JP5325157B2 - 動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法、動画像復号方法、動画像符号化プログラム、及び、動画像復号プログラム - Google Patents

Description

本発明は、動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法、動画像復号方法、動画像符号化プログラム、及び、動画像復号プログラムに関するものであり、特に、動きベクトルによる動き補償によって予測信号の生成を行う動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法、動画像復号方法、動画像符号化プログラム、及び、動画像復号プログラムに関するものである。

動画像データの伝送や蓄積を効率良く行う技術として、圧縮符号化技術が用いられている。従来の動画像符号化方式の事例として、ＭＰＥＧ１〜４やＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）Ｈ．２６１〜Ｈ．２６４の方式が広く用いられている。これらの符号化方式においては、動き補償（フレーム間）予測が、符号化効率の面において相当な恩恵をもたらすことができるために、極めて重要な要素となっている。

より具体的には、ＭＰＥＧ−１、２やＭＰＥＧ−４等の規格は、フレーム間予測において２種類のピクチャタイプ、即ち、予測（Ｐ）ピクチャと双方向予測（Ｂ）ピクチャを考慮している。そのようなピクチャは互いに重ならないブロックのセットに分割され、ブロックのそれぞれに動きパラメータのセットが関連付けられる。Ｐピクチャの場合、動きパラメータは、基準ブロックに対する現在のブロックの水平変位及び垂直変位に限られており、現在のブロックの画像信号Ｉ（ｘ，ｙ）を予測するために使用する第２のブロックのポジションを示している。Ｂピクチャの場合、基準からの変位の代わりに、又はこれに加えて、第２の基準からの水平変位及び垂直変位を考慮する。Ｂピクチャの場合、基本的には、これら二つの基準からの予測信号の双方を重み付けして足し合わせることで予測信号を生成する。

下記特許文献１には、ブロックごとに予測信号の重み付けパラメータとオフセット値を符号化することによって、フェード、クロスフェード、フラッシュ、カメラ絞り調節などによる局所的な明度変動を扱う符号化方法が記載されている。特許文献１に記載の方法は、Ｂ＿ｗＱ_０＝ｗＱ_０＋ｗＱ_１
Ｂ＿ｗＱ_１＝ｗＱ_０−（ｗＱ_０＋ｗＱ_１）＞＞１）
との変換により変換された重み付けパラメータ、及び、オフセット値を、図１に示すゼロツリー構造（Ｚｅｒｏ ｔｒｅｅ ｃｏｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を使用して符号化している。ここで、ｗＱ_０及びｗＱ_１は量子化された重み付けパラメータであり、Ｂ＿ｗＱ_０及びＢ＿ｗＱ_１は変換された重み付けパラメータである。

特表２００８−５４１５０２号 米国特許出願第１１／１７２，０５２号明細書

ゼロツリー符号化方法は、符号化するパラメータがゼロ値か非ゼロ値かを効率よく符号化する方法である。ゼロツリー符号化方法の詳細については、例えば、特許文献２を参照されたい。

ゼロツリー符号化方法では、各ノードにおいて、基本的には、そのノードから分岐する「左側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否か」を示すインデックス及び「右側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否か」を示すインデックスが符号化される。これらインデックスによって、非ゼロ値を含まないサブツリーに属するパラメータの値はすべて０であることが特定される。したがって、ゼロツリー符号化方法は、サブツリーに属するパラメータの数が多いほど、パラメータごとに０を符号化する符号化方法に比べて、少ない符号量でパラメータの符号化を行うことができる。

しかしながら、特許文献１で用いられているゼロツリー構造を用いた符号化方法では、符号量が増えてしまうことがある。例えば、２つの参照画像間に明度変動が無く、処理対象とする領域において時間的な明滅が生じており、対象画像の明度が２つの参照画像の明度と異なる場合がこのケースに該当する。具体的な例を挙げて説明すると、処理対象とする領域の明度が４０、２つの参照画像の明度が２０である場合には、それぞれに重み「１」が乗じられた二つの参照画像が足し合わされる。このとき、Ｂ＿ｗＱ_１及びオフセットの値は０となり、Ｂ＿ｗＱ_０のみが非ゼロ値となる。

上記の場合、図１のノードＮ_０においては、「右側のサブツリーに非ゼロ値を含まない」ことを示すインデックスと「左側のサブツリーに非ゼロ値を含む」ことを示すインデックスとが符号化される。さらに、ノードＮ_１０においては「右側のサブツリーに非ゼロ値を含まない」ことを示すインデックスと「左側のサブツリーに非ゼロ値を含む」ことを示すインデックスが符号化される。したがって、３つのパラメータが非ゼロ値であるか否かを示すために合計４つのインデックスが符号化される。故に、この符号化方法は、冗長な符号化方法となり得る。

本発明は、符号化効率を向上することが可能な動画像符号化装置、動画像符号化方法、及び、動画像符号化プログラムを提供することを目的としている。また、本発明は、これら動画像符号化に係る本発明に対応する動画像復号装置、動画像復号方法、及び動画像復号プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面は、動画像符号化に関する。

一実施形態に係る動画像符号化装置は、領域分割手段、予測信号生成手段、残差信号生成手段、変換手段、量子化手段、逆量子化手段、逆変換手段、加算手段、記憶手段、パラメータ変換手段、ゼロツリー符号化手段、及び、符号化手段を備えている。領域分割手段は、動画像からの入力画像を複数の領域に分割する。予測信号生成手段は、複数の領域のうちの対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する。残差信号生成手段は、予測信号と対象画素信号との差に基づく残差信号を生成する。変換手段は、残差信号に変換を適用して変換係数を生成する。量子化手段は、変換係数を量子化して量子化変換係数を生成する。逆量子化手段は、量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する。逆変換手段は、逆量子化変換係数に上記変換と対称の逆変換を適用して再生残差信号を生成する。加算手段は、再生残差信号と予測信号とを加算して再生画像信号を生成する。記憶手段は、再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する。予測信号生成手段は、入力画像と異なる動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号を参照して、上記対象領域から複数のフレーム内の領域への複数の動きベクトルと、当該複数の動きベクトルによって特定される複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する複数の重み付けパラメータと、複数の重み付けパラメータが適用された複数の既再生の画像信号に加えるオフセット値と、を生成する。パラメータ変換手段は、複数の重み付けパラメータを、逆変換可能な第１のパラメータと第２のパラメータに変換する。ゼロツリー符号化手段は、第１のパラメータを有するリーフ、第２のパラメータを有するリーフ、及びオフセット値を有するリーフを含むゼロツリーであって、第１のパラメータを有するリーフとオフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、且つ、当該共通の親ノードと、第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもつ当該ゼロツリーを表すデータを生成する。符号化手段は、量子化変換係数、ゼロツリーを表すデータ、複数の動きベクトル、非ゼロ値の第１のパラメータ、非ゼロ値の第２のパラメータ、及び、非ゼロ値のオフセット値を符号化して圧縮データを生成する。

一実施形態に係る動画像符号化方法は、（ａ）動画像からの入力画像を複数の領域に分割するステップと、（ｂ）上記複数の領域のうちの対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する予測信号生成ステップと、（ｃ）上記予測信号と上記対象画素信号との差に基づく残差信号を生成する残差信号生成ステップと、（ｄ）上記残差信号に変換を適用して変換係数を生成する変換ステップと、（ｅ）上記変換係数を量子化して量子化変換係数を生成する量子化ステップと、（ｆ）上記量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する逆量子化ステップと、（ｇ）上記逆量子化変換係数に上記変換と対称の逆変換を適用して再生残差信号を生成する逆変換ステップと、（ｈ）上記再生残差信号と上記予測信号とを加算して再生画像信号を生成する加算ステップと、（ｉ）上記再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する記憶ステップと、を含む。上記予測信号生成ステップにおいては、上記入力画像と異なる上記動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号を参照して、上記対象領域から上記複数のフレーム内の領域への複数の動きベクトルと、上記複数の動きベクトルによって特定される上記複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する複数の重み付けパラメータと、上記複数の重み付けパラメータが適用された上記複数の既再生の画像信号に加えるオフセット値と、を生成する。この方法は、（ｊ）上記複数の重み付けパラメータを、逆変換可能な第１のパラメータと第２のパラメータに変換するパラメータ変換ステップと、（ｋ）上記第１のパラメータを有するリーフ、上記第２のパラメータを有するリーフ、及びオフセット値を有するリーフを含むゼロツリーであって、上記第１のパラメータを有するリーフと上記オフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、且つ、上記共通の親ノードと、上記第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもつ該ゼロツリーを表すデータを生成するゼロツリー符号化ステップと、（ｈ）上記量子化変換係数、上記ゼロツリーを表すデータ、上記複数の動きベクトル、非ゼロ値の上記第１のパラメータ、非ゼロ値の上記第２のパラメータ、及び、非ゼロ値の上記オフセット値を符号化して圧縮データを生成する符号化ステップと、
を更に含む。

また、一実施形態の動画像符号化プログラムは、コンピュータを上述した実施形態の動画像符号化装置として動作させる。

上述した実施形態によれば、予測信号の生成に用いる重み付けパラメータとオフセット値が少ない符号量で符号化される。したがって、符号化効率が向上される。

一実施形態においては、第１のパラメータは、二つの重み付けパラメータを用いた差演算を含む変換によって導出され得る。また、第２のパラメータは、二つの重み付けパラメータを用いた和演算を含む変換によって導出され得る。

例えば、２つの参照画像（既再生の画像信号）間に明度変動が無く、対象画素信号の明度が２つの参照画像の明度と異なる場合には、２つの参照画像を等しい重み付けパラメータで重み付けすることにより、対象画像信号の予測信号が生成される。また、オフセット値を０とすることができる。ここで、一実施形態に係るゼロツリー構造を示す図２を参照する。第１のパラメータが２つの重み付けパラメータの差により導出されると、当該第１のパラメータＳ_０及びオフセット値ｏｆｆｓｅｔは０となる。また、第２のパラメータが２つの重み付けパラメータの和により導出されると、当該第２のパラメータＳ_１のみが非ゼロの値になる。図２に示すゼロツリー構造では、第１のパラメータ及びオフセット値が共通の親ノードをもつので、当該共通の親ノードを頂点とするサブツリーは非ゼロ値を含まないことを示す１つのインデックスによって表現することができる。そして、このインデックスを、ゼロツリーを表すデータの一部とすることで、第１のパラメータ及びオフセット値がゼロ値であることを示すことができる。

このことを図２を用いて具体的に説明すると、上記のケースでは、ノードＮ_０において「右側のサブツリーに非ゼロ値を含まない」ことを示すインデックスと「左側のサブツリーに非ゼロ値を含む」ことを示すインデックスとが符号化され得る。この場合には、３つのパラメータに対して非ゼロ値であるか否かを示す合計２つのインデックスが符号化されるので、符号化効率が向上される。

また、一実施形態においては、上述した重み付けパラメータの変換は、差演算及び和演算によって導出された値の少なくとも一方を量子化（又はスケーリング）する処理を含み得る。この場合には、量子化された値が、第１のパラメータ及び第２のパラメータとなる。また、一実施形態においては、対象領域について上述した重み付けパラメータの変換によって導出された値と、対象領域の隣接領域について上述した重み付けパラメータの変換によって導出された値との差分値が、第１のパラメータ及び第２のパラメータとして導出されてもよい。

本発明の別の一側面は動画像復号に関する。

一実施形態に係る動画像復号装置は、復号手段、ゼロツリー復号手段、動きベクトル復号手段、逆量子化手段、逆変換手段、パラメータ逆変換手段、予測信号生成手段、加算手段、及び、記憶手段を備えている。復号手段は、圧縮データを復号して、復号対象画像内の対象領域の量子化変換係数、及び、ゼロツリーを表すデータを生成する。ゼロツリー復号手段は、ゼロツリーを表すデータを用いて、圧縮データに基づく情報から、対象領域用の第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び、オフセット値を復元する。動きベクトル復号手段は、圧縮データに基づく情報から、対象領域用の複数の動きベクトルを復元する。逆量子化手段は、量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する。逆変換手段は、逆量子化変換係数に逆変換を適用して再生残差信号を生成する。パラメータ逆変換手段は、第１のパラメータと第２のパラメータを逆変換して複数の重み付けパラメータを生成する。予測信号生成手段は、対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する。予測信号生成手段は、復号対象画像と異なる動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号から、複数の動きベクトルと、当該複数の動きベクトルによって特定される複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する複数の重み付けパラメータと、当該複数の重み付けパラメータが適用された複数の既再生の画像信号に加えるオフセット値とを用いて、予測信号を生成する。加算手段は、予測信号と再生残差信号とを加算することによって、再生画像信号を生成する。記憶手段は、再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する。ゼロツリーにおいては、第１のパラメータを有するリーフとオフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、当該共通の親ノードと、第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもっている。

一実施形態に係る動画像復号方法は、圧縮データを復号して動画像を生成する方法であって、（ａ）上記圧縮データを復号して、復号対象画像内の対象領域の量子化変換係数、及び、ゼロツリーを表すデータを生成する復号ステップと、（ｂ）上記ゼロツリーを表すデータを用いて、上記圧縮データに基づく情報から、上記対象領域用の第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び、オフセット値を復元するゼロツリー復号ステップと、（ｃ）上記圧縮データに基づく情報から、上記対象領域用の複数の動きベクトルを復元する動きベクトル復号ステップと、（ｄ）上記量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する逆量子化ステップと、（ｅ）上記逆量子化変換係数に逆変換を適用して再生残差信号を生成する逆変換ステップと、（ｆ）上記第１のパラメータと上記第２のパラメータを逆変換して複数の重み付けパラメータを生成するパラメータ逆変換ステップと、（ｇ）上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する予測信号生成ステップであって、上記復号対象画像と異なる上記動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号から、上記複数の動きベクトルと、上記複数の動きベクトルによって特定される上記複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する上記複数の重み付けパラメータと、上記複数の重み付けパラメータが適用された上記複数の既再生の画像信号に加える上記オフセット値とを用いて、上記予測信号を生成する、該予測信号生成ステップと、（ｈ）上記予測信号と上記再生残差信号とを加算することによって、再生画像信号を生成する加算ステップと、（ｉ）上記再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する記憶ステップと、を含む。上記ゼロツリーにおいて、上記第１のパラメータを有するリーフと上記オフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、上記共通の親ノードと、上記第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもっている。

一実施形態にかかる動画像復号プログラムは、コンピュータを上述した実施形態の動画像復号装置として動作させる。

これら動画像の復号に係る実施形態によれば、少ない符号量の圧縮データから、予測信号の生成に用いる重み付けパラメータとオフセット値とが復号される。したがって、効率の良い復号が実現される。

一実施形態においては、第１のパラメータ及び第２のパラメータを用いた逆変換は、上述した二つの重み付けパラメータから第１のパラメータ及び第２のパラメータを導出する変換と対象な処理を含み得る。

以上説明したように、本発明によれば、符号化効率を向上することが可能な動画像符号化装置、動画像符号化方法、及び、動画像符号化プログラムが提供される。また、本発明によれば、これら動画像符号化に係る本発明に対応する動画像復号装置、動画像復号方法、及び動画像復号プログラムが提供される。

従来法におけるゼロツリー構造を示す図である。 一実施形態に係るゼロツリー構造を示す図である。 一実施形態に係る動画像符号化装置の構成を概略的に示す図である。 一実施形態に係るゼロツリーを表すデータ、即ちインデックスの例を示す図である。 一実施形態に係る動画像符号化方法のフローチャートである。 一実施形態のゼロツリー符号化器の動作を示すフローチャートである。 一実施形態に係る動画像復号装置の構成を概略的に示す図である。 一実施形態に係る動画像復号方法のフローチャートである。 一実施形態のゼロツリー復号器の動作を示すフローチャートである。 別の一実施形態に係る動画像符号化装置の一例を示す概略図である 別の一実施形態に係る動画像復号装置の一例を示す概略図である。 一実施形態に係る動画像符号化プログラムの構成を示す図である。 一実施形態に係る動画像復号プログラムの構成を示す図である。 一実施形態に係るコンピュータのハードウェア構成を示す図である。 一実施形態に係るコンピュータを示す斜視図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図３は、一実施形態にかかる動画像符号化装置の構成を概略的に示す図である。図３に示す動画像符号化装置１０は、ブロック分割器１０１と、フレームメモリ１０２と、ゼロツリー符号化器１０４と、予測信号生成器１０５と、残差信号生成器１０６と、変換器１０７と、量子化器１０８と、逆量子化器１０９と、逆変換器１１０と、加算器１１１と、エントロピー符号化器１１２と、パラメータ変換器１１４と、を備えている。この動画像符号化装置１０に入力される入力映像信号（動画像信号）は、フレーム単位の画像信号（以下、フレーム画像信号）の時間系列で構成されている。

ブロック分割器１０１は、ラインＬ１０１を経由して入力された入力映像信号から符号化処理対象となるフレーム画像信号（入力画像）を順次選択する。ブロック分割器１０１は、入力画像を複数の領域、即ちブロックに分割する。ブロック分割器１０１は、複数のブロックを、符号化処理対象のブロックとして順次選択して、当該処理対象のブロックの画素信号（以下、対象ブロック信号という）を、ラインＬ１０２を経由して、出力する。動画像符号化装置１０では、このブロック単位で以下の符号化処理が行われる。なお、ブロック分割器１０１は、例えば、入力画像を８×８の画素の複数のブロックに分割し得る。しかしながら、ブロックの大きさ及び形状は、任意の大きさ及び形状であってもよい。

フレームメモリ１０２は、ラインＬ１０３を経由して入力される既再生の画像信号、即ち、過去に符号化済みのフレーム画像信号（以下、参照フレーム画像信号）を格納する。フレームメモリ１０２からは、必要に応じて、ラインＬ１０４を経由して、参照フレーム画像信号が出力される。

予測信号生成器１０５は、ブロック分割器１０１からラインＬ１０２及びＬ１０２ｂを介して、対象ブロック信号を受け取る。また、予測信号生成器１０５は、フレームメモリ１０２からラインＬ１０４を介して、参照フレーム画像信号を受け取る。

予測信号生成器１０５は、参照フレーム画像信号の所定範囲内の画像信号から対象ブロック信号の予測信号を生成する。予測信号生成器１０５は、その予測方法の一つとして、双予測を用いる。即ち、予測信号生成器１０５は、入力画像とは異なる二つのフレームに対応する二つの参照フレーム画像信号から対象ブロックの予測信号を生成する。より詳細には、予測信号生成器１０５は、二つの動きベクトル、二つの重み付けパラメータ、及びオフセット値の組を変更しつつ、二つの参照フレーム画像信号それぞれの所定範囲における画素信号から、予測信号の候補を生成する。そして、予測信号生成器１０５は、対象ブロック信号に類似する最適な予測信号の候補を予測信号として選択し、当該予測信号の生成に用いた二つの動きベクトル、二つの重み付けパラメータ、及びオフセット値の組を選択する。例えば、対象ブロック信号に対して最小誤差を与える予測信号の候補を、予測信号とすることができる。

ここで、動きベクトルとは、対象ブロックと当該対象ブロック信号に類似した画素信号を有する参照フレーム画像信号内の領域との間の空間的な変位量である。また、重み付けパラメータとは、動きベクトルによって特定される参照フレーム画像信号内の領域の画素信号に乗算される値である。また、オフセット値とは、動きベクトルによって特定される参照フレーム画像信号内の領域の画素信号に重み付けパラメータを乗算することによって得られる信号に加算される値である。したがって、予測信号及びその候補は、二つの動きベクトルによって特定される二つの参照フレーム画像信号内の領域の画素信号それぞれに対応の重み付けパラメータを乗算し、当該乗算によって得られる値にオフセット値を加算することによって、生成される。

予測信号生成器１０５は、生成した予測信号をラインＬ１０８及びＬ１０８ａ経由で残差信号生成器１０６へ出力する。また、予測信号生成器１０５は、予測信号の生成に用いた二つの動きベクトルをエントロピー符号化器１１２へ出力し、予測信号の生成に用いた二つの重み付けパラメータＷ_０及びＷ_１及びオフセット値ｏｆｆｓｅｔをラインＬ１０５を介してパラメータ変換器１１４へ出力する。なお、オフセット値は、ゼロツリー符号化器１０４へ直接出力されてもよい。

パラメータ変換器１１４は、二つの重み付けパラメータＷ_０及びＷ_１に、次式（１）及び（２）に示す変換を適用することにより、変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１を生成することができる。
Ｔ_０＝Ｗ_０−（（Ｗ_０＋Ｗ_１）＞＞１） …（１）
Ｔ_１＝Ｗ_０＋Ｗ_１−１ …（２）
本実施形態のパラメータ変換器１１４は、第１のパラメータＳ_０、第２のパラメータＳ_１として、変換された重み付けパラメータＴ_０、Ｔ_１をそれぞれ生成する。なお、変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１は、Ｔ_０＝Ｗ_０−Ｗ_１、Ｔ_１＝Ｗ_０＋Ｗ_１−１により導出されてもよい。また、パラメータ変換器１１４の機能は、予測信号生成器１０５に組み込まれてもよい。

ゼロツリー符号化器１０４は、ラインＬ１０６を経由して入力される第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１とオフセット値ｏｆｆｓｅｔのそれぞれの値がゼロ値か非ゼロ値かを示すインデックスを、所定のゼロツリー構造を用いて生成し、非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１とオフセット値ｏｆｆｓｅｔと共にラインＬ１０７を経由して出力する。当該インデックスは、したがって、ゼロツリー（又は、ゼロツリーの構造）を表すデータである。また、所定のゼロツリー構造としては、例えば、図２に示すゼロツリー構造を用いることができる。なお、一実施形態においては、ゼロツリー符号化器１０４は、更に、動きベクトルがゼロ値か非ゼロ値かを示すインデックスを、上記所定のゼロツリー構造又は別のゼロツリー構造を用いて生成し、非ゼロ値の動きベクトルとともにラインＬ１０７を経由して出力してもよい。

残差信号生成器１０６は、ラインＬ１０２及びＬ１０２ａを経由して入力された対象ブロック信号から、ラインＬ１０８及びＬ１０８ａを経由して入力された対象ブロックの予測信号を減算して、残差信号を生成する。残差信号生成器１０６は、生成した残差信号をラインＬ１０９を経由して出力する。

変換器１０７は、ラインＬ１０９を経由して入力された残差信号を直交変換することにより変換係数を生成し、当該変換係数をラインＬ１１０を経由して出力する。この直交変換には、例えば、ＤＣＴを用いることができる。しかしながら、変換器１０７によって用いられる変換には、任意の変換を用いることができる。

量子化器１０８は、ラインＬ１１０を経由して入力された変換係数を量子化することにより量子化変換係数を生成する。量子化器１０８は、生成した量子化変換係数を、ラインＬ１１１及びＬ１１１ｂを経由してエントロピー符号化器１１２に出力し、ラインＬ１１１及びＬ１１１ａを介して逆量子化器１０９に出力する。

逆量子化器１０９は、ラインＬ１１１ａを経由して入力された量子化変換係数を逆量子化することにより逆量子化変換係数を生成する。逆量子化器１０９は、生成した逆量子化変換係数をラインＬ１１２を経由して出力する。

逆変換器１１０は、ラインＬ１１２を経由して入力された逆量子化変換係数を逆直交変換することにより再生残差信号を生成する。逆変換器１１０は、生成した再生残差信号をラインＬ１１３を経由して出力する。逆変換器１１０によって用いられる逆変換は、変換器１０７の変換と対称な処理である。

加算器１１１は、ラインＬ１１３を経由して入力された再生残差信号と、ラインＬ１０８ｂを経由して入力された対象ブロックの予測信号とを加算することにより、再生画像信号を生成する。加算器１１１は、既再生の画像信号として再生画像信号をラインＬ１０３を経由して出力する。

エントロピー符号化器１１２は、ラインＬ１１１ｂを経由して入力された量子化変換係数、及び動きベクトルを符号化する。また、エントロピー符号化器１１２は、ゼロツリー符号化器１０４によって生成されたゼロツリーを表すデータ、即ち、インデックスを符号化する。さらに、エントロピー符号化器１１２は、ラインＬ１０７を経由して入力された非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０及びＳ_１並びに非ゼロ値のオフセット値ｏｆｆｓｅｔを符号化する。エントロピー符号化器１１２は、符号化により生成した符号を多重化することにより圧縮ストリームを生成し、当該圧縮ストリームをラインＬ１１４に出力する。なお、一実施形態においては、第１及び第２のパラメータ並びにオフセット値に加えて動きベクトルを、同じ一つのゼロツリー構造又は別のゼロツリー構造を用いて符号化してもよく、エントロピー符号化器１１２は、ラインＬ１０７を介して受けた非ゼロ値の動きベクトルを符号化してもよい。また、エントロピー符号化器１１２は、算術符号化、ランレングス符号化といった任意の符号化方法を用いることができる。

以下、動画像符号化装置１０の動作及び一実施形態の動画像符号化方法について説明する。また、ゼロツリー符号化器１０４の動作を詳細に説明する。以下、図２、図４、図５及び図６を参照する。

図５に示すように、本動画像符号化方法では、まず、ステップＳ２においてブロック分割器１０１が、入力画像を複数のブロックに分割する。続くステップＳ４において、ブロック分割器１０１が、複数のブロックから処理対象のブロックを順次選択し、選択したブロックの画素信号、即ち、対象ブロック信号を出力する。

次いで、ステップＳ６において、予測信号生成器１０５が、上述したように、対象ブロック信号の予測信号を生成し、また、当該予測信号の生成に用いた二つの動きベクトル、二つの重み付けパラメータ、及び、オフセット値を生成する。

次いで、ステップＳ８において、残差信号生成器１０６が、対象ブロック信号と予測信号との差演算により、残差信号を生成する。続くステップＳ１０において、変換器１０７が残差信号を変換することにより、変換係数を生成する。そして、ステップＳ１２において、量子化器１０８が、変換係数を量子化することにより、量子化変換係数を生成する。

次いで、ステップＳ１４において、パラメータ変換器１１４が、二つの重み付けパラメータに上述した変換を適用することによって、変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１を生成する。本実施形態では、変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１がそれぞれ、第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１となる。続くステップＳ１６において、ゼロツリー符号化器１０４が、ゼロツリーを表すデータを生成する。

図２に示すように、ゼロツリー符号化器１０４によって利用されるゼロツリー構造では、第１のパラメータＳ_０を有するリーフＮ_２０、及び、オフセット値ｏｆｆｓｅｔを有するリーフＮ_２１は共通の親ノードＮ_１１をもっている。また、第２のパラメータＳ_１を有するリーフＮ_１０とノードＮ_１１は、共通の親ノードＮ_０をもっている。

図４は一実施形態に係るゼロツリーを表すデータ、即ちインデックスの例を示す図である。図４は、ゼロツリーの各ノードにおいて用いられるインデックスを示している。Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈは、各ノードから分岐する左右のサブツリーの双方に非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスである。Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔは、各ノードから分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスである。本例においては、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈとインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔの組み合わせによって、左右のサブツリーが非ゼロを含むか否かが示される。即ち、ゼロツリーを表すデータが表現される。

図６は、一実施形態のゼロツリー符号化器の動作を示すフローチャートである。即ち、図６は、ステップＳ１６の詳細な処理フローの一例を示している。図６に示すように、まず、ステップＳ１６−１において、ゼロツリー符号化器１０４が、ラインＬ１０６を介して第１のパラメータＳ_０と第２のパラメータＳ_１とオフセット値ｏｆｆｓｅｔを取得する。

次に、ステップＳ１６−２において、ゼロツリー符号化器１０４は、第１のパラメータＳ_０の値がゼロであるか否かを判定し、第１のパラメータＳ_０の値がゼロである場合には処理はステップＳ１６−３に進み、第１のパラメータＳ_０の値が非ゼロである場合には処理はステップＳ１６−１２に進む。

ステップＳ１６−３では、ゼロツリー符号化器１０４は、第２のパラメータＳ_１の値及びｏｆｆｓｅｔの値が共にゼロであるか否かを判定し、両者共にゼロである場合には処理はステップステップＳ１６−４に進み、両者のうち少なくとも一方が０でない場合には処理はステップＳ１６−５に進む。

ステップＳ１６−４では、ゼロツリー符号化器１０４は、インデックスＺｂｌｋに１を設定し、これにより、ゼロツリーにおける全てのリーフがゼロ値であることを示す。そして、処理は、ステップＳ１６−１６に進む。

ステップＳ１６−５では、ゼロツリー符号化器１０４は、インデックスＺｂｌｋに０を設定し、これにより、ゼロツリーにおける少なくとも一つのリーフが非ゼロ値であることを示す。そして、処理は、ステップＳ１６−６に進む。

ステップＳ１６−６では、ゼロツリー符号化器１０４は、ノードＮ_０におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈに０を設定し、これにより、ノードＮ_０から分岐する左右のサブツリーの少なくとも一方が非ゼロ値を含まないことを示し、また、ノードＮ_０におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔに０を設定し、これにより、ノードＮ_０から分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含まないことを示す。そして、処理は、ステップＳ１６−７に進む。

ステップＳ１６−７では、ゼロツリー符号化器１０４は、第２のパラメータＳ_１の値がゼロであるか否かを判定し、第２のパラメータＳ_１の値がゼロである場合には処理はステップＳ１６−８に進み、第２のパラメータＳ_１の値が非ゼロである場合には処理はステップＳ１６−９に進む。

ステップＳ１６−８では、ゼロツリー符号化器１０４は、ノードＮ_１１におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈに０を設定し、これにより、ノードＮ_１１から分岐する左右のサブツリーの少なくとも一方が非ゼロ値を含まないことを示し、また、ノードＮ_１１におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔに０を設定し、これにより、ノードＮ_１１から分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含まないことを示す。そして、処理は、ステップＳ１６−１６に進む。

ステップＳ１６−９は、ゼロツリー符号化器１０４は、ｏｆｆｓｅｔの値がゼロであるか否かを判定し、ｏｆｆｓｅｔの値がゼロである場合には処理はステップＳ１６−１０に進み、ｏｆｆｓｅｔの値が非ゼロである場合には処理はステップＳ１６−１１に進む。

ステップＳ１６−１０では、ゼロツリー符号化器１０４は、ノードＮ_１１におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈに０を設定し、これにより、ノードＮ_１１から分岐する左右のサブツリーの少なくとも一方が非ゼロ係数を含まないことを示し、また、ノードＮ_１１におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔに１を設定し、これにより、ノードＮ_１１から分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含むことを示す。そして、処理は、ステップＳ１６−１６に進む。

ステップＳ０１１では、ゼロツリー符号化器１０４は、ノードＮ_１１におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈに１を設定し、これにより、ノードＮ_１１から分岐する左右のサブツリーの双方が非ゼロ値を含むことを示す。そして、処理は、ステップＳ１６−１６に進む。

ステップＳ１６−１２では、ゼロツリー符号化器１０４は、インデックスＺｂｌｋに０を設定し、これにより、ゼロツリーにおける少なくとも一つのリーフが非ゼロ値であることを示す。そして、処理は、ステップＳ１６−１３に進む。

ステップＳ１６−１３では、ゼロツリー符号化器１０４は、第２のパラメータＳ_１の値及びｏｆｆｓｅｔの値が共にゼロであるか否かを判定し、両者共にゼロである場合には処理はステップＳ１６−１４に進み、両者のうち少なくとも一方が０でない場合には処理はステップＳ１６−１５に進む。

ステップＳ１６−１４では、ゼロツリー符号化器１０４は、ノードＮ_０におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈに０を設定し、これにより、ノードＮ_０から分岐する左右のサブツリーの少なくとも一方が非ゼロ値を含まないことを示し、また、ノードＮ_０におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔに１を設定し、これにより、ノードＮ_０から分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含むことを示す。そして、処理は、ステップＳ１６−１６に進む。

ステップＳ１６−１５では、ゼロツリー符号化器１０４は、ノードＮ_０におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈに１を設定し、これにより、ノードＮ_０から分岐する左右のサブツリーの双方が非ゼロ係数を含むことを示す。次いで、処理はステップＳ１６−７に進む。

ステップＳ１６−１６では、ゼロツリー符号化器１０４は、以上のステップによって設定された値に基づいてビット列を出力し、処理を終了する。具体的に、ステップＳ１６−１６では、ゼロツリー符号化器１０４は、図６に示すフローにおける何れかの経路にしたがってインデックスに設定した順にビットを出力することによってビット列を生成する。このビット列は、ゼロツリーを表すデータとなる。

以上説明した例では、ゼロツリーを表すためのインデックスを、各ノードから分岐する左右のサブツリーの双方に非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスと、各ノードから分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスとした。しかしながら、ゼロツリーを表すためのインデックスは、この例に限定されるものではない。例えば、ゼロツリーを表すためのインデックスとして、各ノードから分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスと各ノードから分岐する右側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスを用いてもよい。また、ゼロツリーを表すためのインデックスとして、各ノードから分岐する左右のサブツリーの双方に非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスと、各ノードから分岐する右側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスを用いてもよい。

また、第１及び第２のパラメータとオフセット値と動きベクトルとを異なるリーフに有する一つのゼロツリー構造を用いて、それぞれのリーフにおける値がゼロか非ゼロかを示すインデックスを生成してもよい。この場合には、動きベクトルの値を有するリーフと、図２におけるノードＮ_０が共通の親ノードを有するゼロツリー構造を用いて同様の処理を行うことができる。

再び、図５を参照する。続くステップＳ１８においては、エントロピー符号化器１１２が、量子化変換係数、ゼロツリーを表すデータ（ビット列）、非ゼロの第１のパラメータＳ_０、非ゼロ値の第２のパラメータＳ_１、非ゼロ値のオフセット値ｏｆｆｓｅｔ、及び、動きベクトルを符号化する。

次いで、ステップＳ２０において、逆量子化器１０９が、量子化変換係数を逆量子化することにより、逆量子化変換係数を生成する。そして、続くステップＳ２２において、逆変換器１１０が、逆量子化変換係数に逆変換を適用することにより、再生残差信号を生成する。

次いで、ステップＳ２６において、加算器１１１が予測信号と再生残差信号を加算することにより、再生画像信号を生成する。続くステップＳ２８では、フレームメモリ１０２によって、再生画像信号が既再生の画像信号として記憶される。

次いで、ステップＳ３０において、処理対象とすべき更なるブロックがあるか否かが判定され、更なるブロックが存在する場合には、当該ブロックを処理対象のブロックとしてステップＳ４からの一連のステップが繰り返される。一方、更なるブロックが存在しない場合には、処理が終了する。なお、以上説明した図５におけるステップの順序は一例であり、これらステップの順序は変更し得る。例えば、ステップＳ１４及びステップＳ１６の処理は、ステップＳ６とステップＳ１８との間の任意の時点で行うことができる。また、ステップＳ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、及びＳ２６の処理は、ステップＳ１２とステップＳ２８との間の任意の時点で行うことができる。

以下、一実施形態に係る動画像復号装置について説明する。図７は、一実施形態に係る動画像復号装置の構成を概略的に示す図である。図７に示す動画像復号装置２０は、動画像符号化装置１０によって生成された圧縮ストリームを復号して動画像を生成することができる装置である。

図７に示すように、動画像復号装置２０は、エントロピー復号器２０１と、逆量子化器２０２と、逆変換器２０３と、フレームメモリ２０４と、ゼロツリー復号器２０５と、パラメータ逆変換器２１０と、予測信号生成器２０６と、加算器２０７と、を備えている。

エントロピー復号器２０１は、ラインＬ２０１を経由して入力された圧縮ストリームを解析する。エントロピー復号器２０１は、復号の対象となるブロック（以下、対象ブロック）に関して、以下の処理を順次行う。即ち、エントロピー復号器２０１は、圧縮ストリームに含まれる対象ブロックの量子化変換係数の符号化データを復号することにより、量子化変換係数を生成する。この量子化変換係数は、ラインＬ２０２を介して出力される。また、エントロピー復号器２０１は、対象ブロック用のゼロツリーを表すデータの符号化データを復号して、当該ゼロツリーを表すデータを出力する。ゼロツリーを表すデータは、ラインＬ２０３を介して出力される。また、エントロピー復号器２０１は、圧縮ストリームに含まれる動きベクトルの符号化データを復号して、対象ブロックの動きベクトルを生成してもよい。したがって、エントロピー復号器は、動きベクトル復号手段の機能を有していてもよい。また、エントロピー復号器２０１は、圧縮ストリームから、対象ブロック用の非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０及び非ゼロ値の第２のパラメータＳ_１、並びに、オフセット値ｏｆｆｓｅｔの符号化データを抽出し、当該符号化データを、ゼロツリー復号器２０５へと出力し得る。

なお、一実施形態においては、エントロピー復号器２０１は、対象ブロック用の非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０及び非ゼロ値の第２のパラメータＳ_１、並びに、非ゼロ値のオフセット値ｏｆｆｓｅｔの符号化データを復号した値をゼロツリー復号器２０５に出力してもよい。また、一実施形態においては、第１及び第２のパラメータ並びにオフセット値に加えて動きベクトルが、同じ一つのゼロツリー又は別のゼロツリーを用いて符号化されていてもよく、圧縮ストリームが、当該ゼロツリーを表すデータの符号化データ、及び、非ゼロ値の動きベクトルの符号化データを含んでいてもよい。かかる実施形態においては、エントロピー復号器２０１は、非ゼロ値の動きベクトルの符号化データ、又は、当該符号化データを復号することによって得られる値を、ゼロツリー復号器２０５に出力してもよい。

逆量子化器２０２は、量子化変換係数を逆量子化することによって逆量子化変換係数を生成し、当該逆量子化変換係数をラインＬ２０４を経由して出力する。

逆変換器２０３は、逆量子化変換係数を逆直交変換することによって変換係数を生成し、当該変換係数をラインＬ２０５を経由して出力する。なお、逆変換器２０３による変換は、変換器１０７の変換と対称の処理である。

フレームメモリ２０４は、ラインＬ２０６経由して入力される既再生の画像信号、即ち、過去に復号済みのフレーム画像信号（以下、参照フレーム画像信号）を格納し、必要に応じてラインＬ２０７を経由して出力する。

ゼロツリー復号器２０５は、ゼロツリーを表すデータ（即ち、ビット列）を用いて、第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１、並びにオフセット値ｏｆｆｓｅｔを復元する。より詳細には、ゼロツリー復号器２０５は、ラインＬ２０３を経由して入力されるゼロツリー構造、即ち、ゼロツリーを表すデータを用いて、第１のパラメータＳ_０、第２のパラメータＳ_１、及びオフセット値ｏｆｆｓｅｔのそれぞれが、非ゼロ値であるか否かを判定する。ゼロツリー復号器２０５は、第１のパラメータＳ_０、第２のパラメータＳ_１、及びオフセット値ｏｆｆｓｅｔのうち非ゼロ値であるパラメータを、エントロピー復号器２０１から提供された符号化データから復元する。ゼロツリー復号器２０５は、第１のパラメータＳ_０、第２のパラメータＳ_１、及び、オフセット値ｏｆｆｓｅｔを、ラインＬ２１０を介して出力する。

なお、一実施形態においては、第１及び第２のパラメータ並びにオフセット値に加えて動きベクトルが、同じ一つのゼロツリー又は別のゼロツリーを用いて符号化されていてもよく、ゼロツリー復号器２０５は、ゼロツリーを表すデータ（即ち、ビット列）を用いて、エントロピー復号器２０１から提供された値又は符号化データから動きベクトルを復元してもよい。また、一実施形態においては、エントロピー復号器２０１によって、非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０、非ゼロ値の第２のパラメータＳ_１、及び、非ゼロ値のオフセット値ｏｆｆｓｅｔの値が復号されていてもよく、ゼロツリー復号器２０５は、これら値を、ゼロツリーを表すデータに従って利用して、第１及び第２のパラメータ並びにオフセット値を復元してもよい。

パラメータ逆変換器２１０は、変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１として、ゼロツリー復号器２０５によって復元された第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１を、逆変換することにより、二つの重み付けパラメータＷ_０及びＷ_１を生成し、当該重み付けパラメータＷ_０及びＷ_１を、ラインＬ２０８を介して出力する。パラメータ逆変換器２１０による逆変換は、パラメータ変換器１１４の変換と対称の処理である。即ち、パラメータ逆変換器２１０による逆変換は、次式（３）及び（４）を用いて、二つの重み付けパラメータＷ_０及びＷ_１を生成することができる。
Ｗ_０＝｛（Ｔ_１＋１）＞＞１｝＋Ｔ_０ …（３）
Ｗ_１＝｛（Ｔ_１＋１）＞＞１｝−Ｔ_０ …（４）
なお、対応する動画像符号化装置においてＴ_０=Ｗ_０−Ｗ_１、Ｔ_１＝Ｗ_０＋Ｗ_１−１により変換された重み付けパラメータが生成されている場合には、式（３）及び（４）を次式に置き換えることができる。
Ｗ_０＝（Ｔ_０＋Ｔ_１＋１）／２
Ｗ_１＝（Ｔ_１−Ｔ_０＋１）／２
また、パラメータ逆変換器２１０の機能は、予測信号生成器２０６に組み込まれていてもよい。即ち、パラメータ逆変換器２１０による逆変換は、予測信号生成器２０６による予測信号の生成時に実行されてもよい。

予測信号生成器２０６は、ラインＬ２０８を経由して入力される対象ブロックの動きベクトルと重み付けパラメータＷ_ｏ及びＷ_１とオフセット値ｏｆｆｓｅｔと、ラインＬ２０７を経由して入力される参照フレーム画像信号から、対象ブロックの予測信号を生成し、当該予測信号を、ラインＬ２０９を経由して出力する。

加算器２０７は、ラインＬ２０５を経由して入力された残差信号と、ラインＬ２０９を経由して入力された対象ブロックの予測信号を加算することにより、対象ブロックの再生画像信号を復元し、当該再生画像信号を、ラインＬ２０６を経由して出力する。

以下、図８及び図９を参照して、動画像復号装置２０の動作を説明する。また、一実施形態に係る動画像復号方法を説明する。さらに、ゼロツリー復号器２０５の動作の詳細について説明する。

図８に示すように、一実施形態の動画像復号方法においては、処理対象のブロックが選択される（ステップＳ４２）。そして、ステップＳ４４において、エントロピー復号器２０１が、符号化データを復号することにより、量子化変換係数及びゼロツリーを表すデータを生成する。

また、ステップＳ４４では、エントロピー復号器２０１は、圧縮ストリームに含まれる動きベクトルの符号化データを復号して、対象ブロックの動きベクトルを生成してもよい。したがって、ステップＳ４４は、動きベクトル復号ステップを含み得る。また、ステップＳ４４では、エントロピー復号器２０１は、圧縮ストリームから、対象ブロック用の非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０及び非ゼロ値の第２のパラメータＳ_１、並びに、オフセット値ｏｆｆｓｅｔの符号化データを抽出し、当該符号化データを、ゼロツリー復号器２０５へと出力し得る。

なお、一実施形態においては、ステップＳ４４において、エントロピー復号器２０１は、対象ブロック用の非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０及び非ゼロ値の第２のパラメータＳ_１、並びに、非ゼロ値のオフセット値ｏｆｆｓｅｔの符号化データを復号した値を出力してもよい。また、一実施形態においては、第１及び第２のパラメータ並びにオフセット値に加えて動きベクトルが同じ一つのゼロツリー又は別のゼロツリーを用いて符号化されていてもよく、圧縮ストリームが、当該ゼロツリーを表すデータの符号化データ、及び、非ゼロ値の動きベクトルの符号化データを含んでいてもよい。かかる一実施形態においては、ステップＳ４４において、エントロピー復号器２０１は、非ゼロ値の動きベクトルの符号化データ、又は、当該符号化データを復号することによって得られる値を、ゼロツリー復号器２０５に出力してもよい。

次いで、ステップＳ４６において、ゼロツリー復号器２０５がゼロツリーを表すデータを用いて、第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１、並びにオフセット値ｏｆｆｓｅｔの符号化データ、又は、当該符号化データから生成され値であってエントロピー復号器２０１によって提供された値から、第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１、並びにオフセット値ｏｆｆｓｅｔを復元する。

なお、一実施形態においては、第１及び第２のパラメータ並びにオフセット値に加えて動きベクトルが同じ一つのゼロツリー又は別のゼロツリーを用いて符号化されていてもよく、ゼロツリー復号器２０５は、ステップＳ４６において、ゼロツリーを表すデータ（即ち、ビット列）を用いて、エントロピー復号器２０１から提供された値又は符号化データから動きベクトルを復元してもよい。したがって、一実施形態においては、ステップＳ４６は、動きベクトル復号ステップを兼ねていてもよい。

図９は、ステップＳ４６の詳細を示している。なお、図９に示す処理に用いられるゼロツリー及びインデックスは、図２及び図４に示されたものと同一である。図９に示すように、まず、ステップＳ４６−１において、ゼロツリー復号器２０５は、ラインＬ２０３を経由して入力されるゼロツリーを表すデータ（即ち、ビット列）から、インデックスＺｂｌｋの値を取得する。そして、処理はステップＳ４６−２に進む。

ステップＳ４６−２では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＺｂｌｋの値が１であるか否かを判定する。インデックスＺｂｌｋの値が１である場合には処理はステップＳ４６−３へ進み、インデックスＺｂｌｋの値が１でない場合には処理はステップＳ４６−４に進む。

ステップＳ４６−３では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_１０に０を設定し、これにより、リーフＮ_１０に割り当てられたパラメータがゼロ値であることを示し、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_２０に０を設定し、これにより、リーフＮ_２０に割り当てられたパラメータがゼロ値であることを示し、また、Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ_２１に０を設定し、リーフＮ_２１に割り当てられたパラメータがゼロ値であることを示す。

ステップＳ４６−４では、ゼロツリー復号器２０５は、ラインＬ２０３を経由して入力されるゼロツリーを表すデータからノードＮ_０におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈを取得する。そして、処理はステップＳ４６−５に進む。

ステップＳ４６−５では、ゼロツリー復号器２０５は、ステップＳ４６−４で取得したインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈが１であるか否かを判定する。インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈが１である場合には処理はステップＳ４６−１７へ進み、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈが１でない場合には処理はステップＳ４６−６へ進む。

ステップＳ４６−６では、ゼロツリー復号器２０５は、ラインＬ２０３を経由して入力されるゼロツリーを表すデータからノードＮ_０におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔを取得する。そして、処理は、ステップＳ４６−７に進む。

ステップＳ４６−７では、ゼロツリー復号器２０５は、ステップＳ４６−６で取得したＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔが１であるか否かを判定する。Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔが１である場合には処理はステップＳ４６−８へ進み、Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔが１でない場合には処理はステップＳ４６−９へ進む。

ステップＳ４６−８では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_１０に１を設定し、これにより、リーフＮ_１０に割り当てられたパラメータが非ゼロ値であることを示し、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_２０に０を設定し、これにより、リーフＮ_２０に割り当てられたパラメータがゼロ値であることを示し、Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ_２１に０を設定し、これにより、リーフN₂₁に割り当てられたパラメータがゼロ値であることを示す。そして、処理は、ステップＳ４６−１８に進む。

ステップＳ４６−９では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_１０に０を設定し、リーフＮ_１０に割り当てられたパラメータがゼロ値であることを示す。そして、処理は、ステップＳ４６−１０に進む。

ステップＳ４６−１０では、ゼロツリー復号器２０５は、ラインＬ２０３を経由して入力されるゼロツリーを表すデータからノードＮ_１１におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈを取得する。そして、処理はステップＳ４６−１１に進む。

ステップＳ４６−１１では、ゼロツリー復号器２０５は、ステップＳ４６−１０にて取得したインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈが１であるか否かを判定する。インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈが１である場合には処理はステップＳ４６−１６へ、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｂｏｔｈが１でない場合には処理はステップＳ４６−１２へ進む。

ステップＳ４６−１２では、ゼロツリー復号器２０５は、ラインＬ２０３を経由して入力されるゼロツリーを表すデータからノードＮ_１１におけるインデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔを更に取得する。そして、処理はステップＳ４６−１３に進む。

ステップＳ４６−１３では、ゼロツリー復号器２０５は、ステップＳ４６−１２で取得したＮｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔが１であるか否かを判定する。Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔが１である場合には処理はステップＳ４６−１４へ、Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ＿ｌｅｆｔが１でない場合には処理はステップＳ４６−１５へ進む。

ステップＳ４６−１４では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_２０に１を設定し、これにより、リーフＮ_２０に割り当てられたパラメータが非ゼロ値であることを示し、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_２１に０を設定し、これにより、リーフＮ_２１に割り当てられたパラメータがゼロ値であることを示す。そして、処理は、ステップＳ４６−１８に進む。

ステップＳ４６−１５では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_２０に０を設定し、これにより、リーフＮ_２０に割り当てられたパラメータがゼロ値であることを示し、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_２１に１を設定し、これにより、リーフN₂₁に割り当てられたパラメータが非ゼロ値であることを示す。そして、処理は、ステップＳ４６−１８に進む。

ステップＳ４６−１６では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_２０に１を設定し、これにより、リーフＮ_２０に割り当てられたパラメータが非ゼロ値であることを示し、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_２１に１を設定し、これにより、リーフＮ_２１に割り当てられたパラメータが非ゼロ値であることを示す。そして、処理はステップＳ４６−１８に進む。

ステップＳ４６−１７では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_１０に１を設定し、リーフＮ_１０に割り当てられたパラメータが非ゼロ値であることを示す。そして、処理はステップＳ４６−１０に進む。

ステップＳ４６−１８では、ゼロツリー復号器２０５は、インデックスＮｏｎ＿ｚｅｒｏ_１０、Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ_２０、Ｎｏｎ＿ｚｅｒｏ_２１に設定された値を含むビット列を生成する。そして、ゼロツリー復号器２０５は、当該ビット列に基づいて、第１のパラメータＳ_ｏ及び第２のパラメータＳ_１、並びに、オフセット値ｏｆｆｓｅｔを復元する。即ち、１のパラメータＳ_ｏ、第２のパラメータＳ_１、及び、オフセット値ｏｆｆｓｅｔのうち、インデックスによって非ゼロ値と特定されるものは、エントロピー復号器２０１から入力された符号化データ又は値に基づいて復元される。一方、第１のパラメータＳ_ｏ、第２のパラメータＳ_１、及び、オフセット値ｏｆｆｓｅｔのうち、インデックスによってゼロ値と特定されるものには、値０が設定される。

なお、図９に示す例では、ゼロツリー内で用いられるインデックスを、各ノードから分岐する左右のサブツリーの双方に非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスと、各ノードから分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスとしたが、ゼロツリーを表すデータであるインデックスは、本例のインデックスに限定されるものではない。例えば、各ノードから分岐する左側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスと各ノードから分岐する右側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスをゼロツリーを表すデータとして用いてもよいし、各ノードから分岐する左右のサブツリーの双方に非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスと、各ノードから分岐する右側のサブツリーに非ゼロ値を含むか否かを示すインデックスをゼロツリーを表すデータとして用いてもよい。また、第１及び第２のパラメータとオフセット値と動きベクトルとを有する一つのゼロツリー構造を用いて、非ゼロの値を有するパラメータを特定してもよい。この場合には、動きベクトルの値を有するリーフと図２におけるノードＮ_０とが共通の親ノードを有するゼロツリー構造を用いて同様の処理を行えばよい。

再び図８を参照する。図８に示すように、本動画像復号方法では、続くステップＳ４８において、逆量子化器２０２が、量子化変換係数を逆量子化することにより、逆量子化変換係数を生成する。続くステップＳ５０において、逆変換器２０３が、逆量子化変換係数を逆変換することにより、再生残差信号を生成する。

次いで、ステップＳ５２において、パラメータ逆変換器２１０が、変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１として第１のパラメータＳ_ｏ及び第２のパラメータＳ_１から、上述したように、二つの重み付けパラメータＷ_０及びＷ_１を生成する。

続くステップＳ５４では、予測信号生成器２０６が、二つの重み付けパラメータＷ_０及びＷ_１、オフセット値ｏｆｆｓｅｔ、及び、動きベクトルを用いて、参照フレーム画像信号から予測信号を生成する。なお、ステップＳ５２の処理は、ステップ５４内において、予測信号の生成を行うときに、行われてもよい。

続くステップＳ５６において、加算器２０７が、予測信号と再生残差信号とを加算することによって、再生画像信号を生成する。続くステップＳ５８では、フレームメモリ２０４によって、再生画像信号が、既再生の画像信号として記憶される。

そして、続くステップＳ６０において、処理対象となり得る更なるブロックが存在するか否かが判定され、更なるブロックが存在する場合には、更なるブロックを処理対象のブロックとして、ステップＳ４２からの一連のステップが繰り返される。一方、更なるブロックが存在しない場合には、処理が終了する。なお、以上説明した図８におけるステップの順序は一例であり、これらステップの順序は変更し得る。例えば、ステップＳ４８及びＳ５０の処理は、ステップＳ４４とステップＳ５６との間の任意の時点で行われてもよい。

以下、別の実施形態に係る動画像符号化装置について説明する。図１０は、別の実施形態に係る動画像符号化装置の構成を概略的に示す図である。図１０に示す動画像符号化装置１０Ａは、パラメータ変換器１１４Ａを除いて、動画像符号化装置１０の対応の構成要素と略同様の構成要素を含んでいる。以下、動画像符号化装置１０Ａについて、上述した実施形態と異なる点を主として説明する。

以下、パラメータ変換器１１４Ａについて説明する。パラメータ変換器１１４Ａは、変換器１１４ａ、パラメータメモリ１１４ｂ、及び減算器１１４ｃを含んでいる。変換器１１４ａは、動画像符号化装置１０のパラメータ変換器１１４と同様に、予測信号生成器１０５によって生成された二つの重み付けパラメータを変換することにより二つの変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１を生成する。変換器１１４ａは、パラメータＴ_０及びＴ_１並びにオフセット値をラインＬ１２０及びＬ１２０ａを介してパラメータメモリ１１４ｂへ出力し、ラインＬ１２０及びラインＬ１２０ｂを介して減算器１１４ｃに出力する。

パラメータメモリ１１４ｂは、処理対象ブロックとは異なる他ブロックの過去に生成されたパラメータＴ_０及びＴ_１、オフセット値を記憶している。減算器１１４ｃは、ラインＬ１２０及びラインＬ１２０ｂを介して入力される対象ブロックのパラメータＴ_０及びＴ_１とラインＬ１２２を介してパラメータメモリから出力される他のパラメータＴ_０及びＴ_１との差演算により、二つの差分パラメータを生成する。また、減算器１１４ｃは、処理対象のブロックのオフセット値とパラメータメモリ１１４ｂから入力される他のオフセット値ｏｆｆｓｅｔとの差演算により、差分オフセット値を生成する。本例では、これら二つの差分パラメータが、第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１となる。なお、例えば、他のパラメータＴ_０及びＴ_１、並びに、他のオフセット値ｏｆｆｓｅｔとしては、対象ブロックとは別のブロック（他ブロック）のパラメータＴ_０及びＴ_１、並びに、オフセット値ｏｆｆｓｅｔを用いることができる。また、他ブロックとしては、処理対象のブロックに隣接するブロックを用いることができる。また、他のパラメータＴ_０及びＴ_１、並びに、他のオフセット値ｏｆｆｓｅｔとしては、デフォルトの値、又は、グローバルに決定・伝達される値が用いられてもよい。ここで、デフォルトの値とは、予め定められた値である。また、グローバルに決定・伝達される値としては、例えば、対象ブロックが属するフレームにおいて求められた複数のパラメータＴ_０、Ｔ_１、及びオフセット値ｏｆｆｓｅｔそれぞれの平均値、或いは、対象ブロックが属するフレームの平均輝度に対して求められたパラメータＴ_０、パラメータＴ_１、及びオフセット値ｏｆｆｓｅｔであってもよい。

一実施形態においては、減算器１１４ｃは、処理対象のブロック用の動きベクトルとパラメータメモリ１１４ｂに記憶された他の動きベクトルとの間の差演算により差分動きベクトルを生成してもよい。この場合には、差分動きベクトルがエントロピー符号化器１１２によって符号化される。この一実施形態においても、他の動きベクトルとしては、対象ブロックとは別の他ブロックの動きベクトルを用いることができる。また、他ブロックとしては、処理対象のブロックに隣接するブロックを用いることができる。また、他の動きベクトルとしては、デフォルトの動きベクトル、又は、グローバルに決定・伝達される値、即ち、対象ブロックが属するフレームにおいて求められた複数の動きベクトルの平均値、或いは、対象ブロックが属するフレーム全体を対象に動き探索を行うことにより求めた動きベクトルを用いてもよい。

本動画像符号化装置１０Ａでは、ゼロツリー符号化器１０４は、差分パラメータである第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１、並びに、オフセット値の代替として差分オフセット値ｏｆｆｓｅｔを、図２に示したゼロツリーに割り当てることができる。また、一実施形態においては、ゼロツリー符号化器１０４は、オプションとして、動きベクトルの代替として差分動きベクトルをゼロツリーに割り当ててもよい。

また、動画像符号化装置１０Ａでは、エントロピー符号化器１１２は、非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０及び非ゼロ値の第２のパラメータＳ_１、並びに、非ゼロ値の差分オフセット値ｏｆｆｓｅｔを符号化する。また、一実施形態においては、差分動きベクトルがゼロツリーに割り当てらいてもよく、エントロピー符号化器１１２は、非ゼロ値の差分動きベクトルを符号化してもよい。

本動画像符号化装置１０Ａは、第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１として差分パラメータを符号化し、また、オフセット値の代替として差分オフセット値ｏｆｆｓｅｔを符号化するので、より高効率の符号化を実現することができる。

以下、別の実施形態に係る動画像復号装置について説明する。図１１は、別の実施形態に係る動画像復号装置の構成を概略的に示す図である。図１１に示す動画像復号装置２０Ａは、動画像符号化装置１０Ａによって生成された圧縮ストリームを復号して動画像を生成することができる。動画像復号装置２０Ａは、パラメータ逆変換器２１０Ａを除いて、動画像復号装置２０の対応の構成要素と略同様の構成要素を含んでいる。以下、動画像復号装置２０Ａについて、上述した実施形態と異なる点を主として説明する。

動画像復号装置２０Ａでは、エントロピー復号器２０１は、圧縮ストリームから、非ゼロ値の第１のパラメータＳ_０及び非ゼロ値の第２のパラメータＳ_１、並びに、非ゼロ値の差分オフセット値ｏｆｆｓｅｔの符号化データを、ゼロツリー復号器２０５に提供し得る。なお、一実施形態においては、エントロピー復号器２０１は、当該符号化データを復号することによって得た値を、ゼロツリー復号器２０５へ出力してもよい。また、一実施形態においては、エントロピー復号器２０１は、符号化データを復号することにより、非ゼロ値の差分動きベクトルを生成してもよい。また、一実施形態においては、差分動きベクトルがゼロツリーを用いて符号化されていてもよく、エントロピー復号器２０１は、非ゼロ値の差分動きベクトルの符号化データ又は当該符号化データを復号することによって得た値を、ゼロツリー復号器２０５へ出力してもよい。

また、動画像復号装置２０Ａでは、ゼロツリー復号器２０５は、ゼロツリーを表すデータに基づいて、第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１、並びに、差分オフセット値ｏｆｆｓｅｔを復元する。即ち、ゼロツリー復号器２０５は、エントロピー復号器２０１によって提供された符号化データ又は値から、第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１、並びに、差分オフセット値ｏｆｆｓｅｔを復元する。また、一実施形態においては、差分動きベクトルがゼロツリーを用いて符号化されていてもよく、ゼロツリー復号器２０５は、エントロピー復号器２０１によって提供された符号化データ又は値から、差分動きベクトルを復元してもよい。

次に、パラメータ逆変換器２１０Ａについて説明する。パラメータ逆変換器２１０Ａは、逆変換器２１０ａ、パラメータメモリ２１０ｂ、及び、加算器２１０ｃを含んでいる。パラメータメモリ２１０ｂは、処理対象のブロックとは異なる他ブロックの過去に生成済みの変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１、並びに、オフセット値を記憶している。なお、一実施形態においては、パラメータメモリ２１０ｂは、デフォルトの変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１、並びに、オフセット値を記憶していてもよい。また、パラメータメモリ２１０ｂは、グローバルに決定・伝達された値、即ち、上述したように、対象ブロックが属するフレーム単位で決定され、伝達されたパラメータＴ_０及びＴ_１、並びに、オフセット値を記憶していてもよい。また、一実施形態においては、パラメータメモリ２１０ｂは、更に、他ブロックの動きベクトルを記憶していてもよい。また、一実施形態においては、パラメータメモリ２１０ｂは、デフォルトの動きベクトル、又は、グローバルに決定・伝達された値、即ち、対象ブロックが属するフレームにおいて決定された複数の動きベクトルの平均値、或いは、対象ブロックが属するフレーム全体を対象に動き探索を行うことにより求められた動きベクトルを記憶していてもよい。

加算器２１０ｃは、ゼロツリー復号器２０５からラインＬ２１０を介して入力される第１のパラメータＳ_０及び第２のパラメータＳ_１と、パラメータメモリ２１０ｂからラインＬ２１２を介して入力される変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１とを、それぞれ加算することにより、処理対象のブロックの変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１を生成する。また、加算器２１０ｃは、ゼロツリー復号器２０５からラインＬ２１０を介して入力される差分オフセット値ｏｆｆｓｅｔと、パラメータメモリ２１０ｂからラインＬ２１２を介して入力されるオフセット値とを加算することにより、対象ブロックのオフセット値を生成する。また、一実施形態においては、差分動きベクトルがゼロツリーを用いて符号化されていてもよく、加算器２１０ｃは、ゼロツリー復号器２０５からラインＬ２１０を介して入力される差分動きベクトルと、パラメータメモリ２１０ｂからラインＬ２１２を介して入力される動きベクトルとを加算することにより処理対象のブロックの動きベクトルを生成してもよい。加算器２１０ｃは、その演算結果を、ラインＬ２１４及びラインＬ２１４ａを介してパラメータメモリ２１０ｂに出力する。

逆変換器２１０ａは、ラインＬ２１４及びラインＬ２１４ｂを介して入力される変換された重み付けパラメータＴ_０及びＴ_１に逆変換を適用することにより、二つの重み付けパラメータＷ_０及びＷ_１を生成する。逆変換器２１０ａの逆変換は、変換器１１４ａの変換と対称の処理であり、動画像復号装置２０のパラメータ逆変換器２１０の逆変換と同様の処理である。なお、パラメータ逆変換器２１０Ａによる機能は、予測信号生成器２０６に組み込まれていてもよい。

以下、コンピュータを動画像符号化装置１０又は１０Ａとして動作させるための動画像符号化プログラム、及び、コンピュータを動画像復号装置として動作させるための動画像復号装置２０又は２０Ａとして動作させるための動画像復号プログラムについて説明する。

図１２は、一実施形態に係る動画像符号化プログラムの構成を示す図である。図１３は、一実施形態に係る動画像復号プログラムの構成を示す図である。図１４は、一実施形態に係るコンピュータのハードウェア構成を示す図である。図１５は、一実施形態に係るコンピュータを示す斜視図である。

図１２に示す動画像符号化プログラムＰ１０は、記録媒体ＳＭに格納されて提供され得る。また、図１３に示す動画像復号プログラムＰ２０も、記録媒体ＳＭに格納されて提供され得る。なお、記録媒体ＳＭとしては、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、あるいはＲＯＭ等の記録媒体、あるいは半導体メモリ等が例示される。

図１４に示すように、コンピュータＣ１０は、フロッピーディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、ＤＶＤドライブ装置等の読取装置Ｃ１２と、オペレーティングシステムを常駐させた作業用メモリ（ＲＡＭ）Ｃ１４と、記録媒体ＳＭに記憶されたプログラムを記憶するメモリＣ１６と、ディスプレイといった表示装置Ｃ１８と、入力装置であるマウスＣ２０及びキーボードＣ２２と、データ等の送受を行うための通信装置Ｃ２４と、プログラムの実行を制御するＣＰＵ Ｃ２６と、を備え得る。

コンピュータＣ１０は、記録媒体ＳＭが読取装置Ｃ１２に挿入されると、読取装置Ｃ１２から記録媒体ＳＭに格納された動画像符号化プログラムＰ１０にアクセス可能になり、当該プログラムＰ１０によって、動画像符号化装置１０又は１０Ａとして動作することが可能になる。

また、コンピュータＣ１０は、記録媒体ＳＭが読取装置Ｃ１２に挿入されると、読取装置Ｃ１２から記録媒体ＳＭに格納された動画像復号プログラムＰ２０にアクセス可能になり、当該プログラムＰ２０によって、動画像復号装置２０又は２０Ａとして動作することが可能になる。

図１５に示すように、動画像符号化プログラムＰ１０及び動画像復号プログラムＰ２０は、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号ＣＷとしてネットワークを介して提供されるものであってもよい。この場合、コンピュータＣ１０は、通信装置Ｃ２４によって受信した動画像符号化プログラムＰ１０又は動画像復号プログラムＰ２０をメモリＣ１６に格納し、プログラムＰ１０又はＰ２０を実行することができる。

図１２に示すように、動画像符号化プログラムＰ１０は、ブロック分割モジュールＭ１０１と、記憶モジュールＭ１０２と、ゼロツリー符号化モジュールＭ１０４と、予測信号生成モジュールＭ１０５と、残差信号生成モジュールＭ１０６と、変換モジュールＭ１０７と、量子化モジュールＭ１０８と、逆量子化モジュールＭ１０９と、逆変換モジュールＭ１１０と、加算モジュールＭ１１１と、エントロピー符号化モジュールＭ１１２と、パラメータ変換モジュールＭ１１４と、を含んでいる。

一実施形態においては、ブロック分割モジュールＭ１０１、記憶モジュールＭ１０２、ゼロツリー符号化モジュールＭ１０４、予測信号生成モジュールＭ１０５、残差信号生成モジュールＭ１０６、変換モジュールＭ１０７、量子化モジュールＭ１０８、逆量子化モジュールＭ１０９、逆変換モジュールＭ１１０、加算モジュールＭ１１１、エントロピー符号化モジュールＭ１１２、パラメータ変換モジュールＭ１１４がコンピュータＣ１０に実行させる機能は、動画像符号化装置１０のブロック分割器１０１、フレームメモリ１０２、ゼロツリー符号化器１０４、予測信号生成器１０５、残差信号生成器１０６、変換器１０７、量子化器１０８、逆量子化器１０９、逆変換器１１０、加算器１１１、エントロピー符号化器１１２、パラメータ変換器１１４の機能とそれぞれ同様である。かかる動画像符号化プログラムＰ１０によれば、コンピュータＣ１０は、動画像符号化装置１０として動作することが可能となる。

また、別の一実施形態においては、ブロック分割モジュールＭ１０１、記憶モジュールＭ１０２、ゼロツリー符号化モジュールＭ１０４、予測信号生成モジュールＭ１０５、残差信号生成モジュールＭ１０６、変換モジュールＭ１０７、量子化モジュールＭ１０８、逆量子化モジュールＭ１０９、逆変換モジュールＭ１１０、加算モジュールＭ１１１、エントロピー符号化モジュールＭ１１２、パラメータ変換モジュールＭ１１４がコンピュータＣ１０に実行させる機能は、動画像符号化装置１０Ａのブロック分割器１０１、フレームメモリ１０２、ゼロツリー符号化器１０４、予測信号生成器１０５、残差信号生成器１０６、変換器１０７、量子化器１０８、逆量子化器１０９、逆変換器１１０、加算器１１１、エントロピー符号化器１１２、パラメータ変換器１１４Ａの機能とそれぞれ同様であってもよい。この場合には、コンピュータＣ１０は、動画像符号化装置１０Ａとして動作することが可能となる。

図１３に示すように、動画像復号プログラムＰ２０は、エントロピー復号モジュールＭ２０１と、逆量子化モジュールＭ２０２と、逆変換モジュールＭ２０３と、記憶モジュールＭ２０４と、ゼロツリー復号モジュールＭ２０５と、パラメータ逆変換モジュールＭ２１０と、予測信号生成モジュールＭ２０６と、加算モジュールＭ２０７と、を含んでいる。

一実施形態においては、エントロピー復号モジュールＭ２０１、逆量子化モジュールＭ２０２、逆変換モジュールＭ２０３、記憶モジュールＭ２０４、ゼロツリー復号モジュールＭ２０５、パラメータ逆変換モジュールＭ２１０、予測信号生成モジュールＭ２０６、加算モジュールＭ２０７がコンピュータＣ１０に実行させる機能は、動画像復号装置２０のエントロピー復号器２０１、逆量子化器２０２、逆変換器２０３、フレームメモリ２０４、ゼロツリー復号器２０５、パラメータ逆変換器２１０、予測信号生成器２０６、加算器２０７の機能とそれぞれ同様である。かかる動画像復号プログラムＰ２０によれば、コンピュータＣ１０は、動画像復号装置２０として動作することが可能となる。

また、別の一実施形態においては、エントロピー復号モジュールＭ２０１、逆量子化モジュールＭ２０２、逆変換モジュールＭ２０３、記憶モジュールＭ２０４、ゼロツリー復号モジュールＭ２０５、パラメータ逆変換モジュールＭ２１０、予測信号生成モジュールＭ２０６、加算モジュールＭ２０７がコンピュータＣ１０に実行させる機能は、動画像復号装置２０Ａのエントロピー復号器２０１、逆量子化器２０２、逆変換器２０３、フレームメモリ２０４、ゼロツリー復号器２０５、パラメータ逆変換器２１０Ａ、予測信号生成器２０６、加算器２０７の機能とそれぞれ同様であってもよい。この場合には、コンピュータＣ１０は、動画像復号装置２０Ａとして動作することが可能となる。

以上説明した実施形態の動画像符号化装置によれば、双予測に使用する重み付けパラメータに関連する第１及び第２のパラメータ並びにオフセット値を、ゼロツリーを用いて高効率に符号化することができる。また、以上説明した実施形態の動画像復号装置によれば、高効率で符号化された圧縮ストリームから、動画像を復元することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、一実施形態の動画像符号化装置では、量子化、変換、逆量子化、逆変換は行われなくてもよい。この場合には、残差信号が、残差信号生成器からエントロピー符号化器の直接出力される。また、残差信号は、残差信号生成器から加算器へと直接出力される。また、かかる動画像符号化装置に対応して、一実施形態の動画像復号装置では、逆量子化及び逆変換が行われなくてもよい。この場合には、残差信号がエントロピー復号器から加算器に直接出力される。

また、上述した重み付けパラメータの変換は、差演算及び和演算によって導出された値の少なくとも一方を量子化（又はスケーリング）する処理を含んでいてもよい。また、オフセット値が量子化（又はスケーリング）されてもよい。

１０，１０Ａ…動画像符号化装置、２０，２０Ａ…動画像復号装置、１０１…ブロック分割器、１０２…フレームメモリ、１０４…ゼロツリー符号化器、１０５…予測信号生成器、１０６…残差信号生成器、１０７…変換器、１０８…量子化器、１０９…逆量子化器、１１０…逆変換器、１１１…加算器、１１２…エントロピー符号化器、１１４，１１４Ａ…パラメータ変換器、１１４ａ…変換器、１１４ｂ…パラメータメモリ、１１４ｃ…減算器、２０１…エントロピー復号器、２０２…逆量子化器、２０３…逆変換器、２０４…フレームメモリ、２０５…ゼロツリー復号器、２０６…予測信号生成器、２０７…加算器、２１０，２１０Ａ…パラメータ逆変換器、２１０ａ…逆変換器、２１０ｂ…パラメータメモリ、２１０ｃ…加算器。

Claims (6)

1. 動画像を符号化する装置であって、
   前記動画像からの入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、
   前記複数の領域のうちの対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する予測信号生成手段と、
   前記予測信号と前記対象画素信号との差に基づく残差信号を生成する残差信号生成手段と、
   前記残差信号に変換を適用して変換係数を生成する変換手段と、
   前記変換係数を量子化して量子化変換係数を生成する量子化手段と、
   前記量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する逆量子化手段と、
   前記逆量子化変換係数に前記変換と対称の逆変換を適用して再生残差信号を生成する逆変換手段と、
   前記再生残差信号と前記予測信号とを加算して再生画像信号を生成する加算手段と、
   前記再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記予測信号生成手段は、前記入力画像と異なる前記動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号を参照して、前記対象領域から前記複数のフレーム内の領域への複数の動きベクトルと、前記複数の動きベクトルによって特定される前記複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する複数の重み付けパラメータと、前記複数の重み付けパラメータが適用された前記複数の既再生の画像信号に加えるオフセット値と、を生成し、
   該装置は、
   前記複数の重み付けパラメータを、逆変換可能な第１のパラメータと第２のパラメータに変換するパラメータ変換手段と、
   前記第１のパラメータを有するリーフ、前記第２のパラメータを有するリーフ、及びオフセット値を有するリーフを含むゼロツリーであって、前記第１のパラメータを有するリーフと前記オフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、且つ、前記共通の親ノードと、前記第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもつ該ゼロツリーを表すデータを生成するゼロツリー符号化手段と、
   前記量子化変換係数、前記ゼロツリーを表すデータ、前記複数の動きベクトル、非ゼロの前記第１のパラメータ、非ゼロ値の前記第２のパラメータ、及び、非ゼロ値の前記オフセット値を符号化して圧縮データを生成する符号化手段と、
   を更に備える、装置。
2. 動画像を符号化する方法であって、
   前記動画像からの入力画像を複数の領域に分割するステップと、
   前記複数の領域のうちの対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する予測信号生成ステップと、
   前記予測信号と前記対象画素信号との差に基づく残差信号を生成する残差信号生成ステップと、
   前記残差信号に変換を適用して変換係数を生成する変換ステップと、
   前記変換係数を量子化して量子化変換係数を生成する量子化ステップと、
   前記量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する逆量子化ステップと、
   前記逆量子化変換係数に前記変換と対称の逆変換を適用して再生残差信号を生成する逆変換ステップと、
   前記再生残差信号と前記予測信号とを加算して再生画像信号を生成する加算ステップと、
   前記再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する記憶ステップと、
   を含み、
   前記予測信号生成ステップにおいて、前記入力画像と異なる前記動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号を参照して、前記対象領域から前記複数のフレーム内の領域への複数の動きベクトルと、前記複数の動きベクトルによって特定される前記複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する複数の重み付けパラメータと、前記複数の重み付けパラメータが適用された前記複数の既再生の画像信号に加えるオフセット値と、を生成し、
   該方法は、
   前記複数の重み付けパラメータを、逆変換可能な第１のパラメータと第２のパラメータに変換するパラメータ変換ステップと、
   前記第１のパラメータを有するリーフ、前記第２のパラメータを有するリーフ、及びオフセット値を有するリーフを含むゼロツリーであって、前記第１のパラメータを有するリーフと前記オフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、且つ、前記共通の親ノードと、前記第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもつ該ゼロツリーを表すデータを生成するゼロツリー符号化ステップと、
   前記量子化変換係数、前記ゼロツリーを表すデータ、前記複数の動きベクトル、非ゼロ値の前記第１のパラメータ、非ゼロ値の前記第２のパラメータ、及び、非ゼロ値の前記オフセット値を符号化して圧縮データを生成する符号化ステップと、
   を更に含む、方法。
3. コンピュータを、動画像を符号化する装置として動作させるプログラムであって、
   該プログラムは、前記コンピュータを、
   前記動画像からの入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、
   前記複数の領域のうちの対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する予測信号生成手段と、
   前記予測信号と前記対象画素信号との差に基づく残差信号を生成する残差信号生成手段と、
   前記残差信号に変換を適用して変換係数を生成する変換手段と、
   前記変換係数を量子化して量子化変換係数を生成する量子化手段と、
   前記量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する逆量子化手段と、
   前記逆量子化変換係数に前記変換と対称の逆変換を適用して再生残差信号を生成する逆変換手段と、
   前記再生残差信号と前記予測信号とを加算して再生画像信号を生成する加算手段と、
   前記再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する記憶手段と、
   として機能させ、
   前記予測信号生成手段は、前記入力画像と異なる前記動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号を参照して、前記対象領域から前記複数のフレーム内の領域への複数の動きベクトルと、前記複数の動きベクトルによって特定される前記複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する複数の重み付けパラメータと、前記複数の重み付けパラメータが適用された前記複数の既再生の画像信号に加えるオフセット値と、を生成し、
   該プログラムは、前記コンピュータを、
   前記複数の重み付けパラメータを、逆変換可能な第１のパラメータと第２のパラメータに変換するパラメータ変換手段と、
   前記第１のパラメータを有するリーフ、前記第２のパラメータを有するリーフ、及びオフセット値を有するリーフを含むゼロツリーであって、前記第１のパラメータを有するリーフと前記オフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、且つ、前記共通の親ノードと、前記第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもつ該ゼロツリーを表すデータを生成するゼロツリー符号化手段と、
   前記量子化変換係数、前記ゼロツリーを表すデータ、前記複数の動きベクトル、非ゼロ値の前記第１のパラメータ、非ゼロ値の前記第２のパラメータ、及び、非ゼロ値の前記オフセット値を符号化して圧縮データを生成する符号化手段と、
   として更に機能させる、プログラム。
4. 圧縮データを復号して動画像を生成する装置であって、
   前記圧縮データを復号して、復号対象画像内の対象領域の量子化変換係数、及び、ゼロツリーを表すデータを生成する復号手段と、
   前記ゼロツリーを表すデータを用いて、前記圧縮データに基づく情報から、前記対象領域用の第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び、オフセット値を復元するゼロツリー復号手段と、
   前記圧縮データに基づく情報から、前記対象領域用の複数の動きベクトルを復元する動きベクトル復号手段と、
   前記量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する逆量子化手段と、
   前記逆量子化変換係数に逆変換を適用して再生残差信号を生成する逆変換手段と、
   前記第１のパラメータと前記第２のパラメータを逆変換して複数の重み付けパラメータを生成するパラメータ逆変換手段と、
   前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する予測信号生成手段であって、前記復号対象画像と異なる前記動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号から、前記複数の動きベクトルと、前記複数の動きベクトルによって特定される前記複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する前記複数の重み付けパラメータと、前記複数の重み付けパラメータが適用された前記複数の既再生の画像信号に加える前記オフセット値とを用いて、前記予測信号を生成する、該予測信号生成手段と、
   前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、再生画像信号を生成する加算手段と、
   前記再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記ゼロツリーにおいて、前記第１のパラメータを有するリーフと前記オフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、前記共通の親ノードと、前記第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもつ、
   装置。
5. 圧縮データを復号して動画像を生成する方法であって、
   前記圧縮データを復号して、復号対象画像内の対象領域の量子化変換係数、及び、ゼロツリーを表すデータを生成する復号ステップと、
   前記ゼロツリーを表すデータを用いて、前記圧縮データに基づく情報から、前記対象領域用の第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び、オフセット値を復元するゼロツリー復号ステップと、
   前記圧縮データに基づく情報から、前記対象領域用の複数の動きベクトルを復元する動きベクトル復号ステップと、
   前記量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する逆量子化ステップと、
   前記逆量子化変換係数に逆変換を適用して再生残差信号を生成する逆変換ステップと、
   前記第１のパラメータと前記第２のパラメータを逆変換して複数の重み付けパラメータを生成するパラメータ逆変換ステップと、
   前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する予測信号生成ステップであって、前記復号対象画像と異なる前記動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号から、前記複数の動きベクトルと、前記複数の動きベクトルによって特定される前記複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する前記複数の重み付けパラメータと、前記複数の重み付けパラメータが適用された前記複数の既再生の画像信号に加える前記オフセット値とを用いて、前記予測信号を生成する、該予測信号生成ステップと、
   前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、再生画像信号を生成する加算ステップと、
   前記再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する記憶ステップと、
   を含み、
   前記ゼロツリーにおいて、前記第１のパラメータを有するリーフと前記オフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、前記共通の親ノードと、前記第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもつ、
   方法。
6. コンピュータを、圧縮データを復号して動画像を生成する装置として動作させるプログラムであって、
   コンピュータを、
   前記圧縮データを復号して、復号対象画像内の対象領域の量子化変換係数、及び、ゼロツリーを表すデータを生成する復号手段と、
   前記ゼロツリーを表すデータを用いて、前記圧縮データに基づく情報から、前記対象領域用の第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び、オフセット値を復元するゼロツリー復号手段と、
   前記圧縮データに基づく情報から、前記対象領域用の複数の動きベクトルを復元する動きベクトル復号手段と、
   前記量子化変換係数を逆量子化して逆量子化変換係数を生成する逆量子化手段と、
   前記逆量子化変換係数に逆変換を適用して再生残差信号を生成する逆変換手段と、
   前記第１のパラメータと前記第２のパラメータを逆変換して複数の重み付けパラメータを生成するパラメータ逆変換手段と、
   前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を既再生の画像信号から生成する予測信号生成手段であって、前記復号対象画像と異なる前記動画像内の複数のフレームの既再生の画素信号から、前記複数の動きベクトルと、前記複数の動きベクトルによって特定される前記複数のフレーム内の領域の複数の既再生の画素信号に適用する前記複数の重み付けパラメータと、前記複数の重み付けパラメータが適用された前記複数の既再生の画像信号に加える前記オフセット値とを用いて、前記予測信号を生成する、該予測信号生成手段と、
   前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、再生画像信号を生成する加算手段と、
   前記再生画像信号を既再生の画像信号として記憶する記憶手段と、
   として機能させ、
   前記ゼロツリーにおいて、前記第１のパラメータを有するリーフと前記オフセット値を有するリーフは共通の親ノードをもち、前記共通の親ノードと、前記第２のパラメータを有するリーフは共通の親ノードをもつ、
   プログラム。

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