JP2020137118A - イントラ予測装置、画像復号装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】符号量の増大を抑制しつつ特定の予測モードの拡張モードを利用可能とする。【解決手段】対象ブロックのイントラ予測を行うイントラ予測装置は、前記対象ブロックに隣接する隣接参照画素列と前記隣接参照画素列よりも外側に位置する参照画素列とを含む複数の参照画素列のうち前記イントラ予測に適用する参照画素列を示す参照画素列シンタックスを取得し、前記参照画素列シンタックスが前記隣接参照画素列以外の参照画素列を示すことに応じて、前記参照画素列シンタックスが特定の予測モードについての拡張モードを示す情報であると解釈する。【選択図】図５

Description

本発明は、イントラ予測装置、画像復号装置、及びプログラムに関する。

静止画像又は動画像の伝送時・保存時のデータ量を圧縮するため、画像符号化方式の研
究が行われている。近年、画像符号化技術では、８Ｋ−ＳＨＶに代表されるような超高解
像度映像の普及が進んでおり、膨大なデータ量の動画像を伝送するための手法としてＡＶ
Ｃ／Ｈ．２６４やＨＥＶＣ／Ｈ．２６５などの符号化方式が知られている。

ＭＰＥＧ及びＩＴＵが合同で標準化を行っている次世代画像符号化方式であるＶＶＣの
評価用ソフトウェア（ＶＴＭ）では、フレーム内の空間的な相関を利用したイントラ予測
が利用されている。

イントラ予測では、符号化対象ブロックの周辺の復号済参照画素を利用して、Ｐｌａｎ
ａｒ予測、ＤＣ予測、及び６５通りの方向性予測の、計６７通りの予測モードの中から画
像符号化装置側で最適な予測モードが選択され、その情報が画像復号装置側へ送られる。

また、符号化対象ブロック及びその周辺ブロックは高い相関があるため、符号化対象ブ
ロックの左及び上のブロックで利用された予測モードと、それらの予測モードに近い方向
の予測モードとに優先順位をつけて、他の予測モードに対して相対的に少ないデータ量を
割り当てるＭｏｓｔ Ｐｒｏｂａｂｌｅ Ｍｏｄｅｓ（ＭＰＭ）の適用を可能としている
。

さらに、ＶＴＭにおいて、イントラ予測にＭＰＭを適用する際、Ｐｌａｎａｒ予測及び
ＤＣ予測以外の予測モードの場合には、複数の参照画素列のうちいずれか１列の参照画素
列を予測に用い、参照画素列を示すシンタックスもシグナリングする複数参照画素列予測
が実装されている（非特許文献１参照）。

ＪＶＥＴ−Ｌ１００１ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ （Ｄｒａｆｔ ３）

ところで、イントラ予測の予測モードのうちＰｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測は、他の予
測モードに比べて利用される頻度が高いため、このような利用頻度の高い特定の予測モー
ドに対して拡張モードを付与することで、予測精度を向上させ、符号化効率を改善できる
と考えられる。

しかしながら、拡張モードを利用可能とする場合、画像符号化装置から画像復号装置に
対して、予測モードを示すシンタックスに加えて、拡張モードに関する追加シンタックス
をシグナリングする必要があるため、追加シンタックスに起因して符号量が増大するとい
う問題がある。

そこで、本発明は、符号量の増大を抑制しつつ特定の予測モードの拡張モードを利用可
能とするイントラ予測装置、画像復号装置、及びプログラムを提供することを目的とする
。

第１の態様に係るイントラ予測装置は、原画像を分割して得た対象ブロックのイントラ
予測を行う。前記イントラ予測装置は、前記対象ブロックに隣接する隣接参照画素列と前
記隣接参照画素列よりも外側に位置する参照画素列とを含む複数の参照画素列のうち前記
イントラ予測に適用する参照画素列を示す参照画素列シンタックスを取得する取得部と、
前記隣接参照画素列を参照する特定の予測モードを含む複数の予測モードの中から前記イ
ントラ予測に適用する予測モードを決定する予測モード決定部とを備える。前記予測モー
ド決定部は、前記参照画素列シンタックスが前記隣接参照画素列以外の参照画素列を示す
ことに応じて、前記参照画素列シンタックスが前記特定の予測モードについての拡張モー
ドを示す情報であると解釈する。

第２の態様に係る画像復号装置は、第１の態様に係るイントラ予測装置を備える。

第３の態様に係るプログラムは、コンピュータを第１の態様に係るイントラ予測装置と
して機能させる。

本発明によれば、符号量の増大を抑制しつつ特定の予測モードの拡張モードを利用可能
とするイントラ予測装置、画像復号装置、及びプログラムを提供できる。

実施形態に係る画像符号化装置の構成を示す図である。 実施形態に係るイントラ予測の予測モードを示す図である。 実施形態に係る複数参照画素列予測を示す図である。 実施形態に係る画像復号装置の構成を示す図である。 実施形態に係るイントラ予測装置の構成を示す図である。 実施形態に係るイントラ予測装置の動作を示す図である。 実施形態に係る拡張モードの具体例２のＰＤＰＣを示す図である。

図面を参照して、実施形態に係る画像符号化装置及び画像復号装置について説明する。
実施形態に係る画像符号化装置及び画像復号装置は、ＭＰＥＧに代表される動画の符号化
及び復号をそれぞれ行う。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は
類似の符号を付している。

＜画像符号化装置の構成＞
まず、本実施形態に係る画像符号化装置について説明する。図１は、本実施形態に係る
画像符号化装置１の構成を示す図である。

図１に示すように、画像符号化装置１は、ブロック分割部１００と、減算部１１０と、
変換・量子化部１２０と、エントロピー符号化部１３０と、逆量子化・逆変換部１４０と
、合成部１５０と、メモリ１６０と、予測部１７０とを有する。

ブロック分割部１００は、動画像を構成するフレーム（或いはピクチャ）単位の入力画
像を複数のブロックに分割し、分割により得たブロックを減算部１１０に出力する。ブロ
ックのサイズは、例えば３２×３２画素、１６×１６画素、８×８画素、又は４×４画素
等である。ブロックの形状は正方形に限らず、長方形であってもよい。ブロックは、画像
符号化装置１が符号化を行う単位及び画像復号装置が復号を行う単位である。かかるブロ
ックはＣＵ（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と呼ばれることがある。

減算部１１０は、ブロック分割部１００から入力された符号化対象ブロックと、符号化
対象ブロックを予測部１７０が予測して得た予測画像との差分（誤差）を表す予測残差を
算出する。具体的には、減算部１１０は、ブロックの各画素値から予測画像の各画素値を
減算することにより予測残差を算出し、算出した予測残差を変換・量子化部１２０に出力
する。

変換・量子化部１２０は、ブロック単位で直交変換処理及び量子化処理を行う。変換・
量子化部１２０は、変換部１２１と、量子化部１２２とを有する。

変換部１２１は、減算部１１０から入力された予測残差に対して直交変換処理を行って
直交変換係数を算出し、算出した直交変換係数を量子化部１２２に出力する。直交変換と
は、例えば、離散コサイン変換（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓ
ｆｏｒｍ）や離散サイン変換（ＤＳＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒ
ｍ）、カルーネンレーブ変換（ＫＬＴ： Ｋａｒｈｕｎｅｎ-Ｌｏeｖｅ Ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍ）等をいう。

量子化部１２２は、変換部１２１から入力された直交変換係数を量子化パラメータ（Ｑ
ｐ）及び量子化行列を用いて量子化し、量子化した直交変換係数をエントロピー符号化部
１３０及び逆量子化・逆変換部１４０に出力する。なお、量子化パラメータ（Ｑｐ）は、
ブロック内の各直交変換係数に対して共通して適用されるパラメータであって、量子化の
粗さを定めるパラメータである。量子化行列は、各直交変換係数を量子化する際の量子化
値を要素として有する行列である。

エントロピー符号化部１３０は、量子化部１２２から入力された直交変換係数に対して
エントロピー符号化を行い、データ圧縮を行って符号化データ（ビットストリーム）を生
成し、符号化データを画像符号化装置１の外部に出力する。エントロピー符号化には、ハ
フマン符号やＣＡＢＡＣ（Ｃｏｎｔｅｘｔ−ｂａｓｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｉｎａｒ
ｙ Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ；コンテキスト適応型２値算術符号）等を用い
ることができる。なお、エントロピー符号化部１３０は、予測部１７０から予測に関する
シンタックス等の情報が入力され、入力された情報のエントロピー符号化も行う。

逆量子化・逆変換部１４０は、ブロック単位で逆量子化処理及び逆直交変換処理を行う
。逆量子化・逆変換部１４０は、逆量子化部１４１と、逆変換部１４２とを有する。

逆量子化部１４１は、量子化部１２２が行う量子化処理に対応する逆量子化処理を行う
。具体的には、逆量子化部１４１は、量子化部１２２から入力された直交変換係数を、量
子化パラメータ（Ｑｐ）及び量子化行列を用いて逆量子化することにより直交変換係数を
復元し、復元した直交変換係数を逆変換部１４２に出力する。

逆変換部１４２は、変換部１２１が行う直交変換処理に対応する逆直交変換処理を行う
。例えば、変換部１２１が離散コサイン変換を行った場合には、逆変換部１４２は逆離散
コサイン変換を行う。逆変換部１４２は、逆量子化部１４１から入力された直交変換係数
に対して逆直交変換処理を行って予測残差を復元し、復元した予測残差である復元予測残
差を合成部１５０に出力する。

合成部１５０は、逆変換部１４２から入力された復元予測残差を、予測部１７０から入
力された予測画像と画素単位で合成する。合成部１５０は、復元予測残差の各画素値と予
測画像の各画素値を加算して符号化対象ブロックを再構成（復号）し、復号したブロック
単位の復号画像をメモリ１６０に出力する。かかる復号画像は、再構成画像と呼ばれるこ
とがある。

メモリ１６０は、合成部１５０から入力された復号画像を記憶する。メモリ１６０は、
復号画像をフレーム単位で記憶する。メモリ１６０は、記憶している復号画像を予測部１
７０に出力する。さらに、メモリ１６０は、インター予測部１７１において算出された動
きベクトルをブロックごとに記憶する。なお、合成部１５０とメモリ１６０との間にルー
プフィルタが設けられてもよい。

予測部１７０は、ブロック単位で予測を行う。予測部１７０は、インター予測部１７１
と、イントラ予測部１７２と、切替部１７３とを有する。

インター予測部１７１は、メモリ１６０に記憶された復号画像を参照画像として用いて
、ブロックマッチングなどの手法により動きベクトルを算出し、符号化対象ブロックを予
測してインター予測画像を生成し、生成したインター予測画像を切替部１７３に出力する
。

インター予測部１７１は、複数の参照画像を用いるインター予測（典型的には、双予測
）や、１つの参照画像を用いるインター予測（片方向予測）の中から最適なインター予測
方法を選択し、選択したインター予測方法を用いてインター予測を行う。インター予測部
１７１は、インター予測に関する情報（動きベクトル等）をエントロピー符号化部１３０
に出力する。

イントラ予測部１７２は、メモリ１６０に記憶された復号画像のうち、符号化対象ブロ
ックの周辺にある復号画素値を参照してイントラ予測画像を生成し、生成したイントラ予
測画像を切替部１７３に出力する。以下において、イントラ予測の対象となるブロックを
対象ブロックと呼ぶ。

イントラ予測部１７２は、複数の予測モードの中から、対象ブロックに適用する最適な
予測モードを選択し、選択した予測モードを用いてイントラ予測を行う。図２は、本実施
形態に係るイントラ予測の予測モードを示す図である。

図２に示すように、０から６６までの６７通りの予測モードがある。予測モードのモー
ド「０」はＰｌａｎａｒ予測であり、予測モードのモード「１」はＤＣ予測であり、予測
モードのモード「２」乃至「６６」は方向性予測である。方向性予測において、矢印の方
向は予測方向を示し、矢印の起点は予測対象の画素の位置を示し、矢印の終点はこの予測
対象画素の予測に用いる参照画素の位置を示す。モード「２」〜「３３」は、イントラ予
測の対象ブロックの左側の参照画素を主として参照する予測モードである。一方で、モー
ド「３５」〜「６６」は、イントラ予測の対象ブロックの上側の参照画素を主として参照
する予測モードである。

イントラ予測部１７２は、複数参照画素列予測を行う機能を有する。図３は、本実施形
態に係る複数参照画素列予測を示す図である。図３に示す各円は、画素を表している。

図３に示すように、複数参照画素列予測は、イントラ予測において、複数の参照画素列
のうちいずれか１列の参照画素列を予測に用いて、参照画素列を示すシンタックスもシグ
ナリングする手法である。

図３において、複数の参照画素列が、対象ブロックに隣接する隣接参照画素列（０列目
）と、隣接参照画素列よりも外側に位置する第１参照画素列（１列目）と、第１参照画素
列よりも外側に位置する第２参照画素列（３列目）とを含む一例を示している。但し、第２参照画素列は、対象ブロックから２ラインの間隔を置いた画素列、すなわち、第１参照画素列（１列目）の外側に隣接する２列目の画素列であってもよい。

従来のイントラ予測では、イントラ予測の対象ブロックに隣接する画素を参照画素とし
て用いて対象ブロック内の各画素を予測しており、参照画素に隣接した予測対象画素に対
する予測精度が高い。一方、従来のイントラ予測は、参照画素から距離をとった予測対象
画素の予測効率が徐々に低下し、絵柄によっては平均的に見ると対象ブロック内の画素の
予測精度が必ずしも高くないという欠点がある。

この現象に着目し、複数参照画素列予測では、対象ブロックの平均的な予測精度を上げ
るために、対象ブロックに隣接する画素ではなく、数ラインはなれた画素列を参照画素と
して用いて予測を行う。

本実施形態において、ＶＴＭと同様に、イントラ予測にＭＰＭを適用する際に、複数参
照画素列予測を適用するものとする。また、複数参照画素列予測は、Ｐｌａｎａｒ予測及
びＤＣ予測以外の予測モードに適用される。すなわち、Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測は
、隣接参照画素列のみを参照する。

イントラ予測部１７２は、選択した予測モードに関するシンタックスをエントロピー符
号化部１３０に出力する。具体的には、イントラ予測部１７２は、予測モードに関するシ
ンタックスとして、参照画素列シンタックスと、ＭＰＭ適用可否シンタックスと、予測モ
ードシンタックスとをエントロピー符号化部１３０に出力する。エントロピー符号化部１
３０は、これらのシンタックスを含む符号化データを出力する。イントラ予測部１７２及
びエントロピー符号化部１３０は、参照画素列シンタックスを先にシグナリングし、その
後に予測モードシンタックスをシグナリングする。

参照画素列シンタックスは、複数の参照画素列のうち対象ブロックのイントラ予測に適
用する参照画素列を示すシンタックスである。ＭＰＭ適用可否シンタックスは、対象ブロ
ックのイントラ予測にＭＰＭを適用するか否かを示すシンタックスである。予測モードシ
ンタックスは、対象ブロックに適用する予測モードを示すシンタックスである。

詳細については後述するが、本実施形態では、参照画素列シンタックスが隣接参照画素
列（０列目）以外の参照画素列を示す場合、常にＭＰＭを適用することとしている。この
ため、参照画素列シンタックスが０列目以外の場合、イントラ予測部１７２及びエントロ
ピー符号化部１３０は、ＭＰＭ適用可否シンタックスをシグナリングしないとしてもよい
。

切替部１７３は、インター予測部１７１から入力されるインター予測画像とイントラ予
測部１７２から入力されるイントラ予測画像とを切り替えて、いずれかの予測画像を減算
部１１０及び合成部１５０に出力する。

＜画像復号装置の構成＞
次に、本実施形態に係る画像復号装置について説明する。図４は、本実施形態に係る画
像復号装置２の構成を示す図である。

図４に示すように、画像復号装置２は、エントロピー復号部２００と、逆量子化・逆変
換部２１０と、合成部２２０と、メモリ２３０と、予測部２４０とを有する。

エントロピー復号部２００は、画像符号化装置１により生成された符号化データを復号
し、量子化された直交変換係数を逆量子化・逆変換部２１０に出力する。また、エントロ
ピー復号部２００は、予測（イントラ予測及びインター予測）に関するシンタックスを取
得し、取得したシンタックスを予測部２４０に出力する。

逆量子化・逆変換部２１０は、ブロック単位で逆量子化処理及び逆直交変換処理を行う
。逆量子化・逆変換部２１０は、逆量子化部２１１と、逆変換部２１２とを有する。

逆量子化部２１１は、画像符号化装置１の量子化部１２２が行う量子化処理に対応する
逆量子化処理を行う。逆量子化部２１１は、エントロピー復号部２００から入力された量
子化直交変換係数を、量子化パラメータ（Ｑｐ）及び量子化行列を用いて逆量子化するこ
とにより、復号対象ブロックの直交変換係数を復元し、復元した直交変換係数を逆変換部
２１２に出力する。

逆変換部２１２は、画像符号化装置１の変換部１２１が行う直交変換処理に対応する逆
直交変換処理を行う。逆変換部２１２は、逆量子化部２１１から入力された直交変換係数
に対して逆直交変換処理を行って予測残差を復元し、復元した予測残差（復元予測残差）
を合成部２２０に出力する。

合成部２２０は、逆変換部２１２から入力された予測残差と、予測部２４０から入力さ
れた予測画像とを画素単位で合成することにより、元のブロックを再構成（復号）し、ブ
ロック単位の復号画像をメモリ２３０に出力する。

メモリ２３０は、合成部２２０から入力された復号画像を記憶する。メモリ２３０は、
復号画像をフレーム単位で記憶する。メモリ２３０は、フレーム単位の復号画像を画像復
号装置２の外部に出力する。なお、合成部２２０とメモリ２３０との間にループフィルタ
が設けられてもよい。

予測部２４０は、ブロック単位で予測を行う。予測部２４０は、インター予測部２４１
と、イントラ予測部２４２と、切替部２４３とを有する。

インター予測部２４１は、メモリ２３０に記憶された復号画像を参照画像として用いて
、復号対象ブロックをインター予測により予測する。インター予測部２４１は、エントロ
ピー復号部２００から入力されたシンタックス及び動きベクトル等に従ってインター予測
を行うことによりインター予測画像を生成し、生成したインター予測画像を切替部２４３
に出力する。

イントラ予測部２４２は、メモリ２３０に記憶された復号画像を参照し、エントロピー
復号部２００から入力されたシンタックスに基づいて、復号対象ブロックに対するイント
ラ予測によりイントラ予測画像を生成し、生成したイントラ予測画像を切替部２４３に出
力する。

本実施形態において、エントロピー復号部２００は、画像符号化装置１により生成され
た符号化データに対して構文解析処理（ｐａｒｓｉｎｇ）を行うことにより、符号化デー
タに含まれるシンタックスを抽出し、抽出したシンタックスをイントラ予測部２４２に出
力する。

イントラ予測部２４２は、エントロピー復号部２００から入力されたシンタックスに対
して復号処理（ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓ）を行うことでシンタックスを解釈し、シンタック
スに基づいて対象ブロックのイントラ予測を行い、イントラ予測により得たイントラ予測
画像を出力する。

イントラ予測部２４２は、複数の予測モードの中から対象ブロックのイントラ予測に適
用する予測モードを決定する。イントラ予測部２４２は、エントロピー復号部２００から
入力された参照画素列シンタックスが隣接参照画素列（０列目）以外の参照画素列を示す
ことに応じて、この参照画素列シンタックスが特定の予測モードの拡張モードを示す情報
であると解釈して、対象ブロックのイントラ予測に適用する予測モードを決定する。

このように、参照画素列シンタックスが隣接参照画素列（０列目）以外の参照画素列を
示す場合、参照画素列シンタックスを特定の予測モードの拡張モードを示す情報として用
いることを可能とし、拡張モードを示す追加シンタックスを不要としている。このため、
追加シンタックスに起因する符号量の増大を抑制できるため、符号量の増大を抑制しつつ
特定の予測モードの拡張モードを利用可能となる。

本実施形態において、特定の予測モードは、Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測である。イ
ントラ予測の予測モードのうちＰｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測は、他の予測モードに比べ
て利用される頻度が高いため、このような利用頻度の高い特定の予測モードに対して拡張
モードを付与することで、符号化効率を向上させることができる。

詳細については後述するが、拡張モードは、第１拡張モードと第２拡張モードとを含む
。具体的には、Ｐｌａｎａｒ予測の拡張モードは、Ｐｌａｎａｒ−１（第１拡張モード）
とＰｌａｎａｒ−２（第２拡張モード）とを含む。また、ＤＣ予測の拡張モードは、ＤＣ
−１（第１拡張モード）とＤＣ−２（第２拡張モード）とを含む。

イントラ予測部２４２は、参照画素列シンタックスが隣接参照画素列（０列目）以外の
参照画素列を示す場合、対象ブロックの周辺のブロックに適用された予測モードと特定の
予測モードとを含む複数の候補予測モード（ＭＰＭ）を生成する。以下において、複数の
候補予測モードを含むリストをＭＰＭリストと呼ぶ。

そして、イントラ予測部２４２は、エントロピー復号部２００から入力された参照画素
列シンタックスが隣接参照画素列（０列目）以外の参照画素列を示し、且つエントロピー
復号部２００から入力された予測モードシンタックスがＭＰＭリストのうち特定の予測モ
ードを示す場合、特定の予測モードの拡張モードをイントラ予測に適用すると決定する。

上述したように、複数の参照画素列は、隣接参照画素列（０列目）と、隣接参照画素列
よりも外側に位置する第１参照画素列（１列目）と、第１参照画素列よりも外側に位置す
る第２参照画素列（３列目）とを含む（図３参照）。イントラ予測部２４２は、参照画素
列シンタックスが第１参照画素列を示す場合（すなわち、参照画素列シンタックス＝「１
」の場合）、第１拡張モードをイントラ予測に適用するように決定する。イントラ予測部
２４２は、参照画素列シンタックスが第２参照画素列を示す場合（すなわち、参照画素列
シンタックス＝「２」の場合）、第２拡張モードをイントラ予測に適用するように決定す
る。

このように、本実施形態では、複数参照画素列予測を用いるイントラ予測において、参
照画素列シンタックスが０列目以外を示す場合に、Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測の拡張
モードの適用を可能にしている。

従来では、参照画素列シンタックスが０列目以外を示している場合に、Ｐｌａｎａｒ予
測及びＤＣ予測を含まないＭＰＭ（候補予測モード）が生成されるが、本実施形態ではそ
の制約を無くし、Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測を含むＭＰＭを生成するように変更する
。この変更によって、予測モードがＰｌａｎａｒ予測又はＤＣ予測、もしくは両方の予測
モードに対してのみ拡張モードを適用することが可能となる。

＜イントラ予測装置の構成＞
図５は、本実施形態に係るイントラ予測装置１０の構成を示す図である。本実施形態に
係るイントラ予測装置１０は、画像復号装置２に設けられる。

図５に示すように、イントラ予測装置１０は、エントロピー復号部２００と、イントラ
予測部２４２とを有する。イントラ予測部２４２は、参照画素列決定部２４２ａと、ＭＰ
Ｍ適用部２４２ｂと、予測モード決定部２４２ｃと、予測画像生成部２４２ｄと、メモリ
２３０ａとを有する。メモリ２３０ａは、図４に示したメモリ２３０の一部である。

参照画素列決定部２４２ａは、エントロピー復号部２００から入力された参照画素列シ
ンタックスに基づいて、対象ブロックのイントラ予測に適用する参照画素列（０列目、１
列目、又は３列目）を確認し、適用する参照画素列を示す情報をＭＰＭ適用部２４２ｂ及
び予測モード決定部２４２ｃに出力する。本実施形態において、参照画素列決定部２４２
ａは、参照画素列シンタックスを取得する取得部に相当する。

ＭＰＭ適用部２４２ｂは、参照画素列決定部２４２ａから入力された参照画素列を示す
情報と、エントロピー復号部２００から入力されたＭＰＭ適用可否シンタックスとに基づ
いて、ＭＰＭを適用するか否かを決定し、決定結果を予測モード決定部２４２ｃに出力す
る。

具体的には、ＭＰＭ適用部２４２ｂは、参照画素列が０列目である場合、ＭＰＭ適用可
否を決定するシンタックスを復号し、ＭＰＭを適用するか否かを決定する。一方、参照画
素列が０列目以外である場合には、ＭＰＭ適用部２４２ｂの処理はスキップされる。

予測モード決定部２４２ｃは、参照画素列決定部２４２ａから入力された参照画素列を
示す情報と、ＭＰＭ適用部２４２ｂから入力されたＭＰＭ適用可否の情報と、エントロピ
ー復号部２００から入力された予測モードシンタックスと、メモリ２３０ａに記憶された
周辺ブロックの予測モードとに基づいて、対象ブロックのイントラ予測に適用する予測モ
ードを決定し、決定した予測モードを予測画像生成部２４２ｄに出力する。予測モード決
定部２４２ｃの動作の詳細については後述する。

予測画像生成部２４２ｄは、参照画素列決定部２４２ａから入力された参照画素列を示
す情報と、予測モード決定部２４２ｃから入力された予測モードと、メモリ２３０ａに記
憶された参照画素値とに基づいて、対象ブロックのイントラ予測を行って予測画像を生成
し、生成した予測画像を出力する。

＜イントラ予測装置の動作＞
図６は、本実施形態に係るイントラ予測装置１０の動作を示す図である。

図６に示すように、ステップＳ１において、参照画素列決定部２４２ａは、エントロピ
ー復号部２００から参照画素列シンタックスを取得する。

ステップＳ１で取得された参照画素列フラグが０列目以外を示す場合（ステップＳ２：
ＮＯ）、ＭＰＭ適用部２４２ｂは、ＭＰＭ適用可否フラグの取得及び確認をスキップし、
ＭＰＭを適用すると決定する。

ステップＳ３において、予測モード決定部２４２ｃは、ＭＰＭ適用部２４２ｂがＭＰＭ
を適用すると決定したことに応じて、Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測を含むＭＰＭリスト
を生成する。本実施形態において、ＭＰＭリストの作成方法は、参照画素列がいずれの場
合においても「Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測を含む全ての予測モードを利用可能なＭＰ
Ｍリスト」のみに統合されるため、ＭＰＭリストの作成が簡易である。

ステップＳ４において、予測モード決定部２４２ｃは、エントロピー復号部２００から
予測モードシンタックスを取得する。

ステップＳ４で取得された予測モードシンタックスが、ステップＳ３で生成されたＭＰ
Ｍリスト中のＰｌａｎａｒ予測又はＤＣ予測を示す場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、予測
モード決定部２４２ｃは、Ｐｌａｎａｒ予測又はＤＣ予測の拡張モードを適用すると決定
する（ステップＳ６）。何番目の拡張モードが適用されるかは、参照画素列シンタックス
によって示される。ここで、拡張モードによって予測画像が生成される際に用いられる参
照画素列が何列目であるかは特に制約されない。予測画像生成部２４２ｄは、予測モード
決定部２４２ｃが決定した予測モードにより対象ブロックの予測画像を生成する。

一方、ステップＳ４で取得された予測モードシンタックスが、ステップＳ３で生成され
たＭＰＭリスト中のＰｌａｎａｒ予測又はＤＣ予測以外の予測モード（すなわち、方向性
予測）を示す場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ７において、予測モード決定部２
４２ｃは、参照画素列シンタックスが示す参照画素列を用い、且つ予測モードシンタック
スが示すＭＰＭリスト中の予測モードを適用すると決定する。予測画像生成部２４２ｄは
、予測モード決定部２４２ｃが決定した予測モードにより対象ブロックの予測画像を生成
する。

一方、ステップＳ１で取得された参照画素列フラグが０列目を示す場合（ステップＳ２
：ＹＥＳ）、ステップＳ８において、ＭＰＭ適用部２４２ｂは、エントロピー復号部２０
０からＭＰＭ適用可否フラグを取得する。

ステップＳ８で取得されたＭＰＭ適用可否フラグがＭＰＭ適用を示す場合（ステップＳ
９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０において、予測モード決定部２４２ｃは、Ｐｌａｎａｒ予
測及びＤＣ予測を含むＭＰＭリストを生成する。

ステップＳ１１において、予測モード決定部２４２ｃは、エントロピー復号部２００か
ら予測モードシンタックスを取得する。

ステップＳ１２において、予測モード決定部２４２ｃは、参照画素列シンタックスが示
す０列目の参照画素列を用い、且つ予測モードシンタックスが示すＭＰＭリスト中の予測
モードを適用すると決定する。予測画像生成部２４２ｄは、予測モード決定部２４２ｃが
決定した予測モードにより対象ブロックの予測画像を生成する。

一方、ステップＳ８で取得されたＭＰＭ適用可否フラグがＭＰＭを適用しないことを示
す場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ１３において、予測モード決定部２４２ｃは
、エントロピー復号部２００から予測モードシンタックスを取得する。

そして、ステップＳ１４において、予測モード決定部２４２ｃは、ＭＰＭリストを生成
せずに、参照画素列シンタックスが示す０列目の参照画素列を用い、且つ予測モードシン
タックスが示す予測モードを適用すると決定する。予測画像生成部２４２ｄは、予測モー
ド決定部２４２ｃが決定した予測モードにより対象ブロックの予測画像を生成する。

＜拡張モードの具体例１＞
拡張モードの他の具体例１について説明する。まず、Ｐｌａｎａｒ予測の拡張モードの
具体例について説明する。対象ブロックのサイズはｗｉｄｔｈ＝Ｍ，ｈｅｉｇｈｔ＝Ｎと
し、予測画素値（整数値）をｐｒｅｄ［ｉ］［ｊ］（ｉ＝０…Ｍ−１，ｊ＝０…Ｎ−１）
、参照画素値（整数値）をｐ［ｉ］［ｊ］、（ｉ＝−１，ｊ＝−１…Ｎ及びｉ＝−１…Ｍ
，ｊ＝−１）と表す。またαは重み係数であり、０＜α＜２Ｔである。

・従来のＰｌａｎａｒ予測

・第１拡張モード：Ｐｌａｎａｒ−１（参照画素列シンタックスが１の場合）

・第２拡張モード：Ｐｌａｎａｒ−２（参照画素列シンタックスが２の場合）

次に、ＤＣ予測の拡張モードの具体例について説明する。対象ブロックのサイズはｗｉ
ｄｔｈ＝Ｍ，ｈｅｉｇｈｔ＝Ｎとし、予測画素値（整数値）をｄｃＶａｌ、参照画素値（
整数値）をｐ［ｉ］［ｊ］（ｉ＝−１，ｊ＝−１…Ｎ及びｉ＝−１…Ｍ，ｊ＝−１）と表
す。

・従来のＤＣ予測

・第１拡張モード：ＤＣ−１（参照画素列シンタックスが１の場合）

・第２拡張モード：ＤＣ−２（参照画素列シンタックスが２の場合）

このように、拡張モードの具体例１において、拡張モードは、イントラ予測によって予
測画像を生成する予測処理として、特定の予測モード（Ｐｌａｎａｒ予測又はＤＣ予測）
に適用される予測処理とは異なる予測処理を適用するモードである。

Ｐｌａｎａｒ予測の拡張モード１及び２は、従来のＰｌａｎａｒ予測に適用される予測
の計算式とは異なる予測の計算式を適用する。また、Ｐｌａｎａｒ予測の拡張モード１及
び２は、予測の計算式が互いに異なっている。

ＤＣ予測の拡張モード１及び２は、従来のＤＣ予測に適用される予測の計算式とは異な
る予測の計算式を適用する。また、ＤＣ予測の拡張モード１及び２は、予測の計算式が互
いに異なっている。

＜拡張モードの具体例２＞
拡張モードの具体例２について説明する。拡張モードの具体例２は、イント予測の際に
、予測画像の補正処理を適用可能であることを前提としている。

拡張モードの具体例２において、拡張モードは、イントラ予測によって生成される予測
画像を補正する補正処理として、特定の予測モードに適用される補正処理とは異なる補正
処理を適用するモードである。

補正処理の方式は、予測画像を補正するものであればどのような方式であってもよいが
、例えば、ＰＤＰＣ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｉｎｔｒａ Ｐｒｅｄｉ
ｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）が補正処理に相当する。ＰＤＰＣとは、イントラ
予測によって生成される予測画像を、隣接参照画素を用いる位置依存の重み付けにより補
正する方式をいう。

例えば、ＰＤＰＣは、特定のモード（Ｐｌａｎａｒ予測、ＤＣ予測、水平（２６）、垂
直（５０）、斜め予測（２，６６）、及び斜め予測に近い方向の予測（３−９，５９−６
５））によって作成された予測画像に対して適用される。この場合、ＰＤＰＣの適用可否
のフラグはシグナリングされずに、上記のような特定の予測モードの際に適応的にＰＤＰ
Ｃが適用される。但し、複数画素列参照予測において、隣接参照画素列を用いない予測の
際にはＰＤＰＣは適用されない。

図７は、Ｐｌａｎａｒ予測、ＤＣ予測、水平（２６）、垂直（５０）に適用されるＰＤ
ＰＣを示す図である。

図７に示すように、ＰＤＰＣは、作成した予測画像中の予測画素ｐｒｅｄ（ｘ，ｙ）に
対して、上の参照画素（Ｒ_x,-1）、左の参照画素（Ｒ_-1,y）、左上の参照画素（Ｒ_-1,-1
）を、予測画素の座標（ｘ，ｙ）に応じて特定の割合で重みづけにより補正し、補正した
予測画素ｐｒｅｄ（ｘ’，ｙ’）を得る処理である。具体的には、参照画素から近い予測
画素には重みを大きくし、遠い予測画素には重みを小さくする、又は参照画素の重みを０
（すなわち予測画素のみ）にすることで、予測精度を向上させることができる。

拡張モードの具体例２においては、Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測に用いるＰＤＰＣの
重み又は範囲を複数パターン持たせるために、Ｐｌａｎａｒ予測又はＤＣ予測に対して、
拡張モードとして、重みの異なる（又は範囲の異なる）ＰＤＰＣを適用する。

まず、Ｐｌａｎａｒ予測の予測画像に適用するＰＤＰＣ及びその拡張モードについて説
明する。対象ブロックのサイズはｗｉｄｔｈ＝Ｍ，ｈｅｉｇｈｔ＝Ｎとし、予測画素値（
整数値）をｐｒｅｄ［ｉ］［ｊ］（ｉ＝０…Ｍ−１，ｊ＝０…Ｎ−１）、参照画素値（整
数値）をｐ［ｉ］［ｊ］、（ｉ＝−１，ｊ＝−１…Ｎ及びｉ＝−１…Ｍ，ｊ＝−１）と表
す。

・従来のＰｌａｎａｒ予測のＰＤＰＣ

[数７]
pred(x,y) = ( wL×R_-1,y+wT×R_x,-1+(64-wL-wT)×pred(x,y)+32)>>6
ただし、wT=32>>((y<<1)>>shift),wL=32>>((x<<1)>>shift),
shift=(log₂(width)-2+log₂(height)-2+2)>>2

・第１拡張モード：Ｐｌａｎａｒ−１（参照画素列シンタックスが１の場合）

[数８]
pred(x,y)=(wL×R_-1,y+wT×R_x,-1+(64-wL-wT)×pred(x,y)+32)>>6
ただし、wT=16>>((y<<1)>>shift),wL=16>>((x<<1)>>shift),
shift=(log₂(width)-2+log₂(height)-2+2)>>2

第１拡張モード（Ｐｌａｎａｒ−１）は、従来のＰｌａｎａｒ予測のＰＤＰＣに比べて
重み（強度）が半分になっているため、補正の度合いが小さくなる。

・第２拡張モード：Ｐｌａｎａｒ−２（参照画素列シンタックスが２の場合）

[数９]
pred(x,y)=(wL×R_-1,y+wT×R_x,-1+(64-wL-wT)×pred(x,y)+32)>>6
ただし、wT=64>>((y<<1)>>shift),wL=64>>((x<<1)>>shift),
shift=(log₂(width)-2+log₂(height)-2+2)>>2

第２拡張モード（Ｐｌａｎａｒ−２）は、従来のＰｌａｎａｒ予測のＰＤＰＣに比べて
重み（強度）が２倍になっているため、補正の度合いが大きくなる。

次に、ＤＣ予測の予測画像に適用するＰＤＰＣ及びその拡張モードについて説明する。
対象ブロックのサイズはｗｉｄｔｈ＝Ｍ，ｈｅｉｇｈｔ＝Ｎとし、予測画素値（整数値）
をｄｃＶａｌ、参照画素値（整数値）をｐ［ｉ］［ｊ］（ｉ＝−１，ｊ＝−１…Ｎ及びｉ
＝−１…Ｍ，ｊ＝−１）と表す。

・従来のＤＣ予測

[数１０]
pred(x,y)=(wL×R_-1,y+wT×R_x,-1-wTL×R_-1,-1+(64-wL-wT+wTL)×pred(x,y)+32)>>6
ただし、 wT = 32>>((y<<1)>>shift),wL=32>>((x<<1)>>shift), wTL=(wL>>4) + (wT>>4),
shift=(log₂(width)-2+log₂(height)-2+2)>>2.

・第１拡張モード：ＤＣ−１（参照画素列シンタックスが１の場合）

[数１１]
pred(x,y)=(wL×R_-1,y+wT×R_x,-1-wTL×R_-1,-1+(64-wL-wT+wTL)×pred(x,y)+32)>>6
ただし、wT = 16>>((y<<1)>>shift), wL=16>> ((x<<1)>>shift), wTL=(wL>>4) + (wT>>4)
,shift=(log₂(width)-2+log₂(height)-2+2)>>2.

第１拡張モード（ＤＣ−１）は、従来のＤＣ予測のＰＤＰＣに比べて重み（強度）が半
分になっているため、補正の度合いが小さくなる。

・第２拡張モード：ＤＣ−２（参照画素列シンタックスが２の場合）

[数１２]
pred(x,y)=(wL×R_-1,y+wT×R_x,-1-wTL×R_-1,-1+(64-wL-wT+wTL)×pred(x,y)+32)>>6
ただし、wT=64>>((y<<1)>>shift),wL=64>>((x<<1)>>shift),wTL=(wL>>4)+(wT>>4),
shift=(log₂(width)-2+log₂(height)-2+2)>>2.

第２拡張モード（ＤＣ−２）は、従来のＤＣ予測のＰＤＰＣに比べて重み（強度）が２
倍になっているため、補正の度合いが大きくなる。

なお、ＰＤＰＣの重み（強度）を変更する一例について説明したが、ｓｈｉｆｔの計算
式を変更することで、ＰＤＰＣを適用する画素範囲を変更してもよい。

＜その他の実施形態＞
上述した実施形態において、Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測の両方に対して拡張モード
を適用可能としたが、どちらか一方のみ拡張モードを適用可能としてもよい。例えば、Ｐ
ｌａｎａｒ予測にのみ拡張モードを適用してもよい。この場合、予測モード決定部２４２
ｃは、参照画素列シンタックスが０列目以外を示す場合、ＤＣ予測が含まれないＭＰＭリ
ストを作成しなければならない点に注意が必要である。

イントラ予測装置１０が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムにより提供
されてもよい。また、プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよ
い。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストール
することが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は
、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものでは
ないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。

また、イントラ予測装置１０が行う各処理を実行する回路を集積化し、イントラ予測装
置１０を有する半導体集積回路（チップセット、ＳｏＣ）を構成してもよい。

以上、図面を参照して実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のもの
に限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが
可能である。

１ ：画像符号化装置
２ ：画像復号装置
１０ ：イントラ予測装置
１００ ：ブロック分割部
１１０ ：減算部
１２０ ：変換・量子化部
１２１ ：変換部
１２２ ：量子化部
１３０ ：エントロピー符号化部
１４０ ：逆量子化・逆変換部
１４１ ：逆量子化部
１４２ ：逆変換部
１５０ ：合成部
１６０ ：メモリ
１７０ ：予測部
１７１ ：インター予測部
１７２ ：イントラ予測部
１７３ ：切替部
２００ ：エントロピー復号部
２１０ ：逆量子化・逆変換部
２１１ ：逆量子化部
２１２ ：逆変換部
２２０ ：合成部
２３０ ：メモリ
２３０ａ ：メモリ
２４０ ：予測部
２４１ ：インター予測部
２４２ ：イントラ予測部
２４２ａ ：参照画素列決定部
２４２ｂ ：ＭＰＭ適用部
２４２ｃ ：予測モード決定部
２４２ｄ ：予測画像生成部
２４３ ：切替部

Claims (8)

1. 原画像を分割して得た対象ブロックのイントラ予測を行うイントラ予測装置であって、
   前記対象ブロックに隣接する隣接参照画素列と前記隣接参照画素列よりも外側に位置す
   る参照画素列とを含む複数の参照画素列のうち前記イントラ予測に適用する参照画素列を
   示す参照画素列シンタックスを取得する取得部と、
   前記隣接参照画素列を参照する特定の予測モードを含む複数の予測モードの中から前記
   イントラ予測に適用する予測モードを決定する予測モード決定部と、を備え、
   前記予測モード決定部は、前記参照画素列シンタックスが前記隣接参照画素列以外の参
   照画素列を示すことに応じて、前記参照画素列シンタックスが前記特定の予測モードにつ
   いての拡張モードを示す情報であると解釈することを特徴とするイントラ予測装置。
2. 前記特定の予測モードは、Ｐｌａｎａｒ予測及びＤＣ予測のうち少なくとも一方である
   ことを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測装置。
3. 前記拡張モードは、前記イントラ予測によって予測画像を生成する予測処理として、前
   記特定の予測モードに適用される予測処理とは異なる予測処理を適用するモードであるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のイントラ予測装置。
4. 前記拡張モードは、前記イントラ予測によって生成される予測画像を補正する補正処理
   として、前記特定の予測モードに適用される補正処理とは異なる補正処理を適用するモー
   ドであることを特徴とする請求項２に記載のイントラ予測装置。
5. 前記予測モード決定部は、
   前記参照画素列シンタックスが前記隣接参照画素列以外の参照画素列を示す場合、前
   記対象ブロックの周辺のブロックに適用された予測モードと前記特定の予測モードとを含
   む複数の候補予測モードを生成し、
   前記イントラ予測に適用する予測モードを示す予測モードシンタックスを取得し、
   前記参照画素列シンタックスが前記隣接参照画素列以外の参照画素列を示し、且つ前
   記予測モードシンタックスが前記複数の候補予測モードのうち前記特定の予測モードを示
   す場合、前記拡張モードを前記イントラ予測に適用すると決定することを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれか１項に記載のイントラ予測装置。
6. 前記複数の参照画素列は、前記隣接参照画素列と、前記隣接参照画素列よりも外側に位
   置する第１参照画素列と、前記第１参照画素列よりも外側に位置する第２参照画素列とを
   含み、
   前記拡張モードは、第１拡張モードと第２拡張モードとを含み、
   前記予測モード決定部は、
   前記参照画素列シンタックスが前記第１参照画素列を示すことに応じて、前記第１拡
   張モードを前記イントラ予測に適用すると決定し、
   前記参照画素列シンタックスが前記第２参照画素列を示すことに応じて、前記第２拡
   張モードを前記イントラ予測に適用すると決定することを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１項に記載のイントラ予測装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のイントラ予測装置を備えることを特徴とする画
   像復号装置。
8. コンピュータを請求項１乃至６のいずれか１項に記載のイントラ予測装置として機能さ
   せることを特徴とするプログラム。

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