構成され、そのうちプレフィックスは、次の式（３）によって計算されるｌ（ｘ）値の単項コードである。
Figure 2011160469
 ここで、ｘは二進化しようとする値であり、ｋは指数コードの次数（order）である。また、指数ゴロムコードのサフィックスは、次の式（４）によって計算されるｍ（ｘ）値のバイナリ（binary）コードであり、このバイナリコードは、ｋ＋ｌ（ｘ）のビット数を有する。
Figure 2011160469
 図２５は切断単項コードと指数ゴロムコードとの組み合わせを使用した一例を図示した図である。図２５は、図１２で説明したレジデュの量子化された変換係数値から１を差し引いた値であるabs_level_minus1を二進化する場合である。図２５に図示されているように、二進化された二進値それぞれをｂｉｎとすれば、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４では、abs_level_minus1値が１４より小さい場合、１が続いていて最後に０がつく切断単項（ＴＵ：Truncation Unary）コードにマッピングされる。一方、abs_level_minus1値が１４より大きい場合、１３までの二進値であるプレフィックス部分は、切断単項コードにマッピングされ、１４以上の二進値のサフィックス部分は、次数０を有する指数ゴロムコード（ＥＧＯ：Exponential GOlomb code）にマッピングされる。前記の通りに、値の大きさによって二進化方法を異なるように使用したのは、頻繁に発生する小さい値に対して確率値を適応的に集めることによって、算術符号化の効果を極大化させるためである。
文脈索引（context index）選択部１３１０は、構文要素の確率モデル情報を文脈基盤として選択する。文脈基盤というのは、与えられた二進シンボルを符号化するにおいて、周辺シンボルの状態によって異なる文脈を抽出し、適応的に確率値を有するようにして圧縮効率を高める方法である。すなわち、確率モデル情報は、前記の通りに選択される文脈索引情報によって、適応的に変化する状態値（State）とＭＰＳ（Most Probability Symbol）との２種因子からなっているが、２種因子でもって確率特性についての情報を示す。２種因子は、確率モデル保存部１３３０に保存される。
二進算術符号化部１３２０は、文脈索引選択部１３１０によって選択された文脈索引情報を利用して構文要素に対する確率モデルを探し、このモデル情報を利用して二進値を符号化する。また、二進算術符号化部１３２０は、符号化後には符号化された二進値を考慮し、確率モデルをさらに更新する。
図１４は、一般的な文脈基盤の二進算術符号化方法のフローチャートである。図１４を参照するに、文脈基盤の二進算術符号化方法は、次のような段階から構成される。
１４００段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、構文要素の入力に対して、この構文要素が特定単位の最初の構文要素であるか否かを確認し、その結果、最初の構文要素である場合には１４１０段階に進み、最初の構文要素ではない場合には、１４２０段階までの初期化段階を省略し、直ちに１４３０段階に進む。ここで、特定単位は、スライス（slice）またはピクチャ（picture）になるのが望ましい。
１４１０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、あらゆる構文要素の確率モデルを初期化する。
１４２０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、二進算術符号化部１３２０のパラメータ値を初期化する。
１４３０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、構文要素に対して二進化を行う。
１４４０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、１４３０段階で二進化された二進値それぞれの文脈索引を、隣接した文脈索引などを利用して選択する。このように行うことによって、確率モデルをさらに良好に予測でき、符号化効率を向上させることができる。
１４５０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、１４４０段階で選択された確率モデルを利用し、構文要素の二進値それぞれを二進算術符号化する。
図１５は、一般的な文脈基盤の二進算術復号化装置の構成図である。図１５を参照するに、文脈基盤の二進算術復号化装置は、文脈索引選択部１５００、確率モデル保存部１５３０、二進算術復号化部１５１０及び逆二進化部１５２０から構成される。前記過程は、図１３の過程の逆過程でビットストリームから構文要素を復元する。
図１６は、一般的な文脈基盤の二進算術復号化方法のフローチャートである。図１６を参照するに、文脈基盤の二進算術復号化方法は、次のような段階から構成される。
１６００段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、入力ビットストリームが特定単位の最初の構文要素を復元しようとするか否かを確認し、その結果、最初の構文要素を復元しようとするならば１６１０段階に進み、最初の構文要素を復元しようとする場合ではないならば、１６２０段階までの初期化段階を省略し、直ちに１６３０段階に進む。
１６１０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、あらゆる構文要素の確率モデルを初期化する。
１６２０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、二進算術復号化部１５１０のパラメータ値を初期化する。
１６３０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、構文要素の二進値に対する文脈索引を、隣接した文脈索引などを利用して選択する。
１６４０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、１６３０段階で選択された文脈索引を利用し、構文要素の二進値に対する二進算術復号化を行うことによって、構文要素の二進値を復元する。
１６５０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、１６４０段階で復元された二進値を逆二進化し、構文要素を復元する。
以下では、前記の説明を参照しつつ、本実施形態による単一確率モデルを利用した文脈基盤の二進算術符号化及び復号化方法について詳細に説明する。特に、図１７に図示されている文脈基盤の二進算術符号化装置及び図１９に図示されている文脈基盤の二進算術復号化装置で使われる構文要素は、ＣＢＰ（coded_block_pattern）情報及び変換／量子化部３２０によって変換／量子化されたレジデュの符号化情報を含む。
図１７は、本発明の望ましい一実施形態による文脈基盤の二進算術符号化装置の構成図である。図１７を参照するに、本実施形態による文脈基盤の二進算術符号化装置は、輝度成分及び色差成分それぞれのための構文要素の二進化部１７００及び１７４０、文脈索引選択部１７１０及び１７５０、二進算術符号化部１７２０及び１７６０及び確率モデル保存部１７３０から構成される。図１３に図示された文脈基盤の二進算術符号化装置と異なる点は、輝度成分の構文要素及び色差成分の構文要素それぞれに対して同じ確率モデルを使用するということである。これは、４：４：４形式の映像で、映像成分間の特性が類似しているので、同じ確率モデルを使用することが有利であり、不要な確率モデルの増加を防止して複雑度を低下させる長所がある。
二進化部１７００及び１７４０は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当するレジデュを符号化するための構文要素を二進化する。特に、二進化部１７００は、輝度成分のレジデュを符号化するための構文要素を二進化する。また、二進化部１７４０は、色差成分のレジデュを符号化するための構文要素を二進化する。
文脈索引選択部１７１０及び１７５０は、各構文要素の二進値の文脈索引情報を選択する。特に、文脈索引選択部１７１０は、輝度成分のレジデュを符号化するための構文要素の二進値の文脈索引情報を選択する。また、文脈索引選択部１７４０は、色差成分のレジデュを符号化するための構文要素の二進値の文脈索引情報を選択する。
二進算術符号化部１７２０及び１７６０は、文脈索引選択部１７１０及び１７５０によって選択された映像成分それぞれの文脈索引値に対して、同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、構文要素の二進値を二進算術符号化する。特に、二進算術符号化部１７２０は、文脈索引選択部１７１０によって選択された輝度成分のレジデュの文脈索引値に対して、同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、構文要素の二進値を二進算術符号化する。また、二進算術符号化部１７６０は、文脈索引選択部１７５０によって選択された色差成分のレジデュの文脈索引値に対して、同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、構文要素の二進値を二進算術符号化する。
特に、本実施形態によれば、二進算術符号化部１７２０及び１７６０は、映像成分それぞれに対して同じ確率モデルを使用し、映像成分それぞれのレジデュを符号化のための構文要素の一つであるＣＢＰ情報を二進算術符号化する。ここで、ＣＢＰ情報は、少なくとも２種以上の映像成分それぞれに対して所定大きさのブロック別に変換及び量子化されたレジデュデータがいずれも０であるか否かを示す。
さらに詳細に説明すれば、二進算術符号化部１７２０及び１７６０は、映像成分のうち第１関心成分及び第２関心成分に対して同じ確率モデルを使用して二進算術符号化する。すなわち、二進算術符号化部１７２０及び１７６０は、映像成分のうち第１関心成分に対して、所定大きさのブロック別に変換及び量子化されたレジデュのデータが、いずれも０であるか否かを示すＣＢＰ情報、及び映像成分の第２関心成分に対して、同じ位相を有する所定大きさのブロック別に変換及び量子化されたレジデュのデータが、いずれも０であるか否かを示すＣＢＰ情報を同じ確率モデルを使用し、二進算術符号化する。例えば、第１関心成分は輝度成分になり、第２関心成分は色差成分になりうる。あるいは、二進算術符号化部１７２０及び１７６０は、映像成分それぞれに対して同じ位相を有する所定大きさのブロック別に変換及び量子化されたレジデュデータが、いずれも０であるか否かを示すＣＢＰ情報を、同じ確率モデルを使用して二進算術符号化する。
確率モデル保存部１７３０は、少なくとも２種以上の映像成分それぞれの文脈索引情報に対して、互いに同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを保存する。
図１８は、本発明の望ましい一実施形態による文脈基盤の二進算術符号化方法のフローチャートである。図１８を参照するに、本実施形態による文脈基盤の二進算術符号化方法は、図１７に図示された文脈基盤の二進算術符号化装置で、時系列的に処理される段階から構成される。従って、以下で省略された内容であっても、図１７に図示された文脈基盤の二進算術符号化装置について以上で記述された内容は、本実施形態による文脈基盤の二進算術符号化方法にも適用される。
１８００段階で映像符号化装置は、構文要素の入力に対して、この構文要素が特定単位の最初の構文要素であるか否かを確認し、その結果、最初の構文要素である場合には１８１０段階に進み、最初の構文要素ではない場合には、１８２０段階までの初期化段階を省略し、直ちに１８３０段階に進む。
１８１０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、あらゆる構文要素の確率モデルを初期化する。
１８２０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、二進算術符号化部１７２０及び１７６０のパラメータ値を初期化する。
１８３０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、映像成分それぞれの構文要素を二進化する。
１８４０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、１８３０段階で二進化された二進値それぞれの文脈索引を、隣接した文脈索引などを利用して選択する。
１８５０段階で文脈基盤の二進算術符号化装置は、１８４０段階で選択された映像成分それぞれの文脈索引値に対して、同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、構文要素の二進値を二進算術符号化する。
図１９は、本発明の望ましい一実施形態による文脈基盤の二進算術復号化装置の構成図である。図１９を参照するに、本実施形態による文脈基盤の二進算術復号化装置は、輝度成分及び色差成分それぞれのための文脈索引選択部１９００及び１９４０、二進算術復号化部１９１０及び１９５０、逆二進化部１９２０及び１９６０、及び確率モデル保存部１９３０から構成される。図１５に図示された文脈基盤の二進算術復号化装置と異なる点は、輝度成分の構文要素及び色差成分の構文要素それぞれに対して同じ確率モデルを使用するということである。
文脈索引選択部１９００及び１９４０は、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との差に該当するレジデュを符号化するための構文要素の二進値に対する文脈索引情報を選択する。
二進算術復号化部１９１０及び１９５０は、文脈索引選択部１９００及び１９４０によって選択された映像成分それぞれの文脈索引情報に対して、同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用し、構文要素の二進値に対する二進算術復号化を行うことによって、構文要素の二進値を復元する。特に、本実施形態によれば、二進算術復号化部１９１０及び１９５０は、映像成分それぞれに対して同じ確率モデルを使用し、映像成分それぞれのレジデュを復号化するための構文要素の一つであるＣＢＰ情報に対する二進算術復号化を行う。ここで、ＣＢＰ情報は、映像成分それぞれに対して所定大きさのブロック別に変換及び量子化されたレジデュのデータがいずれも０であるか否かを示す。
さらに詳細に説明すれば、二進算術復号化部１９１０及び１９５０は、映像成分のうち第１関心成分及び第２関心成分に対して同じ確率モデルを使用し、二進算術復号化する。例えば、二進算術復号化部１９１０及び１９５０は、映像成分のうち第１関心成分に対して、所定大きさのブロック別に変換及び量子化されたレジデュのデータが、いずれも０であるか否かを示すＣＢＰ情報、及び映像成分のうち第２関心成分に対して、同じ位相を有する所定大きさのブロックにいずれも含まれた変換及び量子化されたレジデュデータが、いずれも０であるか否かを示すＣＢＰ情報に対する二進算術復号化を同じ確率モデルを使用して行う。あるいは、二進算術復号化部１９１０及び１９５０は、映像成分それぞれに対して同じ位相を有する所定大きさのブロック別に変換及び量子化されたレジデュデータが、いずれも０であるか否かを示すＣＢＰ情報に対する二進算術復号化を、同じ確率モデルを使用して行う。
逆二進化部１９２０及び１９６０は、二進算術復号化部１９１０及び１９５０によって復元された構文要素の二進値を逆二進化することによって、構文要素を復元する。
確率モデル保存部１９３０は、少なくとも２種以上のレジデュ成分それぞれの文脈索引情報に対して、同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを保存する。
図２０は、本発明の望ましい一実施形態による文脈基盤の二進算術復号化方法のフローチャートである。図２０を参照するに、本実施形態による文脈基盤の二進算術復号化方法は、図１９に図示された文脈基盤の二進算術符号化装置で、時系列的に処理される段階から構成される。従って、以下で省略された内容であっても、図１９に図示された文脈基盤の二進算術復号化装置について以上で記述された内容は、本実施形態による文脈基盤の二進算術復号化方法にも適用される。
２０００段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、入力ビットストリームが特定単位の最初の構文要素を復元しようとするか否かを確認し、その結果、最初の構文要素を復元しようとするならば２０１０段階に進み、最初の構文要素を復元しようとする場合ではないならば、２０２０段階までの初期化段階を省略し、直ちに２０３０段階に進む。
２０１０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、あらゆる構文要素の確率モデルを初期化する。
２０２０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、二進算術復号化部１９１０及び１９５０のパラメータ値を初期化する。
２０３０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、映像成分それぞれの構文要素の二進値に対する文脈索引を、隣接した文脈索引などを利用して選択する。
２０４０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、２０３０段階で選択された映像成分それぞれの文脈索引情報に対して、同じ構文要素の確率値を有する確率モデルを使用して構文要素の二進値に対する二進算術復号化を行うことによって、構文要素の二進値を復元する。
２０５０段階で文脈基盤の二進算術復号化装置は、２０４０段階で復元された二進値を逆二進化して構文要素を復元する。
図２６に、映像成分の復元に必要なＣＢＰ情報及び変換／量子化されたレジデュデータの符号化情報の符号化関連構文要素、当該構文要素の文脈索引増加（ｃｔｘＩｄｘＩｎｃ）情報の範囲、各構文要素のｍａｘＢｉｎＩｄｘ及び文脈索引オフセット（ｃｔｘＩｄｘＯｆｆｓｅｔ）を表した。ここで、ｍａｘＢｉｎＩｄｘは、構文要素を二進化したときに、二進化値の長さ情報を示し、文脈索引オフセット（ｃｔｘＩｄｘＯｆｆｓｅｔ）情報は、構文要素の文脈索引情報の最初の開始値を示す。そして、文脈索引増加（ｃｔｘＩｄｘＩｎｃ）情報は、隣接文脈索引情報などを活用し、当該構文要素が有しうる文脈索引（ｃｔｘＩｄｘ）の変化量を示す。まず、ＣＢＰの構文要素であるcoded_block_patternについて、輝度成分の値は、文脈索引情報が７３ないし７６の値を有する。しかし、既存の４：２：０映像の場合に、輝度成分と色差成分とのcoded_block_patternの意味が異なるので、色差成分の文脈索引情報は７７ないし８４と、互いに異なる値を有する。しかし、単一予測モードを利用した４：４：４映像符号化方法の場合に、色差成分の文脈索引が７３−７６であって、輝度成分と同じ確率モデルを使用する。前記の図１７及び図１９の文脈索引選択部１７１０，１５５０，１６００及び１６４０によって選択された、coded_block_pattern構文要素の二進値に対する文脈索引情報ｃｔｘＩｄｘは、次の通りに求めることができる。
ctxIdx=cxtIdxOffset+ctxIdxInc （５）
ここで、ctxIdxIncは、図２４のように、一般的に現在ブロックの文脈索引情報を得るために、空間上で左−上に隣接したブロックから得た文脈索引情報を利用して求める。前記のcoded_block_patternについては、さらに詳細に後述する。
図１３で説明した通り、確率モデルは、文脈索引情報によって適応的に変化する状態値（State）とＭＰＳとのの２種因子からなっているが、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４では、この値を次の式（６）でのように、ｍとｎとを使用して表現する。
preCtxState=max(1,min(126,((m*sliceQP))>>4)+n)
if(preCtxState<=63){
State=63-preCtxState
valMPS=0 （６）
}else{
State=preCtxState 64
valMPS=1
}
ここで、初期Ｓｔａｔｅ値は、スライスのＱＰ値であるＳｌｉｃｅＱＰ値とｍ及びｎとによって決定されるが、［０，６３］の範囲を有する。Ｓｔａｔｅ値が０に近いほど当該構文要素の二進値のＭＰＳの確率が１／２に近づき、６３に近いほど１に近づく。一例として、図１７及び図１９の確率モデル保存部１７３０及び１９３０に保存されるcoded_block_patternの構文要素の輝度及び色差成分間の同じ確率モデルを示すｍ及びｎ値を図２７に図示した。
本実施形態によるところの変換及び量子化されたレジデュの構文要素にかかわり、図１７及び図１９の文脈索引選択部１７１０，１７５０，１９１０及び１９５０で文脈索引情報を選択する方法について具体的に説明する。
coded_block_flag、significant_coeff_flag、last_significant_coeff_flag及びcoeff_abs_level_minus1の場合、式（５）を利用したcoded_block_patternや他の構文要素の文脈索引情報を求める方法の代わりに、次のような方法で、文脈索引情報を求める。
ctxIdx=ctxIdxOffset+ctxBlockCatOffset(ctxBlockCat)+ctxIdxInc （７）
ここで、ctxBlockCatは、図１の符号化モード及び図１０Ａ及び図１０Ｂの変換方法によるブロックタイプごとに文脈索引情報を異なって使用するための値であり、図２８に図示した。
式（７）のctxBlockCateOffset(ctxBlockCat)は、cxtBlockCatが与えられたときに、各ブロックのタイプに該当する文脈索引情報の開始値を表し、図２９に図示した。
映像成分それぞれの構文要素であるcoded_block_flag、significant_coeff_flag、last_significant_coeff_flag及びcoeff_abs_level_minus1の場合、４：２：０映像である場合、図２８でのように輝度及び色差成分についてctxBlockCat情報が互いに異なる。すなわち、式（７）でのように、文脈索引（ctxIdx）情報と色情報とが互いに異なり、その結果として、使用する確率モデルが異なる。一方、４：４：４映像である場合には、輝度及び色差成分に対して符号化モード別にctxBlockCat情報が互いに同じであり、互いに同じ確率モデルを使用する。
レジデュを符号化するための構文要素（syntaxelement）のうち、coeff_abs_level_minus1構文情報についてさらに詳細に説明すれば、現在符号化しようとする値が二進化されたデータのうち最初の位置の二進数である場合には、次の通りにctxIdxIncを選択する。
ctxIdxInc=((numDecodAbsLevelGt1!=0)?0:Min(N,1+numDecodAbsLevelEq1)) （８）
ctxIdxIncは、選択される文脈を指す値であり、numDecodAbsLevelGt1は、以前に復号化された１より大きい量子化変換係数値の個数であり、numDecodAbsLevelEq1は、以前に復号化された１の値を有する量子化変換係数の個数であり、Ｎは、前記最初の位置の二進数にかかわる文脈索引情報の個数である。また、「！＝」という記号は「not equal」を示し、「？」という記号は「if~then」を示し、「：」という記号は「else」を示す。現在符号化しようとする値が最初の位置の二進数ではない場合、次のようなctxIdxIncを選択する。
ctxIdxInc=N+Min(M、numDecodAbsLevelGt1) （９）
ここで、Ｍは、最初の位置ではない二進数にかかわる文脈索引の個数である。図１７に図示された文脈基盤の二進算術符号化装置は、このように選択された文脈索引の確率分布を利用し、図１７の二進化部１７００または１７４０から出力されるデータに対して算術符号化を行う。算術符号化方法について、それぞれ０．２、０．４、０．３、０．１の確率値を有するＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の４つのシンボルに対し、Ｓ１Ｓ３Ｓ２Ｓ４を算術符号化する場合を例にして説明する。まず、４つのシンボルの区間を確率分布によって０から１までの区間に初期化する。Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の４つのシンボルそれぞれは、［０．０，０．２］、［０．２，０．６］、［０．６，０．９］、［０．９、１．０］の区間に初期化される。最初のシンボルＳ１について初期化された区間である［０．０，０．２］に全体区間が決定され、新しく決定された［０．０，０．２］区間のうち２番目のシンボルＳ３についての区間は、［０．１２，０．１８］区間になる。新しい区間である［０．１２、０．１８］区間のうち、３番目のシンボルＳ２についての区間は、［０．１３２，０．１５６］区間になり、新しい区間である［０．１３２,０．１５６］区間のうち最後のシンボルＳ４についての区間は、［０．１５３６,０．１５６］区間になる。従って、Ｓ１Ｓ３Ｓ２Ｓ４データは、最終決定された区間である［０．１５３６,０．１５６］区間に属する任意の値に符号化できる。例えば、二進算術符号化部１３２０は、Ｓ１Ｓ３Ｓ２Ｓ４を［０．１５３６,０．１５６］区間に属する０．１５４値に符号化できる。
図２１Ａ及び図２１Ｂは、本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（CodedBlockPattern）の符号化／復号化方法を図示した図である。
図２１Ａで、ＣＢＰ（０）ないしＣＢＰ（３）は、輝度Ｙ成分の関心ブロックそれぞれのＣＢＰ情報を意味し、ＣＢＰ（４）ないしＣＢＰ（７）は、色差成分Ｕ（またはＣｂ）の関心ブロックそれぞれのＣＢＰ情報を意味し、ＣＢＰ（８）ないしＣＢＰ（１１）は、色差成分Ｖ（またはＣｒ）の関心ブロックそれぞれのＣＢＰ情報を意味する。図２１Ｂは、図２１Ａの４：４：４形式映像のマクロブロックのＣＢＰの構文要素であるcoded_block_patternの二進化を表したものである。結局、coded_block_patternの二進化値は、１２ビットから構成され、０から４０９５までの値を有することができる。
まず、構文要素coded_block_patternは、輝度及び色差映像成分のＣＢＰ情報をいずれも含み、次の通り示すことができる。
CodedBlockPatternLuma=coded_block_pattern%16;
CodedBlockPatternChroma=coded_block_pattern/16;
CodedBlockPatternLuma=CBP(3)<<3+CBP(2)<<2+CBP(1)<<1+CBP(0);
CodedBlockPatternChroma=CodedBlockPatternChroma444[0]<<4+
CodedBlockPatternChroma444[1]; （１０）
CodedBlockPatternChroma444[0]=CBP(7)<<3+CBP(6)<<2+CBP(5)<<1+CBP(4)
CodedBlockPatternChroma444[1]=CBP(11)<<3+CBP(10)<<2+CBP(9)<<1+CBP(8)
CodedBlockPatternChroma444[iCbCr](iCbCr==0,or 1)
ここで、CodedBlockPatternLumaは輝度成分のＣＢＰ情報を含み、CodedBlockPatternChromaは色差成分のＣＢＰ情報を含み、CodedBlockPatternChromaはさらに色差成分Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）に対するＣＢＰ情報であるCodedBlockPatternChroma444[iCbCr]（ｉＣｂＣｒ＝＝０である場合にＵ成分、ｉＣｂＣｒ＝＝１である場合にＶ成分）から構成されている。
Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードの場合に、所定大きさの各ブロックの輝度成分のためのcoded_block_pattern構文要素のＣＢＰ情報の詳細な意味を図３０に図示した。１６ｘ１６モードの場合は、輝度成分のマクロブロックのCodedBlockPatternLumaの詳細な意味を図３１に図示した。Ｉ１６ｘ１６符号化モードの場合に映像が画素値の変化が激しくない部分のcoded_block_patternを示し、ブロック単位ではないマクロブロック内のあらゆるブロックに対して変換係数が０であるか否かを判断する情報を示す。
４：４：４映像で、Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードの場合に、所定大きさの各ブロックの色差成分のためのcoded_block_pattern構文要素のＣＢＰ情報の詳細な意味を図３２に図示した。１６ｘ１６モードの場合は、輝度成分のマクロブロックのCodedBlockPatternLumaの詳細な意味を図３３に図示した。Ｉ１６ｘ１６符号化モードの場合に映像が画素値の変化が激しくない部分のcoded_block_patternを示し、ブロック単位ではないマクロブロック内のあらゆるブロックに対して変換係数が０であるか否かを判断する情報を示す。図３２及び図３３の色差成分のＣＢＰは、単一符号化モードを使用する本発明の特性によって、図３０及び図３１の輝度成分のＣＢＰと同じ意味を有するのが望ましい。
図２２Ａ及び図２２Ｂは、本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（Coded Block Pattern)の符号化/復号化方法を図示した図である。図２２Ａで、ＣＢＰ（０）ないしＣＢＰ（３）は、第１関心成分である輝度Ｙ成分の関心ブロックそれぞれのＣＢＰ情報を意味し、ＣＢＰ（４）ないしＣＢＰ（７）は、第２関心成分である色差成分のＵ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）間で、互いに同じ位相を有する所定大きさのブロック単位のＣＢＰ情報を意味する。図２２Ｂは、図２２Ａの４：４：４形式映像のマクロブロックのＣＢＰの構文要素であるcoded_block_patternの二進化を表したものである。結局、coded_block_patternの二進化値は、８ビットから構成され、０から２５５までの値を有することができる。
まず、構文要素coded_block_patternは、輝度及び色差映像成分のＣＢＰ情報をいずれも含み、次の通り示すことができる。
CodedBlockPatternLuma=coded_block_pattern % 16;
CodedBlockPatternChroma=coded_block_pattern/16;
CodedBlockPatternLuma=CBP(3)<<3+CBP(2)<<2+CBP(1)<<1+CBP(0); （１１）
CodedBlockPatternChroma=CBP(7)<<3+CBP(6)<<2+CBP(5)<<1+CBP(4);
ここで、CodedBlockPatternLumaは、輝度成分のＣＢＰ情報を含み、CodedBlockPatternChromaは、色差成分のＣＢＰ情報を含む。
Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードの場合に、所定大きさの各ブロックの輝度成分のためのcoded_block_pattern構文要素のＣＢＰ情報の詳細な意味は、前記図２１Ａ及び図２１Ｂで説明した通り、図３０に表で図示されている通りである。Ｉ１６ｘ１６モードの場合に、輝度成分のマクロブロックのCodedBlockPatternLumaの詳細な意味は、図２１Ａ及び図２１Ｂで説明した通り、図３１に図示した通りである。
４：４：４映像で、Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードの場合、所定大きさの各ブロックの色差成分のためのcoded_block_pattern構文要素のＣＢＰ情報の詳細な意味を、図３４に図示した。Ｉ１６ｘ１６モードの場合は、輝度成分のマクロブロックのCodedBlockPatternLumaの前記図２１Ａ及び図２１Ｂで説明した通り、図３３に表で図示した通りである。色差情報のためのＣＢＰ情報は、単一符号化モードを使用する本発明の特性によって、輝度成分のＣＢＰ情報のような意味を有することが望ましい。
図２３Ａ、図２３Ｂは、本発明の望ましい一実施形態による４：４：４映像のレジデュデータの効率的符号化／復号化のためのＣＢＰ（CodedBlockPattern）の符号化／復号化方法の他の例を図示した図である。
図２３Ａで、ＣＢＰ（０）ないしＣＢＰ（３）は、輝度Ｙ成分と色差成分Ｕ（またはＣｂ）及びＶ（またはＣｒ）とを含んだあらゆる映像成分それぞれに対して同じ位相を有する所定大きさのブロック単位でのＣＢＰ情報を示す。図２３Ｂは、図２２Ａの４：４：４形式映像のマクロブロックのＣＢＰの構文要素であるcoded_block_patternの二進化を表したものである。結局、coded_block_patternの二進化値は、４ビットから構成され、０から１５までの値を有することができる。
まず、構文要素coded_block_patternは、輝度及び色差映像成分のＣＢＰ情報をいずれも含み、次の通り示すことができる。
CodedBlockPatternLuma＝coded_block_pattern；
CodedBlockPatternLuma=CBP(3)<<3+CBP(2)<<2+CBP(1)<<1+CBP(0); （１２）
ここで、CodedBlockPatternLumaは、あらゆる輝度及び色差成分の同一位相のＣＢＰ情報を含む。
Ｉ１６ｘ１６以外の符号化モードの場合に、所定大きさの各ブロックの輝度及び色差成分のためのcoded_block_pattern構文要素のＣＢＰ情報の詳細な意味を図３５に図示した。Ｉ１６ｘ１６モードの場合は、輝度及び色差成分のためのマクロブロックのCodedBlockPatternLumaの詳細な意味を図３６に図示した。
図２４は、ブロックデータの文脈索引情報を得るための空間上の２つの隣接ブロックを図示した図である。一般的に、現在ブロックの文脈索引情報を得るために、空間上で左−上に隣接したブロックから得た文脈索引情報を利用し、符号化効率を高める。
本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ（情報処理機能を有する装置をいずれも含む）で読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取り可能なデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録装置の例としては、ＲＯＭ（リード オンリ メモリ）、ＲＡＭ（ランダム アクセス メモリ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置などがある。
本発明は、図面に図示された実施形態を参考に説明されたが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することができるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、登録請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
１００：空間上予測映像生成部
１２０：時間上予測映像生成部
１４０：符号化モード選択部
１６０：単一モード予測映像生成部
１４２：空間上ビット量／画質歪曲計算部
１４４：時間上ビット量／画質歪曲計算部
１４６：性能比較部

Claims (14)

  1. 映像符号化装置により実行される映像符号化方法であって、
    （ａ）前記映像符号化装置の予測映像生成手段が、少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じ符号化モードを適用して、前記現在映像に対する予測映像を生成する段階と、
    （ｂ）前記映像符号化装置の生成手段が、前記現在映像と前記生成された予測映像との残差を生成する段階と、
    （ｃ）前記映像符号化装置の符号化手段が、前記生成された残差を符号化することにより、ビットストリームを生成する段階と、
    を含むことを特徴とする映像符号化方法。
  2. 前記（ａ）段階は、
    （ａ１）前記映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用して、前記現在映像に対する空間上予測映像を生成する段階と、
    （ａ２）前記映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び同じ動き補間方法を適用して、前記現在映像に対する時間上予測映像を生成する段階と、
    （ａ３）前記生成された空間上予測映像と前記生成された時間上予測映像とを利用して、符号化モードを選択する段階と、
    （ａ４）前記選択された符号化モードを前記現在映像の映像成分それぞれに同一に適用して、前記現在映像に対する予測映像を生成する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１記載の映像符号化方法。
  3. 前記（ａ３）段階は、
    前記空間上予測映像と前記時間上予測映像とに対してそれぞれビット量と画質の歪曲とを計算し、前記計算された２つの値を合わせた値が最小値に該当する符号化モードを選択する、
    ことを特徴とする請求項２記載の映像符号化方法。
  4. コンピュータに、
    少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じ符号化モードを適用し、前記現在映像に対する予測映像を生成する段階と、
    前記現在映像と前記生成された予測映像との残差を生成する段階と、
    前記生成された残差を符号化することにより、ビットストリームを生成する段階と、
    を含む映像符号化方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
  5. 少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像で、前記映像成分それぞれに対して同じ符号化モードを適用して、前記現在映像に対する予測映像を生成する予測映像生成手段と、
    前記現在映像と前記生成された予測映像との残差を生成する生成手段と、
    前記残差を符号化することにより、ビットストリームを生成する符号化手段と、
    を備えることを特徴とする映像符号化装置。
  6. 前記予測映像生成手段は、
    前記映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用して、前記現在映像に対する空間上予測映像を生成する空間上予測映像生成手段と、
    前記映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び動き補間方法を適用して、前記現在映像に対する時間上予測映像を生成する時間上予測映像生成手段と、
    前記生成された空間上予測映像と前記生成された時間上予測映像とを利用して、符号化モードを選択する符号化モード選択手段と、
    前記選択された符号化モードを前記現在映像の映像成分それぞれに同一に適用して予測映像を生成する単一モード予測映像生成手段と、
    を備えることを特徴とする請求項５記載の映像符号化装置。
  7. 前記符号化モード選択手段は、
    イントラ方式での符号化モードそれぞれで、前記空間上予測映像に対するビット量と画質の歪曲とを計算する空間上ビット量／画質歪曲計算手段と、
    インター方式での符号化モードそれぞれで、前記時間上予測映像に対するビット量と画質の歪曲とを計算する時間上ビット量／画質歪曲計算手段と、
    前記計算されたビット量と画質歪曲とを合わせた値を比較して、前記イントラ方式での符号化モード及び前記インター方式での符号化モードのうち、前記合わせた値が最小値に該当する符号化モードを選択する性能比較手段と、
    を備えることを特徴とする請求項６記載の映像符号化装置。
  8. 映像復号化装置により実行される映像復号化方法であって、
    （ａ）前記映像復号化装置のデータ復元手段が、ビットストリームから少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との残差を復元する段階と、
    （ｂ）前記映像復号化装置の予測補償手段が、前記復元された残差に、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像を加えて、前記現在映像を復元する段階と、
    を含むことを特徴とする映像復号化方法。
  9. 前記（ｂ）段階は、
    （ｂ１）前記復元された残差がイントラ方式で符号化された場合、前記映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用し、前記現在映像の所定大きさのブロックに空間的に隣接した復元映像の画素から生成された予測映像を前記復元された残差に加えて、前記現在映像を復元する段階と、
    （ｂ２）前記復元された残差がインター方式で符号化された場合、前記映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び同じ動き補間方法を適用し、復元映像と前記現在映像との間の動き推定から生成された予測映像を前記復元された残差に加えて、前記現在映像を復元する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項８記載の映像復号化方法。
  10. 前記（ａ）段階は、ビットストリームに対してエントロピー復号化された結果を、所定大きさのブロック単位で逆量子化及び逆変換することにより、前記映像成分それぞれの残差を復元し、
    前記（ｂ）段階は、前記復元された映像成分それぞれの残差に、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像を加えることにより映像を復元する、
    ことを特徴とする請求項８記載の映像復号化方法。
  11. コンピュータに、
    ビットストリームから少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との残差を復元する段階と、
    前記復元された残差に、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像を加えて、前記現在映像を復元する段階と、
    を含む映像復号化方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
  12. ビットストリームから少なくとも２種以上の映像成分からなる現在映像と予測映像との残差を復元するデータ復元手段と、
    前記復元された残差に、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像を加えることにより、前記現在映像を復元する予測補償手段と、
    を備えることを特徴とする映像復号化装置。
  13. 前記予測補償手段は、
    前記復元された残差がイントラ方式で符号化された場合、前記映像成分それぞれに対して同じ予測方向を適用し、前記現在映像の所定大きさのブロックに空間的に隣接した復元映像の画素から生成された予測映像を前記復元された残差に加えて、前記現在映像を復元する空間上予測補償手段と、
    前記復元された残差がインター方式で符号化された場合、前記映像成分それぞれに対して同じブロック単位で同じ動きベクトル及び同じ動き補間方法を適用し、復元映像と前記現在映像との間の動き推定から生成された予測映像を前記復元された残差に加えて、前記現在映像を復元する時間上予測補償手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１２記載の映像復号化装置。
  14. 前記データ復元手段は、ビットストリームに対してエントロピー復号化された結果を、所定大きさブロック単位で逆量子化及び逆変換することにより、前記映像成分それぞれの残差を復元し、
    前記予測補償手段は、前記復元された映像成分それぞれの残差に、同じ符号化モードを適用して生成された予測映像を加えることにより、前記現在映像を復元する、
    ことを特徴とする請求項１２記載の映像復号化装置。
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