JP5432355B2 - イントラ予測映像符号化のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像符号化方法に関し、特に、イントラ予測符号化方法に関する。

映像信号の送信又は格納の間に高い映像画質で低いデータレート又は小さい格納領域を得るための様々なデジタル映像圧縮技術が提案された。このようなデジタル映像圧縮技術は、Ｈ．２６１、Ｈ．２６３、Ｈ．２６４、ＭＰＥＧ−２、及びＭＰＥＧ−４などのような国際標準規格により実現される。このような圧縮技術は、離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform：ＤＣＴ）、モーション補償（Motion Compensation：ＭＣ）技法などにより、比較的高い圧縮率を達成している。このような映像圧縮技術は、映像データストリームが様々なデジタルネットワーク、例えば、携帯電話ネットワーク、コンピューターネットワーク、ケーブルネットワーク、及び衛星ネットワークなどを介して効率的に送信されるように適用されている。また、映像データストリームがハードディスク、光ディスク、及びデジタル映像ディスク（ＤＶＤ）のような記憶媒体にも効率的に格納されるように適用されている。

高画質の映像のためには、映像符号化の際に大量のデータが要求される。しかしながら、映像データを伝達する通信ネットワークは、符号化に適用できるデータレートを限定することができる。例えば、衛星放送システムにおけるデータチャンネル又はデジタルケーブルＴＶネットワークのデータチャンネルは、一般的に固定ビットレート（Constant Bit Rate：ＣＢＲ）でデータを送り、ディスクのような記憶媒体の容量も限定されている。
したがって、映像符号化プロセスは、画質とイメージ圧縮に必要なビット数との適切なトレードオフを実行する。また、映像符号化が比較的複雑なプロセスであるため、例えば、映像符号化がソフトウェアで実現される場合に、映像符号化プロセスは、比較的多くの中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）サイクルを必要とする。さらに悪いことに、映像符号化が実時間で実行される場合には、時間的な制約が符号化の精度を制限し、その結果、達成可能な画質が制限される。

映像符号化が実際の環境で重要な意味を持つ。これに関連して、プロセスの複雑度及びデータ率を極力減少させ、高画質を得るための映像符号化方式が提案されている。
特に、Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格において、周辺画素値を用いて空間領域でのイントラ予測符号化を実行する。どんな周辺画素値を使用するかに関する決定は、符号化効率を向上させるのに重要である。このために、最適なイントラ予測方向を定め、イントラ予測方向に沿う周辺画素値を使用して符号化される画素値を予測する。この場合に、エンコーダは、イントラ予測方向情報をデコーダに通知することにより、デコーダがこれと同一の方向に周辺画素値を使用して復号化する画素の予測値を計算することができる。

図１は、Ｈ．２６４規格に基づく４×４イントラ予測モード（Intra-Prediction Modes：ＩＰＭｓ）を示し、図２は、Ｈ．２６４規格に基づく１６×１６イントラ予測モードを示す。
図１を参照すると、Ｈ．２６４規格における４×４イントラ予測モードには、垂直モード（モード０）、水平モード（モード１）、ＤＣモード（モード２）、対角線左側モード（モード３）、対角線右側モード（モード４）、垂直右側モード（モード５）、垂直左側モード（モード６）、水平上側モード（モード７）、及び水平下側モード（モード８）などの計９個が存在する。
図２を参照すると、Ｈ．２６４規格における１６×１６イントラ予測モードには、垂直モード（モード０）、水平モード（モード１）、ＤＣモード（モード２）、平面モード（モード３）などの４個が存在する。

一般的に、イントラ予測符号化方式は、現在のマクロブロックに対して、９個の４×４イントラ予測モードと４個の１６×１６イントラ予測モードとの計１３個のモードで符号化した後に、最小のコストを有するモードをイントラ予測モードとして選択し、この選択されたイントラ予測モードで現在のマクロブロックを符号化する。より詳細に説明すると、まず、現在のマクロブロックに対して４個の１６×１６イントラ予測モードを実行し、最小のコストを有する１個の１６×１６イントラ予測モードを選択する。その後に、１６個の４×４サブブロックに対して、９個の４×４イントラ予測モードでイントラ予測を順次に実行し、各サブブロックに対して最小のコストを有する１個のモードを選択する。コストの観点でこの選択された１個の１６×１６イントラ予測モードを１６個の４×４イントラ予測モードと比較し、最終的に最小のコストを有するＩＰＭ／ＩＰＭｓを選択する。

４×４イントラ予測を行う場合に、４×４サブブロック単位のイントラ予測符号化が比較的少ない量の剰余データを生成するが、符号化単位、例えば、マクロブロック単位に対して１６個のイントラ予測モードを符号化しなければならず、したがって、多くのビット数を要求し、圧縮効率を低減させる。図２に示すように、符号化単位のイントラ予測符号化、例えば１６×１６イントラ予測符号化を行う場合には、少ないビット数は、イントラ予測モード情報の符号化に割り当てられることができるが、広い領域のイントラ予測は、予測された画素と元来の画素との間の相関度を減少させ、符号化される剰余データが多く発生する問題をもたらす。結局のところ、これには、符号化効率を低減させる短所があった。

韓国特許第０８０１１５５号明細書

したがって、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、符号化単位のイントラ予測に必要とされるデータの量を効率的に減少させるための符号化／復号化方法及び装置を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、イントラ予測符号化方法は、符号化単位で符号化されるピクチャーを受信するステップと、上記符号化単位の各々を複数の副単位に分割するステップと、上記各符号化単位に対するイントラ予測モード（ＩＭＰ）を決定するステップと、決定された上記イントラ予測モードに従って、上記各符号化単位の各副単位に対する剰余データを取得するステップと、上記各符号化単位のイントラ予測モードに関する情報及び上記各符号化単位の各副単位の剰余データを符号化するステップと、を有することを特徴とする。

上記イントラ予測モードを決定するステップは、ユーザーからイントラ予測モードを示す情報を受信し、上記イントラ予測モードを上記各符号化単位に対するイントラ予測モードとして決定し、上記副単位別に剰余データを取得するステップは、決定された上記イントラ予測モードを上記各副単位に適用することによりイントラ予測を行い、予測された副単位と元副単位との間の剰余データを計算することが好ましい。
上記イントラ予測モードを決定するステップは、複数のイントラ予測モードの各々で副単位別にイントラ予測を行うステップと、予測副単位と元副単位との間の剰余データを確認し、上記剰余データを上記予測副単位と組み合わせることにより復元副単位を生成するステップと、複数のイントラ予測モードの中のイントラ予測モードを各符号化単位のイントラ予測モードとして選択するステップとを含み、上記剰余データを取得するステップは、上記復元副単位を生成する間に生成された剰余データを読み出すことが好ましい。
上記イントラ予測モードを選択するステップは、上記複数のイントラ予測モードの各々に対して、上記復元副単位を組み合わせることにより上記符号化単位のコストを計算し、最小のコストを有するイントラ予測モードを上記各符号化単位のイントラ予測モードとして選択する。
副単位別にイントラ予測を行うステップは、上記各副単位に隣接した復元副単位の画素を用いて副単位別にイントラ予測を行う。

本発明の他の態様によれば、符号化された圧縮データから符号化単位の映像信号を復元する方法は、上記圧縮データから符号化単位のイントラ予測モードを確認するステップと、上記確認されたイントラ予測モードに従って上記符号化単位の副単位を復元するステップと、上記復元副単位を組み合わせることにより上記符号化単位の映像情報を復元するステップと、を有することを特徴とする。

上記副単位を復元するステップは、上記圧縮データから上記副単位の剰余データを取得するステップと、同一のイントラ予測モードを上記副単位に適用することにより上記副単位のイントラ予測を行うステップと、上記予測副単位及び上記副単位の上記剰余データと組み合わせることにより上記副単位を復元するステップとを含む。
上記副単位のイントラ予測を行うステップは、上記各副単位に隣接した復元画素値を用いて各副単位のイントラ予測を行うことができる。
上記副単位のイントラ予測を行うステップは、所定の順序に上記副単位のイントラ予測を行うことが好ましい。

本発明のさらに他の態様によれば、イントラ予測符号化装置は、同一のイントラ予測モード（ＩＰＭ）を符号化単位から分割された複数の副単位に適用し、上記符号化単位の副単位に対する剰余データを生成し、上記符号化単位のイントラ予測モードに関する情報及び上記副単位の剰余データを符号化するイントラ予測部を具備することを特徴とする。

上記イントラ予測部は、上記副単位の予測結果に基づいて、上記符号化単位のイントラ予測モードを決定することができる。
上記イントラ予測部は、ユーザーからイントラ予測モードを示す情報を受信し、上記イントラ予測モードを上記符号化単位のイントラ予測モードとして決定することができる。
上記イントラ予測符号化装置は、上記イントラ予測モードを副単位に適用することにより生成された予測副単位と外部から受信した元ピクチャーの副単位との間の差を計算する減算部と、上記差を含む剰余データを符号化する剰余データ符号化部と、上記剰余データ符号化部の符号化方法に従って、符号化された上記剰余データを復号化する剰余データ復号化部と、上記予測副単位を復号化された上記剰余データと組み合わせることにより、復元副単位を生成する加算部とをさらに具備してもよい。
上記イントラ予測部は、上記各副単位に隣接した復元副単位の画素を用いて副単位別に各副単位のイントラ予測を実行することが好ましい。

本発明のさらなる他の態様によれば、符号化された圧縮データから符号化単位で映像信号を復元する装置は、符号化された上記圧縮データを符号化単位のイントラ予測モード（ＩＰＭ）に関する情報及び上記符号化単位の副単位の剰余データにデマルチプレキシングするデマルチプレクサーと、上記イントラ予測モードを上記副単位に適用することにより、上記副単位のイントラ予測を実行するイントラ復号化部と、を具備することを特徴とする。

上記装置は、上記剰余データの符号化方法に従って、上記剰余データを復号化する剰余データ復号化部と、予測副単位を上記復号化された剰余データと組み合わせることにより復元副単位を生成する加算部とをさらに具備してもよい。
上記イントラ復号化部は、上記各副単位に隣接した復元画素値を用いて各副単位のイントラ予測を行うことが好ましい。

イントラ予測に対する副単位の大きさが減少するほど隣接画素間の距離が減少する。イントラ予測された符号化単位が元映像にさらに類似しており、予測性能が向上するので、予測後に符号化されなければならない剰余データの量が減少する。その結果、イントラ予測符号化効率が増加する。また、イントラ予測符号化／復号化方法は、従来の１６×１６イントラ予測モードを使用するときより、相対的に符号化効率を増加させる。さらに、従来の４×４イントラ予測モードで映像符号化を行う時に比べて、符号化単位に対するイントラ予測モードの数を格段に減少させることができる。

Ｈ．２６４規格に基づく４×４イントラ予測モードを示す図である。 Ｈ．２６４規格に基づく１６×１６イントラ予測モードを示す図である。 本発明の一実施形態によるイントラ予測映像符号化装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による複数の副単位に分割された符号化単位のイントラ予測順序を示す図である。 本発明の一実施形態による符号化単位の垂直モードを示す図である。 本発明の一実施形態による符号化単位の水平モードを示す図である。 本発明の一実施形態による符号化単位のＤＣモードを示す図である。 本発明の一実施形態によるイントラ予測符号化方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態によるイントラ予測符号化方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるイントラ予測映像復号化装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるイントラ予測復号化方法を示すフローチャートである。

本発明の詳細な構成および要素として、本発明の詳細な説明で定義される特徴は、本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供される。したがって、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここに説明された実施形態の様々な変更及び変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明は、省略する。

本発明の実施形態では、本発明のイントラ予測モードの符号化方法及び装置をＨ．２６４／ＡＶＣ規格に適用することを示す。したがって、本発明の実施形態による符号化単位は、ピクチュアの画素を符号化するＨ．２６４／ＡＶＣ符号化単位であるマクロブロック単位である。
また、本発明の実施形態に従って、符号化単位（例えば、マクロブロック）は、複数の副単位に分割され、各副単位は、イントラ予測単位である。また、この副単位は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格に従って、８×８、４×４、又は２×２画素などでなされた単位であり得る。
本発明のイントラ予測符号化及び復号化方法がＨ．２６４／ＡＶＣ規格に基づいており、マクロブロックを符号化単位として使用し、８×８、４×４、又は２×２画素を有する副単位を形成しているが、本発明は、これに限定されず、任意の他の映像符号化及び復号化に様々に適用可能であることはもちろんである。

本発明の一実施形態において、符号化を進行しているピクチュアを現在のピクチュア（Current Picture：ＣＰ）と称し、符号化を進行しているマクロブロックを現在のマクロブロック（Current MacroBlock：ＣＭＢ）と称する。イントラ予測符号化を進行中である副単位を現在の副単位（Current Subblock：ＣＳ）と称する。
符号化単位の副単位のイントラ予測モードの間には、相当な相関関係（correlation）が存在し得る。本発明のイントラ予測符号化方法は、この相関関係に基づいて、符号化単位当たりの１つのイントラ予測モードに関する情報を符号化し、副単位別にイントラ予測を実行する。
本発明のイントラ予測復号化方法は、符号化単位別に受信した単一のイントラ予測モード（ＩＰＭ）を確認し、この確認されたＩＰＭを符号化単位のすべての副単位に適用し、イントラ予測復号化を副単位別に実行する。

図３は、本発明の一実施形態によるイントラ予測映像符号化装置の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、イントラ予測映像符号化装置は、イントラ予測部１１０と、減算部１２０と、記憶部１３０と、剰余データ符号化部１４０と、剰余データ復号化部１５０と、加算部１５５と、エントロピー符号化部１６０と、制御部１８０と、マルチプレクサー（ＭＵＸ）１９０とを含む。

制御部１８０は、イントラ予測部１１０への符号化単位のイントラ予測モードを示す。このイントラ予測モードは、図５、図６、及び図７に示すイントラ予測モードのうちの１つであり得る。イントラ予測部１１０は、符号化単位に含まれている複数の副単位をイントラ予測モードで個別に実行する。すなわち、イントラ予測部１１０は、図４に示すイントラ予測順序で記憶されているイントラ予測符号化が完了した画素（例えば、ＣＳの上部又は左側に隣接した画素）を参照して、符号化単位（例えば、１６×１６画素単位）の複数の副単位（例えば、１６個の４×４画素単位）を順次に予測する。また、イントラ予測部１１０は、イントラ予測モードを各副単位に適用することにより、予測副単位１０を生成する。イントラ予測の過程において、復元副単位３０は、予測副単位１０と予測副単位１０と同一の位置での元副単位２０との間の剰余データから生成され、イントラ予測部１１０は、復元副単位３０に含まれている画素を次の副単位のイントラ予測に対する基準として使用する。また、イントラ予測部１１０は、符号化単位のすべての副単位に対するイントラ予測が完了すると、この符号化単位のイントラ予測モードのコストを計算する。

例えば、符号化単位のコストは、副単位のコストを合算することにより計算されることができる。本発明の一実施形態において、符号化単位のコストが符号化単位の副単位のコストを合算することにより計算されるが、本発明は、これに限定されず、例えば、符号化単位のすべての副単位の復元を完了した後、符号化単位のコストを計算することも可能である。

イントラ予測部１１０は、上記のような動作を反復することにより複数のイントラ予測モード（ＩＰＭ）に対するイントラ予測を実行し、ＩＰＭのコストを計算する。その後に、イントラ予測部１１０は、現在の副単位（ＣＳ）の最小のコストを有するイントラ予測モードを選択する。
本発明の一実施形態において、イントラ予測部１１０は、制御部１８０によりイントラ予測モードが通知されるが、本発明は、これに限定されない。例えば、制御部１８０は、イントラ予測部１１０が副単位のイントラ予測を行うように指示し、イントラ予測部１１０は、イントラ予測モードで順次に副単位を予測する。

イントラ予測モードを符号化する間に、減算部１２０は、元副単位２０とイントラ予測部１１０から受信した予測副単位１０との間の差を計算することにより、剰余（residual）データを出力する。
剰余データ符号化部１４０は、減算部１２０から受信した剰余データを、例えば、ＤＣＴを用いて変換した後に、この変換された剰余データを量子化し、量子化された剰余データを符号化する。剰余データ復号化部１５０は、符号化されたこの剰余データを復号化する。

加算部１５５は、予測副単位１０を剰余データ復号化部１５０から受信した復号化されたこの剰余データと結合することにより、復元副単位３０を生成する。
エントロピー符号化部１６０は、剰余データのエントロピー符号化を行う。マルチプレクサー（ＭＵＸ）１９０は、イントラ予測モード（ＩＰＭ）を示す情報、エントロピー符号化された剰余データ、及び剰余データに関する情報をマルチプレキシングし、結果として得られた圧縮データを出力する。

制御部１８０は、各機能部の動作を全般的に制御する。特に、制御部１８０は、現在の符号化単位、すなわち、現在のマクロブロック（ＣＭＢ）のイントラ予測モード（ＩＰＭ）を選択するために、イントラ予測部１１０、減算部１２０、記憶部１３０、剰余データ符号化部１４０、剰余データ復号化部１５０、及び加算部１５５などの動作を制御する。
すなわち、制御部１８０は、複数のイントラ予測モード（ＩＰＭ）で副単位を予測することにより複数の予測副単位１０を生成するようにイントラ予測部１１０を制御し、各ＩＰＭで予測副単位１０と元副単位２０との間の剰余データの符号化及び復号化を行うように、減算部１２０、データ符号化部１４０、及びデータ復号化部１５０の動作を制御し、予測副単位１０を復元された剰余データと組み合わせることにより、復元副単位３０の生成及び格納を行うように加算部１５５及び記憶部１３０の動作を制御する。

本発明の一実施形態による上述したイントラ予測映像符号化装置は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格に基づいて、動き推定部、動き補償部、及びデブロッキングフィルターなどをさらに含んでもよい。また、剰余データ符号化部１４０及び剰余データ復号化部１５０は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格に基づいて、剰余データだけではなく、特定のピクチュア（例えば、Ｐ又はＢピクチュア）に対するＤＣＴを用いた変換及び量子化（逆ＤＣＴを用いた逆変換及び逆量子化）をさらに実行してもよい。本発明の一実施形態によるイントラ予測映像符号化装置は、本発明のイントラ予測符号化だけでなく、Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格に基づく映像符号化をさらに実行してもよい。

以下では、図８を参照してイントラ予測映像符号化装置に対するイントラ予測符号化方法について説明する。
図８は、本発明の実施形態によるイントラ予測符号化方法を示すフローチャートである。
図８を参照すると、符号化単位（例えば、マクロブロック）が入力されると、ステップＳ４１０で、制御部１８０は、イントラ予測部１１０が動作するように指示する。

イントラ予測部１１０は、ステップＳ４２０で、符号化単位を複数の副単位（例えば、１６個の４×４画素単位）に分割する。例えば、図４に示したマクロブロックを１６個の副単位に分割する。
制御部１８０は、ステップＳ４３０で、現在の符号化単位のイントラ予測モード（ＩＰＭ）を決定し、ＩＰＭで現在の符号化単位を予測するために、イントラ予測部１１０、減算部１２０、剰余データ符号化部１４０、剰余データ復号化部１５０、及び加算部１５５などの動作を制御する。

具体的には、ステップＳ４３０は、ステップＳ４３１及びステップＳ４３２を含んでもよい。制御部１８０は、ステップＳ４３１で、複数のイントラ予測モードの中で現在の符号化単位のイントラ予測モード（ＩＰＭ）を決定した後に、この選択されたＩＰＭをイントラ予測部１１０に通知する。例えば、ステップＳ４３１で、制御部１８０が決定したＩＰＭは、ユーザーにより決定されたＩＰＭであり得る。一方、ステップＳ４３２で、イントラ予測部１１０は、この通知されたＩＰＭに従って、図４に示した副単位０からイントラ予測を開始することにより、予測副単位１０を生成する。その後に、減算部１２０は、予測副単位１０及び予測副単位１０と同一の位置での元副単位２０を受信し、予測副単位１０と元副単位２０との間の剰余データを出力する。剰余データ符号化部１４０は、剰余データを符号化した後に、符号化されたこの剰余データをエントロピー符号化部１６０及び剰余データ復号化部１５０に出力する。剰余データ復号化部１５０は、符号化されたこの剰余データを復号化し、加算部１５５は、予測副単位１０をこの剰余データと組み合わせることにより復元副単位３０を生成する。復元副単位３０は、記憶部１３０に記憶されている。次いで、イントラ予測部１１０は、図４に示した副単位１を予測する。ＩＰＭでの副単位１のイントラ予測が副単位０の画素を必要とする場合に、イントラ予測部１１０は、イントラ予測が完了した画素、すなわち、副単位０の復元副単位３０の画素を用いて副単位１に対するイントラ予測を実行する。このような方式で、イントラ予測部１１０は、符号化単位に対するイントラ予測を完了する。

ステップＳ４４０で、ＭＵＸ１９０は、決定されたイントラ予測モード（ＩＰＭ）に関する情報及びイントラ予測により生成された副単位の剰余データを符号化する。
制御部１８０が決定したＩＰＭがユーザーの入力により選択されたＩＰＭであるが、本発明は、これに限定されず、ＩＰＭ決定は、様々な方式でなされることができる。例えば、ＩＰＭを決定する他の実施形態として、本発明の一実施形態によるイントラ予測映像符号化装置が複数のイントラ予測モードで符号化単位のイントラ予測を実行し、ＩＰＭに対する符号化単位のコストを計算した後に、最小のコストを有するイントラ予測モードを選択することも可能である。

図９は、本発明の他の実施形態によるイントラ予測符号化方法を示すフローチャートである。
図９を参照すると、ステップＳ４３３乃至ステップＳ４３７を除いては、ステップＳ４１０、４２０、及び４４０は、本発明の一実施形態によるイントラ予測符号化方法と同一の方式で行われる。ここでは、ステップＳ４３３乃至ステップＳ４３７のみについて説明する。

本発明の他の実施形態によるイントラ予測符号化方法に従って、複数のイントラ予測モードの各々に対してイントラ予測を実行する。したがって、イントラ予測モード（ＩＰＭ）の中の１つがステップＳ４３３で選択される。例えば、制御部１８０は、複数のイントラ予測モードの中のいずれか１つのＩＰＭを選択し、この選択されたＩＰＭをイントラ予測部１１０に提供することができる。または、制御部１８０は、イントラ予測モードの選択を示す命令をイントラ予測部１１０に提供し、これに従って、イントラ予測部１１０が複数のイントラ予測モードの中のいずれか１つを選択することができる。

ステップＳ４３３で、制御部１８０又はイントラ予測部１１０がイントラ予測モード（ＩＰＭ）の中の１つを選択するが、本発明は、これに限定されず、ＩＰＭ決定が様々な方式でなされることができることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には自明である。

ステップＳ４３４で、イントラ予測部１１０は、この選択されたＩＰＭに従って、図４に示した副単位０からイントラ予測を開始することにより、予測副単位１０を生成する。その後に、減算部１２０は、予測副単位１０及び予測副単位１０と同一の位置での元副単位２０を受信し、予測副単位１０と元副単位２０との間の剰余データを出力する。剰余データ符号化部１４０は、剰余データを符号化した後に、符号化されたこの剰余データをエントロピー符号化部１６０及び剰余データ復号化部１５０に出力する。剰余データ復号化部１５０は、符号化されたこの剰余データを復号化し、加算部１５５は、予測副単位１０をこの復号化された剰余データと組み合わせることにより復元副単位３０を生成する。復元副単位３０は、記憶部１３０に記憶されている。次いで、イントラ予測部１１０は、図４に示した副単位１を予測する。ＩＰＭでの副単位１のイントラ予測が副単位０の画素を必要とする場合に、イントラ予測部１１０は、イントラ予測が完了した画素、すなわち、副単位０の復元副単位３０の画素を用いて副単位１に対するイントラ予測を実行する。このような方式で、イントラ予測部１１０は、符号化単位に対するイントラ予測を完了する。

ステップＳ４３５で、イントラ予測部１１０は、この選択されたＩＰＭのコストを計算する。
複数のイントラ予測モード（ＩＰＭ）のコストの計算の際に、ステップＳ４３６で、すべてのイントラ予測モードに対してイントラ予測が完了したか否かを確認する。すべてのＩＰＭに対してイントラ予測が完了した場合には、ステップＳ４３７を実行する。あるＩＰＭに対してイントラ予測が完了しなかった場合には、ステップＳ４３３、ステップＳ４３４、及びステップＳ４３５を繰り返す。

例えば、イントラ予測部１１０は、ステップＳ４３３で、制御部１８０から図５に示した垂直イントラ予測モードを示す情報を受信し、ステップＳ４３４で、図４に示した符号化順序で符号化単位のすべての副単位を順次に予測し、これを復元する。副単位３を例にあげる。副単位０、１、及び２は、副単位３の垂直イントラ予測を実行する前に、すでに垂直方向にイントラ予測が完了し、復元されている。したがって、イントラ予測部１１０は、副単位３の垂直イントラ予測のためにこの復元された画素を使用する。すなわち、現在の副単位よりイントラ予測及び復元の順序が早い副単位の画素の全体又は一部（例えば、副単位１の最下位の４個の画素）を副単位３のイントラ予測に対する基準として使用する。イントラ予測部１１０は、制御部１８０により通知されたイントラ予測モードで符号化単位のイントラ予測及び復元を完了する。ステップＳ４３５で、イントラ予測部１１０は、復元副単位３０と元副単位２０との間のコストを計算し、これを合算することにより、符号化単位のコストを計算する。

ステップＳ４３６で、制御部１８０がすべてのイントラ予測モードに対するイントラ予測を完了していない場合には、ステップＳ４３３を繰り返す。すなわち、制御部１８０は、図６に示した水平イントラ予測モード（ＩＰＭ）をイントラ予測部１１０に示す。したがって、ステップＳ４３４で、イントラ予測部１１０は、図４に示した符号化順序で符号化単位のすべての副単位に対して水平方向のイントラ予測及び復元を実行する。副単位３を例にあげる。副単位０、１、及び２は、副単位３の水平方向のイントラ予測を実行する前に、すでに水平 方向にイントラ予測が完了し、復元されている。したがって、イントラ予測部１１０は、副単位３の水平イントラ予測のためにこの復元された画素を使用する。すなわち、現在の副単位よりイントラ予測及び復元の順序が早い副単位の画素の全体又は一部（例えば、副単位２の最右側の４個の画素及び副単位１の最下位の４個の画素）を副単位３のイントラ予測に対する基準として使用する。イントラ予測部１１０は、制御部１８０により通知されたイントラ予測モードで符号化単位のイントラ予測及び復元を完了する。ステップＳ４３５で、イントラ予測部１１０は、復元副単位３０と元副単位２０との間のコストを計算し、これを合算することにより、符号化単位のコストを計算する。

ステップＳ４３６で、制御部１８０がすべてのイントラ予測モードに対するイントラ予測を完了したか否かを確認し、このイントラ予測を完了していない場合には、ステップＳ４３３を繰り返す。すなわち、制御部１８０は、図７に示したＤＣイントラ予測モード（ＩＰＭ）をイントラ予測部１１０に示す。ステップＳ４３４で、イントラ予測部１１０は、図４に示した符号化順序で符号化単位のすべての副単位に対してＤＣイントラ予測及び復元を実行する。副単位３を例にあげる。副単位０、１、及び２は、副単位３のＤＣイントラ予測を実行する前に、すでにＤＣモードでイントラ予測が完了し、復元されている。したがって、イントラ予測部１１０は、副単位３のＤＣイントラ予測のためにこの復元された画素を使用する。すなわち、現在の副単位よりイントラ予測及び復元の順序が早い副単位の画素の全体又は一部（例えば、副単位２の最右側の４個の画素及び副単位１の最下位の４個の画素）を副単位３のイントラ予測に対する基準として使用する。イントラ予測部１１０は、制御部１８０により通知されたイントラ予測モードで符号化単位のイントラ予測及び復元を完了する。ステップＳ４３５で、イントラ予測部１１０は、復元副単位３０と元副単位２０との間のコストを計算し、これを合算することにより、符号化単位のコストを計算する。
制御部１８０は、ステップＳ４３６で、すべてのイントラ予測モードに対するイントラ予測が完了したことを確認する。
イントラ予測部１１０は、ステップＳ４３７で、イントラ予測モード（ＩＰＭ）に対して計算されたコストに基づいて最小のコストを有するＩＰＭを選択する。

本発明の実施形態においては、イントラ予測部１１０がＩＰＭに対して計算されたコストを用いて最小のコストを有するＩＰＭを選択したが、本発明は、これに限定されない。ステップＳ４３７は、各モードに従って計算されたコストを用いて、最小のコストを有するモードをイントラ予測モードとして決定するもので十分であり、イントラ予測モードとして決定する対象は、本発明の技術分野に属する者により様々に変更されることができることはもちろんである。例えば、イントラ予測部１１０は、イントラ予測モードのコストを制御部１８０に提供することができ、制御部１８０は、最小のコストを有するイントラ予測モードを選択することができる。
また、本発明の一実施形態において、３つのイントラ予測モード（ＩＰＭ）でイントラ予測を実行するものを例示しているが、本発明は、これに限定されない。例えば、図１に示した９個のイントラ予測モードを符号化単位に適用することもできる。

図１０は、本発明の一実施形態によるイントラ予測映像復号化装置の構成を示すブロック図である。図１０を参照すると、イントラ予測映像復号化装置は、デマルチプレクサー（ＤＥＭＵＸ）５１０と、イントラ復号化部５２０と、記憶部５３０と、エントロピー復号化部５６０と、剰余データ復号化部５７０と、加算部５７５と、制御部５８０とを含む。
ＤＥＭＵＸ５１０は、符号化された圧縮データをパーシング（parsing）することにより、符号化単位のイントラ予測モード（ＩＰＭ）に関する情報を取得する。
イントラ復号化部５２０は、符号化されたこのイントラ予測モードに関する情報を復号化し、符号化単位を副単位別に復元する。すなわち、イントラ復号化部５２０は、記憶部５３０に記憶されている隣接画素値を使用してイントラ予測を実行することにより、図４に示した順序で予測副単位を生成する。この予測副単位の生成は、イントラ予測映像符号化装置における予測副単位を生成する方法と同一の方法でなされる。
加算部５７５は、予測副単位を剰余データと組み合わせることにより復元された副単位を生成し、生成されたこの副単位を記憶部５３０に格納する。

図４に示した順序で予測副単位を生成するにあたり、イントラ復号化部５２０は、この復元された副単位の画素値に基づいてイントラ予測を実行する。例えば、イントラ予測モード（ＩＰＭ）情報が図６に示した水平ＩＰＭを示し、図４の副単位０、１、及び２のイントラ予測が完了した場合には、イントラ復号化部５２０は、記憶部５３０に記憶されている復元された画素値（例えば、副単位２の最右側の４個の画素値）に基づいて水平イントラ予測を実行する。
エントロピー復号化部５６０は、受信した圧縮データをエントロピー復号化することにより量子化された係数を生成する。剰余データ復号化部５７０は、量子化されたこの係数の逆量子化及び逆変換により剰余データを復元する。
加算部５７５は、復元された剰余データをイントラ予測により復元された映像情報に反映することにより、最終の映像情報を復元する。
制御部５８０は、各機能部の動作を制御することにより全般的な制御をイントラ予測映像復号化装置に提供する。

上述したイントラ予測映像復号化装置は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格に基づいて、動き推定部、動き補償部、及びデブロッキングフィルターなどをさらに含んでもよい。また、剰余データ復号化部５７０は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格に従って、剰余データだけではなく、特定のピクチュア（例えば、Ｐ又はＢピクチュア）に対する逆ＤＣＴを用いた逆変換及び逆量子化をさらに実行してもよい。本発明の一実施形態によるイントラ予測映像復号化装置は、本発明のイントラ予測復号化だけでなく、Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格に基づく映像復号化をさらに実行してもよい。

以下では、本発明の実施形態のイントラ予測復号化による映像復号化動作について説明する。
図１１は、本発明の一実施形態によるイントラ予測復号化方法を示すフローチャートである。図１１を参照すると、ＤＥＭＵＸ５１０は、ステップＳ６１０で、圧縮データを受信し、ステップＳ６２０で、この圧縮データから符号化単位のイントラ予測モード（ＩＰＭ）を示す情報を復元し、このＩＰＭ情報をイントラ復号化部５２０に提供する。

符号化単位の副単位は、ステップＳ６３０で復元される。ステップＳ６３０は、少なくともイントラ復号化部５２０、剰余データ復号化部５７０、及び加算部５７５の動作によりなされることが好ましい。具体的に、イントラ復号化部５２０は、このイントラ予測モード（ＩＰＭ）情報からＩＰＭを識別し、このＩＰＭに従って副単位別に符号化単位に対するイントラ予測を実行する。すなわち、イントラ復号化部５２０は、イントラ予測モード（ＩＰＭ）に基づいて、イントラ予測を行うのに必要とされる画素値を記憶部５３０から取得し、この画素値を用いてＩＰＭに対応するイントラ予測を行うことにより予測副単位を生成する。剰余データ復号化部５７０は、予測副単位に対応する剰余データを副単位別に復号化する。加算部５７５は、イントラ復号化部５２０から受信した予測副単位を剰余データ復号化部５７０から受信した剰余データと組み合わせることにより復元副単位を生成する。

符号化単位が複数の副単位を含むので、符号化単位の復元のためには、すべての副単位に対する復元副単位を生成しなければならない。したがって、ステップＳ６４０で、符号化単位のすべての副単位に対してイントラ予測が完了したか否かを確認する。予測される任意の副単位が残っている場合には、ステップＳ６３０は、符号化単位のすべての副単位が復元されるまで繰り返される。

本発明の一実施形態では、エントロピー復号化がエントロピー復号化部５６０により完了したことを仮定して、ステップＳ６３０がイントラ復号化部５２０、剰余データ復号化部５７０、及び加算部５７５により行われることを例示しているが、本発明は、これに限定されず、ステップＳ６３０で、エントロピー復号化が行われることもできる。この場合に、ステップＳ６３０は、イントラ復号化部５２０、エントロピー復号化部５６０、剰余データ復号化部５７０、及び加算部５７５により実行されることもできる。

以下では、本発明の一実施形態によるイントラ復号化方法を具体的な実施形態を通じて説明する。
ステップＳ６１０で、ＤＥＭＵＸ５１０は、圧縮データを受信し、ステップＳ６２０で取得したイントラ予測モード（ＩＰＭ）情報は、図６に示した水平ＩＰＭを示す。
イントラ復号化部５２０は、ステップＳ６３０で、図４に示した順序で副単位別に水平イントラ予測を行う。すなわち、イントラ復号化部５２０は、記憶部５３０から検索された副単位０の左側に隣接した４個の画素値を用いてイントラ予測により４×４副単位０の１６個の画素値を復元する。剰余データ復号化部５７０は、副単位０の剰余データを復号化し、加算部５７５は、予測副単位０を剰余データ復号化部５７０から受信した剰余データと組み合わせることにより、復元副単位０を生成する。復元副単位０は、記憶部５３０に記憶されている。

その後、イントラ復号化部５２０は、記憶部５３０から副単位０の最右側の４個の画素値を検索し、検索された画素値に基づいてイントラ予測により４×４副単位１の１６個の画素値を復元する。結果として生じる復元された副単位１は、記憶部５３０に記憶される。
イントラ復号化部５２０、剰余データ復号化部５７０、及び加算部５７５は、ステップＳ６４０で上述した動作を反復することにより、復元された副単位２乃至１５を生成する。符号化単位のすべての副単位に対する復元副単位を生成することにより、符号化単位のイントラ予測を完了する。

本発明の実施形態において、図５、図６、及び図７に示すように、４×４画素単位に対する副単位のイントラ予測が行われたが、本発明は、これに限定されず、８×８画素単位又は２×２画素単位などに対しても同一の動作を適用することができる。
また、符号化単位の副単位が図４に示した順序に基づいてイントラ予測が行われたが、本発明は、これに限定されず、副単位のイントラ予測を行う順序は、様々に変形されて適用されることができる。

ここで説明された本発明の実施形態によるイントラ予測符号化／復号化方法は、デジタル装備又は装置で読み取ることができる記録媒体上でコンピュータ可読コードとして実現されることもできる。イントラ予測符号化／復号化方法は、符号化された圧縮データが含まれているデジタルコンテンツの形態で実現されることもできる。デジタル装備及び装置で読み取り可能な記録媒体は、デジタル装備及び装置システムにより読み出されることができるデータを記憶することができる任意のデータ記憶装置である。デジタル装備及び装置で読み取り可能な記録媒体の例としては、読出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光学データ記憶装置、及び搬送波（有線又は無線送信経路上のインターネットを介したデータ送信のような）が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、デジタル装備及び装置で読み取り可能な記録媒体は、コンピュータ可読コードが分配される方式で記憶されて実行されることができるように、ネットワーク結合型コンピュータシステムを介して分配されることができる。さらに、本発明を遂行するための関数プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野で熟練したプログラマーにより本発明の範囲内で容易に解析されることができる。

以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。

１０ 予測副単位
２０ 元副単位
３０ 復元副単位
１１０ イントラ予測部
１２０ 減算部
１３０ 記憶部
１４０ 剰余データ符号化部
１５０ 剰余データ復号化部
１５５ 加算部
１６０ エントロピー符号化部
１８０ 制御部
１９０ マルチプレクサー
５１０ デマルチプレクサー
５２０ イントラ復号化部
５３０ 記憶部
５６０ エントロピー復号化部
５７０ 剰余データ復号化部
５７５ 加算部
５８０ 制御部

Claims (10)

1. 映像信号に対する符号化方法であって、
   イントラ予測符号化のための複数のモードのうち符号化ブロックの符号化のために使用されるモードを決定するステップと、
   前記符号化ブロックを構成する複数のサブブロックを予め設定された順序によって１つずつ選択するステップと、
   前記選択したサブブロックに含まれた複数のピクセルを前記決定した符号化モードを使用して符号化するステップと、
   を有することを特徴とする符号化方法。
2. 前記符号化するステップは、
   前記選択したサブブロックと直前に選択されて符号化されたサブブロックから復元されたサブブロック間の剰余データを抽出するステップと、
   前記抽出した剰余データを前記決定した符号化モードを使用して符号化するステップと、
   次のサブブロックに対する符号化のために前記符号化された剰余データを利用して前記選択したサブブロックを復元するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の符号化方法。
3. 前記符号化モードはイントラ予測モードであることを特徴とする請求項１に記載の符号化方法。
4. 前記符号化ブロックに対する符号化により出力される圧縮データと前記決定した符号化モードに関する情報を結合して圧縮ビット列で出力するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の符号化方法。
5. 前記符号化ブロックを構成する全てのサブブロックは、前記決定した符号化モードを使用して符号化されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の符号化方法。
6. 映像信号に対する符号化装置であって、
   イントラ予測符号化のための複数のモードのうち符号化ブロックの符号化のために使用されるモードを決定する制御部と、
   前記符号化ブロックを構成する複数のサブブロックを予め設定された順序によって１つずつ選択し、前記選択したサブブロックに含まれた複数のピクセルを前記決定した符号化モードを使用して符号化する符号化部と、
   を具備することを特徴とする符号化装置。
7. 前記符号化部は、
   前記選択したサブブロックと直前に選択されて符号化されたサブブロックから復元されたサブブロック間の剰余データを抽出する減算部と、
   前記抽出した剰余データを前記決定した符号化モードを使用して符号化する剰余データ符号化部と、
   次のサブブロックに対する符号化のために前記符号化された剰余データを利用して前記選択したサブブロックを復元する剰余データ復元部と、
   を具備することを特徴とする請求項６に記載の符号化装置。
8. 前記符号化モードはイントラ予測モードであることを特徴とする請求項６に記載の符号化装置。
9. 前記符号化ブロックに対する符号化により出力される圧縮データと前記決定した符号化モードに関する情報を結合して圧縮ビット列で出力する結合部をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載の符号化装置。
10. 前記符号化部は、
    前記符号化ブロックを構成する全てのサブブロックを前記決定した符号化モードを使用して符号化することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の符号化装置。

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