JP5477343B2 - 画像符号化装置、画像符号化方法及び画像符号化プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像符号化技術に関し、特に画面内符号化技術に関する。

動画像符号化の国際標準であるＭＰＥＧ−４ ＡＶＣでは、一画面内で処理を完結させる画面内符号化の方式としてイントラ予測と呼ばれる方式を採用している。イントラ予測は、処理対象となるブロックに隣接した既復号サンプル値を、指定された予測方向に複製することにより処理対象ブロックの予測画像を作り出すものである。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣでは図１（ａ）、（ｂ）に示す９種類の予測方向が定義されており、各ブロックにおいて予測方向を示すイントラ予測モードのモード番号を伝送することにより、適切な予測方向を指定する構成をとる。

予測方向の定義数を拡張することにより予測画像品質を高めることができる。図２（ａ）の符号２０１は、１７種類の予測方向の定義例を示したものであり、図２（ｂ）の符号２０２は、３４種類の予測方向の定義例を示したものである。しかしながら予測方向の定義数の増加はイントラ予測モードの伝送情報量の増加につながる。予測方向の定義数が増加するにつれ、全発生符号量のうちイントラ予測モードの占める割合が増加するため、効率的な伝送方法の必要性が高まる。

特許文献１には、伝送する画面内予測モードの総数を減らすことにより、画面内予測モードの符号量を削減する手段が記載されている。特許文献１の方法は、複数のブロックの画面内予測モードを所定の統合単位分走査して、統合単位内のすべての画面内予測モードが同一である場合に統合単位で一つの画面内予測モードを伝送することにより、伝送する画面内予測モードを減らすものである。

特開２００９−２４６９７５号公報

一般に、イントラ予測では、画像の符号化対象ブロックに隣接するブロックのイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードが符号化対象ブロックにおいても選択される可能性が高いと仮定したイントラ予測モードの発生確率モデルを前提にイントラ予測モードを符号化している。現状用いられている方法の一例としては、簡易的に上記発生確率モデルを設定する方法があるが、現実のイントラ予測モードの発生確率を十分に反映させたものとなっておらず、イントラ予測モードを効率的に符号化することが難しかった。各ブロックで適応的に最適な発生確率モデルを設定する方法は、イントラ予測モードの効率的な符号化が可能になる一方、イントラ予測処理の複雑化に繋がる。

特許文献１の方法は、適切な確率モデルを設定できるものでないから、上述の課題は依然として解決されない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、イントラ予測処理の複雑化を抑制し、符号化効率をより一層向上させることのできる画像符号化技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の画像符号化装置は、ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定する情報を符号化する画像符号化装置であって、符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択部（５０９）と、符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部（６０１）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードに基づき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成部（６０２）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出する優先予測モード判定フラグ算出部（６０３）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合にその優先予測モードを特定する情報を前記リストにしたがって導出する優先予測モードインデックス導出部（６０５）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合にその非優先予測モードを特定する情報を前記リストに基づき導出する非優先予測モードインデックス導出部（６０７）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合はその優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合はその非優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報とともに符号化する符号化部（６０４、６０６、６０８）とを備える。前記優先予測モードリスト作成部（６０２）は、複数の前記参照ブロックの異なる画面内予測モードの数によらず、いずれの符号化対象ブロックでも所定数の要素を持つ前記リストを作成する。

本発明の別の態様は、画像符号化方法である。この方法は、ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定する情報を符号化する画像符号化方法であって、符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択ステップと、符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを取得し、その取得した画面内予測モードに基づき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成ステップと、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出する優先予測モード判定フラグ算出ステップと、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合にその優先予測モードを特定する情報を前記リストにしたがって導出する優先予測モードインデックス導出ステップと、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合にその非優先予測モードを特定する情報を前記リストに基づき導出する非優先予測モードインデックス導出ステップと、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合はその優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合はその非優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報とともに符号化する符号化ステップとを備える。前記優先予測モードリスト作成ステップは、複数の前記参照ブロックの異なる画面内予測モードの数によらず、いずれの符号化対象ブロックでも所定数の要素を持つ前記リストを作成する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、イントラ予測処理の複雑化を抑制し、符号化効率を向上させることができる。

９パターンのイントラ予測モードの予測方向を説明する図である。 １７パターン、３４パターン及び１８パターンのイントラ予測モードの予測方向を説明する図である。 イントラ予測モードを符号化するための符号化木を説明する図である。 図３の符号化木に従いイントラ予測モードを伝送するための符号化構文を説明する図である。 実施の形態に係るイントラ予測モードの符号化方法を実行するための画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図５のイントラ予測モード符号化部の第１の実施例の詳細な構成を示すブロック図である。 図６のイントラ予測モード符号化部によるイントラ予測モード符号化手順を説明するフローチャートである。 実施の形態に係るイントラ予測モードの復号方法を実行するための画像復号装置の構成を示すブロック図である。 図８のイントラ予測モード復号部の第１の実施例の詳細な構成を示すブロック図である。 図９のイントラ予測モード復号部によるイントラ予測モード復号手順を説明するフローチャートである。 第１の実施例における優先予測モードリストを算出する手順を説明するフローチャートである。 第１の実施例における優先予測モード判定フラグ、優先予測モードインデックスを算出する手順を説明するフローチャートである。 第１の実施例における非優先予測モードインデックスを算出する手順を説明するフローチャートである。 第１の実施例における非優先予測モードインデックスを符号化する手順を説明するフローチャートである。 第１の実施例における非優先予測モードインデックスを復号する手順を説明するフローチャートである。 第１の実施例における対象予測モードを算出する手順を説明するフローチャートである。 第２の実施例のイントラ予測モード符号化部の動作を説明するフローチャートである。 画像のブロック構成と参照ブロックを説明する図である。 第２の実施例における優先予測モードリストを算出する手順を説明するフローチャートである。 第２の実施例における非優先予測モードインデックスを符号化する処理を説明するフローチャートである。 第２の実施例のイントラ予測モード復号部の動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における非優先予測モードインデックスを復号する手順を説明するフローチャートである。 第１の実施例の符号化装置／復号装置に対応するイントラ予測モードの符号化構文を説明する図である。 第２の実施例の符号化装置／復号装置に対応するイントラ予測モードの符号化構文を説明する図である。 第３の実施例における優先予測モードリストを算出する手順を説明するフローチャートである。 第３の実施例における優先予測モードリストの算出に用いる参照テーブルの例を示す図である。

まず、本発明の実施の形態の前提となる技術を説明する。

以下の説明において、「処理対象ブロック」とは、画像符号化装置による符号化処理の場合は、符号化対象ブロックのことであり、画像復号装置による復号処理の場合は、復号対象ブロックのことである。「既処理ブロック」とは、画像符号化装置による符号化処理の場合は、符号化済みの復号されたブロックのことであり、画像復号装置による復号処理の場合は、復号済みのブロックのことである。以下、断りのない限り、この意味で用いる。

［符号化木］
図３は、図１の９パターンのイントラ予測モードを符号化するための符号化木を説明する図である。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣにおけるイントラ予測モードの伝送方法は、図３（ａ）の符号３０１に示す符号化木に従う。図中、内部節点（円）は符号を、葉（四角）はイントラ予測のモード番号を割り当てる。葉のうち符号３０２は優先予測モードである。優先予測モードについては後述する。例えば、優先予測モードに対しては“１”が、モード７に対しては符号“０１１１”が割り当てられる。

図４は、図３の符号化木に従いイントラ予測モードを伝送するための符号化構文を説明する図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇは優先予測モードかどうかを特定する構文要素、ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅはモード番号を表す構文要素である。復号時にはまず１ビットのｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇを符号化系列から読み出し、ｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇが１であるときにはイントラ予測モードを優先予測モードと設定し次の構文へ移る。そうでないときはさらに３ビットのｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇの読み出しを行い、イントラ予測モードをｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅが示す予測モードとして設定する。

図２（ａ）に示す１７パターンのイントラ予測モードを符号化するためには、図３（ｂ）の符号３０３で示す符号化木に従い、同様の伝送方法を用いることができる。

［優先予測モード］
優先予測モードを決定するために、処理対象ブロックに隣接する既処理隣接ブロックを参照する。既処理隣接ブロックは、処理対象ブロックの左側に隣接しかつ最も上側に位置するブロック（「参照ブロックＡ」と呼ぶ）と、処理対象ブロックの上側に隣接しかつ最も左側に位置するブロック（「参照ブロックＢ」と呼ぶ）とする。

既処理隣接参照ブロックの例について図１８を用いて説明する。図中の処理対象ブロック１８０１に対し空間的に上側または／および左側に位置するブロック（符号１８０２から１８１１）はすべて既処理であり、そうでないブロック（符号１８１２から１８１５）は未処理となる。処理対象ブロック１８０１の左側に隣接するブロックはブロック１８０７とブロック１８０９の２つであるが、そのうち上側に位置するブロック１８０７を参照ブロックＡとする。また処理対象ブロック１８０１の上側に隣接するブロックはブロック１８０３のみであり、このブロック１８０３を参照ブロックＢとする。

参照ブロックＡ、参照ブロックＢのイントラ予測モード番号をそれぞれｍｏｄｅＩｄｘＡ，ｍｏｄｅＩｄｘＢとするとき、処理対象ブロックの優先予測モードのインデックスｍｐｍＩｄｘを以下の式で表す。
ｍｐｍＩｄｘ＝ｍｉｎ（ｍｏｄｅＩｄｘＡ，ｍｏｄｅＩｄｘＢ）
すなわち優先予測モードは参照ブロックのイントラ予測モードのどちらかと一致する。

［優先予測モードと符号化木の関係］
図３の符号化木は、優先予測モードに対しては１ビットの符号を、そうでないモードには一様に１＋３＝４ビットの符号を割り当てるものであり、次の確率モデルに従うものである。
ｐ（ｍｐｍ）≧０．５， ただしｍｐｍは優先モードを表す。
ｐ（ｍ）＝０．０６２５＝（１−ｐ（ｍｐｍ））／８， ただしｍ≠ｍｐｍ

このような伝送方法をとることの利点は、処理対象の予測モードが優先予測モードと等しいか予測モードに対し短い符号語を割り当てることにより、平均的にイントラ予測モードの符号量を削減できることである。

しかしながら、実際の優先予測モードの発生確率は平均ｐ（ｍｐｍ）＝０．２程度であり、図３の符号化木が必ずしも現実のイントラ予測モードの発生分布に則したものでなく、上記手法は符号化効率を向上させるための最適な方法とは言えない。

符号化効率を向上させることにのみ着目するのであれば、例えば、既処理ブロックの予測モード分布に応じて符号化木を適応的に切り替える手法が有効であるが、そのような手法は各ブロックにおける条件判断、処理分岐が必要となり、回路規模の増大、処理の複雑化を伴う。

本実施の形態では、回路規模の増大や処理の複雑化を抑えた上で符号化効率を向上させる。

［符号化装置］
本発明を実施する好適な画像符号化装置について図面を参照して説明する。図５は実施の形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。実施の形態の画像符号化装置は、減算部５０１と、直交変換・量子化部５０２と、逆量子化・逆変換部５０３と、加算部５０４と、復号画像メモリ５０５と、イントラ予測部５０６と、テクスチャ情報符号化部５０７と、イントラ予測モード符号化部５０８と、イントラ予測モード選択部５０９とを備える。本発明の実施の形態は画面内予測に注目したものであるため、画面間予測に関連する構成要素については図示せず、説明を省略する。

イントラ予測モード選択部５０９は、画像のブロック毎に最適な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をイントラ予測部５０６と、イントラ予測モード符号化部５０８に与える。

イントラ予測モード符号化部５０８は、入力されたイントラ予測モードを可変長符号化してイントラ予測モードビットストリームを出力する。イントラ予測モード符号化部５０８の詳細な構成と動作については後述する。

イントラ予測部５０６は、入力されたイントラ予測モードと、復号画像メモリ５０５に記憶した隣接ブロックの既復号画像を用いてイントラ予測画像を生成し、生成したイントラ予測画像を減算部５０１へ与える。

減算部５０１は、符号化対象の原画像からイントラ予測画像を減ずることにより差分画像を生成し、生成した差分信号を直交変換・量子化部５０２に与える。

直交変換・量子化部５０２は、差分画像に対し直交変換・量子化をしてテクスチャ情報を生成し、生成したテクスチャ情報を逆量子化・逆変換部５０３とテクスチャ情報符号化部５０７に与える。

テクスチャ情報符号化部５０７は、テクスチャ情報をエントロピー符号化してテクスチャ情報ビットストリームを出力する。

逆量子化・逆変換部５０３は、直交変換・量子化部５０２から受け取ったテクスチャ情報に対し逆量子化・逆直交変換をして復号差分信号を生成し、生成した復号差分信号を加算部５０４に与える。

加算部５０４は、イントラ予測画像と復号差分信号を加算して復号画像を生成し、生成した復号画像を復号画像メモリ５０５に格納する。

［復号装置］
本発明を実施する好適な画像復号装置について図面を参照して説明する。図８は実施の形態に係る動画像復号装置の構成を示すブロック図である。実施の形態の画像復号装置は、テクスチャ情報復号部８０１と、逆量子化・逆変換部８０２と、イントラ予測モード復号部８０３と、加算部８０４と、復号画像メモリ８０５と、イントラ予測部８０６とを備える。本発明の実施の形態は画面内予測に注目したものであるため、画面間予測に関連する構成要素は図示せず、説明を省略する。

図８の画像復号装置の復号処理は、図５の画像符号化装置の内部に設けられている復号処理に対応するものであるから、図８の逆量子化・逆変換部８０２、加算部８０４、復号画像メモリ８０５、およびイントラ予測部８０６の各構成は、図５の画像符号化装置の逆量子化・逆変換部５０３、加算部５０４、復号画像メモリ５０５、およびイントラ予測部５０６の各構成とそれぞれ対応する機能を有する。

イントラ予測モード復号部８０３は、入力されたイントラ予測モードビットストリームをエントロピー復号してイントラ予測モードを生成し、生成したイントラ予測モードをイントラ予測部８０６に与える。イントラ予測モード復号部８０３の詳細な構成と動作については後述する。

イントラ予測部８０６は、入力されたイントラ予測モードと、復号画像メモリ８０５に記憶した隣接ブロックの既復号画像を用いてイントラ予測画像を生成し、生成したイントラ予測画像を加算部８０４へ与える。

テクスチャ情報復号部８０１は、テクスチャ情報をエントロピー復号してテクスチャ情報を生成する。生成したテクスチャ情報を逆量子化・逆変換部８０２に与える。

逆量子化・逆変換部８０２は、テクスチャ情報復号部８０１から受け取ったテクスチャ情報に対し逆量子化・逆直交変換をして復号差分信号を生成し、生成した復号差分信号を加算部８０４に与える。

加算部８０４は、イントラ予測画像と復号差分信号を加算して復号画像を生成し、生成した復号画像を復号画像メモリ８０５に格納し、出力する。

本発明の実施の形態に係るイントラ予測モード符号化及び復号処理は、図５の動画像符号化装置のイントラ予測モード符号化部５０８及び図８の動画像復号装置のイントラ予測モード復号部８０３において実施される。以下、実施の形態に係るイントラ予測モード符号化及び復号処理の詳細を説明する。

［符号化ブロック］
実施の形態では、図１８で示されるように、画面を矩形ブロックにて階層的に分割するとともに、各ブロックに対し所定の処理順による逐次処理を行う。分割する各ブロックを符号化ブロックとよぶ。図１８のブロック１８１７は、実施の形態において分割の最大単位であり、これを最大符号化ブロックとよぶ。図１８のブロック１８１６は、実施の形態において分割の最小単位であり、これを最小符号化ブロックとよぶ。以下最小符号化ブロックを４×４画素、最大符号化ブロックを１６×１６画素として説明を行う。

［予測ブロック］
符号化ブロックのうち、イントラ予測を行う単位を予測ブロックと呼ぶ。予測ブロックは最小符号化ブロック以上、最大符号化ブロック以下のいずれかの大きさを持つ。図１８ではブロック１８０２、１８０３、および１８０４が１６×１６ブロック、ブロック１８０５、１８１０、１８１１、および１８０１が８×８ブロック、ブロック１８０６、１８０７、１８０８、１８０９が４×４ブロックである。ブロック１８１２、１８１３、１８１４、１８１５は未処理ブロックであり、符号化ブロックサイズが確定していない。符号化手順においては最適な予測ブロックサイズを決定し、予測ブロックサイズを伝送する。復号手順においてはビットストリームより予測ブロックサイズを取得する。以下、予測ブロックを処理単位として説明を行う。

［参照ブロックと参照イントラ予測モード］
参照ブロックは、処理対象ブロックの左側に隣接しかつ最も上側に位置するブロックであるブロックＡと、処理対象ブロックの上側に隣接しかつ最も左側に位置するブロックであるブロックＢである。ブロックＡの予測モードをｒｅｆＭｏｄｅＡ、ブロックＢの予測モードをｒｅｆＭｏｄｅＢとする。各参照ブロックのイントラ予測モードを「参照イントラ予測モード」と呼ぶ。参照ブロックが存在しないときの参照イントラ予測モードは直流予測モード（「平均値モード」ともいう）に設定する。

（第１の実施例）
［予測ブロックサイズとイントラ予測モード］
予測ブロックのサイズに応じて、イントラ予測モードの構成を切り替える。４×４ブロックでは図２（ａ）の符号２０１に示す１７パターンのイントラ予測モードを定義し、８×８ブロックと１６×１６ブロックに対しては、図２（ｂ）の符号２０２に示す３４パターンのイントラ予測モードを定義する。

［符号化手順］
本発明に係る実施の形態によるイントラ予測モードの符号化方法の第１の実施例について説明する。図６は図５のイントラ予測モード符号化部５０８の第１の実施例の詳細な構成のブロック図である。第１の実施例のイントラ予測モード符号化部５０８は、イントラ予測モードメモリ６０１、優先予測モードリスト作成部６０２、優先予測モード判定フラグ算出部６０３、優先予測モード判定フラグ符号化部６０４、優先予測モードインデックス算出部６０５、優先予測モードインデックス符号化部６０６、非優先予測モードインデックス算出部６０７、非優先予測モードインデックス符号化部６０８、及び優先予測モード判定部６０９を備える。以下、図７のフローチャートも参照しながら、イントラ予測モードの符号化手順を説明する。

優先予測モードリスト作成部６０２は、イントラ予測モードメモリ６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを作成し、優先予測モードリストサイズｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを決定する（ステップＳ７０１）。優先予測モードリスト作成手順の詳細については後述する。また、対象イントラ予測モードをイントラ予測モードメモリ６０１に記憶する。本実施例においては、優先予測モードリストサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅは１もしくは２のどちらかが設定され、参照モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが等しい時にｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅは１となり、参照モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが異なる時にｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅは２となる。

優先予測モード判定フラグ算出部６０３は、対象予測モードと優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを取得し、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを算出する。また、優先予測モードインデックス算出部６０５は、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを算出し（ステップＳ７０２）、優先予測モード判定フラグ符号化部６０４は、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを符号化する（ステップＳ７０３）。優先予測モード判定フラグ、優先予測モードインデックス算出手順の詳細については後述する。

優先予測モード判定部６０９は、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを判定する（ステップＳ７０４）。

優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｔｒｕｅである場合は、優先予測モードインデックス符号化部６０６は、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを判定し（ステップＳ７０５）、ｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ＝１のときは優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘが常に０となるため、ｍｐｍＩｎｄｅｘの符号化を行わず、処理を終了する。ｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ＝２であるならば、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを符号化し（ステップＳ７０６）、処理を終了する。

優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｆａｌｓｅである場合は、非優先予測モードインデックス算出部６０７は、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを算出し（ステップＳ７０７）、非優先予測モードインデックス符号化部６０８は、算出した非優先予測モードｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの符号化を行う（ステップＳ７０８）。非優先予測モードインデックス算出手順、および非優先予測モード符号化手順の詳細については後述する。

［優先予測モードリスト作成手順］
図７のステップＳ７０１の優先予測モードリスト作成手順の詳細を図１１のフローチャートを参照して説明する。

優先予測モードリスト作成部６０２は、イントラ予測モードメモリ６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを比較する（ステップＳ１１０１）。

ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが等しい場合は、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］＝ｒｅｆＭｏｄｅＡと設定し（ステップＳ１１０２）、さらにｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ＝１と設定し（ステップＳ１１０３）、図７のステップＳ７０２へ進む。

ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢ異なる場合は、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］＝ｍｉｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ），ｍｐｍＬｉｓｔ［１］＝ｍａｘ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）と設定し（ステップＳ１１０４）、さらにｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ＝２と設定し（ステップＳ１１０５）、図７のステップＳ７０２へ進む。

［優先予測モード判定フラグ、優先予測モードインデックス算出手順］
図７のステップＳ７０２の優先予測モード判定フラグと優先予測モードインデックス算出手順の詳細を図１２のフローチャートを参照して説明する。

本手順においては、ｍｐｍＬｉｓｔを昇順に走査することにより処理を進める。優先予測モード判定フラグ算出部６０３、及び優先予測モードインデックス算出部６０５は、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇと、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘをそれぞれｆａｌｓｅ、０で初期化する。ｍｐｍＬｉｓｔを走査するための変数ｉを０で初期化する（ステップＳ１２０１）。

変数ｉがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ未満であるなら（ステップＳ１２０２）、すなわちまだｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えていないなら、ｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］とｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘを比較する（ステップＳ１２０３）。ｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］とｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘが等しい場合は、対象予測モードが優先予測モードリストのｉ番目の要素と等しいことを示し、ｍｐｍＦｌａｇをｔｒｕｅに、ｍｐｍＩｎｄｅｘをｉにそれぞれ設定し（ステップＳ１２０４）、図７のステップＳ７０３へ進む。ｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］とｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘが異なる場合は、ｉを一つ増やし（ステップＳ１２０５）、走査を継続する。

ステップＳ１２０２において、変数ｉがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ以上であるとき、すなわち、ｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えたときに、優先予測モード判定フラグ、優先予測モードインデックス算出手順を終了し、図７のステップＳ７０３へ進む。このときは対象予測モードが優先予測モードリストに含まれないことを示し、ｍｐｍＦｌａｇとｍｐｍＩｎｄｅｘの再設定は行われない。すなわち、ｍｐｍＦｌａｇ＝ｆａｌｓｅ、ｍｐｍＩｎｄｅｘ＝０となる。

［非優先予測モードインデックス算出手順］
図７のステップＳ７０７の非優先予測モードインデックス算出手順の詳細を図１３のフローチャートを参照して説明する。

本手順においては、ｍｐｍＬｉｓｔをインデックスの降順に走査することにより処理を進める。非優先予測モードインデックス算出部６０７は、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘで初期化し、ｍｐｍＬｉｓｔを走査するための変数ｉをｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ−１で初期化する（ステップＳ１３０１）。

変数ｉが０以上であるなら（ステップＳ１３０２）、すなわちまだｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えていないなら、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］を比較する（ステップＳ１３０３）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］より大きいなら、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの値から１を減ずる（ステップＳ１３０４）。変数ｉの値から１を減じて（ステップＳ１３０５）、走査を継続する。

ステップＳ１３０２において、変数ｉが０未満であるとき、すなわちｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えたときに、非優先予測モードインデックス算出手順を終了し、図７のステップＳ７０８へ進む。

［非優先予測モードインデックス符号化手順］
図７のステップＳ７０８の非優先予測モードインデックス符号化手順の詳細を図１４のフローチャートを参照して説明する。

非優先予測モードインデックス符号化部６０８は、対象ブロックサイズを判定する（ステップＳ１４０１）。

対象ブロックが４×４ブロックであるとき、１７パターンのイントラ予測が定義されている。上述した非優先予測モードインデックス算出手順において、優先予測モードの数が１つである場合はｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，１５］のいずれかの値に変換され、優先予測モードの数が２つである場合はｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，１４］のいずれかの値に変換されている。いずれの場合においてもｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを固定長で表現するのに４ビットで十分であるため、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘに対し４ビットの固定長符号化を行い（ステップＳ１４０２）、処理を終了する。

対象ブロックが８×８ブロックまたは１６×１６ブロックであるとき、３４パターンのイントラ予測が定義されている。上述した非優先予測モードインデックス算出手順において、優先予測モードの数が１つである場合はｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，３２］のいずれかの値に変換され、優先予測モードの数が２つである場合はｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，３１］のいずれかの値に変換されている。優先予測モードの数が１つである場合においては、３３パターンの非優先予測モードインデックスを取り得るために、５ビットの固定長では十分でないため、可変長の符号化が必要となる。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘが３１未満のときは（ステップＳ１４０３）、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘに対し５ビットの固定長符号化を行い（ステップＳ１４０４）、処理を終了する。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘが３１以上のときは（ステップＳ１４０５）、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘが３１であれば、６ビット系列“１１１１１０”を符号化し（ステップＳ１４０６）、 ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘが３２であれば、６ビット系列“１１１１１１”を符号化し（ステップＳ１４０７）、処理を終了する。

本実施例においては、４×４ブロックに対し図２（ａ）の符号２０１の１７パターンを定義した。その理由は、４×４ブロックの非優先予測モードインデックスを簡潔に符号化／復号するためである。符号２０１は、１８０度を１６分割することによる１１．２５（＝１８０／１６）度単位で予測方向を表現することを基本とするが、モード９とモード８の間のみ２５度の方向差が生まれ、当該方向の予測精度の低下を伴う。符号２０１でなく、図２（ｃ）の符号２０３の１８パターンを定義する場合を考える。１８パターンの定義は、５度単位の予測方向をすべて表現でき、符号２０１に見られる予測精度の低下は見られないという長所がある。その場合は、優先予測モードの数が１つである場合はｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，１６］のいずれかの値に変換され、優先予測モードの数が２つである場合はｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，１５］のいずれかの値に変換されることになる。優先予測モードの数が１つである場合に１６パターンの非優先予測モードインデックスを取りうることになり、本実施例の８×８ブロック、１６×１６ブロックの例と同様、可変長符号化を行う必要があり、処理が煩雑となる。８×８ブロック、１６×１６に対し図２（ｄ）の符号２０４の３３パターンを定義する構成を取った場合は、４ｘ４ブロックの処理と同様５ビットの固定長符号化が可能となるが、イントラ予測モードの候補数が減るために、符号化効率の劣化が発生することになる。このように、イントラ予測モードの候補数と処理の煩雑度はトレードオフの関係となるが、４×４ブロックは、８×８、１６×１６ブロックと比較し小さい角度差による予測精度品質の差が少ないことと、４×４ブロックに係る演算量の影響が８×８、１６×１６ブロックと比較し大きいことから、４×４ブロックに対しては符号２０１の１７パターン、８×８、１６×１６ブロックに対しては符号２０２の３４パターンを定義するものとした。

［復号手順］
本発明に係る実施の形態によるイントラ予測モードの復号方法の第１の実施例について説明する。図９は図８のイントラ予測モード復号部８０３の第１の実施例の詳細な構成のブロック図である。第１の実施例のイントラ予測モード復号部８０３は、イントラ予測モードメモリ９０１、優先予測モードリスト作成部９０２、優先予測モード判定フラグ復号部９０３、優先予測モードインデックス復号部９０４、優先予測モード算出部９０５、非優先予測モードインデックス復号部９０６、及び非優先予測モード算出部９０７を備える。

図９のイントラ予測モード復号部８０３におけるイントラ予測モード復号処理は、図６のイントラ予測モード符号化部５０８におけるイントラ予測モード符号化処理に対応するものであるから、図９のイントラ予測モードメモリ９０１、優先予測モードリスト作成部９０２の各構成は、図６のイントラ予測モードメモリ６０１、優先予測モードリスト作成部６０２の各構成とそれぞれ同一の機能を有する。

以下、図１０のフローチャートも参照しながら、イントラ予測モードの復号手順を説明する。

優先予測モードリスト作成部９０２は、イントラ予測モードメモリ９０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを作成し、優先予測モードリストのサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅを決定する（ステップＳ１００１）。優先予測モードリスト作成手順は図６の優先予測モードリスト作成部６０２における優先予測モードリスト作成手順と同様、図１１のフローチャートで示す手続きに従うため、詳細説明を省略する。

優先予測モード判定フラグ復号部９０３は、符号化系列から１ビット読み込み、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを復号し（ステップＳ１００２）、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇの値を判定する（ステップＳ１００３）。

優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｔｒｕｅである場合は、優先予測モードインデックス復号部９０４は、優先予測モードの数ｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅを判定する（ステップＳ１００４）。ｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅが１つであれば、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを０に設定する（ステップＳ１００５）。ｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅが２つであれば、符号化系列からさらに１ビットを読み込み、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを復号する（ステップＳ１００６）。さらに、優先予測モード算出部９０５は、優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔのｍｐｍＩｎｄｅｘ番目の要素ｍｐｍＬｉｓｔ［ｍｐｍＩｎｄｅｘ］を対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘとし（ステップＳ１００７）、処理を終了する。

優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｆａｌｓｅである場合は、非優先予測モードインデックス復号部９０６は、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを復号し（ステップＳ１００８）、非優先予測モード算出部９０７は、算出したｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを元に対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘを算出する（ステップＳ１００９）。対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘをイントラ予測モードメモリ９０１に格納し、処理を終了する。非優先予測モードインデックスの復号手順、および対象予測モード算出手順については後述する。

［非優先予測モードインデックス復号手順］
図１０のステップＳ１００８の非優先予測モードインデックス復号手順の詳細を図１５のフローチャートを参照して説明する。

非優先予測モードインデックス復号部９０６は、対象ブロックサイズを判定する（ステップＳ１５０１）。

対象ブロックが４×４ブロックであるとき、４ビットの固定長復号を行い、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとする（ステップＳ１５０２）。

対象ブロックが８×８ブロックまたは１６×１６ブロックであるとき、まず５ビットの固定長復号を行い、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとする（ステップＳ１５０３）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの値を判定する（ステップＳ１５０４）。

ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘが“１１１１１”でないときは、非優先予測モードインデックス復号手順を終了し、図１０のステップＳ１００９に進む。

ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘが“１１１１１”であるときは、さらに１ビットｎｅｘｔＢｉｔの復号を行い（ステップＳ１５０５）、ｎｅｘｔＢｉｔの値を判定する（ステップＳ１５０６）。ｎｅｘｔＢｉｔが“０”であれば、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを３１と設定した上で、非優先予測モードインデックス復号手順を終了し、図１０のステップＳ１００９に進む。ｎｅｘｔＢｉｔが“０”であれば、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを３２と設定した上で、非優先予測モードインデックス復号手順を終了し、図１０のステップＳ１００９に進む。

［予測モード算出手順］
図１０のステップＳ１００９の予測モード算出手順の詳細を図１６のフローチャートを参照して説明する。

本手順においては、ｍｐｍＬｉｓｔをインデックスの昇順に走査することにより処理を進める。非優先予測モード算出部９０７は、対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘを非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘで初期化し、ｍｐｍＬｉｓｔを走査するための変数ｉを０で初期化する（ステップＳ１６０１）。

変数ｉがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ未満であるなら（ステップＳ１６０２）、すなわちまだｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査していないのであれば、ｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘとｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］を比較する（ステップＳ１６０３）。ｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］以上であれば、ｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘの値に１を加える（ステップＳ１６０４）。変数ｉの値に１を加えて（ステップＳ１６０５）、走査を継続する。

ステップＳ１６０２において、ｉがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ以上になったとき、すなわちｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えたときに処理を終了する。

図２３は本実施例の符号化装置により出力され、また復号装置で解釈される符号化ストリームのイントラ予測モードの符号化構文である。

（第２の実施例）
本実施例においては、優先予測モードリスト作成時に、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが同一の場合に、参照予測モードと異なる予測モードを優先予測モードリストに追加することにより、常に２つの優先予測モードを設定する点が実施例１と異なる。このような動作を行うことにより、以降の符号化／復号処理の処理分岐を少なくし、処理の簡略化を実現するものである。

［予測ブロックサイズとイントラ予測モード］
本実施例では、予測ブロックのサイズに応じて、イントラ予測モード構成を切り替える。

本実施例においては、４×４ブロックでは図２の符号２０３に示す１８パターンを定義し、８×８ブロックと１６×１６ブロックに対しては、図２の符号２０１のパターンに符号２０２のパターンを加えた３４パターンを定義する。１８パターン及び３４パターンの定義は、それぞれ１１．２５度単位、７．１２５単位のすべての予測方向を表現できる点で、一部表現できない方向を有する１７パターン及び３３パターンの定義と比べ、予測精度が低下しないという長所がある。実施例１との違いは、４×４ブロックのイントラ予測モード構成である。本実施例では、常に２つの優先予測モードを設定するものであるため、１８パターンのイントラ予測モードを定義した場合であっても、常に非優先予測モードを１６パターンに固定することができるため、非優先予測モードを固定長符号化するに当たり過不足ない符号割当てが可能である。

［符号化手順］
本発明に係る実施の形態によるイントラ予測モードの符号化方法の第２の実施例について説明する。第２の実施例におけるイントラ予測モード符号化部５０８の構成は、図６に示した第１の実施例と同様であるが、優先予測モードリスト作成部６０２、優先予測モードインデックス符号化部６０６、及び非優先予測モードインデックス符号化部６０８の詳細な動作は第１の実施例とは異なる。以下、図１７のフローチャートを参照して、イントラ予測モードの符号化手順を説明する。

優先予測モードリスト作成部６０２は、イントラ予測モードメモリ６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードを取得し、優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを作成し、優先予測モードリストサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅを決定する（ステップＳ１７０１）。優先予測モードリスト作成手順の詳細については後述する。また、対象イントラ予測モードをイントラ予測モードメモリ６０１に記憶する。本実施例においては、優先予測モードリストサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅが常に２となるように優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを作成する点が第１の実施例とは異なる。

優先予測モード判定フラグ算出部６０３、及び優先予測モードインデックス算出部６０５は、対象予測モードと優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを取得し、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇと、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを算出し（ステップＳ１７０２）、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを符号化する（ステップＳ１７０３）。優先予測モード判定フラグ、優先予測モードインデックス算出手順の詳細は図７のＳ７０２と同様であるため、説明を省略する。

優先予測モード判定部６０９は、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを判定する（ステップＳ１７０４）。

優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｔｒｕｅである場合は、優先予測モードインデックス符号化部６０６は、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを符号化し（ステップＳ１７０５）、処理を終了する。本実施例においては、優先予測モードリストサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅを常に２と設定するものであるため、実施例１の図７における優先予測モードリストサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ判定手続き（ステップＳ７０５）が省略される。

優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｆａｌｓｅである場合は、非優先予測モードインデックス算出部６０７は、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを算出し（ステップＳ１７０６）、さらに非優先予測モードインデックス符号化部６０８は、算出した非優先予測モードｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの符号化を行う（ステップＳ１７０７）。非優先予測モードインデックス算出手順については図７のステップＳ７０７と同様であるため、説明を省略する。非優先予測モード符号化手順の詳細については後述する。

［優先予測モードリスト作成手順］
図１７のステップＳ７０１の参照イントラ予測モード決定手順の詳細を図１９のフローチャートを参照して説明する。

優先予測モードリスト作成部６０２は、イントラ予測モードメモリ６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを比較する（ステップＳ１９０１）。

ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが等しい場合は、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］＝ｒｅｆＭｏｄｅＡと設定する（ステップＳ１９０２）。ｒｅｆＭｏｄｅＡが平均値モードであるかどうかを判定し（ステップＳ１９０３）、ｒｅｆＭｏｄｅＡが平均値モードであるならば、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］＝０と設定する（ステップＳ１９０４）。ｒｅｆＭｏｄｅＡが平均値モードでないならば、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］＝２と設定する（ステップＳ１９０５）。ただし、図２の符号２０１、２０２で参照されるように、０は垂直方向予測モード、２は平均値モードを示す。ｍｐｍＬｉｓｔ［１］は、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］と値が異なるモードでなければならない。本実施例においては、ｒｅｆＭｏｄｅＡが平均値モードでないときにｍｐｍＬｉｓｔ［１］を平均値モードに設定するが、ｒｅｆＭｏｄｅＡが平均値モードであるときはｍｐｍＬｉｓｔ［１］に平均値モードを設定してしまうとｍｐｍＬｉｓｔ［１］とｍｐｍＬｉｓｔ［０］が同一になってしまう。ｍｐｍＬｉｓｔ［１］に設定する予測モードの候補は少なくとも２つ以上でなければならない。本実施例においては、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］に設定する値は予め決定されたものであり、ｒｅｆＭｏｄｅＡ、ｒｅｆＭｏｄｅＢおよび符号化過程により変動しないものとするが、例えばステップＳ１９０４においてｍｐｍＬｉｓｔ［１］＝１（水平方向予測モード）を設定するように、予め決定する値を異なるものにすることは可能である。ここで設定する値は、一般に発生頻度が高い予測モードであることが好ましい。さらにｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ＝２と設定し（ステップＳ１４０７）、図１７のステップＳ１７０２へ進む。

ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢ異なる場合は、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］＝ｍｉｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ），ｍｐｍＬｉｓｔ［１］＝ｍａｘ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）と設定し（ステップＳ１９０６）、さらにｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ＝２と設定し（ステップＳ１９０７）、図１７のステップＳ１７０２へ進む。

［非優先予測モードインデックス符号化手順］
図１７のステップＳ１７０７の非優先予測モードインデックス符号化手順の詳細を図２０のフローチャートを参照して説明する。

非優先予測モードインデックス符号化部６０８は、対象ブロックサイズを判定する（ステップＳ２００１）。

対象ブロックが４×４ブロックであるとき、１８パターンのイントラ予測が定義されている。上述した非優先予測モードインデックス算出手順において、優先予測モードの数は２つであり、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，１５］のいずれかの値に変換されている。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを固定長で表現するのに４ビットで十分であるため、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘに対し４ビットの固定長符号化を行い（ステップＳ２００２）、処理を終了する。

対象ブロックが８×８ブロックまたは１６×１６ブロックであるとき、３４パターンのイントラ予測が定義されている。上述した非優先予測モードインデックス算出手順において、優先予測モードの数が２つであるため、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，３１］のいずれかの値に変換されている。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを固定長で表現するのに５ビットで十分であるため、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘに対し５ビットの固定長符号化を行い（ステップＳ２００３）、処理を終了する。

第１の実施例においては、優先予測モードの数に応じて、非優先予測モードの数が変動するために、非優先予測モードの可変長符号化を適用することによる処理の複雑化、もしくはイントラ予測モードの候補数減少による符号化効率の低下を伴うものであった。第２の実施例においては、優先予測モードの数が２つであることが保証されているために、イントラ予測モードの候補数の減少を伴うことなく、非優先予測モードインデックスを常に固定長符号化することができ、簡便な符号化手順を保った上で、さらなる符号化効率向上を実現できる。

［復号手順］
本発明に係る実施の形態によるイントラ予測モードの復号方法の第２の実施例について説明する。第２の実施例におけるイントラ予測モード復号部８０３の構成は、図９に示した第１の実施例と同様であるが、優先予測モードリスト作成部９０２、優先予測モードインデックス復号部９０４、及び非優先予測モードインデックス復号部９０６の詳細な動作は第１の実施例とは異なる。以下、図２１のフローチャートを参照して、イントラ予測モードの復号手順を説明する。

優先予測モードリスト作成部９０２は、イントラ予測モードメモリ９０１から隣接ブロックのイントラ予測モードを取得し、優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを作成し、優先予測モードリストのサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅを決定する（ステップＳ２１０１）。第２の実施例においては、優先予測モードリストサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅが常に２となるように優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを作成する点が第１の実施例とは異なる。優先予測モードリスト作成手順は図６の優先予測モードリスト作成部６０２における優先予測モードリスト作成手順と同様、図１９のフローチャートで示す手続きに従うため、詳細説明を省略する。

優先予測モード判定フラグ復号部９０３は、符号化系列から１ビット読み込み、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを復号し（ステップＳ２１０２）、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを判定する（ステップＳ２１０３）。

優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｔｒｕｅである場合は、優先予測モードインデックス復号部９０４は、符号化系列からさらに１ビットを読み込み、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを復号する（ステップＳ２１０４）。さらに、優先予測モード算出部９０５は、優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔのｍｐｍＩｎｄｅｘ番目の要素ｍｐｍＬｉｓｔ［ｍｐｍＩｎｄｅｘ］を対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘとし（ステップＳ２１０５）、処理を終了する。第２の実施例においては、優先予測モードリストサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅを常に２と設定するため、第１の実施例の図１０における優先予測モードリストサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ判定手続き（ステップＳ１００４）が省略される。

優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｆａｌｓｅである場合は、非優先予測モードインデックス復号部９０６は、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを復号し（ステップＳ２１０６）、さらに、非優先予測モード算出部９０７は、算出したｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを元に対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘを算出する（ステップＳ２１０７）。対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘをイントラ予測モードメモリ９０１に格納し、処理を終了する。非優先予測モードインデックスの復号手順については後述する。対象予測モード算出手順については図１０のステップＳ１００９と同様であるため、説明を省略する。

［非優先予測モードインデックス復号手順］
図２１のステップＳ２１０６の非優先予測モードインデックス復号手順の詳細を図２２のフローチャートを参照して説明する。

非優先予測モード算出部９０７は、対象ブロックサイズを判定する（ステップＳ２２０１）。

対象ブロックが４×４ブロックであるとき、４ビットの固定長復号を行い、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとし（ステップＳ２２０２）、非優先予測モードインデックス復号手順を終了し、図２１のステップＳ２１０７に進む。

対象ブロックが８×８ブロックまたは１６×１６ブロックであるとき、５ビットの固定長復号を行い、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとし（ステップＳ２２０３）、非優先予測モードインデックス復号手順を終了し、図２１のステップＳ２１０７に進む。

図２４は本実施例の符号化装置により出力され、また復号装置で解釈される符号化ストリームのイントラ予測モードの符号化構文である。

（第３の実施例）
第３の実施例においては、優先予測モードリスト作成手順のみが第２の実施例と異なるため、優先予測モードリスト作成手順のみを説明し、その他の説明を省略する。

［優先予測モードリスト作成手順］
図１７のステップＳ７０１の参照イントラ予測モード決定手順の詳細を図２５のフローチャートを参照して説明する。

優先予測モードリスト作成部６０２は、イントラ予測モードメモリ６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを比較する（ステップＳ２５０１）。

ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが等しい場合は、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］＝ｒｅｆＭｏｄｅＡと設定する（ステップＳ２５０２）。ｒｅｆＭｏｄｅＡが平均値モードであるかどうかを判定し（ステップＳ２５０３）、ｒｅｆＭｏｄｅＡが平均値モードであるならば、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］＝０と設定する（ステップＳ２５０４）。ｒｅｆＭｏｄｅＡが平均値モードでないならば、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］にｒｅｆＭｏｄｅＡと予測方向の隣接した予測モードのうちモードインデックスが小さい予測モードをテーブル参照により設定する（ステップＳ２５０５）。図２６は図２の符号２０１のイントラ予測モードに対する、隣接予測モード参照テーブルの一例である。予測モード０に隣接する予測モードは１１と１２であり、そのうち値の小さな１１を予測モード０の隣接モードと設定する。さらにｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ＝２と設定し（ステップＳ２５０７）、図１７のステップＳ１７０２へ進む。

ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢ異なる場合は、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］＝ｍｉｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ），ｍｐｍＬｉｓｔ［１］＝ｍａｘ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）と設定し（ステップＳ２５０６）、さらにｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ＝２と設定し（ステップＳ２５０７）、図１７のステップＳ１７０２へ進む。

第３の実施例では、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが等しく、かつ平均値モードでないときのｍｐｍＬｉｓｔ［１］の設定方法が第２の実施例とは異なる。第２の実施例では、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが等しく、かつ平均値モードでないときにｍｐｍＬｉｓｔ［１］に対し一意にモード０を割り当てる。第３の実施例では、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが等しく、かつ平均値モードでないときにｍｐｍＬｉｓｔ［１］に対しｒｅｆＭｏｄｅＡに隣接するモードを割り当てるものである。ｒｅｆＭｏｄｅＡに隣接するモードの発生頻度は高いことが期待されるため、優先予測モードリスト作成手順の演算量は第２の実施例と比べ増加するものの、より効果的な優先予測モードリストを作成でき、符号化効率の向上が可能となる。

以上述べた第２および第３の実施例によれば、以下のような作用効果を奏する。

（１）２つの優先予測モードを利用する符号化構成において、参照予測モードが同一の場合においても、異なる予測モードを優先予測モードに加えることにより、常に優先予測モードが２つ（固定）になるような符号化構成を実現する。これにより、優先予測モードの数に依存する処理の分岐を削除でき、処理の簡略化、回路規模の削減ができる。

（２）参照予測モードが同一の場合に加える、異なる予測モードにおいては、符号化処理過程に依存しない予め設定したモードを適用する。追加候補としては水平方向予測／垂直方向予測／平均値予測等の平均的に発生頻度が高い予測モードを採用する。これにより、異なる予測モードを優先予測モードに設定する処理を低負荷で実現できるともに、平均的に優れた予測精度を担保することができる。

（３）参照予測モードが同一の場合に加える、異なる予測モードについて、参照予測モードに隣接した予測モードを採用することも可能である。（２）の場合と比べ負荷は増加するが、より優秀な予測モードを優先予測モードに設定し、符号化効率を向上させることができる。

以上述べた実施の形態の画像符号化装置および画像復号装置は、以下の作用効果を奏する。

（１）複数のイントラ予測モードから、複数の優先予測モードを設定する。優先予測モードをただ一つで表現する構成と比べ、短い符号語で表現できる優先予測モードの数が増えること、また、各優先予測モードに対し、より現実的な確率モデルに従った符号長割り当てができることから、イントラ予測モードの発生符号量を削減することができる。

（２）参照イントラ予測モードが同一である場合に対しても、暗黙的にもう一つの優先予測モードを決定する。参照イントラ予測モードが同一であるか否かに関わらず常に固定長の優先イントラ予測モードリストを作成することができるため、符号化／復号処理における優先イントラ予測モードリスト作成処理の分岐を削除して処理を簡略化することができる。さらに非優先イントラ予測モードリストが固定長であることから、符号化／復号に係る構成を単純化して、回路規模の縮小を図ることができる。

（３）暗黙的に決定するもう一つの優先予測モードについては、参照予測モード、及びこれまでの符号化／復号過程に寄らず予め設定したイントラ予測モードを用いことにより、もう一つの優先予測モード算出に係る負荷の増加を抑えることができる。ここで用いるもう一つの優先予測モードは、一般に発生頻度が高い予測モード、例えば垂直方向／水平方向／平均値成分予測モードを用いることにより符号化効率の低下を抑えることができる。

以上述べた実施の形態の動画像符号化装置が出力する動画像の符号化ストリームは、実施の形態で用いられた符号化方法に応じて復号することができるように特定のデータフォーマットを有しており、動画像符号化装置に対応する動画像復号装置がこの特定のデータフォーマットの符号化ストリームを復号することができる。

動画像符号化装置と動画像復号装置の間で符号化ストリームをやりとりするために、有線または無線のネットワークが用いられる場合、符号化ストリームを通信路の伝送形態に適したデータ形式に変換して伝送してもよい。その場合、動画像符号化装置が出力する符号化ストリームを通信路の伝送形態に適したデータ形式の符号化データに変換してネットワークに送信する動画像送信装置と、ネットワークから符号化データを受信して符号化ストリームに復元して動画像復号装置に供給する動画像受信装置とが設けられる。

動画像送信装置は、動画像符号化装置が出力する符号化ストリームをバッファするメモリと、符号化ストリームをパケット化するパケット処理部と、パケット化された符号化データをネットワークを介して送信する送信部とを含む。動画像受信装置は、パケット化された符号化データをネットワークを介して受信する受信部と、受信された符号化データをバッファするメモリと、符号化データをパケット処理して符号化ストリームを生成し、動画像復号装置に提供するパケット処理部とを含む。

以上の符号化及び復号に関する処理は、ハードウェアを用いた伝送、蓄積、受信装置として実現することができるのは勿論のこと、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）やフラッシュメモリ等に記憶されているファームウェアや、コンピュータ等のソフトウェアによっても実現することができる。そのファームウェアプログラム、ソフトウェアプログラムをコンピュータ等で読み取り可能な記録媒体に記録して提供することも、有線あるいは無線のネットワークを通してサーバから提供することも、地上波あるいは衛星ディジタル放送のデータ放送として提供することも可能である。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

５０１ 減算部、 ５０２ 直交変換・量子化部、 ５０３ 逆量子化・逆変換部、 ５０４ 加算部、 ５０５ 復号画像メモリ、 ５０６ イントラ予測部、 ５０７ テクスチャ情報符号化部、 ５０８ イントラ予測モード符号化部、 ５０９ イントラ予測モード選択部、 ６０１ イントラ予測モードメモリ、 ６０２ 優先予測モードリスト作成部、 ６０３ 優先予測モード判定フラグ算出部、 ６０４ 優先予測モード判定フラグ符号化部、 ６０５ 優先予測モードインデックス算出部、 ６０６ 優先予測モードインデックス符号化部、 ６０７ 非優先予測モードインデックス算出部、 ６０８ 非優先予測モードインデックス符号化部、 ６０９ 優先予測モード判定部、 ８０１ テクスチャ情報復号部、 ８０２ 逆量子化・逆変換部、 ８０３ イントラ予測モード復号部、 ８０４ 加算部、 ８０５ 復号画像メモリ、 ８０６ イントラ予測部、 ９０１ イントラ予測モードメモリ、 ９０２ 優先予測モードリスト作成部、 ９０３ 優先予測モード判定フラグ復号部、 ９０４ 優先予測モードインデックス復号部、 ９０５ 優先予測モード算出部、 ９０６ 非優先予測モードインデックス復号部、 ９０７ 非優先予測モード算出部。

Claims (7)

1. ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定する情報を符号化する画像符号化装置であって、
   符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択部と、
   符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部と、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードに基づき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成部と、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出する優先予測モード判定フラグ算出部と、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合にその優先予測モードを特定する情報を前記リストにしたがって導出する優先予測モードインデックス導出部と、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合にその非優先予測モードを特定する情報を前記リストに基づき導出する非優先予測モードインデックス導出部と、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合はその優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合はその非優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報とともに符号化する符号化部とを備え、
   前記優先予測モードリスト作成部は、複数の前記参照ブロックの異なる画面内予測モードの数によらず、いずれの符号化対象ブロックでも所定数の要素を持つ前記リストを作成することを特徴とする画像符号化装置。
2. 前記優先予測モードリスト作成部は、複数の前記参照ブロックの画面内予測モードから得られた優先予測モードの候補の中に同一のものがあるときに、得られた候補には含まれない別の画面内予測モードを新たに候補に加えて、前記所定数の要素を持つ前記リストを作成することを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。
3. 前記優先予測モードリスト作成部は、複数の前記参照ブロックの画面内予測モードから得られた前記所定数未満の優先予測モードの候補の中に同一のものがあり、その同一のものが平均値モードである場合、優先予測モードとして予め設定した予測モードを新たに候補に加えて、前記所定数の要素を持つ前記リストを作成することを特徴とする請求項１または２に記載の画像符号化装置。
4. 前記優先予測モードリスト作成部は、複数の前記参照ブロックの画面内予測モードから得られた前記所定数未満の優先予測モードの候補の中に同一のものがあり、その同一のものが平均値モードでない場合、平均値モードを新たに候補に加えて、前記所定数の要素を持つ前記リストを作成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像符号化装置。
5. 前記優先予測モードリスト作成部は、複数の前記参照ブロックの画面内予測モードから得られた前記所定数未満の優先予測モードの候補の中に同一のものがあり、その同一のものが平均値モードでない場合、前記参照ブロックの画面内予測モードの予測方向と隣接する予測方向をもつ別の画面内予測モードを新たに候補に加えて、前記所定数の要素を持つ前記リストを作成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像符号化装置。
6. ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定する情報を符号化する画像符号化方法であって、
   符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択ステップと、
   符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを取得し、その取得した画面内予測モードに基づき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成ステップと、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出する優先予測モード判定フラグ算出ステップと、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合にその優先予測モードを特定する情報を前記リストにしたがって導出する優先予測モードインデックス導出ステップと、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合にその非優先予測モードを特定する情報を前記リストに基づき導出する非優先予測モードインデックス導出ステップと、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合はその優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合はその非優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報とともに符号化する符号化ステップとを備え、
   前記優先予測モードリスト作成ステップは、複数の前記参照ブロックの異なる画面内予測モードの数によらず、いずれの符号化対象ブロックでも所定数の要素を持つ前記リストを作成することを特徴とする画像符号化方法。
7. ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定する情報を符号化する画像符号化プログラムであって、
   符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択ステップと、
   符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを取得し、その取得した画面内予測モードに基づき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成ステップと、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出する優先予測モード判定フラグ算出ステップと、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合にその優先予測モードを特定する情報を前記リストにしたがって導出する優先予測モードインデックス導出ステップと、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合にその非優先予測モードを特定する情報を前記リストに基づき導出する非優先予測モードインデックス導出ステップと、
   前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合はその優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合はその非優先予測モードを特定する情報を、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報とともに符号化する符号化ステップとをコンピュータに実行させ、
   前記優先予測モードリスト作成ステップは、複数の前記参照ブロックの異なる画面内予測モードの数によらず、いずれの符号化対象ブロックでも所定数の要素を持つ前記リストを作成することを特徴とする画像符号化プログラム。

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