JP6607417B2 - 映像復号化装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像復号化装置に関し、より詳しくは、動き情報及び量子化情報を利用して予測ブロックと残差ブロックを生成して復元ブロックを生成する装置に関する。

映像圧縮方法には、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４及びＨ．２６４／ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣがある。前記方法によると、一つのピクチャが複数個のマクロブロックに分割され、イントラ予測又はインター予測を利用して予測ブロックを生成することによって各々のマクロブロックを符号化する。原本ブロックと予測ブロックとの間の残差ブロックが変換されて変換ブロックを生成し、変換ブロックは、量子化パラメータと予め決められた量子化マトリクスを利用して量子化される。量子化ブロックの量子化係数は、予め決められたスキャンパターンを利用してスキャンされてエントロピー符号化される。前記量子化パラメータは、マクロブロック毎に調節され、以前量子化パラメータを利用して予測符号化される。

Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣでは、連続されるピクチャ間の時間的重複性を除去するために動き予測が利用される。時間的重複性を検出するために、複数個の参照ピクチャを使用して現在ブロックの動きを予測し、動き補償を実行して予測ブロックを生成する。動き情報は、少なくとも一つの参照ピクチャインデックスと少なくとも一つの動きベクトルを含む。

Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣによると、動きベクトルのみが隣接動きベクトルを利用して予測されて符号化され、参照ピクチャインデックスは、隣接参照ピクチャインデックスを利用せずに符号化される。

しかし、多様なサイズがインター予測に使われると、現在ブロックの動き情報と一つ以上の隣接ブロックの動き情報との間の連関性が増加するようになる。また、映像の動きがほぼない又は遅い場合、ピクチャサイズが大きくなるにつれて、現在ブロックの動きベクトルと参照ピクチャ内の隣接ブロックの動きベクトルとの連関性も大きくなる。また、多様なコーディングユニットと変換ユニットの導入により大きいサイズの量子化ブロックをスキャンする時に要求される残差ブロックの符号化量が増加するようになる。

本発明が達成しようとする目的は、動き情報とスキャニング情報を利用して予測ブロックと残差ブロックを生成して復元ブロックを生成する装置を提供することである。

本発明による映像復号化装置は、受信されたビットストリームから量子化係数成分とインター予測情報を抽出するエントロピー復号化部、逆スキャンパターンを前記量子化係数成分に適用して変換ユニットのサイズを有する量子化ブロックを生成する逆スキャニング部、量子化パラメータを生成し、前記量子化ブロックを逆量子化して変換ブロックを生成する逆量子化部、前記変換ブロックを逆変換して残差ブロックを生成する逆変換部、動き情報を誘導し、予測ブロックを生成するインター予測部、及び前記残差ブロックとインター予測ブロックを利用して復元ブロックを生成する加算部を含む。前記変換ユニットのサイズは、４×４より大きく、量子化係数成分の各々は、サブセット単位に逆スキャンされて複数個のサブセットを生成し、前記複数個のサブセットが逆スキャンされる。
本発明はさらに、たとえば、以下を提供する。
（項目１）
映像データを復号化する装置において、
受信されたビットストリームから量子化係数成分とインター予測情報を抽出するエントロピー復号化部；
逆スキャンパターンを前記量子化係数成分に適用して変換ユニットのサイズを有する量子化ブロックを生成する逆スキャニング部；
量子化パラメータを生成し、前記量子化ブロックを逆量子化して変換ブロックを生成する逆量子化部；
前記変換ブロックを逆変換して残差ブロックを生成する逆変換部；
動き情報を誘導し、予測ブロックを生成するインター予測部；及び、
前記残差ブロックとインター予測ブロックを利用して復元ブロックを生成する加算部；を含み、
前記変換ユニットのサイズは、４×４より大きく、量子化係数成分の各々は、サブセット単位に逆スキャンされて複数個のサブセットを生成し、前記複数個のサブセットが逆スキャンされて量子化ブロックを生成する装置。
（項目２）
前記量子化係数成分は、重要フラグ、係数符号及び係数レベルであることを特徴とする項目１に記載の装置。
（項目３）
前記逆スキャンパターンは、対角線スキャンであることを特徴とする項目１に記載の装置。
（項目４）
前記サブセットは、１６個の変換係数を含む４×４ブロックであることを特徴とする項目１に記載の装置。
（項目５）
前記動き情報は、少なくとも一つの参照ピクチャインデックス及び少なくとも一つの動きベクトルを含むことを特徴とする項目１に記載の装置。
（項目６）
前記動きベクトルは、動きベクトル候補リスト及び動きベクトル予測インデックスを利用して誘導されることを特徴とする項目５に記載の装置。
（項目７）
前記動きベクトル候補リストは、左側動きベクトル候補、上側動きベクトル候補及び時間動きベクトル候補の順序に検索される時、最初の２個の利用可能な動きベクトル候補を利用して構成されることを特徴とする項目６に記載の装置。

本発明による装置では、受信されたビットストリームから量子化係数成分とインター予測情報を抽出するエントロピー復号化部、逆スキャンパターンを前記量子化係数成分に適用して変換ユニットのサイズを有する量子化ブロックを生成する逆スキャニング部、量子化パラメータを生成し、前記量子化ブロックを逆量子化して変換ブロックを生成する逆量子化部、前記変換ブロックを逆変換して残差ブロックを生成する逆変換部、動き情報を誘導し、予測ブロックを生成するインター予測部、及び前記残差ブロックとインター予測ブロックを利用して復元ブロックを生成する加算部を含む。前記変換ユニットのサイズは、４×４より大きく、量子化係数成分の各々は、サブセット単位に逆スキャンされて複数個のサブセットを生成し、前記複数個のサブセットが逆スキャンされる。したがって、参照ピクチャの動き情報を適応的に格納し、時間動きベクトル候補を適応的に生成することによって符号化効率の向上を維持すると共に、符号器と復号器の演算複雑度を低くすることができる。また、各サブセットに対角線スキャンが適用されて残差ブロックの符号化ビット量が減るようになる。

本発明による映像符号化装置を示すブロック図である。 本発明によるインター予測モードにおける映像データを符号化する方法を説明するフローチャートである。 本発明によるＡＭＶＰモードにおける動き情報を符号化する方法を説明するフローチャートである。 本発明による空間動きベクトル候補ブロックの位置を説明する概念図である。 本発明による時間候補ブロックの位置を説明する概念図である。 本発明による映像復号化装置を示すブロック図である。 本発明による逆スキャンパターンを説明する概念図である。 本発明による量子化ブロックを生成する方法を説明する概念図である。 本発明によるインター予測モードにおける映像を復号化する方法を説明するフローチャートである。 本発明によるＡＭＶＰモードにおける動き情報を誘導する方法を説明するフローチャートである。 本発明によるインター予測モードにおける残差ブロックを生成する方法を説明するフローチャートである。

以下、本発明の多様な実施例を例示図面を参照して詳細に説明する。本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な実施例を有することができ、本発明を特定の実施形態に対して限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むと理解しなければならない。各図面の説明において、類似の構成要素に対して類似の参照符号を使用した。

本発明による映像符号化装置及び映像復号化装置は、パソコン、個人携帯端末、移動マルチメディアプレーヤー、スマートフォン又は無線通信ターミナルなどのようにユーザターミナルである。前記映像符号化装置及び映像復号化装置は、多様な機器と通信する通信ユニットと、映像を符号化又は復号化するために多様なプログラムとデータを格納するためのメモリとを具備する。

図１は、本発明による映像符号化装置１００を示すブロック図である。

図１を参照すると、本発明による映像符号化装置１００は、ピクチャ分割部１１０、イントラ予測部１２０、インター予測部１３０、変換部１４０、量子化部１５０、スキャニング部１６０、エントロピー符号化部１７０、逆量子化部１５５、逆変換部１４５、後処理部１８０、ピクチャ格納部１９０、減算部１９２及び加算部１９４を含む。

ピクチャ分割部１１０は、ピクチャ又はスライスを複数個のＬＣＵ（Ｌａｒｇｅｓｔ Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に分割し、前記各々のＬＣＵを一つ以上のコーディングユニットに分割する。ＬＣＵのサイズは、３２×３２、６４×６４又は１２８×１２８である。ピクチャ分割部１１０は、各コーディングユニットの予測モード及び予測ユニットのサイズを決定する。

一つのＬＣＵは、１個又は複数個のコーディングユニット（ｃｏｄｉｎｇ ｕｎｉｔ）を含む。前記ＬＣＵは、分割構造を示すために、再帰的クワッドツリー構造（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ ｑｕａｄｔｒｅｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する。コーディングユニットの最大サイズ及び最小サイズを示す情報がシーケンスパラメータセット（ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｔ）に含まれる。前記分割構造は、１個又は複数個の分割コーディングユニットフラグ（ｓｐｌｉｔ＿ｃｕ＿ｆｌａｇ）を利用して特定される。コーディングユニットは、２Ｎ×２Ｎのサイズを有する。ＬＣＵが６４×６４ブロックであり、且つ最小コーディングユニット（ＳＣＵ：ｓｍａｌｌｅｓｔ ｃｏｄｉｎｇ ｕｎｉｔ）が８×８ブロックの場合、コーディングユニットのサイズは、６４×６４、３２×３２、１６×１６又は８×８である。

コーディングユニットは、１個又は複数個の予測ユニット（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）を含む。イントラ予測において、前記予測ユニットのサイズは、２Ｎ×２Ｎ又はＮ×Ｎである。インター予測において、前記予測ユニットのサイズは、分割モードにより特定される。コーディングユニットが対称に分割されると、分割モードは、２Ｎ×２Ｎ、２Ｎ×Ｎ、Ｎ×２Ｎ又はＮ×Ｎである。コーディングユニットが非対称に分割されると、分割モードは、ｈＮ×２Ｎ、（２−ｈ）Ｎ×２Ｎ、２Ｎ×ｈＮ又は２Ｎ×（２−ｈ）Ｎである。

コーディングユニットは、１個又は複数個の変換ユニット（ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｕｎｉｔ）を含む。変換ユニットは、分割構造を示すために、再帰的クワッドツリー構造（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ ｑｕａｄｔｒｅｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する。分割構造は、１個又は複数個の分割変換ユニットフラグ（ｓｐｌｉｔ＿ｔｒａｎｓｆｏｒｍ＿ｆｌａｇ）により表現される。変換ユニットの最大サイズ及び最小サイズを示すパラメータがシーケンスパラメータセットに含まれる。色差変換ユニットは、変換ユニットの１／２の幅と１／２の高さを有し、色差変換ユニットの最小サイズは、４×４である。

イントラ予測部１２０は、現在予測ユニットのイントラ予測モードを決定し、前記イントラ予測モードを利用して予測ブロックを生成する。

インター予測部１３０は、ピクチャ格納部１９０に格納されている一つ以上の参照ピクチャを利用して現在予測ユニットの動き情報を決定し、前記予測ユニットの予測ブロックを生成する。前記動き情報は、参照ピクチャを示す一つ以上の参照ピクチャインデックスと一つ以上の動きベクトルを含む。

変換部１４０は、現在ブロックと予測ブロックを使用して生成される残差信号を変換して変換ブロックを生成する。前記残差信号は、変換ユニット単位に変換される。変換マトリクスは、予測モード及び変換ユニットのサイズにより決定される。前記変換マトリクスは、ＤＣＴベースの整数変換マトリクス又はＤＳＴベースの整数変換マトリクスである。インター予測では、ＤＣＴベースの整数変換マトリクスが使われる。

量子化部１５０は、前記変換ブロックを量子化するための量子化パラメータを決定する。量子化パラメータは、量子化ステップサイズを意味する。量子化パラメータは、量子化ユニット毎に決定される。量子化ユニットのサイズは、変更されることができ、コーディングユニットの許容可能なサイズのうち一つである。コーディングユニットのサイズが量子化ユニットの最小サイズより大きい又は同じ場合、前記コーディングユニットは、量子化ユニットになる。複数個のコーディングユニットが最小サイズの量子化ユニットに含まれることもできる。量子化ユニットの最小サイズは、ピクチャ毎に決定され、量子化ユニットの最小サイズを特定するパラメータは、ピクチャパラメータセット（ｐｉｃｔｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｔ）に含まれる。

量子化部１５０は、量子化パラメータ予測子を生成し、量子化パラメータから量子化パラメータ予測子を減算して差分量子化パラメータを生成する。前記差分量子化パラメータは、符号化される。

前記量子化パラメータ予測子は、隣接コーディングユニットの量子化パラメータ及び以前コーディングユニットの量子化パラメータを利用して下記のように生成される。

左側量子化パラメータ、上側量子化パラメータ及び以前量子化パラメータは、前記順序通りに検索される。少なくとも２個の量子化パラメータが利用可能な場合、前記順序に検索される最初の２個の利用可能な量子化パラメータの平均値を量子化パラメータ予測子に設定し、一つの量子化パラメータのみが利用可能な場合は、前記利用可能な量子化パラメータが量子化パラメータ予測子に設定される。即ち、前記上側及び左側量子化パラメータが利用可能な場合、前記上側及び左側量子化パラメータの平均値が前記量子化パラメータ予測子に設定される。前記上側及び左側量子化パラメータのうち一つのみが利用可能な場合、前記利用可能な量子化パラメータと前記以前パラメータの平均値が前記量子化パラメータ予測子に設定される。前記上側及び左側量子化パラメータが両方とも利用可能でない場合、前記以前量子化パラメータが前記量子化パラメータ予測子に設定される。前記平均値は、四捨五入した値である。

前記差分量子化パラメータは、二進化過程を介して前記差分量子化パラメータの絶対値を示すビン（ｂｉｎ）と前記差分量子化パラメータの符号を示すビンに変換され、前記ビンは、算術符号化される。ｄＱＰの絶対値が０の場合、符号を示すビンは省略されることができる。トランケーテッドユーナリ（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｕｎａｒｙ）方式が前記絶対値の二進化表現に使われる。

量子化部１５０は、量子化マトリクス及び量子化パラメータを利用して変換ブロックを量子化して量子化ブロックを生成する。量子化ブロックは、逆量子化／逆変換部１８０に提供される。

スキャニング部１６０は、量子化ブロックにスキャンパターンを適用する。

インター予測では、エントロピー符号化のためにＣＡＢＡＣが使われると、対角線スキャンがスキャンパターンとして使われる。量子化ブロックの係数は、３個の量子化係数成分に分離される。前記量子化係数成分は、重要係数（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ）、係数符号（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｆｌａｇｓ）及び係数レベル（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｌｅｖｅｌｓ）である。対角線スキャンが前記係数成分の各々に適用される。重要係数は、対応する量子化係数が０であるか否かを示す。係数符号は、０でない量子化係数の符号を示す。係数レベルは、０でない量子化係数の絶対値を示す。

変換ユニットのサイズが予め決められたサイズより大きい場合、前記量子化ブロックは、複数個のサブセットに分割され、対角線スキャンが各サブセットに適用される。各サブセットの重要フラグ、係数符号及び係数レベルが前記対角線スキャンによって各々スキャンされる。前記予め決められたサイズは、４×４である。前記サブセットは、１６個の変換係数を含む４×４ブロックである。

サブセットをスキャンするためのスキャンパターンは、前記各サブセットの量子化された変換係数をスキャンするためのスキャンパターンと同じである。各サブセットの重要フラグ、係数符号及び係数レベルは、逆方向にスキャンされる。前記サブセットも逆方向にスキャンされる。

０でない最後の係数位置を示すパラメータが符号化されて復号器に送信される。前記パラメータは、量子化ブロック内の０でない最後の量子化係数の位置を示す。ノンゼロサブセットフラグ（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ ｓｕｂｓｅｔ ｆｌａｇｓ）が最初のサブセット及び最後のサブセット以外のサブセットに対して定義される。前記最初のサブセットは、ＤＣ係数を含む。前記最後のサブセットは、０でない最後の量子化係数を含む。前記ノンゼロサブセットは、サブセットが０でない係数を含むかどうかを示す。

逆量子化／逆変換部１８０は、量子化ブロックの量子化された変換係数を逆量子化し、逆量子化ブロックを逆変換して残差ブロックを生成する。

後処理部１９０は、復元されたピクチャで発生するブロッキングアーチファクトを除去するためのデブロッキングフィルタリング過程を実行する。

ピクチャ格納部１９５は、後処理部１９０から後処理された映像を受信し、ピクチャ単位に前記映像を格納する。ピクチャは、フレーム又はフィールドである。

エントロピー符号化部１７０は、スキャニング部１６０から受信されるスキャンされた係数成分、イントラ予測部１２０から受信されるイントラ予測情報、インター予測部１３０から受信される動き情報などをエントロピー符号化する。

図２は、本発明によるインター予測モードにおける映像データを符号化する方法を説明するフローチャートである。

現在ブロックの動き情報が決定される（Ｓ１１０）。現在ブロックは、予測ユニットである。現在ブロックのサイズは、コーディングユニットのサイズ及び分割モードにより決定される。

動き情報は、予測タイプによって変わる。予測タイプが単方向予測の場合、前記動き情報は、参照リスト０のピクチャを特定する参照インデックスと、一つの動きベクトルとを含む。予測タイプが両方向予測の場合、前記動き情報は、参照リスト０のピクチャ及び参照リスト１のピクチャを特定する２個の参照インデックスと、リスト０動きベクトル及びリスト１動きベクトルとを含む。

前記動き情報を利用して現在ブロックの予測ブロックが生成される（Ｓ１２０）。動きベクトルが画素位置を示す場合、前記動きベクトルにより特定される参照ピクチャのブロックを複写して予測ブロックを生成する。前記動きベクトルがサブ画素位置を示す場合、予測ブロックは、参照ピクチャの画素を補間して生成される。

前記現在ブロックと予測ブロックを利用して残差ブロックが生成される（Ｓ１３０）。

前記残差ブロックが符号化される（Ｓ１４０）。残差ブロックは、変換ユニットと同じサイズを有する。予測ユニットが変換ユニットより大きい場合、現在ブロックと予測ブロックとの間の残差信号は、複数個の残差ブロックに分けられる。一つ以上の残差ブロックが図１の変換部１４０、量子化部１５０、スキャニング部１６０及びエントロピー符号化部１７０により符号化される。

前記動き情報が符号化される（Ｓ１５０）。動き情報は、現在ブロックの空間候補と時間候補を利用して予測符号化されることができる。動き情報は、スキップモード、マージモード又はＡＭＶＰモードに符号化される。スキップモードでは、予測ユニットがコーディングユニットのサイズを有し、動き情報は、マージモードと同様の方法により符号化される。

図３は、本発明によるＡＭＶＰモードにおける動き情報を符号化する方法を説明するフローチャートである。図４は、本発明による空間動きベクトル候補ブロックの位置を説明する概念図である。

左側動きベクトル候補は、現在ブロックの左側ブロック（ブロックＡ）又は左下側ブロック（ブロックＤ）の動きベクトルである。上側動きベクトル候補は、現在ブロックの上側ブロック（ブロックＢ）、右上側ブロック（ブロックＣ）又は左上側ブロック（ブロックＥ）である。隣接ブロックは、現在ブロックと比較して４個のタイプのうち一つに属する。隣接ブロックが現在ブロックと同じ参照ピクチャ及び同じ参照ピクチャリストを有する場合、前記隣接ブロックは、第１のタイプに属する。隣接ブロックが現在ブロックと同じ参照ピクチャ及び異なる参照ピクチャリストを有する場合、前記隣接ブロックは、第２のタイプに属する。隣接ブロックが現在ブロックと異なる参照ピクチャ及び同じ参照ピクチャリストを有する場合、前記隣接ブロックは、第３のタイプに属する。隣接ブロックが現在ブロックと異なる参照ピクチャ及び異なる参照ピクチャリストを有する場合、前記隣接ブロックは、第４のタイプに属する。

左側動きベクトル候補が誘導される（Ｓ２１０）。ブロックＤが第１のタイプ又は第２のタイプに属するかどうかを決定する。ブロックＤが第１のタイプ又は第２のタイプに属する場合、ブロックＤの動きベクトルが左側動きベクトル候補に設定される。ブロックＤが第１のタイプ又は第２のタイプに属しない場合、ブロックＡが第１のタイプ又は第２のタイプに属するかどうかを決定する。ブロックＡが第１のタイプ又は第２のタイプに属する場合、ブロックＡの動きベクトルが左側動きベクトル候補に設定される。ブロックＡが第１のタイプ又は第２のタイプに属しない場合、ブロックＤが第３のタイプ又は第４のタイプに属するかどうかを決定する。ブロックＤが第３のタイプ又は第４のタイプに属する場合、ブロックＤのスケーリングされた動きベクトルが左側動きベクトル候補に設定される。ブロックＤが第３のタイプ又は第４のタイプに属しない場合、ブロックＡが第３のタイプ又は第４のタイプに属するかどうかを決定する。ブロックＡが第３のタイプ又は第４のタイプに属する場合、ブロックＡのスケーリングされた動きベクトルが左側動きベクトル候補に設定される。ブロックＡが第３のタイプ又は第４のタイプに属しない場合、左側動きベクトル候補は、利用可能でないと設定される。

上側動きベクトル候補が誘導される（Ｓ２２０）。上側動きベクトル候補は、左側動きベクトル候補に依存して決定される。ブロックＣ、Ｂ及びＥのいずれか一つが前記第１のタイプ又は第２のタイプに属する場合、ブロックＣ、Ｂ、Ｅの順に検索する時、接する最初のブロックの動きベクトルが上側動きベクトルに設定される。しかし、ブロックＣ、Ｂ及びＥの全てが第１のタイプ及び第２のタイプに属しない場合、上側動きベクトルは、下記のように決定される。

左側動きベクトルが第１又は第２のタイプに属する場合、第３又は第４のタイプに属する最初のブロックの動きベクトルが上側動きベクトル候補に設定される。ブロックＣ、Ｂ及びＥの全てが第３のタイプ又は第４のタイプに属しない場合、上側動きベクトルは、利用可能でないと設定される。前記最初のブロックは、ブロックＣ、Ｂ及びＥの順序に検索される時、接する最初のブロックである。

左側動きベクトルが第３又は第４のタイプに属する場合、前記動きベクトル候補は、利用可能でないと設定される。

時間動きベクトル候補が誘導される（Ｓ２３０）。時間動きベクトル候補は、下記のように誘導される。左側動きベクトル及び上側動きベクトルが両方とも利用可能であり、且つ互いに異なる場合、時間動きベクトル候補は、誘導されない。

まず、時間候補ピクチャが決定される。時間候補ピクチャは、時間候補ブロックを含む。スライス内で一つの時間候補ピクチャが使われる。時間候補ピクチャの参照ピクチャインデックスは、０に設定されることもできる。

現在スライスがＰスライスの場合、参照ピクチャリスト０の参照ピクチャのうち一つが時間候補ピクチャとして設定される。現在スライスがＢスライスの場合、参照ピクチャリスト０と１の参照ピクチャのうち一つが時間候補ピクチャとして設定される。現在スライスがＢスライスの場合、時間候補ピクチャが参照ピクチャリスト０に属するか、又は１に属するかを示すリスト指示子がスライスヘッダに含まれる。時間候補ピクチャを特定する参照ピクチャインデックスがスライスヘッダに含まれることができる。

次に、時間候補ブロックが決定される。時間候補ブロックは、第１の候補ブロック及び第２の候補ブロックのうち一つである。第１の候補ブロックが利用可能な場合、第１の候補ブロックが時間候補ブロックとして設定される。第１の候補ブロックが利用可能でない場合、第２の候補ブロックが時間候補ブロックとして設定される。第２の候補ブロックが利用可能でない場合、時間候補ブロックは、利用可能でないと設定される。

図５は、本発明による時間候補ブロックの位置を説明する概念図である。図５に示すように、第１の候補ブロックは、ブロックＣの右下側コーナーブロック（ブロックＨ）である。ブロックＣは、現在ブロックと同じサイズを有して同じ位置に存在し、前記時間候補ピクチャに位置する。第２の候補ブロックは、ブロックＣのセンターの右下側画素を含むブロックである。

時間候補ブロックが決定されると、時間候補ブロックの動きベクトルが前記時間動きベクトル候補に設定される。

動きベクトル候補リストが構成される（Ｓ２４０）。動きベクトル候補は、左側、上側及び時間動きベクトル候補の順序に整列される。左側及び上側動きベクトル候補が同じ場合、上側動きベクトルが前記動きベクトル候補リストから削除される。

動きベクトル候補の数が予め決められた数より小さい場合、一つ以上の動きベクトルが前記動きベクトルリストに追加される（Ｓ２５０）。前記予め決められた数は、２である。

動きベクトル候補が動きベクトル予測子に選択され、現在ブロックの動きベクトルから前記動きベクトル候補を減算して差分動きベクトルが生成される（Ｓ２６０）。

参照ピクチャインデックス、差分動きベクトル及びＡＭＶＰインデックスが符号化される（Ｓ２７０）。ＡＭＶＰインデックスは、動きベクトル予測子を特定する。

図６は、本発明による映像復号化装置２００を示すブロック図である。

本発明による映像復号化装置２００は、エントロピー復号化部２１０、逆スキャニング部２２０、逆量子化部２３０、逆変換部２４０、イントラ予測部２５０及びインター予測部２６０、後処理部２７０、ピクチャ格納部２８０及び加算部２９０を含む。

エントロピー復号化部２１０は、ＣＡＢＡＤ（ｃｏｎｔｅｘｔ−ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｉｎａｒｙ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）方法を利用して受信されたビットストリームから、イントラ予測情報、インター予測情報及び量子化係数成分を抽出する。

逆スキャニング部２２０は、逆スキャンパターンを量子化係数成分に適用して量子化ブロックを生成する。インター予測では、逆スキャンパターンが対角線スキャンである。量子化係数成分は、重要フラグ、係数符号及び係数レベルを含む。

変換ユニットのサイズが予め決められたサイズより大きい場合、重要フラグ、係数符号及び係数レベルが対角線スキャンによってサブセット単位に逆スキャンされてサブセットを生成し、前記サブセットが前記対角線スキャンによって逆スキャンされて量子化ブロックを生成する。前記予め決められたサイズは、サブセットのサイズである。前記サブセットは、１６個の変換係数を含む４×４ブロックである。重要フラグ、係数符号及び係数レベルは、逆方向にスキャンされる。前記サブセットも逆方向にスキャンされる。

図７は、本発明による逆スキャンパターンを説明する概念図である。

図７に示すように、変換ユニットのサイズが１６×１６の場合、１６個の４×４サブセットが生成される。前記サブセットは、逆方向に生成される。量子化係数成分が逆方向に逆スキャンされてサブセットを生成する。

図８は、本発明による量子化ブロックを生成する方法を説明する概念図である。

図８に示すように、最初のサブセットは、ＤＣ係数を含み、最後のサブセットは、０でない最後の係数を含む。サブセットフラグが前記最初のサブセットと最後のサブセット以外のサブセットに定義される。サブセットフラグは、サブセットが０でない係数を含むかどうかを示す。

逆量子化部２３０は、エントロピー復号化部２１０から差分量子化パラメータを受信し、コーディングユニットの量子化パラメータ予測子を生成する。量子化パラメータは、図１の量子化部１５０による動作と同様の過程を介して生成される。そして、前記差分量子化パラメータと前記量子化パラメータ予測子を加えて現在コーディングユニットの量子化パラメータを生成する。現在コーディングユニットの差分量子化パラメータが符号器から受信されない場合、前記差分量子化パラメータは、０に設定される。

逆量子化部２３０は、量子化ブロックを逆量子化する。

逆変換部２４０は、前記逆量子化されたブロックを逆変換して残差ブロックを復元する。逆変換タイプは、予測モード及び変換ユニットのサイズによって決定される。逆変換タイプは、ＤＣＴベースの整数変換又はＤＳＴベースの整数変換である。インター予測では、ＤＣＴベースの整数変換が使われる。

イントラ予測部２５０は、イントラ予測情報を利用して現在予測ユニットのイントラ予測モードを復元し、前記復元されたイントラ予測モードに応じて予測ブロックを生成する。

インター予測部２６０は、インター予測情報を利用して現在予測ユニットの動き情報を復元し、前記動き情報を利用して予測ブロックを生成する。

後処理部２７０は、図１の後処理部１８０と同様に動作する。

ピクチャ格納部２８０は、後処理部２７０から後処理された映像を受信し、ピクチャ単位に前記映像を格納する。ピクチャは、フレーム又はフィールドである。

加算部２９０は、復元された残差ブロックと予測ブロックを加えて復元ブロックを生成する。

図９は、本発明によるインター予測モードにおける映像復号化方法を説明するフローチャートである。

現在ブロックの動き情報が誘導される（Ｓ３１０）。現在ブロックは、予測ユニットである。現在ブロックのサイズは、コーディングユニットのサイズ及び分割モードに応じて決定される。

動き情報は、予測タイプによって変わる。予測タイプが単方向予測の場合、前記動き情報は、参照リスト０のピクチャを特定する参照インデックスと、一つの動きベクトルとを含む。予測タイプが両方向予測の場合、前記動き情報は、参照リスト０のピクチャ及び参照リスト１のピクチャを特定する２個の参照インデックスと、リスト０動きベクトル及びリスト１動きベクトルとを含む。

動き情報は、符号化モードに応じて適応的に復号化される。動き情報の符号化モードは、スキップフラグとマージフラグにより決定される。スキップフラグが１の場合、マージフラグが存在せず、符号化モードは、スキップモードである。スキップフラグが０であり、且つマージフラグが１の場合、符号化モードは、マージモードである。スキップフラグ及びマージフラグが０の場合、符号化モードは、ＡＭＶＰモードである。

前記動き情報を利用して現在ブロックの予測ブロックが生成される（Ｓ３２０）。

動きベクトルが画素位置を示す場合、予測ブロックは、前記動きベクトルにより特定される参照ピクチャのブロックを複写して生成される。動きベクトルがサブ画素位置を示す場合、予測ブロックは、参照ピクチャの画素を補間して生成される。

残差ブロックが生成される（Ｓ３３０）。残差ブロックは、図６のエントロピー復号化部２１０、逆スキャニング部２２０、逆量子化部２３０及び逆変換部２４０により生成される。

前記予測ブロックと残差ブロックを利用して復元ブロックが生成される（Ｓ３４０）。

予測ブロックは、予測ユニットと同じサイズを有し、残差ブロックは、変換ユニットと同じサイズを有する。したがって、同じサイズの残差信号と予測信号が加えられて復元信号が生成される。

図１０は、本発明によるＡＭＶＰモードにおける動き情報を誘導する方法を説明するフローチャートである。

参照ピクチャインデックス、差分動きベクトル及びＡＭＶＰインデックスがビットストリームから抽出される（Ｓ４１０）。ＡＭＶＰインデックスは、動きベクトル予測子を特定する。

左側動きベクトル候補が誘導される（Ｓ４２０）。左側動きベクトル予測子は、図３のＳ２１０に示すように誘導される。

上側動きベクトル候補が誘導される（Ｓ４３０）。上側動きベクトル予測子は、図３のＳ２２０に示すように誘導される。

時間動きベクトル候補が誘導される（Ｓ４４０）。時間動きベクトル予測子は、図３のＳ２３０に示すように誘導される。前記左側動きベクトル及び上側動きベクトルが両方とも利用可能であり、且つ互いに異なる場合、時間動きベクトル候補は、誘導されない。

動きベクトル候補リストが構成される（Ｓ４５０）。動きベクトル候補リストは、左側、上側及び時間動きベクトル候補の順序に整列される。左側動きベクトル候補と上側動きベクトル候補が同じ場合、上側動きベクトル候補が動きベクトル候補リストから除去されることができる。

動きベクトル候補の数が２より小さい場合、一つ以上の０動きベクトルが前記リストに追加されることができる（Ｓ４６０）。

ＡＭＶＰインデックスにより特定される動きベクトル候補が動きベクトル予測子に設定される（Ｓ４７０）。

差分動きベクトルと動きベクトル予測子を加えて現在ブロックの動きベクトルが生成される（Ｓ４８０）。

図１１は、本発明によるインター予測モードにおける残差ブロックを生成する過程を説明するフローチャートである。

量子化係数成分がエントロピー復号化されて生成される（Ｓ５１０）。

量子化ブロックは、対角線スキャンによって前記量子化係数成分を逆スキャンして生成する（Ｓ５２０）。量子化係数成分は、重要フラグ、係数符号及び係数レベルを含む。

変換ユニットのサイズが予め決められたサイズより大きい場合、対角線スキャンによって、重要フラグ、係数符号及び係数レベルがサブセット単位に逆スキャンされてサブセットを生成し、前記サブセットは、対角線スキャンによって逆スキャンされて量子化ブロックを生成する。前記予め決められたサイズは、サブセットのサイズと同じである。サブセットは、１６個の係数を含む４×４ブロックである。重要フラグ、係数符号及び係数レベルは、逆方向に逆スキャンされる。サブセットも逆方向に逆スキャンされる。

０でない量子化係数の位置を示すパラメータ及びノンゼロサブセットフラグがビットストリームから抽出される。符号化されたサブセットの数は、前記パラメータに基づいて決定される。ノンゼロサブセットフラグは、対応サブセットが０でない係数を少なくとも一つ含むかどうかを決定するために使われる。ノンゼロサブセットフラグが１の場合、サブセットは、対角線スキャンを使用して生成される。最初及び最後のサブセットは、逆スキャンパターンを利用して生成される。

逆量子化マトリクス及び量子化パラメータを利用して量子化ブロックが逆量子化される（Ｓ５３０）。

量子化パラメータは、下記のように誘導される。

量子化ユニットの最小サイズが決定される。ビットストリームのＰＰＳからパラメータ（ｃｕ＿ｑｐ＿ｄｅｌｔａ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｉｎｆｏ）が抽出され、最小量子化ユニットのサイズは、前記パラメータを利用して決定される。

現在コーディングユニットの差分量子化パラメータが誘導される。符号化された差分量子化パラメータは、算術復号化され、差分量子化パラメータの絶対値を示すビンストリング（ｂｉｎ ｓｔｒｉｎｇ）と差分量子化パラメータの符号を示すビンが生成される。前記ビンストリングは、トランケーテッドユーナリコード（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｕｎａｒｙ ｃｏｄｅ）である。差分量子化パラメータの絶対値が０の場合、前記符号を示すビンは、存在しない。差分量子化パラメータは、前記絶対値を示すビンストリングと符号を示すビンを利用して誘導される。

現在コーディングユニットの前記量子化パラメータ予測子が生成される。前記量子化パラメータ予測子は、隣接コーディングユニットの量子化パラメータと以前コーディングユニットの量子化パラメータを利用して生成される。

左側量子化パラメータ、上側量子化パラメータ及び以前量子化パラメータは、前記順序通りに検索される。少なくとも２個の量子化パラメータが利用可能な場合、前記順序に検索される最初の２個の利用可能な量子化パラメータの平均値を量子化パラメータ予測子に設定し、一つの量子化パラメータのみが利用可能な場合は、前記利用可能な量子化パラメータが量子化パラメータ予測子に設定される。即ち、前記左側量子化パラメータ及び前記上側量子化パラメータが両方とも利用可能な場合、前記左側量子化パラメータ及び前記上側量子化パラメータの平均値が前記量子化パラメータ予測子に設定される。前記左側量子化パラメータ及び前記上側量子化パラメータのうち一つのみが利用可能な場合、前記利用可能な量子化パラメータと前記以前量子化パラメータの平均値が前記量子化パラメータ予測子に設定される。前記左側量子化パラメータ及び前記上側量子化パラメータが両方とも利用可能でない場合、前記以前量子化パラメータが前記量子化パラメータ予測子に設定される。

最小量子化ユニットが複数個のコーディングユニットを含む場合、復号化の順序上、最初のコーディングユニットの量子化パラメータ予測子が生成され、前記生成された量子化パラメータ予測子が前記量子化ユニット内の全てのコーディングユニットに使われる。

前記差分量子化パラメータと前記量子化パラメータ予測子を利用して量子化パラメータが生成される。

前記逆量子化ブロックを逆変換して残差ブロックを生成する（Ｓ５４０）。１次元の水平及び垂直逆ＤＣＴベースの変換が使われる。

以上、実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解することができる。

１３０ インター予測部

Claims (10)

1. 動き情報を利用して映像を復号化する方法であって、
   ビットストリームにエントロピー復号化を適用して量子化係数成分とインター予測情報を誘導するステップ；
   左側、上側及び時間動きベクトル(Vector)候補を利用して動きベクトル候補リストを構成し、前記動きベクトル候補リストを利用して予測ブロックを生成するステップ；
   前記量子化係数成分を逆スキャニングして変換ユニットのサイズを有する量子化ブロックを生成するステップ；
   量子化パラメータを生成し、前記量子化パラメータを利用して前記量子化ブロックを逆量子化するステップ；
   前記逆量子化された量子化ブロックを逆変換して残差ブロックを生成するステップ；
   前記残差ブロックと前記予測ブロックを利用して復元ブロックを生成するステップ；を含み、
   前記量子化ブロックを生成するステップにおいては、前記変換ユニットのサイズが４×４より大きい場合、前記量子化係数成分を逆スキャンして複数個のサブセットを生成し、前記複数個のサブセットを対角線スキャンによって逆スキャンして量子化ブロックを生成し、
   前記逆量子化するステップにおいては、
   現在コーディングユニットの左側、上側及び以前量子化パラメータのうち、２個以上が利用可能な場合、予め決められた順序により決定される２個の量子化パラメータの平均に差分量子化パラメータを加えて前記量子化パラメータを生成し、
   前記左側及び上側量子化パラメータのうち一つのみが利用可能な場合、前記利用可能な量子化パラメータと前記以前量子化パラメータの平均値に差分量子化パラメータを加えて前記量子化パラメータを生成することを特徴とする方法。
2. 前記インター予測情報は、参照ピクチャインデックス、差分動きベクトル及び前記動きベクトル候補リストで動きベクトル予測子として使用される動きベクトル候補を特定するインデックスを含み、
   前記予測ブロックを生成するステップにおいては、前記インデックスが指示する動きベクトル候補と前記差分動きベクトルを利用して動きベクトルを誘導し、前記参照ピクチャインデックスが指示する参照ピクチャを利用して前記予測ブロックを生成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記量子化係数成分は、重要フラグ、係数符号及び係数レベルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記サブセットは、１６個の変換係数を含む４×４ブロックであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記量子化パラメータは、量子化ユニット毎に生成され、前記量子化ユニットの最小サイズは、ピクチャ毎に調節されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. コーディングユニットの最大サイズと最小サイズを特定する情報は、シーケンスパラメータセットに含まれ、
   前記量子化ユニットのサイズは、コーディングユニットの許容可能なサイズのうち一つであり、前記量子化ユニットの最小サイズは、ピクチャ毎に特定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記差分量子化パラメータは、前記差分量子化パラメータの絶対値を示すビンストリング(ｂｉｎ ｓｔｒｉｎｇ)と、前記差分量子化パラメータの符号を示すビン(ｂｉｎ)を復元して生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記左側及び上側量子化パラメータが両方とも利用可能でない場合、前記以前量子化パラメータが前記量子化パラメータ予測子に設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記サブセットは、ノンゼロサブセットフラグによって生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記ノンゼロサブセットフラグは、最初及び最後のサブセット以外のサブセットに対して定義されることを特徴とする請求項９に記載の方法。

Images