JP2024509216A - イントラ予測モード誘導を用いるビデオコーディングのためのイントラ予測方法及び装置 - Google Patents

イントラ予測モード誘導を用いるビデオコーディングのためのイントラ予測方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】イントラ予測モードの誘導を用いるビデオコーディングのためのイントラ予測方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明のイントラ予測方法は、予め復元された周辺参照サンプル値を用いて現在ブロックのイントラ予測モードを誘導した後、誘導された予測モードに基づいて現在ブロックの予測ブロックを生成する。【選択図】図６

Description

本発明は、イントラ予測モードの誘導を用いるビデオコーディングのためのイントラ予測方法及び装置に関する。
以下に記述する内容は、単に本発明に関連する背景情報のみを提供するだけであって、従来技術を構成するものではない。
ビデオデータは、音声データや静止画データなどに比べて多くのデータ量を有するため、圧縮のための処理なしにそれ自体を保存又は伝送するためにはメモリを含む多くのハードウェアリソースを必要とする。
従って、通常ビデオデータを保存又は伝送する際には、符号化器を用いてビデオデータを圧縮して保存又は伝送し、復号化器で圧縮されたビデオデータを受信して圧縮を解除して再生する。このようなビデオ圧縮技術としては、Ｈ．２６４／ＡＶＣ、ＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）などをはじめ、ＨＥＶＣに比べて約３０％以上の符号化効率を向上させたＶＶＣ（Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）が存在する。
しかし、映像のサイズ及び解像度、フレームレートが徐々に増加しており、これに伴い符号化すべきデータ量も増加しているため、従来の圧縮技術よりも符号化効率が良く画質改善効果も高い新たな圧縮技術が要求されている。特に、符号化効率の側面で現在ブロックのイントラ予測モードを解析する代わりに誘導する方法を考慮する必要がある。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、現在ブロックの予測ブロックを生成するビデオコーディングのためのイントラ予測方法及び装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるイントラ予測方法は、映像復号化装置によって遂行される現在ブロックのイントラ予測方法であって、ビットストリームから前記現在ブロックの予測モードの誘導（ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）の可否を示す予測モード誘導フラグを解析するステップと、前記予測モード誘導フラグを確認するステップと、を有し、前記予測モード誘導フラグが真である場合、前記現在ブロックの周辺復元サンプルから勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）値の算定に用いられる算定領域を決定するステップと、前記現在ブロックに対して、前記算定領域で方向性モードの勾配のヒストグラム（ｈｉｓｔｏｇｒａｍ）を算定するステップと、前記勾配のヒストグラムに基づいて前記現在ブロックの予測モードを誘導するステップと、前記誘導された予測モードを用いてイントラ予測を遂行することで、前記現在ブロックの予測ブロックを生成するステップと、を含むことを特徴とする。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるイントラ予測装置は、ビットストリームから予測モード誘導フラグを解析して、現在ブロックの予測モードの誘導（ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）の可否を決定する予測モード誘導可否決定部と、前記現在ブロックの周辺復元サンプルから勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）値の算定に用いられる算定領域を決定する勾配算定領域決定部と、前記現在ブロックに対して、前記算定領域で方向性モードの勾配のヒストグラムを算定するヒストグラム算定部と、前記勾配のヒストグラムに基づいて前記現在ブロックの予測モードを誘導する予測モード誘導部と、前記誘導された予測モードを用いてイントラ予測を遂行することで、前記現在ブロックの予測ブロックを生成するイントラ予測遂行部と、を備えることを特徴とする。
本発明によると、予め復元された周辺参照サンプル値を用いて現在ブロックのイントラ予測モードを誘導した後、誘導された予測モードに基づいて現在ブロックの予測ブロックを生成するビデオコーディングのためのイントラ予測方法及び装置を提供することで、符号化効率を向上させる効果がある。
本発明の技術を具現する映像符号化装置の例示的なブロック図である。 ＱＴＢＴＴＴ構造を用いてブロックを分割する方法を説明するための図である。 広角イントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードを示す図である。 広角イントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードを示す図である。 現在ブロックの周辺ブロックに関する例示図である。 本発明の技術を具現する映像復号化装置の例示的なブロック図である。 本発明の一実施形態による予測モード誘導を用いるイントラ予測装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による勾配値の算定に用いられる算定領域を示す例示図である。 本発明の一実施形態による方向性モードの勾配のヒストグラムを示す例示図である。 本発明の一実施形態による勾配値が算定されるサブサンプリングされたピクセルを示す例示図である。 本発明の一実施形態による行列形態の重み値を示す例示図である。 本発明の一実施形態によるサブブロック分割時の予測モードの誘導を示す例示図である。 本発明の一実施形態による予測モード誘導を用いるイントラ予測方法を示すフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素に対しては、他の図面に表示された場合でも可能な限り同一の符号を有するようにしていることに留意されたい。なお、本実施形態を説明するにあたり、関連する公知の構成又は機能についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には、その詳しい説明は省く。
図１は、本発明の技術を具現する映像符号化装置の例示的なブロック図である。以下では、図１を参照して映像符号化装置及びこの装置の下位構成について説明する。
映像符号化装置は、ピクチャ分割部１１０、予測部１２０、減算器１３０、変換部１４０、量子化部１４５、並べ替え部１５０、エントロピー符号化部１５５、逆量子化部１６０、逆変換部１６５、加算器１７０、ループフィルタ部１８０、及びメモリ１９０を含むように構成される。
映像符号化装置の各構成要素は、ハードウェア又はソフトウェアで具現されるか、或いはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで具現される。更に、各構成要素の機能がソフトウェアで具現されて、マイクロプロセッサが各構成要素に対応するソフトウェアの機能を実行するように具現され得る。
１つの映像（ビデオ）は、複数のピクチャを含む１つ以上のシーケンスで構成される。各ピクチャは、複数の領域に分割され、領域毎に符号化が遂行される。例えば、１つのピクチャは、１つ以上のタイル（Ｔｉｌｅ）又は／及びスライス（Ｓｌｉｃｅ）に分割される。ここで、１つ以上のタイルをタイルグループ（Ｔｉｌｅ Ｇｒｏｕｐ）として定義する。各タイル又は／及びスライスは、１つ以上のＣＴＵ（Ｃｏｄｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｕｎｉｔ）に分割される。そして、各ＣＴＵはツリー構造によって１つ以上のＣＵ（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に分割される。各ＣＵに適用される情報はＣＵのシンタックスとして符号化され、１つのＣＴＵに含まれるＣＵに共通に適用される情報はＣＴＵのシンタックスとして符号化される。更に、１つのスライス内の全てのブロックに共通に適用される情報はスライスヘッダのシンタックスとして符号化され、１つ以上のピクチャを構成する全てのブロックに適用される情報はピクチャパラメータセット（ＰＰＳ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）或いはピクチャヘッダに符号化される。更に、複数のピクチャが共通に参照する情報は、シーケンスパラメータセット（ＳＰＳ：Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）に符号化される。そして、１つ以上のＳＰＳが共通に参照する情報は、ビデオパラメータセット（ＶＰＳ：Ｖｉｄｅｏ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）に符号化される。更に、１つのタイル又はタイルグループに共通に適用される情報は、タイル又はタイルグループヘッダのシンタックスとして符号化される。ＳＰＳ、ＰＰＳ、スライスヘッダ、タイル、又はタイルグループヘッダに含まれるシンタックスは、上位水準（ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ）のシンタックスと称する。
ピクチャ分割部１１０は、ＣＴＵ（Ｃｏｄｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｕｎｉｔ）のサイズを決定する。ＣＴＵのサイズに関する情報（ＣＴＵ ｓｉｚｅ）は、ＳＰＳ又はＰＰＳのシンタックスとして符号化されて映像復号化装置に伝達される。
ピクチャ分割部１１０は、映像を構成する各ピクチャ（ｐｉｃｔｕｒｅ）を予め決定されたサイズを有する複数のＣＴＵ（Ｃｏｄｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｕｎｉｔ）に分割した以降に、ツリー構造（ｔｒｅｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を用いてＣＴＵを繰り返し（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅｌｙ）分割する。ツリー構造におけるリーフノード（ｌｅａｆ ｎｏｄｅ）が符号化の基本単位であるＣＵ（ｃｏｄｉｎｇ ｕｎｉｔ）となる。
ツリー構造では、上位ノード（或いは親ノード）が同じサイズの４つの下位ノード（或いは子ノード）に分割されるクワッドツリー（ＱｕａｄＴｒｅｅ：ＱＴ）、又は上位ノードが２つの下位ノードに分割されるバイナリツリー（ＢｉｎａｒｙＴｒｅｅ：ＢＴ）、又は上位ノードが１：２：１の比率で３つの下位ノードに分割されるターナリーツリー（ＴｅｒｎａｒｙＴｒｅｅ：ＴＴ）、或いはこれらのＱＴ構造、ＢＴ構造、及びＴＴ構造のうちの２つ以上を混用した構造である。例えば、ＱＴＢＴ（ＱｕａｄＴｒｅｅ ｐｌｕｓ ＢｉｎａｒｙＴｒｅｅ）構造が用いられるか、或いはＱＴＢＴＴＴ（ＱｕａｄＴｒｅｅ ｐｌｕｓ ＢｉｎａｒｙＴｒｅｅ ＴｅｒｎａｒｙＴｒｅｅ）構造が用いられる。ここで、ＢＴＴＴを合わせてＭＴＴ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｔｙｐｅ Ｔｒｅｅ）と称する。
図２は、ＱＴＢＴＴＴ構造を用いてブロックを分割する方法を説明するための図である。
図２に示すように、ＣＴＵは最初にＱＴ構造に分割される。クワッドツリー分割は、分割ブロック（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｂｌｏｃｋ）のサイズがＱＴで許容されるリーフノードの最小ブロックサイズＭｉｎＱＴＳｉｚｅに到達するまで繰り返される。ＱＴ構造の各ノードが下位レイヤの４つのノードに分割されるか否かを示す第１のフラグＱＴ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇは、エントロピー符号化部１５５によって符号化されて映像復号化装置にシグナリングされる。ＱＴのリーフノードがＢＴで許容されるルートノードの最大ブロックサイズＭａｘＢＴＳｉｚｅよりも大きくない場合、ＢＴ構造又はＴＴ構造のうちのいずれか１つ以上に更に分割される。ＢＴ構造及び／又はＴＴ構造では、複数の分割方向が存在する。例えば、該当ノードのブロックが横に分割される方向及び縦に分割される方向の２つが存在する。図２に示すように、ＭＴＴ分割が開始されると、ノードが分割されたか否かを示す第２のフラグｍｔｔ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇと、分割された場合に追加的に分割方向（ｖｅｒｔｉｃａｌ或いはｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）を示すフラグ及び／又は分割タイプ（Ｂｉｎａｒｙ或いはＴｅｒｎａｒｙ）を示すフラグとがエントロピー符号化部１５５によって符号化されて映像復号化装置にシグナリングされる。
代替的に、各ノードが下位レイヤの４つのノードに分割されるか否かを示す第１のフラグＱＴ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇを符号化する前に、そのノードが分割されるか否かを示すＣＵ分割フラグｓｐｌｉｔ＿ｃｕ＿ｆｌａｇが符号化される。ＣＵ分割フラグｓｐｌｉｔ＿ｃｕ＿ｆｌａｇ値が分割されていないことを示す場合、該当ノードのブロックが分割ツリー構造におけるリーフノード（ｌｅａｆ ｎｏｄｅ）になり、符号化の基本単位であるＣＵ（ｃｏｄｉｎｇ ｕｎｉｔ）になる。ＣＵ分割フラグｓｐｌｉｔ＿ｃｕ＿ｆｌａｇ値が分割されることを示す場合、映像符号化装置は、上述した方式で第１のフラグから符号化を開始する。
ツリー構造の他の例示としてＱＴＢＴが使用される場合、該当ノードのブロックを同一サイズの２つのブロックに横に分割するタイプ（即ち、ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）及び縦に分割するタイプ（即ち、ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）の２つが存在する。ＢＴ構造の各ノードが下位レイヤのブロックに分割されるか否かを示す分割フラグｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇ及び、分割されるタイプを示す分割タイプ情報がエントロピー符号化部１５５によって符号化されて映像復号化装置に伝達される。一方、該当ノードのブロックを互いに非対称形態の２つのブロックに分割するタイプが追加で更に存在する。非対称形態には、該当ノードのブロックを１：３のサイズ比率を有する２つの長方形ブロックに分割する形態が含まれるか、或いは該当ノードのブロックを対角線方向に分割する形態が含まれる。
ＣＵは、ＣＴＵからのＱＴＢＴ又はＱＴＢＴＴＴ分割に応じて様々なサイズを有する。以下では、符号化又は復号しようとするＣＵ（即ち、ＱＴＢＴＴＴのリーフノード）に該当するブロックを「現在ブロック」と称する。ＱＴＢＴＴＴ分割の採用に応じ、現在ブロックの形状は正方形だけでなく長方形であってもよい。
予測部１２０は、現在ブロックを予測して予測ブロックを生成する。予測部１２０は、イントラ予測部１２２及びインター予測部１２４を含む。
一般に、ピクチャ内の現在ブロックはそれぞれ予測的にコーディングされる。一般に、現在ブロックの予測は（現在ブロックを含むピクチャからのデータを使用する）イントラ予測技術又は（現在ブロックを含むピクチャの前にコーディングされたピクチャからのデータを使用する）インター予測技術を使用して遂行される。インター予測は、一方向予測及び双方向予測の両方を含む。
イントラ予測部１２２は、現在ブロックが含まれる現在ピクチャ内で現在ブロックの周辺に位置するピクセル（参照ピクセル）を用いて現在ブロック内のピクセルを予測する。予測方向によって複数のイントラ予測モードが存在する。例えば、図３ａに見られるように、複数のイントラ予測モードは、プラナー（ｐｌａｎａｒ）モード及びＤＣモードを含む２つの非方向性モードと６５個の方向性モードとを含む。各予測モードによって使用される周辺ピクセルとは演算式が異なるように定義される。
長方形形状の現在ブロックに対する効率的な方向性予測のために、図３ｂに破線の矢印で示した方向性モード（６７～８０番、－１～－１４番イントラ予測モード）が追加で使用される。これらは、「広角イントラ予測モード（ｗｉｄｅ ａｎｇｌｅ ｉｎｔｒａ－ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ）」と称される。図３ｂで、矢印は、予測に使用される対応する参照サンプルを指すものであり、予測方向を示すものではない。予測方向は、矢印が指す方向とは反対である。広角イントラ予測モードは、現在ブロックが長方形の場合に追加のビットの伝送なしに特定の方向性モードを反対方向で予測を遂行するモードである。このとき、広角イントラ予測モードのうちから、長方形の現在ブロックの幅と高さとの比率により、現在ブロックに利用可能な一部の広角イントラ予測モードが決定される。例えば、４５度よりも小さい角度を有する広角イントラ予測モード（６７～８０番イントラ予測モード）は、現在ブロックが、高さが幅よりも小さい長方形の形態である場合に利用可能であり、－１３５度よりも大きい角度を有する広角イントラ予測モード（－１～－１４番イントラ予測モード）は、現在ブロックが、幅が高さよりも大きい長方形の形態である場合に利用可能である。
イントラ予測部１２２は、現在ブロックを符号化するのに使用されるイントラ予測モードを決定する。一部の例で、イントラ予測部１２２は、様々なイントラ予測モードを使用して現在ブロックをエンコーディングし、テストされたモードから使用される適切なイントラ予測モードを選択する。例えば、イントラ予測部１２２は、様々なテストされたイントラ予測モードに対するビットレート歪み（ｒａｔｅ－ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）分析を用いてビットレート歪み値を計算し、テストされたモードの中の最善のビットレート歪み特徴を有するイントラ予測モードを選択する。
イントラ予測部１２２は、複数のイントラ予測モードの中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択されたイントラ予測モードによって決定される周辺ピクセル（参照ピクセル）及び演算式を用いて現在ブロックを予測する。選択されたイントラ予測モードに関する情報は、エントロピー符号化部１５５によって符号化されて映像復号化装置に伝達される。
インター予測部１２４は、動き補償プロセスを用いて現在ブロックに対する予測ブロックを生成する。インター予測部１２４は、現在ピクチャよりも先に符号化及び復号化された参照ピクチャ内で現在ブロックに最も類似したブロックを探索し、その探索されたブロックを用いて現在ブロックに対する予測ブロックを生成する。そして、現在ピクチャ内の現在ブロックと参照ピクチャ内の予測ブロックとの間の変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）に該当する動きベクトル（Ｍｏｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ：ＭＶ）を生成する。一般に、動き推定はルーマ（ｌｕｍａ）成分に対して遂行され、ルーマ成分に基づいて計算された動きベクトルはルーマ成分及びクロマ成分の両方に対して使用される。現在ブロックを予測するために使用された参照ピクチャに関する情報及び動きベクトルに関する情報を含む動き情報は、エントロピー符号化部１５５によって符号化されて映像復号化装置に伝達される。
インター予測部１２４は、予測の正確性を高めるために、参照ピクチャ又は参照ブロックに対する補間を遂行する。即ち、連続する２つの整数サンプル間のサブサンプルは、その２つの整数サンプルを含む連続した複数の整数サンプルにフィルタ係数を適用して補間される。補間された参照ピクチャに対して現在ブロックに最も類似したブロックを検索するステップを遂行すると、動きベクトルは整数サンプル単位の精度（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）ではなく小数単位の精度まで表現される。動きベクトルの精度又は解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）は、符号化しようとする対象領域、例えばスライス、タイル、ＣＴＵ、ＣＵなどの単位毎に異なるように設定される。このような適応的動きベクトル解像度（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ：ＡＭＶＲ）が適用される場合、各対象領域に適用される動きベクトル解像度に関する情報は、対象領域毎にシグナリングされなければならない。例えば、対象領域がＣＵである場合、ＣＵ毎に適用された動きベクトル解像度に関する情報がシグナリングされる。動きベクトル解像度に関する情報は、後述する差分動きベクトルの精度を示す情報である。
一方、インター予測部１２４は、双方向予測（ｂｉ－ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）を用いてインター予測を遂行する。双方向予測の場合、２つの参照ピクチャと、各参照ピクチャ内で現在ブロックに最も類似したブロック位置を表す２つの動きベクトルとが用いられる。インター予測部１２４は、参照ピクチャリスト０（ＲｅｆＰｉｃＬｉｓｔ０）及び参照ピクチャリスト１（ＲｅｆＰｉｃＬｉｓｔ１）からそれぞれ第１の参照ピクチャ及び第２の参照ピクチャを選択し、各参照ピクチャ内で現在ブロックに類似したブロックを探索して第１の参照ブロック及び第２の参照ブロックを生成する。そして、第１の参照ブロックと第２の参照ブロックとを平均又は加重平均して現在ブロックに対する予測ブロックを生成する。そして、現在ブロックを予測するために使用した２つの参照ピクチャに関する情報及び２つの動きベクトルに関する情報を含む動き情報を符号化部１５０に伝達する。ここで、参照ピクチャリスト０は、予め復元されたピクチャのうち、ディスプレイ順序で現在ピクチャの前のピクチャで構成され、参照ピクチャリスト１は、予め復元されたピクチャのうち、ディスプレイ順序で現在ピクチャ以降のピクチャで構成される。しかし、必ずしもこれに限定されるわけではなく、ディスプレイ順序上で現在ピクチャ以降の既復元のピクチャが参照ピクチャリスト０に追加で更に含まれるか、又は逆に現在ピクチャの前の既復元のピクチャが参照ピクチャリスト１に追加で更に含まれる。
動き情報を符号化するのに所要されるビット量を最小化するために多様な方法が用いられる。
例えば、現在ブロックの参照ピクチャ及び動きベクトルが周辺ブロックの参照ピクチャ及び動きベクトルと同一の場合には、その周辺ブロックを識別できる情報を符号化することで、現在ブロックの動き情報を映像復号化装置に伝達する。この方法を「マージモード（ｍｅｒｇｅ ｍｏｄｅ）」とする。
マージモードで、インター予測部１２４は、現在ブロックの周辺ブロックから予め決定された個数のマージ候補ブロック（以下、「マージ候補」という）を選択する。
マージ候補を誘導するための周辺ブロックとしては、図４に示すように、現在ピクチャ内で現在ブロックに隣接する左側ブロックＡ０、左下段ブロックＡ１、上段ブロックＢ０、右上段ブロックＢ１、及び左上段ブロックＡ２のうちの全部又は一部が使用される。更に、現在ブロックが位置する現在ピクチャではなく、参照ピクチャ（現在ブロックを予測するために使用された参照ピクチャと同一であるか又は異なる）内に位置するブロックがマージ候補として使用される。例えば、参照ピクチャ内で現在ブロックと同一の位置にあるブロック（ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄ ｂｌｏｃｋ）又はその同一の位置のブロックに隣接するブロックがマージ候補として追加で更に使用される。以上で記述した方法によって選定されたマージ候補の個数が予め設定された個数よりも小さい場合、０ベクトルをマージ候補に追加する。
インター予測部１２４は、このような周辺ブロックを用いて予め決定された個数のマージ候補を含むマージリストを構成する。マージリストに含まれるマージ候補の中から現在ブロックの動き情報として使用されるマージ候補を選択し、選択された候補を識別するためのマージインデックス情報を生成する。生成されたマージインデックス情報は、符号化部１５０によって符号化されて映像復号化装置に伝達される。
マージスキップ（ｍｅｒｇｅ ｓｋｉｐ）モードは、マージモードの特別な場合であり、量子化を遂行した後、エントロピー符号化のための変換係数が全て零（ｚｅｒｏ）に近い場合、残差信号の伝送なしに周辺ブロック選択情報のみを伝送する。マージスキップモードを用いることで、動きの少ない映像、静止画、スクリーンコンテンツ映像などで相対的に高い符号化効率を達成することができる。
以下、マージモード及びマージスキップモードを総称して、マージ／スキップモードで表す。
動き情報を符号化するためのまた別の方法は、ＡＭＶＰ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｏｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）モードである。
ＡＭＶＰモードで、インター予測部１２４は、現在ブロックの周辺ブロックを用いて現在ブロックの動きベクトルに対する予測動きベクトル候補を誘導する。予測動きベクトル候補を誘導するために使用される周辺ブロックとしては、図４に示した現在ピクチャ内で現在ブロックに隣接する左側ブロックＡ０、左下段ブロックＡ１、上段ブロックＢ０、右上段ブロックＢ１、及び左上段ブロックＡ２のうち、全部又は一部が用いられる。更に、現在ブロックが位置する現在ピクチャではなく、参照ピクチャ（現在ブロックを予測するために使用された参照ピクチャと同じであるか又は異なる）内に位置するブロックが、予測動きベクトル候補を誘導するために使用される周辺ブロックとして使用される。例えば、参照ピクチャ内で現在ブロックと同じ位置にあるブロック（ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ ｂｌｏｃｋ）、又はその同じ位置のブロックに隣接するブロックが使用される。以上で記述した方法によって動きベクトル候補の個数が予め設定された個数よりも小さい場合、０ベクトルを動きベクトル候補に追加する。
インター予測部１２４は、この周辺ブロックの動きベクトルを用いて予測動きベクトル候補を誘導し、予測動きベクトル候補を用いて現在ブロックの動きベクトルに対する予測動きベクトルを決定する。そして、現在ブロックの動きベクトルから予測動きベクトルを減算して差分動きベクトルを算出する。
予測動きベクトルは、予測動きベクトル候補に予め定義された関数（例えば、中央値、平均値演算など）を適用して求める。この場合、映像復号化装置も予め定義された関数を知っている。また、予測動きベクトル候補を誘導するために使用される周辺ブロックは既に符号化及び復号化が完了されたブロックであるため、映像復号化装置もその周辺ブロックの動きベクトルも既に知っている。従って、映像符号化装置は、予測動きベクトル候補を識別するための情報を符号化する必要がない。従って、この場合には、差分動きベクトルに関する情報と、現在ブロックを予測するために使用した参照ピクチャに関する情報とが符号化される。
一方、予測動きベクトルは、予測動きベクトル候補のうちのいずれか１つを選択する方式で決定される。この場合には、差分動きベクトルに関する情報及び現在ブロックを予測するために使用された参照ピクチャに関する情報と共に、選択された予測動きベクトル候補を識別するための情報が追加で符号化される。
減算器１３０は、現在ブロックからイントラ予測部１２２又はインター予測部１２４によって生成された予測ブロックを減算して残差ブロックを生成する。
変換部１４０は、空間領域のピクセル値を有する残差ブロック内の残差信号を周波数ドメインの変換係数に変換する。変換部１４０は、残差ブロックの全体サイズを変換単位として使用して残差ブロック内の残差信号を変換するか、或いは残差ブロックを複数個のサブブロックに分割してそのサブブロックを変換単位として使用して変換する。或いは、変換領域及び非変換領域である２つのサブブロックに区分し、変換領域サブブロックのみを変換単位として使用して残差信号を変換する。ここで、変換領域サブブロックは、横軸（又は縦軸）基準に１：１のサイズ比率を有する２つの長方形ブロックのうちの１つである。この場合、サブブロックのみを変換したことを示すフラグｃｕ＿ｓｂｔ＿ｆｌａｇ、方向性（ｖｅｒｔｉｃａｌ／ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）情報ｃｕ＿ｓｂｔ＿ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ＿ｆｌａｇ、及び／又は位置情報ｃｕ＿ｓｂｔ＿ｐｏｓ＿ｆｌａｇがエントロピー符号化部１５５によって符号化されて映像復号化装置にシグナリングされる。また、変換領域のサブブロックのサイズは、横軸（或いは縦軸）基準に１：３のサイズ比率を有し、このような場合、該当分割を区分するフラグｃｕ＿ｓｂｔ＿ｑｕａｄ＿ｆｌａｇが追加的にエントロピー符号化部１５５によって符号化されて映像復号化装置にシグナリングされる。
一方、変換部１４０は、残差ブロックに対して横方向及び縦方向に個別に変換を遂行する。変換のために、様々なタイプの変換関数又は変換行列が用いられる。例えば、横方向変換及び縦方向変換のための変換関数の対をＭＴＳ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｓｅｔ）と定義する。変換部１４０は、ＭＴＳのうちから変換効率が最も良い１つの変換関数対を選択し、横及び縦方向にそれぞれ残差ブロックを変換する。ＭＴＳのうちから選択された変換関数対に関する情報ｍｔｓ＿ｉｄｘは、エントロピー符号化部１５５によって符号化されて映像復号化装置にシグナリングされる。
量子化部１４５は、変換部１４０から出力される変換係数を、量子化パラメータを用いて量子化し、量子化された変換係数をエントロピー符号化部１５５に出力する。量子化部１４５は、任意のブロック又はフレームに対して、変換なしに関連する残差ブロックを直ちに量子化する。量子化部１４５は、変換ブロック内の変換係数の位置に応じて互いに異なる量子化係数（スケーリング値）を適用する。二次元に配置された量子化された変換係数に適用される量子化行列は符号化されて映像復号化装置にシグナリングされる。
並べ替え部１５０は、量子化された残差値に対して係数値の並べ替えを遂行する。
並べ替え部１５０は、係数走査（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｓｃａｎｎｉｎｇ）を用いて２次元の係数アレイを１次元の係数シーケンスに変更する。例えば、並べ替え部１５０では、千鳥状スキャン（ｚｉｇ－ｚａｇ ｓｃａｎ）又は対角線スキャン（ｄｉａｇｏｎａｌ ｓｃａｎ）を用いてＤＣ係数から高周波数領域の係数までスキャンして１次元の係数シーケンスを出力する。変換単位のサイズ及びイントラ予測モードによって千鳥状スキャンの代わりに２次元の係数アレイを列方向にスキャンする垂直スキャン、及び２次元のブロック形態係数を行方向にスキャンする水平スキャンが使用され得る。即ち、変換単位のサイズ及びイントラ予測モードによって千鳥状スキャン、対角線スキャン、垂直方向スキャン、及び水平方向スキャンのうちから使用されるスキャン方法が決定される。
エントロピー符号化部１５５は、ＣＡＢＡＣ（Ｃｏｎｔｅｘｔ－ｂａｓｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｉｎａｒｙ Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ Ｃｏｄｅ）、指数ゴロム（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ Ｇｏｌｏｍｂ）などの様々な符号化方式を用いて、並べ替え部１５０から出力された１次元の量子化された変換係数のシーケンス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。
また、エントロピー符号化部１５５は、ブロック分割に関連するＣＴＵサイズ、ＣＵ分割フラグ、ＱＴ分割フラグ、ＭＴＴ分割タイプ、ＭＴＴ分割方向などの情報を符号化し、映像復号化装置が映像符号化装置と同様にブロックを分割できるようにする。また、エントロピー符号化部１５５は、現在ブロックがイントラ予測によって符号化されたか、それともインター予測によって符号化されたかの如何を示す予測タイプに関する情報を符号化し、予測タイプによってイントラ予測情報（即ち、イントラ予測モードに関する情報）又はインター予測情報（動き情報の符号化モード（マージモード又はＡＭＶＰモード）、マージモードの場合はマージインデックス、ＡＭＶＰモードの場合は参照ピクチャインデックス及び差分動きベクトルに関する情報）を符号化する。また、エントロピー符号化部１５５は、量子化に関連する情報、即ち量子化パラメータに関する情報及び量子化行列に関する情報を符号化する。
逆量子化部１６０は量子化部１４５から出力される量子化された変換係数を逆量子化して変換係数を生成する。逆変換部１６５は、逆量子化部１６０から出力される変換係数を周波数ドメインから空間ドメインに変換して残差ブロックを復元する。
加算部１７０は、復元された残差ブロックと予測部１２０によって生成された予測ブロックとを加算して現在ブロックを復元する。復元された現在ブロック内のピクセルは、次の順序のブロックをイントラ予測するときに参照ピクセルとして使用される。
ループ（ｌｏｏｐ）フィルタ部１８０は、ブロックベースの予測及び変換／量子化によって発生するブロッキングアーチファクト（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）、リンギングアーチファクト（ｒｉｎｇｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）、ぼかしアーチファクト（ｂｌｕｒｒｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）等を減らすために復元されたピクセルに対するフィルタリングを遂行する。フィルタ部１８０は、インループ（ｉｎ－ｌｏｏｐ）フィルタとしてデブロックフィルタ１８２、ＳＡＯ（Ｓａｍｐｌｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｆｆｓｅｔ）フィルタ１８４、及びＡＬＦ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｌｏｏｐ Ｆｉｌｔｅｒ）１８６の全部又は一部を含む。
デブロックフィルタ１８２は、ブロック単位の符号化／復号化によって発生するブロッキング現象（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔ）を除去するために復元されたブロック間の境界をフィルタリングし、ＳＡＯフィルタ１８４及びａｌｆ１８６は、デブロックフィルタリングされた映像に対して追加のフィルタリングを遂行する。ＳＡＯフィルタ１８４及びａｌｆ１８６は、損失符号化（ｌｏｓｓｙ ｃｏｄｉｎｇ）によって発生する復元されたピクセルと元本ピクセルとの間の差を補償するために使用されるフィルタである。ＳＡＯフィルタ１８４は、ＣＴＵ単位でオフセットを適用することで主観的な画質だけでなく符号化効率も向上させる。これに比べて、ＡＬＦ１８６はブロック単位のフィルタリングを遂行し、該当ブロックのエッジ及び変化量の程度を区分して異なるフィルタを適用して歪みを補償する。ＡＬＦに使用されるフィルタ係数に関する情報は符号化されて映像復号化装置にシグナリングされる。
デブロックフィルタ１８２、ＳＡＯフィルタ１８４、及びＡＬＦ１８６を介してフィルタリングされた復元ブロックはメモリ１９０に保存される。あるピクチャ内の全てのブロックが復元されると、復元されたピクチャは、後に符号化しようとするピクチャ内のブロックをインター予測するための参照ピクチャとして使用される。
図５は、本発明の技術を具現する映像復号化装置の例示的なブロック図である。以下では、図５を参照して映像復号化装置及びこの装置の下位構成について説明する。
映像復号化装置は、エントロピー復号化部５１０、並べ替え部５１５、逆量子化部５２０、逆変換部５３０、予測部５４０、加算器５５０、ループフィルタ部５６０、及びメモリ５７０を含むように構成される。
図１の映像符号化装置と同様に、映像復号化装置の各構成要素は、ハードウェア又はソフトウェアで具現されるか、或いはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで具現される。更に、各構成要素の機能がソフトウェアで具現され、マイクロプロセッサが各構成要素に対応するソフトウェアの機能を実行するように具現され得る。
エントロピー復号化部５１０は、映像符号化装置によって生成されたビットストリームを復号化してブロック分割に関連する情報を抽出することで復号化しようとする現在ブロックを決定し、現在ブロックを復元するために必要な予測情報や残差信号に関する情報などを抽出する。
エントロピー復号化部５１０は、ＳＰＳ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）又はＰＰＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）からＣＴＵサイズに関する情報を抽出してＣＴＵのサイズを決定し、ピクチャを決定されたサイズのＣＴＵに分割する。そして、ＣＴＵをツリー構造の最上位レイヤ、即ちルートノードとして決定し、ＣＴＵに関する分割情報を抽出することで、ツリー構造を用いてＣＴＵを分割する。
例えば、ＱＴＢＴＴＴ構造を用いてＣＴＵを分割する場合、先ずＱＴの分割に関連する第１のフラグＱＴ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇを抽出して各ノードを下位レイヤの４つのノードに分割する。そして、ＱＴのリーフノードに該当するノードに対しては、ＭＴＴの分割に関連する第２のフラグＭＴＴ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇ及び分割方向（ｖｅｒｔｉｃａｌ／ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）及び／又は分割タイプ（ｂｉｎａｒｙ／ｔｅｒｎａｒｙ）情報を抽出して該当リーフノードをＭＴＴ構造に分割する。これにより、ＱＴのリーフノード以下の各ノードをＢＴ又はＴＴ構造に繰り返し（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅｌｙ）分割する。
また他の例として、ＱＴＢＴＴＴ構造を用いてＣＴＵを分割する場合、先ずＣＵの分割可否を示すＣＵ分割フラグｓｐｌｉｔ＿ｃｕ＿ｆｌａｇを抽出し、該当ブロックが分割された場合、第１のフラグＱＴ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇを抽出する。分割の過程で、各ノードは、０回以上の繰り返しのＱＴ分割後に０回以上の繰り返しのＭＴＴ分割が発生する。例えば、ＣＴＵはすぐにＭＴＴ分割が発生するか、逆に複数回のＱＴ分割のみが発生する。
別の例として、ＱＴＢＴ構造を用いてＣＴＵを分割する場合、ＱＴの分割に関連する第１のフラグＱＴ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇを抽出して各ノードを下位レイヤの４つのノードに分割する。そして、ＱＴのリーフノードに該当するノードに対しては、ＢＴで更に分割されるか否かを示す分割フラグｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇ及び分割方向情報を抽出する。
一方、エントロピー復号化部５１０は、ツリー構造の分割を用いて復号化しようとする現在ブロックを決定すると、現在ブロックがイントラ予測されたかそれともインター予測されたかを示す予測タイプに関する情報を抽出する。予測タイプ情報がイントラ予測を示す場合、エントロピー復号化部５１０は、現在ブロックのイントラ予測情報（イントラ予測モード）に関するシンタックス要素を抽出する。予測タイプ情報がインター予測を示す場合、エントロピー復号化部５１０は、インター予測情報に関するシンタックス要素、即ち動きベクトル及びその動きベクトルが参照する参照ピクチャを表す情報を抽出する。
また、エントロピー復号化部５１０は、量子化関連の情報及び残差信号に関する情報として現在ブロックの量子化された変換係数に関する情報を抽出する。
並べ替え部５１５は、映像符号化装置によって遂行された係数走査順序の逆順で、エントロピー復号化部５１０でエントロピー復号化された１次元の量子化された変換係数のシーケンスを再び２次元の係数アレイ（即ち、ブロック）に変更する。
逆量子化部５２０は、量子化された変換係数を逆量子化し、量子化パラメータを用いて量子化された変換係数を逆量子化する。逆量子化部５２０は、二次元に配列された量子化された変換係数に対して互いに異なる量子化係数（スケーリング値）を適用する。逆量子化部５２０は、映像符号化装置から量子化係数（スケーリング値）の行列を量子化された変換係数の２次元アレイに適用して逆量子化を遂行する。
逆変換部５３０は、逆量子化された変換係数を周波数ドメインから空間ドメインに逆変換して残差信号を復元することで、現在ブロックに対する残差ブロックを生成する。
また、逆変換部５３０は、変換ブロックの一部領域（サブブロック）のみを逆変換する場合、変換ブロックのサブブロックのみを変換したことを示すフラグｃｕ＿ｓｂｔ＿ｆｌａｇ、サブブロックの方向性（ｖｅｒｔｉｃａｌ／ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）情報ｃｕ＿ｓｂｔ＿ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ＿ ｆｌａｇ、及び／又はサブブロックの位置情報ｃｕ＿ｓｂｔ＿ｐｏｓ＿ｆｌａｇを抽出し、該当サブブロックの変換係数を周波数ドメインから空間ドメインに逆変換することによって残差信号を復元し、逆変換されない領域に対しては残差信号で「０」値を満たすことによって現在ブロックに対する最終残差ブロックを生成する。
また、ＭＴＳが適用された場合、逆変換部５３０は、映像符号化装置からシグナリングされたＭＴＳ情報ｍｔｓ＿ｉｄｘを用いて横及び縦方向にそれぞれ適用される変換関数又は変換行列を決定し、決定された変換関数を用いて横及び縦方向に変換ブロック内の変換係数に対して逆変換を遂行する。
予測部５４０は、イントラ予測部５４２及びインター予測部５４４を含む。イントラ予測部５４２は、現在ブロックの予測タイプがイントラ予測である場合に活性化され、インター予測部５４４は、現在ブロックの予測タイプがインター予測である場合に活性化される。
イントラ予測部５４２は、エントロピー復号化部５１０から抽出されたイントラ予測モードに対するシンタックス要素から複数のイントラ予測モードのうちの現在ブロックのイントラ予測モードを決定し、イントラ予測モードに応じて現在ブロック周囲の参照ピクセルを用いて現在ブロックを予測する。
インター予測部５４４は、エントロピー復号化部５１０から抽出されたインター予測モードに対するシンタックス要素を用いて現在ブロックの動きベクトル、及びその動きベクトルが参照する参照ピクチャを決定し、動きベクトル及び参照ピクチャを用いて現在ブロックを予測する。
加算器５５０は、逆変換部から出力される残差ブロックと、インター予測部又はイントラ予測部から出力される予測ブロックとを加算して現在ブロックを復元する。復元された現在ブロック内のピクセルは、後で復号化するブロックをイントラ予測するときの参照ピクセルとして活用される。
ループフィルタ部５６０は、インループフィルタとしてデブロックフィルタ５６２、ＳＡＯフィルタ５６４、及びＡＬＦ５６６を含む。デブロックフィルタ５６２は、ブロック単位の復号化に因って発生するブロッキング現象（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔ）を除去するために、復元されたブロック間の境界をデブロックフィルタリングする。ＳＡＯフィルタ５６４及びＡＬＦ５６６は、損失符号化（ｌｏｓｓｙ ｃｏｄｉｎｇ）に因って発生する復元されたピクセルと元本ピクセルとの間の差を補償するために、デブロックフィルタリング以降の復元されたブロックに対して追加のフィルタリングを遂行する。ＡＬＦのフィルタ係数は、ビットストリームから復号されたフィルタ係数に関する情報を用いて決定される。
デブロックフィルタ５６２、ＳＡＯフィルタ５６４、及びＡＬＦ５６６を介してフィルタリングされた復元ブロックはメモリ５７０に保存される。あるピクチャ内の全てのブロックが復元されると、復元されたピクチャは、後で符号化しようとするピクチャ内のブロックをインター予測するための参照ピクチャとして使用される。
本実施形態は、以上で説明したような映像（ビデオ）の符号化及び復号化に関する。より詳しくは、予め復元された周辺参照サンプル値を用いて現在ブロックのイントラ予測モードを誘導した後、誘導された予測モードに基づいて現在ブロックの予測ブロックを生成するビデオコーディング方法及び装置を提供する。
以下の実施形態は、映像復号化装置内のエントロピー復号化部５１０及びイントラ予測部５４２に適用される。また、映像符号化装置内のイントラ予測部１２２に適用される。
以下の説明で、ブロックのアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）は、ブロックの横の長さ（Ｗ：Ｗｉｄｔｈ）を縦の長さ（Ｈ：Ｈｅｉｇｈｔ）で割った値、即ち横の長さと縦の長さとの間の比として定義される。
以下、特定フラグが真であるということは該当するフラグの値が１であることを示し、特定フラグが偽であるということは該当するフラグの値が０であることを示す。
以下、映像復号化装置を中心にイントラ予測を記述し、便宜上必要である場合、映像符号化装置に言及する。なお、以下に記述する内容は、映像符号化装置にも同様に適用される。
映像復号化装置又は映像復号化装置内のエントロピー復号化部５１０がビットストリームからデータを復号化するというフレーズとデータを解析するというフレーズとは互換的に用いられる。
≪Ｉ．イントラ予測及びＩＳＰ（Ｉｎｔｒａ Ｓｕｂ－Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ）≫
ＶＶＣ技術で、ルーマブロックのイントラ予測モードは、図３ａに例示したように、非方向性モード（即ち、Ｐｌａｎａｒ及びＤＣ）の外、細分化された方向性モード（即ち、２～６６）を有する。更に、図３ｂの例に追加したように、ルーマブロックのイントラ予測モードは、広角イントラ予測に応じた方向性モード（－１４～－１、及び６７～８０）を有する。
ルーマブロックの予測モードに基づき、イントラ予測の符号化効率向上のための様々な技術が存在する。ＩＳＰ技術は、現在ブロックを同じサイズの小さなブロックにサブ分割した後、サブブロック全体にイントラ予測モードを共有させるが、サブブロックのそれぞれに変換を適用する。このとき、ブロックのサブ分割は、水平又は垂直方向の分割である。
以下の説明で、サブ分割される前の大きなブロックを現在ブロックといい、サブ分割された小さなブロックのそれぞれをサブブロックと表現する。
ＩＳＰ技術の動作は次の通りである。
映像符号化装置は、上位ステップであるＳＰＳ上のＩＳＰ活性化フラグｓｐｓ＿ｉｓｐ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｆｌａｇが真の場合、ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇ及びｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇを伝送する。映像復号化装置は、ＩＳＰ活性化フラグｓｐｓ＿ｉｓｐ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｆｌａｇをビットストリームから最初に解析する。ＩＳＰ活性化フラグが真である場合、映像復号化装置は、ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇ及びｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇをビットストリームから復号化する。
映像符号化装置は、ＩＳＰの適用可否を示すｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇ及びサブ分割方法を示すｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇを映像復号装置にシグナリングする。ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇ及びｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇによるサブ分割形態ＩｎｔｒａＳｕｂＰａｒｔｉｔｉｏｎｓＳｐｌｉｔＴｙｐｅは表１に示す通りである。
Figure 2024509216000002
ＩＳＰ技術は、次のように分割形態ＩｎｔｒａＳｕｂＰａｒｔｉｔｉｏｎｓＳｐｌｉｔＴｙｐｅを設定する。
ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇが０の場合、ＩｎｔｒａＳｕｂＰａｒｔｉｔｉｏｎｓＳｐｌｉｔＴｙｐｅは０に設定され、サブブロック分割が遂行されない（ＩＳＰ＿ＮＯ＿ＳＰＬＩＴ）。即ち、ＩＳＰは適用されない。
ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇが０でない場合、ＩＳＰが適用される。この場合、ＩｎｔｒａＳｕｂＰａｒｔｉｔｉｏｎｓＳｐｌｉｔＴｙｐｅは１＋ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇの値に設定され、分割形態に応じてサブブロック分割が遂行される。ＩｎｔｒａＳｕｂＰａｒｔｉｔｉｏｎｓＳｐｌｉｔＴｙｐｅ＝１である場合に横方向にサブブロック分割（ＩＳＰ＿ＨＯＲ＿ＳＰＬＩＴ）を遂行し、ＩｎｔｒａＳｕｂＰａｒｔｉｔｉｏｎｓＳｐｌｉｔＴｙｐｅ＝２である場合に縦方向にサブブロック分割（ＩＳＰ＿ＶＥＲ＿ＳＰＬＩＴ）を遂行する。即ち、ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇはサブブロック分割方向を示す。
例えば、水平方向にサブ分割されるＩＳＰモードが現在ブロックに適用される場合、ＩｎｔｒａＳｕｂＰａｒｔｉｔｉｏｎｓＳｐｌｉｔＴｙｐｅは１であり、ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇは１であり、ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇは０である。
以下の説明で、ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇをサブブロック分割適用フラグで表現し、ｉｎｔｒａ＿ｓｕｂｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ＿ｓｐｌｉｔ＿ｆｌａｇをサブブロック分割方向フラグで表現し、ＩｎｔｒａＳｕｂＰａｒｔｉｔｉｏｎｓＳｐｌｉｔＴｙｐｅをサブブロック分割形態で表現する。
≪ＩＩ．イントラ予測モードの誘導≫
以下、図６を用いて、予測モード誘導を用いるイントラ予測装置を記述する。
図６は、本発明の一実施形態による予測モード誘導を用いるイントラ予測装置を示すブロック図である。
本実施形態によるイントラ予測装置は、予め復元された周辺参照サンプル値の勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）からヒストグラムを算定し、算定されたヒストグラムを用いて現在ブロックのイントラ予測モードを誘導した後、誘導された予測モードに基づいて現在ブロックの予測ブロックを生成する。イントラ予測装置は、予測モード誘導可否決定部６０２、勾配算定領域決定部６０４、ヒストグラム算定部６０６、予測モード誘導部６０８、及びイントラ予測遂行部６１０の全部又は一部を含む。
予測モード誘導可否決定部６０２は、現在ブロックの予測モードの誘導可否を示すフラグを解析してイントラ予測モードの誘導可否を決定する。以下、このようなフラグを予測モード誘導フラグと称する。予測モード誘導フラグは、ビットレート歪み最適化の観点から映像符号化装置によって設定された後、映像復号化装置に伝達される。映像復号化装置は、ビットストリームから予測モード誘導フラグを復号化した後、以降に記載するステップを遂行する。一方、映像符号化装置は、上位ステップ（ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ）から予測モード誘導フラグを獲得して以降のステップを遂行する。
予測モード誘導フラグが真である場合、イントラ予測装置は、現在ブロックのイントラ予測モードの解析を省略したまま、現在ブロックの周辺復元サンプルに基づいてイントラ予測モードを誘導する。この場合、現在ブロックがピクチャ境界、スライス境界、タイル境界などを含んで左側及び／又は上段参照サンプルを使用できない場合、予測モード誘導フラグの復号化は暗黙的に（ｉｍｐｌｉｃｉｔｌｙ）省略される。
別の実施形態として、イントラ予測装置は、予測モードを誘導するか否かを決定する前に、現在ブロックの予測モードがプラナー（Ｐｌａｎａｒ）、ＤＣモード、行列基盤モードなどの非方向性モードであるか否かを決定する１つ又は多数のフラグをビットストリームから解析する。該当フラグが全て０である場合、予測モード誘導可否決定部６０２は、予測モード誘導フラグを解析した後、予測モードの誘導可否を決定する。
また、予測モード誘導可否決定部６０２によって予測モードを誘導することに決定された後、イントラ予測装置はサブブロック分割適用フラグをビットストリームから復号化し、ＩＳＰ技術の適用可否、即ち現在ブロックのサブブロックの分割可否を決定する。
図７は、本発明の一実施形態による勾配値の算定に用いられる算定領域を示す例示図である。
勾配算定領域決定部６０４は、イントラ予測モードを誘導するために、現在ブロックの周辺復元サンプルから勾配値の算定に用いられる算定領域を決定する。図７に例示したように、復元領域のうちの現在ブロックを基準に左側及び上段のそれぞれに位置する３行の復元参照ピクセルが勾配算定領域として用いられる。図７の例で、上段参照サンプルの長さＭ、及び左側参照サンプルの長さＮは、現在ブロックの幅Ｗ及び高さＨに基づいて設定される。例えば、現在ブロックの左上段に位置する（－３，－３）ピクセルを基準に、ＭはＷ＋３、２×Ｗ＋３、Ｗ＋Ｈ＋３などの値に設定され、ＮはＨ＋３、２×Ｈ＋３、Ｗ＋Ｈ＋３などの値に設定される。
他の実施形態として、勾配算定領域決定部６０４は、算定領域を示すフラグをビットストリームから解析し、現在ブロックを基準に左側又は上段の中から算定領域として使用する領域を設定する。或いは、勾配算定領域決定部６０４は、算定領域を示すインデックスをビットストリームから解析し、現在ブロックを基準に左側、上段、又は左側／上段の中から算定領域として使用する領域を決定する。
また他の実施形態として、映像符号化装置と映像復号化装置との間の約束によって算定領域を暗黙的に決定する。このような場合、勾配算定領域決定部６０４の動作が省かれる。
ヒストグラム算定部６０６は、勾配算定領域で方向性モードの勾配のヒストグラム（Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ：Ｈ（））を算定する。先ず、現在ブロックに対して２番目のラインに位置する復元参照サンプルを基準に、３×３領域、３×１領域、又は１×３領域で垂直方向及び水平方向の勾配値が計算される。ヒストグラム算定部６０６は、ソベルフィルタ（Ｓｏｂｅｌ ｆｉｌｔｅｒ）、プリウィットフィルタ（Ｐｒｅｗｉｔｔ ｆｉｌｔｅｒ）などのような境界検出フィルタ（ｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）を用いて勾配を算出する。表２は、勾配の計算に用いられるフィルタの実施形態を示す。
Figure 2024509216000003
ヒストグラム算定部６０６は、計算された垂直／水平方向勾配Ｇｖ／Ｇｈに基づいて、式１に示すように、該当ピクセルにおける勾配方向θ及び勾配サイズＩを決定する。
Figure 2024509216000004
図８は、本発明の一実施形態による方向性モードの勾配のヒストグラムを示す例示図である。
ヒストグラム算定部６０６は、算定領域内のピクセルに対して勾配方向θに応じて該当方向に最も近いイントラ予測の方向性モードを計算した後、該当方向性モードのヒストグラムに勾配サイズＩを累積することで、図８に例示したように、方向性モードの勾配のヒストグラム（Ｈ）を生成する。
ヒストグラム算定部６０６は、勾配のヒストグラムを計算するとき、図９の例のように、予め設定されたサンプリング間隔を基準にピクセルをサブサンプリングした後、サブサンプリングされたピクセルに対して勾配のヒストグラムを計算する。このとき、ピクセクのサンプリング間隔及びサブサンプリング位置は、映像符号化装置と映像復号化装置との間の約束に応じて定義される。或いは、現在ブロックのサイズ及び／又は現在ブロックのアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）に基づいてピクセクのサンプリング間隔及びサブサンプリング位置が決定される。
予測モード誘導部６０８は、図８に例示したように、勾配のヒストグラムに基づいて現在ブロックの予測モードを誘導する。このとき、誘導されるイントラ予測モードは、方向性モード又は非方向性モードである。更に、誘導されるイントラ予測モードは、方向性モード及び非方向性モードの両方を含む。
予測モード誘導部６０８は、次のように方向性モードを誘導する。
予測モード誘導部６０８は、算定されたヒストグラムのうち、最も大きい値を有するモードＭｂを現在ブロックのイントラ予測モードとして決定する。
或いは、予測モード誘導部６０８は、１番目に大きな値を有するモードＭｂと２番目に大きな値を有するモードＭａを現在ブロックのイントラ予測モードとして決定する。このような２つのモードＭｂ及びＭａを用いて予測された予測信号Ｐ１及びＰ２に対し、イントラ予測装置は、２つのモードのヒストグラム値に応じた重み値を用いて予測信号を加重することで、最終予測信号を生成する。
別の実施形態として、予測モード誘導部６０８は、勾配のヒストグラム値が最も大きいモードＭｂ及び２番目に大きいモードＭａのうちの１つを示すフラグを追加で解析し、解析されたフラグ値に応じて現在ブロックの予測モードを決定する。以下、このフラグを予測モード指示フラグと称する。予測モード誘導部６０８は、２つのモードのヒストグラム値間の差が予め設定された閾値以下である場合、予測モード指示フラグをビットストリームから解析する。一方、２つのモードのヒストグラム値間の差が予め設定された閾値よりも大きい場合、予測モード誘導部６０８は、予測モード指示フラグの解析を省略する。或いは、式２に示すように、２つのヒストグラムの値間の差が全体ヒストグラム値の和と比べて予め設定された比率以上である場合、予測モード誘導部６０８は予測モード指示フラグの解析を省略する。
Figure 2024509216000005
別の実施形態として、予測モード誘導部６０８は、ヒストグラムの値が最も大きいモードである基本モードに対してデルタモードのインデックスをビットストリームから解析して予測モードを決定する。例えば、デルタモードは基本モードに対するオフセットである。従って、予測モード誘導部６０８は、基本モードにデルタモードを加算して予測モードを決定する。このとき、デルタモードを示すインデックスは、映像符号化装置と映像復号化装置との間の約束に応じて設定される。また、基本モードに応じてデルタモードが変更される。
一方、予測モード誘導部６０８は、次のように非方向性モードを誘導する。
最も大きい値を有する方向性モードのヒストグラム値が予め設定された閾値よりも小さい場合、又は全体ヒストグラム値の和が予め設定された閾値よりも小さい場合、予測モード誘導部６０８は、非方向性モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。このとき、非方向性モードはＤＣモード又はプラナーモードであり、予測モード誘導部６０８は常にＤＣモード（又は、プラナーモード）で現在ブロックの予測モードを決定する。或いは、予測モード誘導部６０８は、これらのうちの１つを示すフラグをビットストリームから解析した後、解析されたフラグに応じて２つのモードのうちの１つのモードに決定する。一方、予め設定された閾値は、映像符号化装置と映像復号化装置との間の約束に応じて設定され、上位水準のピクチャ、スライスなどの単位毎に映像符号化装置から映像復号化装置に伝達される。
別の実施形態として、式３に示すように、最も大きい値を有する方向性モードのヒストグラム値が全体ヒストグラム値の和と比べて予め設定された比率よりも小さい場合、予測モード誘導部６０８は非方向性モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。
Figure 2024509216000006
このとき、予め設定された閾値は、現在ブロックのサイズに基づいて決定される。
また別の実施形態として、全体ヒトグラム値の和を勾配算定に用いられたピクセルの個数で割った値が予め設定された閾値よりも小さい場合、予測モード誘導部６０８は非方向性モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。また、最も大きい値を有する方向性モードのヒストグラム値を勾配算定に用いられたピクセルの個数で割った値が予め設定された閾値よりも小さい場合、予測モード誘導部６０８は非方向性モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。
また、全体ヒストグラム値の和をヒストグラム算定に用いられた勾配の個数で割った値が予め設定された閾値よりも小さい場合、予測モード誘導部６０８は非方向性モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。また、最も大きい値を有する方向性モードのヒストグラム値をヒストグラム算定に用いられた勾配の個数で割った値が予め設定された閾値よりも小さい場合、予測モード誘導部６０８は、非方向性モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。
一方、表２に例示したところによると、勾配算定に用いられたピクセルの個数は、ヒストグラム算定に用いられた勾配の個数の９倍又は３倍である。
また別の実施形態として、誘導された現在ブロックの予測モードが方向性モードである場合、予測モード誘導部６０８は、非方向性モードを現在ブロックの予測モードとして追加する。このとき、追加される非方向性モードは、映像符号化装置と映像復号化装置との間の約束に応じて設定される。
イントラ予測遂行部６１０は、誘導された予測モードを用いてイントラ予測を遂行することで現在ブロックの予測ブロックを生成する。イントラ予測遂行部６１０は、追加の解析なしで左側及び上段の復元参照サンプルのうち、現在ブロックに最も近い左側及び上段ラインに含まれる参照サンプルを用いてイントラ予測を遂行する。或いは、イントラ予測遂行部６１０は、マルチラインの参照サンプルのうちのどの参照サンプルラインを使用するかを指定するインデックスを解析してイントラ予測に使用される参照サンプルラインを決定する。
一実施形態として、イントラ予測遂行部６１０は、勾配のヒストグラムのうちの最も大きい値を有する方向性モードＭｂで予測された信号Ｐ１を予測信号Ｐｄとして生成する。また、上述したように、イントラ予測遂行部６１０は、勾配のヒストグラムのうちの最も大きい値を有する方向性モードＭｂで予測された信号Ｐ１と、２番目に大きな値を有するモードＭａで予測された予測信号Ｐ２とを加重和して予測信号Ｐｄを生成する。このとき、各モードのヒストグラム値に比例して重み値が決定される。
別の実施形態として、イントラ予測遂行部６１０は、上述したように誘導されたモードが方向性モードである場合、予め設定された非方向性モード（例えば、プラナー）を追加的に利用する。イントラ予測遂行部６１０は、式４に示すように、方向性モード予測に従って生成された予測信号Ｐｄと、非方向性モードで予測された予測信号Ｐｎｄとを加重和して最終予測信号Ｐを生成する。
Figure 2024509216000007
ここで、ｂは整数型演算のためのシフト値を表す。更に、加重和に使用される重み値ｗ１、ｗ２は、スカラー又は行列の形態である。このような重み値は、映像符号化装置と映像復号化装置との間の約束に応じて設定される。
図１０は、本発明の一実施形態による行列形態の重み値を示す例示図である。
一方、行列形態の重み付け値は、方向性モードに基づいて決定される。例えば、予測モードに応じて予測に使用される参照サンプルで、現在ブロックのサンプルが離れるほど重み値が減少する方式で行列が具現される。
別の実施形態として、イントラ予測遂行部６１０は、予め定義されたｋ個の重み値又は行列のうちの１つを示すインデックスをビットストリームから解析し、重み値又は重み行列を決定する。
また別の実施形態として、ＩＳＰ技術が適用される場合、分割されたサブブロックは同じイントラ予測モードとして、現在ブロックの誘導された予測モードを共有する。或いは、イントラ予測装置は、復元された前のサブブロックの復元サンプルに基づいて現在サブブロックの予測モードを誘導した後、誘導された予測モードを用いて現在サブブロックに対してイントラ予測を遂行する。このとき、サブブロックのサイズに基づいてサブブロック別予測モード誘導の可否が暗黙的に決定される。
図１１に例示したように、現在ブロックが２つのサブブロックに垂直方向の分割がなされた場合、イントラ予測装置は、前のサブブロックの復元サンプルに基づいて現在サブブロックの予測モードを誘導する。一方、図１１の例は垂直方向の分割がなされたサブブロックを示しているが、水平方向の分割がなされたサブブロックに対しても同様に現在サブブロックの予測モードが誘導される。
また、ＩＳＰ技術が適用される場合、イントラ予測装置は、それぞれのサブブロックを順次復元し、前のサブブロックで復元された復元参照サンプルを用いて現在サブブロックのイントラ予測を遂行する。
図１２は、本発明の一実施形態による予測モード誘導を用いるイントラ予測方法を示すフローチャートである。
映像復号化装置は、ビットストリームから現在ブロックの予測モードの誘導可否を示す予測モード誘導フラグを解析する（Ｓ１２００）。一方、予測モード誘導フラグは、ビットレート歪み最適化の観点から映像符号化装置によって設定された後、映像復号化装置に伝達される。
現在ブロックがピクチャ境界、スライス境界、タイル境界などを含んで左側及び／又は上段参照サンプルを使用できない場合、予測モード誘導フラグの解析は暗黙的に省略される。
別の実施形態として、映像復号化装置は、予測モード誘導の可否を決定する前に、現在ブロックの予測モードがプラナー、ＤＣモード、行列基盤モードなどの非方向性モードであるか否かを示す１つ又は多数のフラグをビットストリームから解析する。該当フラグが全て偽である場合、予測モード誘導フラグが解析される。
映像復号化装置は予測モード誘導フラグを確認する（Ｓ１２０２）。
予測モード誘導フラグが偽である場合、映像復号化装置は現在ブロックの予測モードをビットストリームから解析した後、解析された予測モードを用いて現在ブロックの予測ブロックを生成する（Ｓ１２０４）。
一方、予測モード誘導フラグが真である場合、映像復号化装置は現在ブロックのイントラ予測モードの解析を省略したまま、次のステップ（Ｓ１２１０～Ｓ１２１６）を遂行する。
映像復号化装置は、現在ブロックの周辺復元サンプルから勾配値の算定に用いられる算定領域を決定する（Ｓ１２１０）。
映像復号化装置は、現在ブロックを基準に左側及び上段のそれぞれに位置する３行の復元参照ピクセルを算定領域として決定する。このとき、左側及び上段に位置する算定領域の長さは、現在ブロックの幅及び高さに基づいて設定される。
別の実施形態として、映像復号化装置は、算定領域を示すフラグをビットストリームから解析し、現在ブロックを基準に左側又は上段の中から算定領域として使用する領域を設定する。
また別の実施形態として、映像符号化装置と映像復号化装置との間の約束に応じて算定領域が暗黙的に決定される。この場合、算定領域を決定するステップが省略される。
映像復号化装置は、現在ブロックに対して、算定領域で方向性モードの勾配のヒストグラムを算定する（Ｓ１２１２）。
映像復号化装置は、現在ブロックを基準に２番目のラインに位置する復元参照サンプルに対し、予め設定された境界検出フィルタを用いて垂直方向及び水平方向の勾配値を計算する。映像復号化装置は、垂直方向及び水平方向の勾配値を用いて、２番目のラインに位置する復元参照サンプルにおける勾配方向及び勾配サイズを計算する。映像復号化装置は、勾配方向に最も近いイントラ予測の方向性モードを計算した後、算定された方向性モードに該当するヒストグラムに勾配サイズを累積することで方向性モードの勾配のヒストグラムを算定する。
映像復号化装置は、予め設定されたサンプリング間隔を基準に２番目のラインに位置する復元参照サンプルをサブサンプリングした後、サブサンプリングされたピクセルに対して勾配のヒストグラムを算定する。このとき、予め設定されたサンプリング間隔及びサブサンプリングされる画素の位置は、映像符号化装置と映像復号化装置との間の約束に応じて定義される。或いは、現在ブロックサイズ及び／又は現在ブロックのアスペクト比に基づいてピクセルのサンプリング間隔及びサブサンプリング位置が決定される。
映像復号化装置は、勾配のヒストグラムに基づいて現在ブロックの予測モードを誘導する（Ｓ１２１４）。このとき、誘導されるイントラ予測モードは、方向性モード又は非方向性モードである。
映像復号化装置は、次のように方向性モードを誘導する。
映像復号化装置は、勾配のヒストグラムのうち、最も大きい値を有する第１の方向性モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。
或いは、映像復号化装置は、勾配のヒストグラムのうち、最も大きい値を有する第１の方向性モード、及び２番目に大きな値を有する第２の方向性モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。
別の実施形態として、映像復号化装置は、第１の方向性モード及び第２の方向性モードのうちのいずれかを示す予測モード指示フラグを追加で解析し、解析されたフラグ値に応じて現在ブロックの予測モードを決定する。映像復号化装置は、第１の方向性モードと第２の方向性モードとのヒストグラム値間の差が予め設定された閾値以下である場合、予測モード指示フラグをビットストリームから解析する。一方、２つのモードのヒストグラム値間の差が予め設定された閾値よりも大きい場合、映像復号化装置は予測モード指示フラグの解析を省略する。或いは、２つのヒストグラムの値間の差と全体ヒストグラム値の和との間の比率が予め設定された比率以上である場合、映像復号化装置は予測モード指示フラグの解析を省略する。
映像復号化装置は、以下のように非方向性モードを誘導する。
第１の方向性モードのヒストグラム値が予め設定された第１の閾値よりも小さい場合、又は勾配のヒストグラムの値の和が予め設定された第２の閾値よりも小さい場合、映像復号化装置は非方向性予測モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。このとき、非方向性モードはＤＣモード又はプラナー（ｐｌａｎａｒ）モードである。
他の実施形態として、第１の方向性モードのヒストグラム値と勾配のヒストグラムの値の和との間の比率が予め設定された比率よりも小さい場合、映像復号化装置は、非方向性予測モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。
また他の実施形態として、勾配のヒストグラムの値の和と勾配値との算定に用いられたピクセルの個数間の比率が予め設定された第１の比率よりも小さい場合、又は第１の方向性モードのヒストグラム値及び勾配値の算定に用いられたピクセルの個数間の比率が予め設定された第２の比率よりも小さい場合、映像復号化装置は、非方向性予測モードを現在ブロックの予測モードとして決定する。
映像復号化装置は、誘導された予測モードを用いてイントラ予測を遂行することで、現在ブロックの予測ブロックを生成する（Ｓ１２１６）。
映像復号化装置は、追加の解析なしに、左側及び上段の復元参照サンプルのうちから、現在ブロックに最も近い左側及び上段ラインに含まれる参照サンプルを使用してイントラ予測を遂行する。或いは、映像復号化装置は、マルチラインの参照サンプルのうちのどの参照サンプルラインを使用するかを指定するインデックスをビットストリームから解析してイントラ予測に使用される参照サンプルラインを決定する。
別の実施形態として、映像復号化装置は、第１の方向性モードを用いて現在ブロックの第１の予測ブロックを生成し、第２の方向性モードを用いて現在ブロックの第２の予測ブロックを生成した後、第１の予測ブロックと第２の予測ブロックとを加重和し、現在ブロックの予測ブロックを生成する。このとき、各モードのヒストグラム値に比例して重み値が決定される。
本明細書のフローチャート／タイミング図では、各ステップを順次遂行するものとして記載しているが、これは、本発明の実施形態の技術思想を例示的に説明したに過ぎない。言い換えると、本発明の実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の実施形態の本質的な特性から逸脱しない範囲でフローチャート／タイミング図に記載された順序を変更して実行するか、又は各ステップのうちの１つ以上のステップを並列的に実行することによって様々に修正及び変形して適用可能であるため、フローチャート／タイミング図は時系列的な順序に限定されるものではない。
以上の説明における例示的な実施形態は、多くの異なる方式で具現されることを理解しなければならない。１つ以上の例示で説明した機能又は方法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせで具現される。本明細書で記載した機能的コンポーネントは、それらの具現独立性を特に強調するために「部（ｕｎｉｔ）」とラベル付けされることを理解しなければならない。
一方、本実施形態で説明した様々な機能又は方法は、１つ以上のプロセッサによって読み取られて実行される非一時的記録媒体に保存された命令語で具現される。非一時的記録媒体は、例えばコンピュータシステムによって読み取り可能な形態でデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。例えば、非一時的記録媒体は、ＥＰＲＯＭ（ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュドライブ、光学ドライブ、磁気ハードドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）のような保存媒体を含む。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したにすぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。従って、本実施形態は、本発明の技術思想を限定するものではなく説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
ＣＲＯＳＳ－ＲＥＦＥＲＥＮＣＥ ＴＯ ＲＥＬＡＴＥＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
本特許出願は、２０２１年３月４日付で韓国に出願した特許出願番号第１０－２０２１－００２８７９５号、２０２２年３月２日付で韓国に出願した特許出願番号第１０－２０２２－００２６５４９号に対して優先権を主張し、その全ての内容は参考文献として本特許出願に併合される。
１１０ ピクチャ分割部
１２０、５４０ 予測部
１２２、５４２ イントラ予測部
１２４、５４４ インター予測部
１３０ 減算器
１４０ 変換部
１４５ 量子化部
１５０、５１５ 並べ替え部
１５５ エントロピー符号化部
１６０、５２０ 逆量子化部
１６５、５３０ 逆変換部
１７０、５５０ 加算器
１８０、５６０ ループフィルタ部
１８２、５６２ デブロックフィルタ
１８４、５６４ ＳＡＯ（Ｓａｍｐｌｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｆｆｓｅｔ）フィルタ
１８６、５６６ ＡＬＦ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｌｏｏｐ Ｆｉｌｔｅｒ）
１９０、５７０ メモリ
５１０ エントロピー復号化部
５４２ イントラ予測部
６０２ 予測モード誘導可否決定部
６０４ 勾配算定領域決定部
６０６ ヒストグラム算定部
６０８ 予測モード誘導部
６１０ イントラ予測遂行部
マージ候補を誘導するための周辺ブロックとしては、図４に示すように、現在ピクチャ内で現在ブロックに隣接する左側ブロックＡ０、左下段ブロックＡ１、上段ブロックＢ０、右上段ブロックＢ１、及び左上段ブロックＢ２のうちの全部又は一部が使用される。更に、現在ブロックが位置する現在ピクチャではなく、参照ピクチャ（現在ブロックを予測するために使用された参照ピクチャと同一であるか又は異なる）内に位置するブロックがマージ候補として使用される。例えば、参照ピクチャ内で現在ブロックと同一の位置にあるブロック（ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄ ｂｌｏｃｋ）又はその同一の位置のブロックに隣接するブロックがマージ候補として追加で更に使用される。以上で記述した方法によって選定されたマージ候補の個数が予め設定された個数よりも小さい場合、０ベクトルをマージ候補に追加する。
ＡＭＶＰモードで、インター予測部１２４は、現在ブロックの周辺ブロックを用いて現在ブロックの動きベクトルに対する予測動きベクトル候補を誘導する。予測動きベクトル候補を誘導するために使用される周辺ブロックとしては、図４に示した現在ピクチャ内で現在ブロックに隣接する左側ブロックＡ０、左下段ブロックＡ１、上段ブロックＢ０、右上段ブロックＢ１、及び左上段ブロックＢ２のうち、全部又は一部が用いられる。更に、現在ブロックが位置する現在ピクチャではなく、参照ピクチャ（現在ブロックを予測するために使用された参照ピクチャと同じであるか又は異なる）内に位置するブロックが、予測動きベクトル候補を誘導するために使用される周辺ブロックとして使用される。例えば、参照ピクチャ内で現在ブロックと同じ位置にあるブロック（ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ ｂｌｏｃｋ）、又はその同じ位置のブロックに隣接するブロックが使用される。以上で記述した方法によって動きベクトル候補の個数が予め設定された個数よりも小さい場合、０ベクトルを動きベクトル候補に追加する。
デブロックフィルタ１８２は、ブロック単位の符号化／復号化によって発生するブロッキング現象（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔ）を除去するために復元されたブロック間の境界をフィルタリングし、ＳＡＯフィルタ１８４及びＡＬＦ１８６は、デブロックフィルタリングされた映像に対して追加のフィルタリングを遂行する。ＳＡＯフィルタ１８４及びＡＬＦ１８６は、損失符号化（ｌｏｓｓｙ ｃｏｄｉｎｇ）によって発生する復元されたピクセルと元本ピクセルとの間の差を補償するために使用されるフィルタである。ＳＡＯフィルタ１８４は、ＣＴＵ単位でオフセットを適用することで主観的な画質だけでなく符号化効率も向上させる。これに比べて、ＡＬＦ１８６はブロック単位のフィルタリングを遂行し、該当ブロックのエッジ及び変化量の程度を区分して異なるフィルタを適用して歪みを補償する。ＡＬＦに使用されるフィルタ係数に関する情報は符号化されて映像復号化装置にシグナリングされる。
ヒストグラム算定部６０６は、勾配算定領域で方向性モードの勾配のヒストグラム（Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ：（Ｈ））を算定する。先ず、現在ブロックに対して２番目のラインに位置する復元参照サンプルを基準に、３×３領域、３×１領域、又は１×３領域で垂直方向及び水平方向の勾配値が計算される。ヒストグラム算定部６０６は、ソベルフィルタ（Ｓｏｂｅｌ ｆｉｌｔｅｒ）、プリウィットフィルタ（Ｐｒｅｗｉｔｔ ｆｉｌｔｅｒ）などのような境界検出フィルタ（ｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）を用いて勾配を算出する。表２は、勾配の計算に用いられるフィルタの実施形態を示す。

Claims (20)

  1. 映像復号化装置によって遂行される現在ブロックのイントラ予測方法であって、
    ビットストリームから前記現在ブロックの予測モードの誘導（ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）の可否を示す予測モード誘導フラグを解析するステップと、
    前記予測モード誘導フラグを確認するステップと、を有し、
    前記予測モード誘導フラグが真である場合、
    前記現在ブロックの周辺復元サンプルから勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）値の算定に用いられる算定領域を決定するステップと、
    前記現在ブロックに対して、前記算定領域で方向性モードの勾配のヒストグラム（ｈｉｓｔｏｇｒａｍ）を算定するステップと、
    前記勾配のヒストグラムに基づいて前記現在ブロックの予測モードを誘導するステップと、
    前記誘導された予測モードを用いてイントラ予測を遂行することで、前記現在ブロックの予測ブロックを生成するステップと、を含むことを特徴とするイントラ予測方法。
  2. 前記現在ブロックの予測モードが非方向性モードのうちの１つであるか否かを示す１つ又は多数のフラグを前記ビットストリームから解析するステップを更に含み、
    前記非方向性モードのうちの１つを示すフラグが全て偽である場合、前記予測モード誘導フラグを解析することを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測方法。
  3. 前記予測モード誘導フラグが真である場合、サブブロック分割適用フラグを前記ビットストリームから解析して、前記現在ブロックのサブブロック分割の可否を決定することを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測方法。
  4. 前記算定領域を決定するステップは、前記現在ブロックを基準に左側及び上段のそれぞれに位置する３行の復元参照ピクセルを前記算定領域として決定し、
    前記左側及び上段に位置する前記算定領域の長さは、前記現在ブロックの幅及び高さに基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測方法。
  5. 前記算定領域を示すフラグを前記ビットストリームから解析するステップを更に含み、
    前記算定領域を示すフラグに応じて、前記現在ブロックを基準に左側又は上段の中から算定領域を設定することを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測方法。
  6. 前記ヒストグラムを算定するステップは、前記現在ブロックを基準に２番目のラインに位置する復元参照サンプルに対して、予め設定された境界検出フィルタ（ｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）を用いて垂直方向及び水平方向の勾配値を計算することを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測方法。
  7. 前記ヒストグラムを算定するステップは、前記垂直方向及び水平方向の勾配値を用いて、前記２番目のラインに位置する復元参照サンプルにおける勾配方向及び勾配サイズを計算し、前記勾配方向に最も近いイントラ予測の方向性モードを計算し、前記方向性モードに該当するヒストグラムに前記勾配サイズを累積することを特徴とする請求項６に記載のイントラ予測方法。
  8. 前記ヒストグラムを算定するステップは、予め設定されたサンプリング間隔を基準に前記２番目のラインに位置する復元参照サンプルをサブサンプリングした後、前記サブサンプリングされたピクセルに対して前記勾配のヒストグラムを算定することを特徴とする請求項６に記載のイントラ予測方法。
  9. 前記予め設定されたサンプリング間隔及び前記サブサンプリングされるピクセルの位置は、前記現在ブロックのサイズ及び／又はアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）に基づいて決定されることを特徴とする請求項８に記載のイントラ予測方法。
  10. 前記予測モードを誘導するステップは、前記勾配のヒストグラムのうちの最も大きい値を有する第１の方向性モードを前記現在ブロックの予測モードとして決定することを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測方法。
  11. 前記予測モードを誘導するステップは、前記勾配のヒストグラムのうちの最も大きい値を有する第１の方向性モード、及び２番目に大きな値を有する第２の方向性モードを前記現在ブロックの予測モードとして決定することを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測方法。
  12. 前記予測モードを誘導するステップは、前記第１の方向性モードのヒストグラム値が予め設定された第１の閾値よりも小さい場合、又は前記勾配のヒストグラムの値の和が予め設定された第２の閾値よりも小さい場合、非方向性予測モードを前記現在ブロックの予測モードとして決定することを特徴とする請求項１０に記載のイントラ予測方法。
  13. 前記予測モードを誘導するステップは、前記第１の方向性モードのヒストグラム値と前記勾配のヒストグラムの値の和との間の比率が予め設定された比率よりも小さい場合、非方向性予測モードを前記現在ブロックの予測モードとして決定することを特徴とする請求項１０に記載のイントラ予測方法。
  14. 前記サブブロック分割適用フラグが真である場合、前記現在ブロックをサブブロックに分割し、前記サブブロックの同一のイントラ予測モードとして前記現在ブロックの誘導された予測モードを共有することを特徴とする請求項３に記載のイントラ予測方法。
  15. 前記サブブロック分割適用フラグが真である場合、前記現在ブロックをサブブロックに分割し、復元された前のサブブロックの復元サンプルに基づいて現在サブブロックの予測モードを誘導し、前記サブブロックのサイズに基づいて各サブブロックの予測モード誘導の可否が暗黙的に決定されることを特徴とする請求項３に記載のイントラ予測方法。
  16. 前記予測ブロックを生成するステップは、前記第１の方向性モードを用いて前記現在ブロックの第１の予測ブロックを生成し、前記第２の方向性モードを用いて前記現在ブロックの第２の予測ブロックを生成した後、前記第１の予測ブロックと第２の予測ブロックとを加重和して、前記現在ブロックの予測ブロックを生成することを特徴とする請求項１１に記載のイントラ予測方法。
  17. 前記予測ブロックを生成するステップは、前記現在ブロックの予測モードが方向性モードである場合、非方向性モードを追加的に用い、前記非方向性モードを用いて前記現在ブロックの第３の予測ブロックを生成した後、前記第１の予測ブロックと前記第２の予測ブロックと前記第３の予測ブロックとを加重和して、前記現在ブロックの予測ブロックを生成することを特徴とする請求項１１に記載のイントラ予測方法。
  18. ビットストリームから予測モード誘導フラグを解析して、現在ブロックの予測モードの誘導（ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）の可否を決定する予測モード誘導可否決定部と、
    前記現在ブロックの周辺復元サンプルから勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）値の算定に用いられる算定領域を決定する勾配算定領域決定部と、
    前記現在ブロックに対して、前記算定領域で方向性モードの勾配のヒストグラムを算定するヒストグラム算定部と、
    前記勾配のヒストグラムに基づいて前記現在ブロックの予測モードを誘導する予測モード誘導部と、
    前記誘導された予測モードを用いてイントラ予測を遂行することで、前記現在ブロックの予測ブロックを生成するイントラ予測遂行部と、を備えることを特徴とするイントラ予測装置。
  19. 前記予測モード誘導可否決定部は、前記現在ブロックの予測モードが非方向性モードのうちの１つであるか否かを示す１つ又は多数のフラグを前記ビットストリームから解析するように更に構成され、
    前記非方向性モードのうちの１つを示すフラグが全て偽である場合、前記予測モード誘導フラグを解析することを特徴とする請求項１８に記載のイントラ予測装置。
  20. 前記予測モード誘導可否決定部は、前記予測モード誘導フラグが真である場合、前記現在ブロックの予測モードの誘導を決定することを特徴とする請求項１８に記載のイントラ予測装置。

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