JP2023105190A - 映像符号化又は映像復号装置、映像符号化又は映像復号方法、プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】画面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御すること。【解決手段】画面内予測装置１００は、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と上記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、上記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの上記ユニットの端部を所定方向にまたいで上記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御する制御部１１５を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、映像符号化又は映像復号 装置、映像符号化又は映像復号方法、映像符号化又は映像復号処理のためのプログラム、及び記録媒体に関する。
画面内予測符号化では、処理対象ブロックに隣接する再構築画像から画面内予測画像を生成する。例えば非特許文献１に記載されているＨＥＶＣ（High Efficiency Video Coding）規格などでは、処理対象ブロックに対してそれぞれ左方向に隣接する１画素及び上方向に隣接する１画素に対応する再構築画像を参照範囲に設定することで、画面内予測画像を生成する。
R. Joshi et al., " High Efficiency Video Coding (HEVC) Screen Content Coding: Draft 5" document JCTVC-V1005, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 22nd Meeting: Geneva, CH, 15-21 Oct. 2015.
しかしながら、画面内予測に使用される画像の使用範囲を拡大すると、その拡大する範囲に応じて、映像符号化装置および映像復号装置で用いられるラインバッファのサイズ要求が増大するという問題がある。このため、画面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御することが望まれる。
本発明の目的は、画面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御することを可能にする映像符号化又は映像復号装置、映像符号化又は映像復号方法、プログラム、及び記録媒体を提供することにある。
本発明の一つの態様によれば、映像符号化又は映像復号装置は、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御する制御部を備える。
本発明の一つの態様によれば、映像符号化又は映像復号方法は、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御すること、を含む。
本発明の一つの態様によれば、プログラムは、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御すること、を含む映像符号化又は映像復号処理をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
本発明の一つの態様によれば、記録媒体は、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御すること、を含む映像符号化又は映像復号処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な非一時的記録媒体である。
本発明の一つの態様によれば、画面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御することが可能になる。なお、本発明により、当該効果の代わりに、又は当該効果とともに、他の効果が奏されてもよい。
図１は、水平画素ｂｗが４画素、垂直画素Ｂｈが４画素からそれぞれ構成される処理対象ブロックに対して、上述したＨＥＶＣ規格において画面内予測に用いる再構築画像の具体例を示す図である。 図２は、水平画素ｂｗが４画素、垂直画素Ｂｈが４画素からそれぞれ構成される処理対象ブロックに対して、拡大された参照範囲の具体例を示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係る画面内予測装置１００の概略的な構成の一例を示す説明図である。 図４は、第１の実施形態に係る領域制御処理部１１０の概略的な構成の例を示すブロック図である。 図５は、領域制御処理部１１０に係る処理の具体例を説明するための図である。 図６は、画面内予測装置１００により行われる処理の流れの例を説明するためのフローチャートである。 図７は、第１の実施形態の実施例に係る効果を説明するための図である。 図８は、映像符号化装置８００の概略的な構成を示すブロック図である。 図９は、映像復号装置９００の概略的な構成を示すブロック図である。 図１０は、画面内予測装置１００が適用される情報処理システム１００の概略的な構成を示すブロック図である。 図１１は、上述した映像符号化装置８００と上述した映像復号装置９００とが、無線伝送路又は有線伝送路などの伝送路３００で接続されるシステムを示す図である。 図１２は、第２の実施形態に係る映像符号化装置８００の概略的な構成の例を示すブロック図である。 図１３は、第２の実施形態に係る映像復号装置９００の概略的な構成の例を示すブロック図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、同様に説明されることが可能な要素については、同一の符号を付することにより重複説明が省略され得る。
説明は、以下の順序で行われる。
１．関連技術
２．実施形態の概要
３．第１の実施形態
３．１．画面内予測装置１００の構成
３．２．技術的特徴
３．３．具体例
３．４．適用例
３．５．変形例
４．第２の実施形態
４．１．構成
４．２．技術的特徴
５．他の形態
＜＜１．関連技術＞＞
本発明の実施形態に関連する技術として、映像符号化処理及び映像復号処理で行われる画面内予測について説明する。
下記の参考文献１に記載されているように、例えば、ＨＥＶＣ（High Efficiency Video Coding）規格の画面内予測符号化では、処理対象ブロックに隣接する再構築画像から画面内予測画像を生成する。
参考文献１：R. Joshi et al., " High Efficiency Video Coding (HEVC) Screen Content Coding: Draft 5" document JCTVC-V1005, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 22nd Meeting: Geneva, CH, 15-21 Oct. 2015.
図１は、水平画素ｂｗが４画素、垂直画素Ｂｈが４画素からそれぞれ構成される処理対象ブロックに対して、上述したＨＥＶＣ規格において画面内予測に用いる再構築画像の具体例を示す図である。また、図１に示すように、画面内予測のために参照される再構築画像の参照範囲は、左方向Ｋｌｅｆｔに１画素、上方向Ｋｕｐに１画素である。
また、下記の参考文献２及び３では、画面内予測の予測効率を改善するために、画面内予測に用いられる参照範囲を拡大することが提案されている。
参考文献２：J. Pfaff et al., "Intra prediction modes based on neural networks", JVET-J0037, Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 10th Meeting: San Diego, US, 10-20 Apr. 2018.
参考文献３：P. Lin et al., "Multiple reference line intra prediction based on JEM7.0", JVET-J0070, Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 10th Meeting: San Diego, US, 10-20 Apr. 2018.
例えば、図２は、水平画素ｂｗが４画素、垂直画素Ｂｈが４画素からそれぞれ構成される処理対象ブロックに対して、拡大された参照範囲の具体例を示す図である。図２に示すように、再構築画像を参照する参照範囲は、左方向Ｋｌｅｆｔに４画素、上方向Ｋｕｐに４画素となる。
＜＜２．実施形態の概要＞＞
まず、本発明の実施形態の概要を説明する。
（１）技術的課題
上述したように画面内予測に使用される画像の使用範囲（参照範囲）を拡大すると、映像符号化装置および映像復号装置で用いられるラインバッファのサイズ要求が増大するという問題がある。
具体的には、符号化対象のピクチャの水平画素数をｗ画素とし、画素ビット精度をｂｉｔＤｅｐｔｈビットとして、画面内予測に用いる参照画像の上方向の範囲Ｋｕｐを１画素から４画素に拡大した場合には、ラインバッファのサイズ要求は、ｗ＊ｂｉｔＤｅｐｔｈビットからｗ＊ｂｉｔＤｅｐｔｈ＊４ビットに増大する。このため、画面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御することが望まれる。
そこで、本実施形態に係る目的は、面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御することである。
（２）技術的特徴
本発明の一態様である実施形態では、例えば、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御する。
これにより、例えば、画面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御することが可能になる。
なお、上述した技術的特徴は本発明の実施形態の具体的な一例であり、当然ながら、本発明の実施形態は上述した技術的特徴に限定されない。
＜＜３．第１の実施形態＞＞
図３～図１１を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
＜３．１．画面内予測装置１００の構成＞
図３を参照して、第１の実施形態に係る画面内予測装置１００の構成の例を説明する。図３は、本発明の実施形態に係る画面内予測装置１００の概略的な構成の一例を示す説明図である。図３を参照すると、画面内予測装置１００は、領域制御処理部１１０、参照画像生成部１２０、及び予測画像生成部１３０を含む。
以上のような構成からなる画面内予測装置１００において、領域制御処理部１１０は、画面内予測に使用される画像（再構築画像）の使用範囲（参照範囲）を制御する。参照画像生成部１２０は、領域制御処理部１１０により制御される使用範囲に基づいて、再構築画像から参照画像を生成する。予測画像生成部１３０は、参照画像生成部１２０により生成された参照画像から予測画像を生成する。
図４を参照して、領域制御処理部１１０の構成の例を説明する。図４は、第１の実施形態に係る領域制御処理部１１０の概略的な構成の例を示すブロック図である。図４を参照すると、領域制御処理部１１０は、第１の導出部１１１、第２の導出部１１３、及び制御部１１５を含む。具体的な各部で行われる動作などについては、以下で説明する。
＜３．２．技術的特徴＞
次に、第１の実施形態に係る技術的特徴を説明する。
領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と上記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、上記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの上記ユニットの端部を所定方向にまたいで上記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御する。
上記所定方向は、例えば画面上方向、画面左方向など、任意の方向でよいが、以下では、主に、画面上方向であることを想定して説明する。
（１）ユニット
上記ユニットは、画素サンプルを符号化するためのシンタクスストラクチャを含む。とりわけ、上記ユニットは、スライスに含まれる１つの符号化ツリーユニットである。なお、上記ユニットは、上述したように処理対象ブロックを含むので親ブロックとして捉えることも可能である。上記ユニットを、「親ブロック」と呼んでもよい。
（２）所定の最大範囲
上記所定の最大範囲は、具体的には、上記符号化ツリーユニットの端部を上記所定方向にまたいで上記画面内予測に使用可能な最大範囲である。
例えば、上記所定方向が画面上方向である場合には、上記所定の最大範囲は、上記符号化ツリーユニットの上端部を基準として、当該上端部から画面上方向に向かって上記画面内予測に使用可能（参照可能）な最大範囲である。
（３）第１の境界位置の導出及び適用
領域制御処理部１１０（第１の導出部１１１）は、上記符号化ツリーユニットの位置と上記所定の最大範囲とに基づいて、上記符号化ツリーユニットの端部を上記所定方向にまたいで上記画面内予測に使用可能な画像位置であって上記符号化ツリーユニットから上記所定方向に最も離れた第１の境界位置を導出する。
例えば、上記所定方向が画面上方向である場合には、領域制御処理部１１０（第１の導出部１１１）は、上記符号化ツリーユニットの上端部の位置と上記所定の最大範囲とに基づいて、上記符号化ツリーユニットの上端部を基準として画面上方向に最も離れた位置を、上記第１の境界位置として導出する。
このように上記第１の境界位置が導出される場合、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、上記画面内予測に使用される候補画像の位置と上記第１の境界位置との関係に基づいて、上記符号化ツリーユニットの端部を上記所定方向にまたいで上記画面内予測に使用される上記部分範囲を、上記所定の最大範囲以下に制御する。
領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、例えば、上記処理対象ブロックの位置から見て、上記画面内予測に使用される候補画像の中に、上記第１の境界位置よりも離れている候補画像がある場合には、上記部分範囲を、上記所定の最大範囲以下に制御する。
（４）第２の境界位置の導出及び適用
領域制御処理部１１０（第２の導出部１１３）は、上記処理対象ブロックの位置と、上記画面内予測において上記所定方向に使用される候補画像の候補範囲とに基づいて、上記画面内予測に使用される候補画像の位置であって上記処理対象ブロックから上記所定方向に最も離れた第２の境界位置を導出する。
例えば、上記所定方向が画面上方向である場合には、領域制御処理部１１０（第２の導出部１１３）は、上記処理対象ブロックの上端部の位置と、上記画面内予測において画面上方向に使用される候補画像の候補範囲とに基づいて、上記処理対象ブロックの上端部を基準として画面上方向に最も離れた候補画像の候補位置を、上記第２の境界位置として導出する。
このようにして上記第２の境界位置が導出される場合、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、上記第１の境界位置と上記第２の境界位置の関係に基づいて、上記符号化ツリーユニットの端部を上記所定方向にまたいで上記画面内予測に使用される上記部分範囲を、上記所定の最大範囲以下に制御する。
具体的に、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、上記処理対象ブロックの位置に対して、上記第２の境界位置が上記第１の境界位置よりも上記所定方向に離れている場合には、上記符号化ツリーユニットの端部を上記所定方向にまたいで上記画面内予測に使用される上記部分範囲を、上記所定の最大範囲以下に制御する。
例えば、上記所定方向が画面上方向である場合には、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、上記処理対象ブロックの上端部の位置に対して、上記第２の境界位置が上記第１の境界位置よりも画面上方向に離れている場合には、上記部分範囲を、上記所定の最大範囲以下に制御する。
また、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、上記処理対象ブロックの位置に対して、上記第２の境界位置が上記第１の境界位置よりも上記所定方向に離れていない場合には、上記符号化ツリーユニットの端部を上記所定方向にまたいで上記画面内予測に使用される上記部分範囲を、上記候補範囲に制御する。
例えば、上記所定方向が画面上方向である場合には、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、上記処理対象ブロックの位置に対して、上記第２の境界位置が上記第１の境界位置よりも画面上方向に離れていない場合には、上記部分範囲を、上記候補範囲に制御する。
＜３．３．具体例＞
次に、画面内予測装置１００で行われる処理の具体例について説明する。
（１）領域制御処理部１１０
領域制御処理部１１０に係る処理の具体例を説明する。図５は、領域制御処理部１１０に係る処理の具体例を説明するための図である。
まず、変数を次のように定義する。
図５に示すように、上記処理対象ブロック５０１が属する符号化ツリーユニット５０３の上端部を画面上方向にまたいで使用可能（参照可能）な上記所定の最大範囲をＫｍａｘ画素とする。また、上記処理対象ブロック５０１の画面内予測に用いる候補画像５０５（参照画像）の画面上方向の候補範囲をＫｕｐ画素、画面左方向の候補範囲をＫｌｅｆｔ画素とする。なお、本具体例では、説明の簡略化のため、ＫｍａｘはＫｕｐ未満とする。
領域制御処理部１１０（制御部１１５）が適応的に制御する上記使用範囲、すなわち、上記処理対象ブロック５０１の画面内予測に用いる画像（再構築画像）の画面上方向の使用範囲をＫ画素とする。
ピクチャに関しては、次のように定義する。ピクチャ左上端部を水平垂直座標系の原点（ｘ，ｙ）＝（０，０）とし、画面右方向を＋ｘ方向、画面下方向を＋ｙをする。また、ピクチャの水平画素数をｗ画素、垂直画素数をｈ画素とする。
次に、処理対象ブロックに関しては、次のように定義する。まず、上記処理対象ブロックの左上角位置の座標を（ｃｕｒ＿ｂｘ，ｃｕｒ＿ｂｙ）とする。また、上記処理対象の画像ブロックの水平画素数をｃｕｒ＿ｂｗ画素、垂直画素数をｃｕｒ＿ｂｈ画素とする。
次に、上記符号化ツリーユニットに関して、次のように定義する。上記符号化ツリーユニットの左上角位置の座標を（ｃｕｒ＿ｃｕｘ，ｃｕｒ＿ｃｕｙ）とする。また、上記符号化ツリーユニットの水平画素数をｃｕｗ画素、垂直画素数をｃｕｈ画素とする。
なお、説明の簡略化のため、ｃｕｒ＿ｂｗおよびｃｕｒ＿ｂｈは、それぞれｃｕｗ未満およびｃｕｈ未満とする。また、上述したようにピクチャ左上端部を水平垂直座標系の原点（０，０）とするので、ｃｕｒ＿ｃｕｘおよびｃｕｒ＿ｃｕｙは、それぞれｃｕｒ＿ｂｘ以下およびｃｕｒ＿ｂｙ以下となる。
本具体例では、以上のように定義した変数を用いて、上記処理対象ブロックの画面内予測において使用（参照）する画像（再構築画像）の候補位置と上記処理対象ブロックが属する符号化ツリーユニットの位置との関係に基づいて、画面内予測において使用（参照）する使用画像（再構築画像）の候補範囲Ｋを適応的に制御する。
まず、領域制御処理部１１０（第１の導出部１１１）は、下記（１）式を用いて、上記第１の境界位置の垂直座標ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙを導出する。
ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙ＝ｃｕｒ＿ｃｕｙ－Ｋｍａｘ ・・・ （１）
ここで、上記第１の境界位置の垂直座標ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙは、上記符号化ツリーユニットの上端部を画面上方向にまたいで使用可能（参照可能）な垂直方向の位置の最大値として捉えることができる。
また、領域制御処理部１１０（第２の導出部１１３）は、下記（２）式を用いて上記第２の境界位置の垂直座標ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙを導出する。
ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙ＝ｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｕｐ ・・・ （２）
ここで、上述したように垂直座標軸ｙはピクチャ上端を原点とし画面下方向に正の値をとるので、上記第２の境界位置の垂直座標ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙは、上記処理対象ブロックの画面内予測に使用（参照）される画像（再構築画像）の候補位置の最小値として捉えることができる。
領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、上記第１の境界位置の垂直座標ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙ及び上記第２の境界位置の垂直座標ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙを用いて、上記候補範囲Ｋを適用的に制御する。
具体的には、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙ＜ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙの場合に、下記（３）式により、上記使用範囲Ｋを算出し、上記符号化ツリーユニットの上端部を画面上方向にまたいで上記画面内予測に使用される上記部分範囲を、上記所定の範囲Ｋｍａｘ以下に制御する。
Ｋ＝ｃｕｒ＿ｂｙ－ｃｕｒ＿ｃｕｙ＋Ｋｍａｘ ・・・ （３）
また、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙ≧ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙの場合に、下記（４）式により、上記使用範囲Ｋを算出する。
Ｋ＝Ｋｕｐ ・・・ （４）
このようにして、領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、上記第１の境界位置の垂直座標ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙ及び上記第２の境界位置の垂直座標ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙの相対的な位置の関係に応じて、上記使用範囲Ｋを算出し、上記部分範囲をＫｍａｘ以下に制御することができる。
なお、上述したような水平垂直座標系では、ピクチャ左上端を原点としたが、これに限定されない。例えば処理対象ブロックの上端部を垂直座標軸の原点としてもよい。このように原点を決めた場合には、上記第２の境界位置の垂直座標は、上記処理対象ブロックの画面内予測に使用（参照）される画像（再構築画像）の候補位置の最大値として捉えることができる。
（２）参照画像生成部１２０
参照画像生成部１２０は、上述した領域制御処理部１１０により算出される上記使用範囲Ｋに基づいて、上記画面内予測に使用（参照）される画像（参照画像）を生成する。
具体的に、参照画像生成部１２０は、Ｋ＜Ｋｕｐの場合に、垂直座標位置がｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｍａｘからｃｕｒ＿ｂｙ－１に属する画像を複製し、垂直座標位置がｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｕｐからｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｍａｘ－１に対応する位置に上記複製した画像をマッピングすることにより、上記処理対象ブロックの画面内予測に使用（参照）される画像（参照画像）を生成する。
このようにして、参照画像生成部１２０は、上記符号化ツリーユニットの境界を上方向にまたいで参照できない垂直位置ｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｕｐからｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｍａｘ－１の再構築画像の代わりに、垂直位置ｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｍａｘ－１の再構築画像を複製し、当該複製画像を参照画像として利用することができる。なお、垂直位置ｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｍａｘからｃｕｒ＿ｂｙ－１の再構築画像は、そのまま参照画像として利用すればよい。
また、参照画像生成部１２０は、Ｋ＝Ｋｕｐの場合には上記符号化ツリーユニットの上端部を画面上方向にまたいで使用（参照）できない垂直位置が存在しないので、垂直位置ｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｕｐからｃｕｒ＿ｂｙ－１の再構築画像をそのまま参照画像として利用することができる。
（３）予測画像生成部１３０
予測画像生成部１３０は、参照画像生成部１２０から供給される参照画像から画面内予測画像を生成する。画面内予測画像の生成は、例えば、上述した参考文献１、参考文献２、又は、参考文献３のいずれかに記載された画面内予測画像生成処理など、任意の画面内予測画像生成処理を適用してもよい。
（４）画面内予測装置１００により行われる処理の流れ
図６は、画面内予測装置１００により行われる処理の流れの例を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ６０１では、領域制御処理部１１０は、処理対象ブロックの画面内予測において参照する再構築画像の候補位置と上記処理対象ブロックが属する符号化ツリーユニットの位置との関係に基づいて、上記画面内予測において使用（参照）する画像（再構築画像）の候補範囲Ｋを適応的に制御する。続いて、ステップＳ６０３に進む。
ステップＳ６０３では、参照画像生成部１２０は、Ｋｍａｘと領域制御処理部１１０で算出されたＫの値の関係に基づいて、上記処理対象ブロックの画面内予測の生成に用いる参照画像を生成する。続いて、ステップＳ６０５に進む。
ステップＳ６０５では、予測画像生成部１３０は、参照画像生成部１２０から供給される参照画像から、上記処理対象ブロックの画面内予測画像を生成する。
（５）効果
以上のような本実施例によれば、処理対象ブロック毎に画面内予測に使用される画像（再構築画像）の使用範囲（参照範囲）を適応的に制御することによって、例えば、図７に示すように、ラインバッファのサイズ要求を低減することができる。
図７は、第１の実施形態の実施例に係る効果を説明するための図である。まず、図７（ａ）は、符号化ツリーユニット７０１の端部をまたいで使用される上記部分範囲を上記所定の最大範囲Ｋｍａｘ以下に制限しない例（比較例）を示す図である。一方、図７（ｂ）は、符号化ツリーユニット７０２の端部をまたいで使用される上記部分範囲を上記所定の最大範囲Ｋｍａｘ以下に制御する例（本具体例）を説明するための図である。
図７（ａ）に示す比較例では、画面上方向の画像（参照画像）の使用範囲が常にＫｕｐ個のライン上の画素となるため、ラインバッファのサイズ要求がｗ＊ｂｉｔＤｅｐｔｈ＊Ｋｕｐビットとなる。
一方、図７（ｂ）に示す例では、上記所定の最大範囲Ｋｍａｘ＝１とすることで、上記使用範囲Ｋのうち上記部分範囲を１ライン上の画素に制約する例を示している。このため、図７（ｂ）に示す本具体例では、ｗ＊ｂｉｔＤｅｐｔｈビット＊１となる。つまり、図７（ｂ）に示すような本具体例は、上記比較例（図７（ａ）に示す比較例）に対して、ラインバッファのサイズ要求を、ｗ＊ｂｉｔＤｅｐｔｈ＊（Ｋｕｐ－１）まで低減することができる。
＜３．４．適用例＞
（１）映像符号化装置８００
上述した画面内予測装置１００は、例えば、図８に示すような映像符号化装置８００に適用することができる。
図８は、映像符号化装置８００の概略的な構成を示すブロック図である。図８に示すように、映像符号化装置８００は、変換／量子化部８０１、エントロピー符号化部８０２、逆変換／逆量子化部８０３、バッファ８０４、画面内予測装置１００を包含する予測部８０５、および、多重化部８０６を備える。
まず、予測部８０５は、ブロック毎に、その入力画像信号に対する予測信号を生成する。具体的に、処理対象ブロックに対して画面内予測を行う場合には、上述したように画面内予測装置１００によって、処理対象ブロックに対する予測信号が生成される。
変換／量子化部８０１は、入力画像信号から予測信号を減じた予測誤差画像を周波数変換する。さらに、変換／量子化部８０１は、周波数変換した予測誤差画像（変換係数）を量子化する。
エントロピー符号化部８０２は、変換量子化値、および、予測部８０５が利用する予測パラメータである動きベクトルの差分情報などを、例えばＣＡＢＡＣ（Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding）に基づいてエントロピー符号化する。
逆変換／逆量子化部８０３は、変換量子化値を逆量子化する。さらに、逆変換／逆量子化部８０３は、逆量子化した周波数変換係数を逆周波数変換する。逆周波数変換された再構築予測誤差画像は、予測信号が加えられて、バッファ８０４に供給される。バッファ８０４は、再構築画像を格納する。
多重化部８０６は、エントロピー符号化部８０２から供給される符号語をビットストリームとして多重化する。
上述した動作によってビットストリームを生成する映像符号化装置８００は、予測部８０５に包含されている画面内予測装置１００により、処理対象ブロック毎に画面内予測に使用される画像（参照画像）の使用範囲が適応的に制御される。これにより、ラインバッファのサイズ要求を低減しながら、映像符号化されたビットストリームを出力することができる。
（２）映像復号装置９００
上述した画面内予測装置１００は、例えば、図９に示すような映像復号装置９００に適用することができる。
図９は、映像復号装置９００の概略的な構成を示すブロック図である。図９に示すように、映像復号装置９００は、多重化解除部９０１、エントロピー復号部９０２、逆変換／逆量子化部９０３、上述した画面内予測装置１００を包含する予測部９０４、バッファ９０５、および、制御情報生成部９０６を備える。
多重化解除部９０１は、入力されるビットストリームを多重化解除して、符号語を抽出する。
エントロピー復号部９０２は、多重化解除部９０１により抽出された符号語を、例えばＣＡＢＡＣに基づいてエントロピー復号する。エントロピー復号部９０２によりエントロピー復号された変換量子化値は、逆変換／逆量子化部９０３に供給される。また、動きベクトルの差分情報などは予測部９０４に供給される。
逆変換／逆量子化部９０３は、量子化ステップ幅で、変換量子化値を逆量子化する。さらに、逆変換／逆量子化部９０３は、逆量子化した周波数変換係数を逆周波数変換する。
予測部９０４は、各ブロックの予測信号を生成する。処理対象ブロックに対して画面内予測を行う場合には、上述したように画面内予測装置１００により、処理対象ブロックに対する予測信号が生成される。
逆変換／逆量子化部９０３で逆周波数変換された再構築予測誤差画像は、予測部９０４から供給される予測信号が加えられて、再構築ピクチャとしてバッファ９０５に供給させる。そして、バッファ９０５に格納された再構築ピクチャがデコード画像として出力される。
上述した動作によってビットストリームからデコード画像を生成する映像復号装置９００は、予測部９０４に包含されている画面内予測装置１００により、処理対象ブロック毎に画面内予測に使用される画像（再構築画像）の使用範囲（参照範囲）が適応的に制御される。これにより、ラインバッファのサイズ要求を低減しながら、ビットストリームから復号画像を生成することができる。
（３）情報処理システム１０００
上述した画面内予測装置１００は、例えば図１０に示すような情報処理システム１０００により実現してもよい。
図１０は、画面内予測装置１００が適用される情報処理システム１０００の概略的な構成を示すブロック図である。
情報処理システム１０００は、図１０に示すように、プロセッサ１００１、プログラムメモリ１００２、映像データを格納するための記憶媒体１００３およびビットストリームを格納するための記憶媒体１００４を備える。記憶媒体１００３と記憶媒体１００４とは、別個の記憶媒体であってもよいし、同一の記憶媒体からなる記憶領域であってもよい。記憶媒体として、ハードディスク等の磁気記憶媒体を用いることができる。
情報処理システム１０００は、画面内予測装置１００の機能を実現するコンピュータプログラムをプログラムメモリ１００２にインストールすることで、処理対象ブロック毎に画面内予測に使用される画像（再構築画像）の使用範囲（参照範囲）が適応的に制御される。これにより、ラインバッファのサイズ要求を低減しながら、ビットストリームから復号画像を生成することができる。
（４）相互接続性
図１１は、上述した映像符号化装置８００と上述した映像復号装置９００とが、無線伝送路又は有線伝送路などの伝送路３００で接続されるシステムを示す図である。
図１１に示すようなシステムにおいて、映像符号化装置８００と映像復号装置９００が、例えば共通のＫｍａｘ、Ｋｕｐ、Ｋｌｅｆｔなどを用いるなど、共通のプロシージャで、処理対象ブロック毎に画面内予測に用いる参照画像の範囲を適応的に制御することで、映像符号化装置８００と映像復号装置９００と相互接続性を確保することができる。
具体的には、上記所定の最大値Ｋｍａｘは、映像符号化装置８００と映像復号装置９００との間で共通の固定値を用いることができる。また、上記所定の最大値Ｋｍａｘは、例えばピクチャの画素数が大きくなるのに応じて小さな値とするなど、ピクチャの水平画素数や垂直画素数などに基づいて暗黙的に設定される可変値にしてもよい。
上述したように、上記所定の最大値Ｋｍａｘを可変値とする場合、上記所定の最大値Ｋｍａｘは、暗黙的に設定する場合に限られない。例えば、ビットストリームのシンタクス要素として値を明示的にシグナリングしてもよい。すなわち、上記所定の最大範囲Ｋｍａｘを特定する情報を、シンタクス要素としてビットストリームに含めてもよい。上記所定の最大範囲Ｋｍａｘを特定する情報は、例えばシーケンスごと、ピクチャごと、スライスごと、又はユニットごとなどに含めてもよい。
また、上記候補範囲Ｋｕｐ、Ｋｌｅｆｔも可変値としてもよい。この場合、上記候補範囲Ｋｕｐ、Ｋｌｅｆｔを、ビットストリームのシンタクス要素として、明示的にシグナリングしてもよい。
＜３．５．変形例＞
本実施形態では、処理対象ブロック毎に画面内予測に使用する画像のうち、画面上方向の使用範囲を適応的に制御したが、これに限定されず、同様にして画面左方向の使用範囲も適応的に制御してもよい。
具体的には、画面内予測装置１００の領域制御処理部１１０（制御部１１５）は、画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちのユニットの左端部を画面左方向にまたいで画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御してもよい。このような変形例において、上記所定の最大範囲は、具体的には、上記符号化ツリーユニットの左端部を画面左方向にまたいで画面内予測に使用可能な最大範囲である。
また、上記所定の最大範囲を特定するための情報を、ビットストリームのシンタクス要素として、映像符号化装置８００から映像復号装置９００にシグナリングしてもよい。
＜＜４．第２の実施形態＞＞
続いて、図１２及び図１３を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。上述した第１の実施形態は、具体的な実施形態であるが、第２の実施形態は、より一般化された実施形態である。
＜４．１．構成＞
図１２は、第２の実施形態に係る映像符号化装置８００の概略的な構成の例を示すブロック図である。図１２を参照すると、映像符号化装置８００は、制御部８１０を備える。
図１３は、第２の実施形態に係る映像復号装置９００の概略的な構成の例を示すブロック図である。図１３を参照すると、映像復号装置９００は、制御部９１０を備える。
＜４．２．技術的特徴＞
次に、第２の実施形態の技術的特徴を説明する。
第２の実施形態では、映像符号化装置８００（制御部８１０）は、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御する。
例えば、映像符号化装置８００は、第１の実施形態に係る画面内予測装置１００の動作を行ってもよい。
また、映像復号装置９００（制御部９１０）は、処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御する。
例えば、映像復号装置９００は、第１の実施形態に係る画面内予測装置１００の動作を行ってもよい。
以上、第２の実施形態を説明した。第２の実施形態によれば、例えば、画面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御することが可能になる。
＜＜５．他の形態＞＞
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は例示にすぎないということ、及び、本発明のスコープ及び精神から逸脱することなく様々な変形が可能であるということは、当業者に理解されるであろう。
例えば、本明細書に記載されている処理におけるステップは、必ずしもシーケンス図に記載された順序に沿って時系列に実行されなくてよい。例えば、処理におけるステップは、シーケンス図として記載した順序と異なる順序で実行されても、並列的に実行されてもよい。また、処理におけるステップの一部が削除されてもよく、さらなるステップが処理に追加されてもよい。
また、本明細書において説明した装置の構成要素（例えば、第１の導出部、第２の導出部、及び／又は制御部）の処理を含む方法が提供されてもよく、上記構成要素の処理をプロセッサに実行させるためのプログラムが提供されてもよい。また、当該プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な非一時的記録媒体（Non-transitory computer readable medium）が提供されてもよい。当然ながら、このような装置、モジュール、方法、プログラム、及びコンピュータに読み取り可能な非一時的記録媒体も本発明に含まれる。
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御する制御部を備える、映像符号化又は映像復号装置。
（付記２）
前記ユニットは、画素サンプルを符号化するためのシンタクスストラクチャを含む、付記１記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記３）
前記ユニットは、スライスに含まれる１つの符号化ツリーユニットである、付記１又は２記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記４）
前記所定の最大範囲は、前記ユニットの端部を前記所定方向にまたいで前記画面内予測に使用可能な最大範囲である、付記１乃至３のうち何れか１項記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記５）
前記ユニットの位置と前記所定の最大範囲とに基づいて、前記ユニットの端部を前記所定方向にまたいで前記画面内予測に使用可能な画像位置であって前記ユニットから前記所定方向に最も離れた第１の境界位置を導出する第１の導出部を更に備え、
前記制御部は、前記画面内予測に使用される候補画像の位置と前記第１の境界位置との関係に基づいて、前記ユニットの端部を前記所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される前記部分範囲を、前記所定の範囲以下に制御する、付記４記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記６）
前記処理対象ブロックの位置と、前記画面内予測において前記所定方向に使用される候補画像の候補範囲とに基づいて、前記画面内予測に使用される候補画像の位置であって前記処理対象ブロックから前記所定方向に最も離れた第２の境界位置を導出する第２の導出部を更に備え、
前記制御部は、前記第１の境界位置と前記第２の境界位置の関係に基づいて、前記ユニットの端部を前記所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される前記部分範囲を、前記所定の最大範囲以下に制御する、付記５記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記７）
前記制御部は、前記処理対象ブロックの位置に対して、前記第２の境界位置が前記第１の境界位置よりも前記所定方向に離れている場合には、前記ユニットの端部を前記所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される前記部分範囲を、前記所定の最大範囲以下に制御する、付記６記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記８）
前記制御部は、前記処理対象ブロックの位置に対して、前記第２の境界位置が前記第１の境界位置よりも前記所定方向に離れていない場合には、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲を、前記候補範囲に制御する、付記６又は７記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記９）
前記所定方向は画面上方向であり、
前記所定の最大範囲は、前記ユニットの上端部を画面上方向にまたいで前記画面内予測に使用可能な最大範囲Ｋｍａｘであり、
前記候補範囲は、前記画面内予測において画面上方向に使用される候補画像の候補範囲Ｋｕｐであり、
前記第１の導出部は、ピクチャ上端を原点とし画面下方向に正の値をとる垂直座標軸に基づき、下記（１）式を用いて前記第１の境界位置の垂直座標ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙを導出し、
前記第２の導出部は、前記垂直座標軸に基づき、下記（２）式を用いて前記第２の境界位置の垂直座標ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙを導出し、
前記制御部は、ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙ＜ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙの場合に、下記（３）式により、前記画面内予測において画面上方向に使用される画像の使用範囲Ｋを算出し、前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される前記部分範囲を、前記所定の範囲Ｋｍａｘ以下に制御する、付記６乃至８のうち何れか１項記載の映像符号化又は映像復号装置。
ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙ＝ｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｕｐ ・・・ （１）
ｃｕｒ＿ｂｙは前記ユニットの上端部の垂直座標である。
ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙ＝ｃｕｒ＿ｃｕｙ－Ｋｍａｘ ・・・ （２）
ｃｕｒ＿ｃｕｙは、前記ユニットの上端部の垂直座標である。
Ｋ＝ｃｕｒ＿ｂｙ－ｃｕｒ＿ｃｕｙ＋Ｋｍａｘ ・・・ （３）
（付記１０）
前記制御部は、ｃａｎｄ＿ｍｉｎ＿ｐｏｓ＿ｙ≧ｒｅｆ＿ｍａｘ＿ｐｏｓ＿ｙの場合に、下記（４）式により、前記画面内予測において画面上方向に使用される画像の使用範囲Ｋを算出する、付記９記載の映像符号化又は映像復号装置。
Ｋ＝Ｋｕｐ ・・・ （４）
（付記１１）
前記画面内予測において画面上方向に使用される画像の使用範囲Ｋに基づいて、前記画面内予測に使用される画像を生成する画像生成部を更に備える、付記９又は１０記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記１２）
前記画像生成部は、Ｋ＜Ｋｕｐの場合に、垂直座標位置がｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｍａｘからｃｕｒ＿ｂｙ－１に属する画像を複製し、垂直座標位置がｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｕｐからｃｕｒ＿ｂｙ－Ｋｍａｘ－１に対応する位置に前記複製した画像をマッピングすることにより、前記画面内予測に使用される画像を生成する、付記１１記載の映像符号化又は映像復号装置。
（付記１３）
処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御すること、を含む映像符号化又は映像復号方法。
（付記１４）
処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御すること、を含む映像符号化又は映像復号処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
（付記１５）
処理対象ブロックのための画面内予測に使用される候補画像の位置と前記処理対象ブロックが属するユニットの位置との関係に基づいて、前記画面内予測に使用される画像の使用範囲のうちの前記ユニットの端部を所定方向にまたいで前記画面内予測に使用される部分範囲を、所定の最大範囲以下に制御すること、を含む映像符号化又は映像復号処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な非一時的記録媒体。
この出願は、２０１８年６月２６日に出願された日本出願特願２０１８－１２０８７２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
映像を符号化または復号するシステムにおいて、画面内予測に使用される画像の使用範囲を適応的に制御することが可能になる。
１００ 画面内予測装置
１１０ 領域制御処理部
１１１ 第１の導出部
１１３ 第２の導出部
１１５、８１０、９１０ 制御部
１２０ 参照画像生成部
１３０ 予測画像生成部
８００ 映像符号化装置
９００ 映像復号装置

Claims (4)

  1. 処理対象ブロックのための画面内予測に使用される画像が、符号化ツリーユニットの端部を所定方向に超えて位置する場合に、前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像の使用範囲を第１の最大範囲以下に制御する第１の制御部と、
    前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像が、前記符号化ツリーユニットの前記端部を所定方向に超えて位置しない場合に、前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像の前記使用範囲を第２の最大範囲以下に制御する第２の制御部と、を備え、
    前記第２の最大範囲は、前記第１の最大範囲よりも広く、
    前記使用範囲が前記第２の最大範囲以下に制御される場合、前記使用範囲は複数のラインを含み、
    前記使用範囲が前記第２の最大範囲以下に制御される場合、前記複数のラインの全てが連続して配置され、前記複数のラインのうちの少なくとも１つが前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される、映像符号化装置。
  2. 処理対象ブロックのための画面内予測に使用される画像が、符号化ツリーユニットの端部を所定方向に超えて位置する場合に、前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像の使用範囲を第１の最大範囲以下に制御する第１の制御部と、
    前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像が、前記符号化ツリーユニットの前記端部を所定方向に超えて位置しない場合に、前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像の前記使用範囲を第２の最大範囲以下に制御する第２の制御部と、を備え、
    前記第２の最大範囲は、前記第１の最大範囲よりも広く、
    前記使用範囲が前記第２の最大範囲以下に制御される場合、前記使用範囲は複数のラインを含み、
    前記使用範囲が前記第２の最大範囲以下に制御される場合、前記複数のラインの全てが連続して配置され、前記複数のラインのうちの少なくとも１つが前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される、映像復号装置。
  3. 処理対象ブロックのための画面内予測に使用される画像が、符号化ツリーユニットの端部を所定方向に超えて位置する場合に、前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像の使用範囲を第１の最大範囲以下に制御することと、
    前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像が、前記符号化ツリーユニットの前記端部を所定方向に超えて位置しない場合に、前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像の前記使用範囲を第２の最大範囲以下に制御することと、を備え、
    前記第２の最大範囲は、前記第１の最大範囲よりも広く、
    前記使用範囲が前記第２の最大範囲以下に制御される場合、前記使用範囲は複数のラインを含み、
    前記使用範囲が前記第２の最大範囲以下に制御される場合、前記複数のラインの全てが連続して配置され、前記複数のラインのうちの少なくとも１つが前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される、映像符号化方法。
  4. 処理対象ブロックのための画面内予測に使用される画像が、符号化ツリーユニットの端部を所定方向に超えて位置する場合に、前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像の使用範囲を第１の最大範囲以下に制御することと、
    前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像が、前記符号化ツリーユニットの前記端部を所定方向に超えて位置しない場合に、前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される前記画像の前記使用範囲を第２の最大範囲以下に制御することと、を備え、
    前記第２の最大範囲は、前記第１の最大範囲よりも広く、
    前記使用範囲が前記第２の最大範囲以下に制御される場合、前記使用範囲は複数のラインを含み、
    前記使用範囲が前記第２の最大範囲以下に制御される場合、前記複数のラインの全てが連続して配置され、前記複数のラインのうちの少なくとも１つが前記処理対象ブロックのための画面内予測に使用される、映像復号方法。

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