JP2018121284A - イントラ予測器、画像符号化装置、画像復号装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
がある。35通りの予測モードには、Planarモード(モード0)、DC(Direct Current)モード(モード1)と33通りの方向性予測モード(モード2〜モード34)が含まれる。HEVC/H.265では、輝度信号のイントラ予測の予測モードの符号化において、35通りの予測モードのうち1モードがブロック毎に選択される。他方、色差信号のイントラ予測モードの符号化において、輝度信号に比べて取りうるモード数を少なくすることで、符号量の低減が図られている。対象ブロックの色差信号では、符号化対象ブロックの輝度信号のイントラ予測モード(以下、DM:Derived Mode;デライブドモード)に加え、それ以外に所定の4モードのみが、イントラ予測モードの候補として許可されているに過ぎない。具体的には、非特許文献1に記載されているように、DMに加え、既存候補であるPlanarモード、DCモード、水平方向モード(モード10)、垂直方向モード(モード26)の合計5モードが選択肢となる(非特許文献1参照)。DMは、ダイレクトモード(Direct Mode)と呼ばれることもある。HEVC/H.265では、図12に示すように、これら5モードのイントラ予測モードにビット列が割り当てられる。
[1]の構成によれば、既存候補のいずれかと輝度信号のイントラ予測モードとが同一であるとき、イントラ予測モード候補において輝度信号のイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードの重複が回避される。そして、イントラ予測モード候補には、既存候補のいずれとも輝度信号のイントラ予測モードが異なるときよりも情報量が少ない符号が割り当てられる。そのため、復号される色差信号の画質を劣化させずに色差信号のイントラ予測モードの符号化効率を向上することができる。
[2]の構成によれば、色差信号のイントラ予測モードが輝度信号のイントラ予測モードと同一である頻度が、他のイントラ予測モードとなる頻度よりも高いとき、システム全体としてより情報量の少ない符号で色差信号のイントラ予測モードが表わされる。そのため、色差信号のイントラ予測モードの符号化効率が向上する。
[3]の構成によれば、輝度信号のイントラ予測モードに基づくイントラ予測画像との相関を有するイントラ予測画像を与えるイントラ予測モードの頻度が他の既存候補よりも高くなるとき、システム全体としてより情報量の少ない符号で色差信号のイントラ予測モードが表される。そのため、色差信号のイントラ予測モードの符号化効率が向上する。
[4]の構成によれば、既存候補のいずれかと輝度信号のイントラ予測モードとが同一であるとき、イントラ予測モード候補において輝度信号のイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードの重複が回避される。そして、イントラ予測モード候補には、既存候補のいずれとも輝度信号のイントラ予測モードが異なるときよりも情報量が少ない符号が割り当てられる。そのため、復号される色差信号の画質を劣化させずに色差信号のイントラ予測モードの符号化効率を向上することができる。
[5]の構成によれば、既存候補のいずれかと輝度信号のイントラ予測モードとが同一であるとき、イントラ予測モード候補において輝度信号のイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードの重複が回避される。そして、イントラ予測モード候補には、既存候補のいずれとも輝度信号のイントラ予測モードが異なるときよりも情報量が少ない符号が割り当てられる。そのため、情報量を低減した色差信号のイントラ予測モードの符号を色差信号の画質を劣化させずに復号することができる。
[6]の構成によれば、既存候補のいずれかと輝度信号のイントラ予測モードとが同一であるとき、イントラ予測モード候補において輝度信号のイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードの重複が回避される。そして、イントラ予測モード候補には、既存候補のいずれとも輝度信号のイントラ予測モードが異なるときよりも情報量が少ない符号が割り当てられる。そのため、復号される色差信号の画質を劣化させずに色差信号のイントラ予測モードの符号化効率を向上することができる。
(画像符号化装置)
本実施形態に係る画像符号化装置1の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る画像符号化装置1の構成を示す概略ブロック図である。以下の説明では、主に画像符号化装置1がHEVC/H.265に基づく画像符号化処理を行う場合を例にする。
次に、本実施形態に係る画像復号装置2の構成について説明する。図2は、本実施形態に係る画像復号装置2の構成を示す概略ブロック図である。以下の説明では、主に画像復号装置2がHEVC/H.265に基づく画像復号処理を行う場合を例にする。
加算部204、統合部205、メモリ206およびイントラ予測部207を含んで構成される。逆量子化部202、逆変換部203および加算部204が行う処理は、画像符号化装置1の逆量子化部106、逆変換部107および加算部108が行う処理とそれぞれ同様である。
イントラ予測部207は、メモリ206に記憶された画像参照ブロックの復号画像ブロックを参照して、色差信号について定めた代表イントラ予測モードを用いてイントラ予測を行う。イントラ予測部207は、イントラ予測を行って得られた予測画像ブロックを加算部204に出力する。
次に、本実施形態に係る画像符号化装置1のイントラ予測部110の構成について説明する。図3は、本実施形態に係るイントラ予測部110の構成を示す概略ブロック図である。イントラ予測部110は、予測画像生成部1101、DM判定部1102、ビット割り当て決定部1103およびイントラ予測モード符号化部1104を含んで構成される。
また、予測画像生成部1101は、上述したように輝度信号について代表イントラ予測モードを定め、定めた代表イントラ予測モードをDM判定部1102に出力する。
例えば、輝度信号のイントラ予測モードが、参照方向が左斜め上のモード(モード18)である場合、輝度信号のイントラ予測モードは既存候補のいずれとも異なる。この場合、DM判定部1102は、モード番号が「0,1,10,26,18」である5モードをイントラ予測モード候補として定める。
DM判定部1102は、定めたイントラ予測モード候補を予測画像生成部1101とビット割り当て決定部1103に出力する。
なお、イントラ予測モード復号部2071は、各ブロックについてエントロピー復号部201から入力される輝度信号のイントラ予測モードの符号を復号して輝度信号の代表イントラ予測モードを定める。イントラ予測モード復号部2071は、輝度信号の代表イントラ予測モードをDM判定部2072に出力する。
輝度信号のイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードが存在しないと判定するとき、DM判定部2072は、既存候補に輝度信号のイントラ予測モードをDMとして加えてなる一群のイントラ予測モードをイントラ予測モード候補として定める。
輝度信号のイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードが存在すると判定するとき、DM判定部2072は、既存候補から輝度信号のイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードを除外し、輝度信号のイントラ予測モードをDMとして加えてなる一群のイントラ予測モードをイントラ予測モード候補として定める。
DM判定部2072は、定めたイントラ予測モード候補をビット割り当て決定部2073に出力する。
次に、イントラ予測モードについてHEVC/H.265を例に説明する。HEVC/H.265に規定された35種類のイントラ予測モードには、0〜34のいずれかのモード番号が与えられている。35種類のイントラ予測モードには、方向性予測モード、DCモードおよびPlanarモードがある。方向性予測は、画像参照ブロック内の所定の参照画素のうち参照方向の線分の左右両側にそれぞれ最も近い方向の2つの画素の画素値を補間して対象ブロック内の各画素の画素値を算出するイントラ予測モードである。参照方向は、図6に示すように左斜め下から右斜め上までの33方向である。各参照方向について2から34のいずれかのモード番号が右回りに昇順に付されている。参照方向は水平方向および垂直方向に近いほど密に分布し、対象ブロックの対角方向に近いほど疎らに分布している。図6に示す例では、参照方向を示す矢印の起点は、対象ブロックの中心に設定されている。33方向のイントラ予測モードのうち、モード10、モード26、モード34は、それぞれ参照方向が、左方、上方、右斜め上であるイントラ予測モードである。モード10、モード26は、それぞれ水平方向モード、垂直方向モードに相当する。水平方向モード、垂直方向モードは、それぞれINTRA_Horizontal、INTRA_Verticalと表記されることがある。
次に、本実施形態に係るビット割り当ての一例について説明する。
図8は、本実施形態に係るビット割り当ての一例を示す図である。図8において、各列は輝度信号の代表イントラ予測モードを示す。各行は色差信号のイントラ予測モード候補のモード番号を示す。カッコ内の100等の数値は、その左隣に表示されるイントラ予測モード候補についてのビット割り当てを示す。「-」は、輝度信号の代表イントラ予測モードと重複するために棄却された既存候補を示す。また、最下行の「DM (0)」は、DMに対するビット割り当てが「0」であることを示す。図8の第2列に示す例では、輝度信号の代表イントラ予測モードがPlanarモードであるとき、ビット割り当て決定部1103、2073は、既存候補である垂直方向モード、水平方向モード、DCモードに対するビット割り当てをそれぞれ「100」、「101」、「11」と定め、DMのビット割り当てを「0」と定める。
次に、本実施形態に係る色差信号のイントラ予測モードの符号化処理について説明する。
図9は、本実施形態に係る色差信号のイントラ予測モードの符号化処理を示すフローチャートである。図9に示す処理は、各ブロックについて実行される。
(ステップS120)DM判定部1102は、輝度信号の代表イントラ予測モードが既存候補のいずれかと同一であるか否かを判定する。同一であると判定するとき(ステップS120 YES)、ステップS130の処理に進む。同一ではないと判定するとき(ステップS120 NO)、ステップS150の処理に進む。
(ステップS140)ビット割り当て決定部1103は、各イントラ予測モード候補にビット割り当てを定める。ここで、ビット割り当て決定部1103は、残りの既存候補のいずれのイントラ予測モード候補に対して情報量が所定の情報量よりも少ないビット割り当てを定める。その後、ステップS170の処理に進む。
(ステップS160)ビット割り当て決定部1103は、各イントラ予測モード候補に対して所定の情報量のビット割り当てを定める。その後、ステップS170の処理に進む。
(ステップS180)イントラ予測モード符号化部1104は、色差信号の代表イントラ予測モードを、そのモードについて定めたビット割り当てを用いて符号化する。その後、図9に示す処理を終了する。
次に、本実施形態に係る色差信号のイントラ予測モードの復号処理について説明する。
図10は、本実施形態に係る色差信号のイントラ予測モードの復号処理を示すフローチャートである。図10に示す処理は、各ブロックについて実行される。ステップS220〜S260の処理は、図9のS120〜S160の処理と同様であるため、その説明を援用する。但し、ステップS220、S230、S250の処理をDM判定部2072が実行し、ステップS240、S260の処理をビット割り当て決定部2073が実行する。
(ステップS270)イントラ予測モード復号部2071は、輝度信号のイントラ予測モードの符号を、ビット割り当て決定部2073が定めたビット割り当てを用いて復号し、色差信号の代表イントラ予測モードを特定する。その後、図10の処理を終了する。
ここで、既存候補がPlanarモード、DCモード、水平方向モード及び垂直方向モードであって、輝度信号のイントラ予測モードがPlanarモードである場合を仮定する。その場合、Planarモードと、残りの既存候補であるDCモード、水平方向モード及び垂直方向モードがイントラ予測モード候補として選択される。図8に例示されるビット割り当てによれば、イントラ予測モード候補の1つであるDCモードに2ビットの符号「11」が割り当てられる。これに対し、輝度信号のイントラ予測モードが、既存候補のいずれとも異なるときには、DCモードに3ビットの符号「111」が割り当てられる。
また、画像復号装置2は、イントラ予測部207を備え、色差信号のイントラ予測モードの符号を、イントラ予測部207が定めたイントラ予測モード候補のいずれかを用いて復号する。
ここで、輝度信号のイントラ予測モードがPlanarモードである場合を仮定する。図8に例示されるビット割り当てによれば、輝度信号のイントラ予測モード(DM)に1ビットの符号「0」と他のイントラ予測モード候補よりも情報量が少ない符号が割り当てられる。また、Planarモードは、4つの既存候補の1つと同一であるので、DCモードに2ビットの符号「11」が割り当てられる。これに対し、輝度信号のイントラ予測モードが既存候補のいずれとも異なる場合、例えば、モード18である場合には、DCモードに3ビットの符号「111」が割り当てられる。
上述した例では、輝度信号のイントラ予測モードに基づくイントラ予測画像と相関を有するイントラ予測画像を与えるイントラ予測モードは、輝度信号のイントラ予測モードが、Planarモード、DCモード、水平方向モード、垂直方向モードであるとき、それぞれDCモード、Planarモード、垂直方向モード、水平方向モードである。図8に例示されるビット割り当てによれば、これらのイントラ予測モードに2ビットの符号「11」が割り当てられる。この符号は、輝度信号のイントラ予測モード(DM)が既存候補のいずれとも異なるイントラ予測モードである場合に割り当てられる3ビットの符号よりも情報量が少ない。
また、上述した実施形態における画像符号化装置1もしくは画像復号装置2の一部、イントラ予測部110、207の一部、または全部をLSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。画像符号化装置1もしくは画像復号装置2の一部、イントラ予測部110、207の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
Claims (6)
- ブロック毎に色差信号のイントラ予測モードを定めるイントラ予測器であって、
輝度信号のイントラ予測モードが所定のイントラ予測モードである既存候補のいずれかと同一であるとき、
前記既存候補のうち前記輝度信号のイントラ予測モードとは異なるイントラ予測モードと前記輝度信号のイントラ予測モードとをイントラ予測モード候補として選択し、
前記イントラ予測モード候補に、前記輝度信号のイントラ予測モードが前記既存候補のいずれとも異なるときより情報量が少ない符号を割り当てること
を特徴とするイントラ予測器。 - 前記イントラ予測モード候補のうち前記輝度信号のイントラ予測モードに、前記イントラ予測モード候補の他のイントラ予測モードに対する符号よりも情報量が少ない符号を割り当てること
を特徴とする請求項1に記載のイントラ予測器。 - 前記既存候補のいずれかと輝度信号のイントラ予測モードが同一であるとき、
前記他のイントラ予測モードのうち、前記輝度信号のイントラ予測モードに基づくイントラ予測画像との相関を有するイントラ予測画像を与えるイントラ予測モードに、前記輝度信号のイントラ予測モードが前記既存候補のいずれとも異なるときより情報量が少ない符号を割り当てること
を特徴とする請求項2に記載のイントラ予測器。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のイントラ予測器を備え、
前記色差信号のイントラ予測モードを、前記イントラ予測モード候補のいずれかに割り当てられた符号を用いて符号化すること
を特徴とする画像符号化装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のイントラ予測器を備え、
前記色差信号のイントラ予測モードの符号を、前記イントラ予測モード候補のいずれかを用いて復号する
ことを特徴とする画像復号装置。 - コンピュータに
ブロック毎に色差信号のイントラ予測モードを定めるイントラ予測器であって、
輝度信号のイントラ予測モードが所定のイントラ予測モードである既存候補のいずれかと同一であるとき、
前記既存候補のうち前記輝度信号のイントラ予測モードとは異なるイントラ予測モードと前記輝度信号のイントラ予測モードとをイントラ予測モード候補として選択し、
前記イントラ予測モード候補に、前記輝度信号のイントラ予測モードが前記既存候補のいずれとも異なるときより情報量が少ない符号を割り当てること
を特徴とするイントラ予測器として機能させるためのプログラム。
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