KR100956478B1

KR100956478B1 - 동화상 복호 장치 및 동화상 복호 방법

Info

Publication number: KR100956478B1
Application number: KR20080000634A
Authority: KR
Inventors: 이치 세키구치; 요시미 모리야; 가즈오 스기모토; 요시히사 야마다; 고타로 아사이; 도쿠미치 무라카미; 유이치 이데하라
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2010-05-07
Also published as: KR20100030638A; CN101222644B; US8369404B2; EP1950971B1; EP1950971A2; US20080181304A1; US20080170615A1; RU2404537C2; BRPI0800010A; KR20080066559A; CN101969566A; CN101222644A; CN101969566B; JP5026092B2; BRPI0800010B8; HK1150287A1; CA2614016C; RU2008101377A; JP2008172599A; KR101030638B1

Abstract

4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 등의 복수의 다른 크로마 포맷에 대하여 효율적인 장치 구성으로 통일적으로 부호화·복호한다.

상기 입력 동화상 신호의 크로마 포맷 종별을 부여하는 제어 신호에 근거하여, 크로마 포맷이 4:2:0 내지 4:2:2인 경우에는, 상기 입력 동화상 신호의 휘도 성분에 상기 제 1 인트라 예측 모드 결정부와 상기 제 1 인트라 예측 화상 생성부를, 색차 성분에 상기 제 2 인트라 예측 모드 결정부와 상기 제 2 인트라 예측 화상 생성부를 적용하고, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는, 상기 입력 동화상 신호의 전체 색 성분에 상기 제 1 인트라 예측 모드 결정부와 상기 제 1 인트라 예측 화상 생성부를 적용하여 부호화를 행하고, 상기 가변 길이 부호화부는 상기 제어 신호를 동화상 시퀀스 단위로 적용하는 부호화 데이터로서 비트 스트림에 다중화한다.

Description

동화상 복호 장치 및 동화상 복호 방법{MOVING IMAGE DECODING DEVICE AND MOVING IMAGE DECODING MEHTOD}

본 발명은, 화상 압축 부호화 기술이나 압축 화상 데이터 전송 기술 등에 이용되는 디지털 화상 신호 부호화 장치, 디지털 화상 신호 복호 장치, 디지털 화상 신호 부호화 방법, 및 디지털 화상 신호 복호 방법에 관한 것이다.

종래, MPEG이나 ITU-T H.26x 등의 국제 표준 영상 부호화 방식(예컨대 「"Information Technology Coding of Audio-Visual Objects Part 10 : Advanced Video Coding", IS0/IEC 14496-10, 2003」 : 이하, 비특허 문헌 1이라고 함)에서는, 주로 4:2:0 포맷이라고 칭하는 표준화된 입력 신호 포맷의 사용을 전제로 하고 있다. 4:2:0이란, RGB 등의 컬러 동화상 신호를 휘도 성분(Y)과 2개의 색차 성분(Cb, Cr)으로 변환하고, 수평·수직 모두 색차 성분의 샘플수를 휘도 성분의 반으로 삭감한 포맷이다(도 23). 색차 성분은 휘도 성분에 비해 시인성이 떨어지기 때문에, 종래의 국제 표준 영상 부호화 방식에서는, 이와 같이 부호화를 행하기 전 에 색차 성분의 다운샘플링을 행하는 것으로 부호화 대상의 원 정보량을 삭감해두는 것을 전제로 하고 있다. 또한, 방송 소재 영상 등의 업무 대상의 영상 부호화에서는, Cb, Cr의 성분을 수평 방향에 대해서만 휘도 성분의 반으로 다운샘플링하는 4:2:2 포맷이 이용되는 것도 있다. 이것에 의해 수직 방향의 색 해상도는 휘도와 동일해지고, 4:2:0 포맷에 비해 색 재현성이 높다. 한편, 근년의 비디오 디스플레이의 고해상도화, 고계조화에 수반하여, 색차 성분을 다운샘플링하지 않고 휘도 성분과 동일 샘플수 그대로 부호화하는 방식의 검토가 행해지고 있다. 휘도 성분과 색차 성분이 완전히 동일한 샘플수의 포맷은 4:4:4 포맷이라고 칭한다. 종래의 4:2:0 포맷이 색차 성분의 다운샘플링을 전제로 하기 때문에 Y, Cb, Cr이라는 색 공간 정의만 한정된 것에 대하여, 4:4:4 포맷을 대상으로 한 영상 부호화 방식으로서는, 「Woo-Shik Kim, Dae-Sung Cho, and Hyun Mun Kim, "INTER-PLANE PREDICITION FOR RGB VIDEO CODING", ICIP 2004, October 2004」(이하, 비특허 문헌 2라 칭함) 등이 있다.

[비특허 문헌 1] "Information Technology Coding of Audio-Visual Objects Part 10 : Advanced Video Coding", IS0/IEC 14496-10, 2003

[비특허 문헌 2] Woo-Shik Kim, Dae-Sung Cho, and Hyun Mun Kim, "INTER-PLANE PREDICITION FOR RGB VIDEO CODING", ICIP 2004, October 2004

비특허 문헌 1에서의 AVC의 4:2:0 포맷을 부호화 대상으로 삼는 하이 4:2:0 프로파일에서는, 휘도 성분 16×16 화소로 이루어지는 매크로 블록 영역에서, 대응하는 색차 성분은 Cb, Cr 모두 각 8×8 화소 블록이 된다. 하이 4:2:0 프로파일에서의 움직임 보상 예측에서는, 휘도 성분에 대해서만 움직임 보상 예측의 단위로 되는 블록 사이즈 정보와 예측에 이용되는 참조 화상 정보, 각 블록마다 움직임 벡터 정보를 다중화하고, 색차 성분은 휘도 성분과 도일한 정보를 이용하여 움직임 보상 예측을 행하게 되어 있다. 4:2:0 포맷은, 화상의 구조 정보의 대부분이 (텍스처) 휘도 성분으로 집약되어 있는 것과, 휘도 신호에 비해 색차 성분쪽이 왜곡의 시인성이 낮고, 영상 재현성에 관한 기여가 작다는 색 공간 정의 상의 특징이 있어, 상기 하이 4:2:0 프로파일의 예측·부호화는 이와 같은 4:2:0 포맷의 성질이 전제되어 있는 것입니다. 한편, 4:4:4 포맷에서는 3개의 색 성분이 동등하게 덱스처 정보를 유지하고 있으며, 1 성분에만 의존한 인터 예측 모드, 참조 화상 정보 및 움직임 벡터 정보에서 움직임 보상 예측이 행해지는 방식은, 화상 신호의 구조 표현에 있어서, 각 색 성분이 동등하게 기여하는 4:4:4 포맷에서는 필수라 해도 최적의 예측 방법이라고 할 수는 없다. 이와 같이 4:2:0 포맷을 대상으로 하는 부호화 방식은 4:4:4 포맷을 대상으로 하는 부호화 방식과는 최적의 부호화를 행하기 위한 신호 처리가 다르고, 부호화 비트 스트림에 다중화되는 정보의 정의도 다르기 때문에, 복수의 다른 포맷의 압축 영상 데이터를 복호 가능한 복호 장치를 구성하 기 위해서는, 각 포맷의 신호에 대한 비트 스트림을 개별적으로 해석하는 구성을 취해야할 필요가 있어, 장치 구성이 비효율적으로 된다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은, 종래의 4:2:0 포맷 등 Y, Cb, Cr 공간에서 부호화된 비트 스트림과, 4:4:4 포맷과 같은 색 성분 사이에 샘플비의 구별이 없고, 색 공간의 정의에 자유도가 있는 영상 신호를 압축한 비트 스트림에 호환성을 갖게 하는 비트 스트림 생성 방법, 및 복호 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

디지털 동화상 신호를 입력으로 하여 압축 부호화를 행하는 동화상 부호화 장치에 있어서, 입력 동화상 신호의 크로마 포맷이 4:2:0 내지는 4:2:2인 경우의 휘도 성분에 상당하는 신호 성분에 대하여 인트라 예측을 행하는 제 1 인트라 예측 모드 결정부와, 입력 동화상 신호의 크로마 포맷이 4:2:0 내지는 4:2:2인 경우의 색차 성분에 상당하는 신호 성분에 대하여 인트라 예측을 행하는 제 2 인트라 예측 모드 결정부와, 상기 제 1 인트라 예측 모드 결정부에 의해 정해지는 제 1 인트라 예측 모드, 내지 상기 제 2 인트라 예측 모드 결정부에 의해 정해지는 제 2 인트라 예측 모드를 가변 길이 부호화하는 가변 길이 부호화부와, 상기 제 1 인트라 예측 모드에 근거하여 제 1 인트라 예측 화상을 생성하는 제 1 인트라 예측 화상 생성부와, 상기 제 2 인트라 예측 모드에 근거하여 제 2 인트라 예측 화상을 생성하는 제 2 인트라 예측 화상 생성부와, 상기 제 1 인트라 예측 화상, 내지 상기 제 2 인트라 예측 화상과 입력 동화상 신호의 대응하는 색 성분 신호의 차분으로서 얻어지는 예측 오차 신호에 대하여 변환 부호화를 행하는 부호화부를 구비하고, 상기 입력 동화상 신호의 크로마 포맷 종별을 부여하는 제어 신호에 근거하여, 크로마 포맷이 4:2:0 내지는 4:2:2인 경우에는, 상기 입력 동화상 신호의 휘도 성분에 상기 제 1 인트라 예측 모드 결정부와 상기 제 1 인트라 예측 화상 생성부를, 색차 성분에 상기 제 2 인트라 예측 모드 결정부와 상기 제 2 인트라 예측 화상 생성부를 적용하고, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는, 상기 입력 동화상 신호의 전체 색 성분에 상기 제 1 인트라 예측 모드 결정부와 상기 제 1 인트라 예측 화상 생성부를 적용하여 부호화를 행하고, 상기 가변 길이 부호화부는 상기 제어 신호를 동화상 시퀀스 단위로 적용하는 부호화 데이터로서 비트 스트림에 다중화하는 것이다.

4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 등의 복수의 다른 크로마 포맷에 대하여, 효율적인 장치구성으로 통일적으로 부호화·복호하는 것이 가능해져, 영상 부호화 데이터의 상호 접속성을 높일 수 있다.

(실시예 1)

본 실시예 1에서는, (Y, Cb, Cr) 색 공간에서 정의되는 4:2:0, 4:2:2의 각 크로마 포맷의 영상 신호, 및 (R, G, B), (Y, Cb, Cr), (X, Y, Z) 등의 색 공간에서 정의되는 4:4:4 크로마 포맷의 영상 신호 중 어느 하나를 입력으로 하여 영상 부호화를 행하여 비트 스트림을 출력하는 부호화 장치, 및 해당 부호화 장치에 의해 생성되는 부호화 비트 스트림을 입력으로 하여 화상 신호를 복원하는 복호 장치에 대하여 기술한다. 이후의 설명에 있어서는, 3개의 색 성분을 (C0, C1, C2) 성분이라고 총칭하고, 4:2:0, 4:2:2 크로마 포맷의 경우의 C0 성분, C1 성분은 Cr 성분으로 본다.

본 실시예 1에서의 부호화 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 시간 샘플링에 의해 프레임 내지는 필드의 단위로 정의되는 화면 정보(이하, 픽쳐라 칭함)의 시계열 데이터로서 표현되는 영상 신호를 입력으로 한다. 픽쳐를 시계열로 나열한 데이터 단위를 시퀀스라 칭한다. 시퀀스는, 몇개의 픽쳐의 그룹(GOP)으로 분할되는 것이 있다. GOP는, 임의의 GOP의 선두로부터 다른 GOP에 의존하지 않고 복호를 실행할 수 있는 것을 보증하고, 비트 스트림에 대한 랜덤 액세스를 보증한 용도로 이용된다. 픽쳐는 또한 매크로 블록이라고 칭해지는 정사각형 블록으로 분할되고, 매트로 블록의 단위로 예측·변환·양자화 처리를 적용하여 영상 압축을 행한다. 또한, 매크로 블록을 복수개 모은 단위를 슬라이스라 칭한다. 슬라이스는, 다른 슬라이스와는 독립하여 부호화·복호를 행할 수 있는 데이터 단위이며, 예컨대 HDTV 또는 그 이상의 높은 해상도를 갖는 영상 신호를 실시간 처리할 때에 슬라이스 분할을 행하여 각 슬라이스를 병렬로 부호화·복호하는 것에 의해 연산 시간을 단축하거나, 비트 스트림을 오류율이 높은 회선에서 전송하는 경우에, 소정 슬라이스가 오류의 영향으로 파괴되어 복호 영상이 흐트러져도 다음 슬라이스로부터 바른 복호 처리로 복귀한다는 용도로 이용한다. 일반적으로, 슬라이스의 경계에서는 인 접 슬라이스와의 신호의 의존성을 이용한 예측 등이 사용되어야만 하기 때문에, 슬라이스의 수가 증가될 수록 부호화 성능은 저하되지만, 병렬 처리의 유연성이나 오류에 대한 내성이 높아진다는 특징이 있다.

4:2:0, 4:2:2, 4:4:4의 각 크로마 포맷시의 매크로 블록은, 도 23에서 W=H=16으로 한 화소 블록으로서 정의된다. 매크로 블록의 단위로 예측·변환·양자화 처리를 적용해도 영상 압축을 행하기 때문에, 비트 스트림에 다중화되는 매크로 블록의 부호화 데이터는, 크게 나눠 2종류의 정보로 이루어진다. 하나는 예측 모드나 움직임 예측 정보, 양자화를 위한 파라미터라는 영상 신호 자체와는 다른 사이드 정보의 종류이며, 이것을 모아 매크로 블록 헤더라 칭한다. 또 하나는 영상 신호 자체의 정보이며, 본 실시예 1에서는, 부호화 되는 영상 신호는 매크로 블록 헤더의 정보에 근거하여 예측·변환·양자화를 행한 결과로서 얻어지는 예측 오차 신호의 압축 데이터이며, 변환 계수를 양자화한 형식으로 표현되는 것이기 때문에, 이하, 양자화 계수 데이터라 칭한다.

이하에서, 1 프레임 내지는 1 필드의 3개의 색 성분 신호를 공통의 매크로 블록 헤더로 부호화하는 처리를 「공통 부호화 처리」, 1 프레임 내지는 1 필드의 3개의 색 성분 신호를 개별적으로 독립한 매크로 블록 헤더로 부호화하는 처리를 「독립 부호화 처리」라고 기재한다. 마찬가지로, 1 프레임 내지는 1 필드의 3개의 색 성분 신호를 공통의 매크로 블록 헤더로 부호화된 비트 스트림으로부터 영상 데이터를 복호하는 처리를 「공통 복호 처리」, 1 프레임 내지는 1 필드의 3개의 색 성분 신호를 개별적으로 독립한 매크로 블록 헤더로 부호화된 비트 스트림으로 부터 영상 데이터를 복호하는 처리를 「독립 복호 처리」라고 기재한다. 본 실시예 1의 부호화 장치는, 4:4:4 크로마 포맷의 신호에 대해서는, 공통 부호화 처리에 의한 부호화를 행할지, 독립 부호화 처리에 의한 부호화를 행할지를 선택하여 부호화할 수 있도록 구성한다. 공통 부호화 처리에서는, 1 프레임 내지는 1 필드의 3개의 색 성분을 모아 하나의 픽쳐로서 정의하고, 3개의 색성분을 모은 형태의 매크로 블록으로 분할한다(도 2). 동 도면 및 이하의 설명에서, 3개의 색 성분을 C0, C1, C2 성분이라 칭한다. 한편, 독립 부호화 처리에서는, 1 프레임 내지는 1 필드의 입력 영상 신호를 3개의 색 성분으로 분리하고, 각각을 픽쳐로서 정의하고, 각 픽쳐를 단일의 색 성분으로 이루어지는 매크로 블록으로 분할한다(도 3). 즉, 공통 부호화 처리의 대상으로 되는 매크로 블록은, C0, C1, C2의 3개의 색 성분의 샘플(화소)을 포함하지만, 독립 부호화 처리의 대상으로 되는 매크로 블록은, C0 또는 C1 또는 C2 성분 중 어느 하나의 성분의 샘플(화소)만을 포함한다. 또, 본 실시예 1에서의 부호화 장치는, 4:2:0, 4:2:2의 크로마 포맷에 대해서는 항상 도 2의 매크로 블록 정의를 이용하고, 「공통 부호화 처리」, 「독립 복호 처리」 상당의 부호화 처리를 적용한다.

<부호화 장치>

도 4에, 본 실시예 1의 부호화 장치의 구성을 나타낸다. 이하, 부호화 대상으로 되는 입력 화상 신호의 크로마 포맷을 지정하는 정보를 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화 처리에 의한 부호화를 행할지 독립 부호화 처리에 의한 부호화 를 행할지를 나타내는 식별 정보를, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)라 칭한다.

입력 영상 신호(3)는, 먼저 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 의해, 도 2 내지는 도 3 중 어느 하나의 매크로 블록 데이터로 분할되고, 인트라만의 부호화 지시 정보(4)에 따라, 인트라 예측 처리(C0 성분 인트라 예측 모드 결정부(5), C1/C2 성분 인트라 예측 모드 결정부(6), C0 성분 인트라 예측 화상 생성부(7), C1/C2 성분 인트라 예측 화상 생성부(8)), 움직임 보상 예측 처리(C0 성분 움직임 검출부(9), C1/C2 성분 움직임 검출부(10), C0 성분 움직임 보상부(11), C1/C2 성분 움직임 보상부(12))를 행하여, 당해 매크로 블록을 부호화하는 데 있어서 가장 효율이 좋은 예측 모드를 선택하고(부호화 모드 선택부(14)), 예측 잔차를 변환·양자화하고(C0 성분 예측 잔차 부호화부(18), C1 성분 예측 잔차 부호화부(19), C2 성분 예측 잔차 부호화부(20)), 예측 모드나 움직임 정보 등의 사이드 정보와 양자화된 변환 계수를 가변 길이 부호화하여 비트 스트림(30)을 생성한다(가변 길이 부호화부(27)). 또한, 양자화된 변환 계수는 국소 복호되고(C0 성분 국소 복호부(24), C1 성분 국소 복호부(25), C2 성분 국소 복호부(26)), 사이드 정보와 참조 화상 데이터에 의해 얻어지는 예측 화상을 가산하는 것에 의해 국소 복호 화상을 얻어, 필요에 따라 양자화에 수반되는 블록 경계 왜곡을 억제하는 디블로킹 필터(디블로킹 필터부(28)를 실시한 후, 이하의 예측 처리에 이용하기 위한 프레임 메모리(13) 및/또는 라인 메모리(29)에 저장된다. 인트라만의 부호화 지시 정보(4)가 「인트라 부호화만을 실시」를 지시하는 경우에는, 움직임 보상 예측 처리를 실시하지 않고, 인트라 예측 처리만을 실시한다.

이하, 본 실시예 1의 특징인, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2), 인트라만의 부호화 지시 정보(4) 등에 근거하여 처리 전환을 행하는 인트라 예측 처리, 움직임 보상 예측 처리, 가변 길이 부호화 처리(및 그 결과 얻어지는 비트 스트림 구성)에 대하여 각각 상세를 설명한다.

(1) 인트라 예측 처리

인트라 예측 처리는, 도 4의 C0 성분 인트라 예측 모드 결정부(5), C1/C2 성분 인트라 예측 모드 결정부(6), C0 성분 인트라 예측 화상 생성부(7), C1/C2 성분 인트라 예측 화상 생성부(8)에 의해 행해진다.

크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우에는, Y 성분의 신호는 C0 성분 인트라 예측 모드 결정부(5)에 의해 C0 성분 인트라 예측 모드(100)가 결정된다. 여기서 선택 가능한 모드는 인트라 4×4 예측 모드, 인트라 8×8 예측 모드, 인트라 16×16 예측 모드의 3종류이다. 인트라 4×4 예측 모드와 인트라 8×8 예측 모드에 대해서는, 크로마 포맷을 4×4 화소 또는 8×8 화소로 이루어지는 블록으로 분할하고, 도 5에 나타내는 바와 같이 각각의 블록마다 개별적으로 근방 참조 화소를 이용한 공간 예측을 행한다. 이 예측 방법의 선택 가지가 9개이고, 9개 중 어느 한 방법을 이용하여 예측을 행할지를 인트라 예측 모드의 형태로 사이드 정보의 하나로서 부호화한다. 도 5의 사각형으로 된 4×4 화소가 예측 대상의 화소이고, 빗금 친 화소가 예측 화상 생성을 위한 참조 화소이다. 화살표는 참조 화소가 예측값에 영향을 미치는 방향을 나타낸다. 모드 2는 참조 화소의 평균값을 예측값으로 한다. 도 5는 4×4 블록의 예를 나타내고 있지만, 8×8 화소 블록에 대해서도 마찬가지의 모드가 정의된다. 이와 같은 방향성을 갖는 공간 예측을 행하는 것으로 피사체의 윤곽이나 텍스처 패턴 등 화상의 구조 정보에 대하여 유효한 예측을 행할 수 있다.

또한, 매크로 블록을 세분화하지 않고, 16×16 블록 그대로 인트라 예측을 행하는 모드로서 인트라 16×16 예측 모드가 있다(도 16). 이 경우에는 도 6에 나타내는 4종류의 공간 예측 방법을 선택할 수 있다. 이것은 무늬가 평탄한 화상 영역 에 대하여 적은 사이드 정보로 예측 효과를 높이는 모드로서 유효하다.

Cb, Cr 성분에 대해서는, C1/C2 성분 인트라 예측 모드 결정부(6)에 의해, Y 성분과는 개별적인 C1/C2 성분 인트라 예측 모드(101)(C1, C2 각각에 대응하는 것을 101a, 101b로 한다. 또, 4:2:0, 4:2:2의 경우에는 101a, 101b는 항상 같은 값으로서, 어느 한쪽이 비트 스트림에 다중화된다. 디코더에서는 복호한 값을 101a, 101b로 설정함)이 결정된다. 4:2:0, 4:2:2 크로마 포맷의 경우에 선택 가능한 Cb, Cr 성분의 인트라 예측 모드는 도 7에 나타낸다. 이 도 7은 4:2:0 크로마 포맷의 경우를 나타내는 도면이지만, 4:2:2 크로마 포맷도 마찬가지의 모드가 이용된다. 이 4 모드 중, 모드 0만, Cb, Cr의 매크로 상당 블록(4:2:0의 경우에는 8×8 화소 블록, 4:2:2의 경우에는 8×16 화소 블록)을 4×4 블록으로 분할하고, 4×4 블록의 단위로 주변으로부터의 평균값 예측을 행한다. 예컨대, 좌상의 4×4 블록에 대하여 영역 a, 영역 ×의 전체 8 화소를 평균하거나, a 내지 ×의 4 화소를 평균하거 나 어느 하나의 값이 예측값으로서 이용된다. 모드 1, 2, 3에 대해서는, 도 5, 도 6과 마찬가지, 방향성을 갖는 공간 예측으로 된다. 4:2:0, 4:2:2 크로마 포맷에서는, 화상의 텍스쳐 등 구조적인 정보는 Y 성분으로 집약되고, 색차 성분 신호인 Cb, Cr 성분에 대해서는 화상의 구조 정보가 보존되지 않는다. 이 때문에, 이와 같은 간이한 예측 모드로 효율적인 예측을 행한다.

매크로 블록이 4:4:4인 경우에는, C0, C1, C2의 각 성분이 Y, Cb, Cr로 고정되어 있지 않고, R, G, B 등의 색 공간에서는 각 색 성분에 Y 성분 상당의 화상 구조 정보가 유지되어 있기 때문에, 상기와 같은 Cb, Cr 성분에 대한 예측에서는 충분한 예측 효율이 얻어지지 않는 경우가 있다. 그래서, 본 실시예 1의 부호화 장치에서는, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는 C0, C1, C2 모두, C0 성분의 인트라 예측 모드 결정부(5) 상당의 처리에 의한 인트라 예측 모드의 선택을 행한다. 보다 구체적으로는, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「공통 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0, C1, C2 성분을 공통의 유일한 인트라 예측 모드로 예측한다. 한편, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0, C1, C2 성분에 대해 개별적으로 구해진 인트라 예측 모드로 예측한다. 즉, 크로마 포맷이 4:4:4이고, 또한 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「공통 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0, C1, C2 성분은 모두 C0 성분 인트라 예측 모드(100)로 인트라 예측된다. 한편, 크로마 포맷이 4:4:4이고, 또한 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C1, C2 성분은 도 5 내지는 도 6에 나타내는 C0 성분 대응의 인트라 예 측 모드로부터 C0 성분과는 독립하여 구해지는 C1/C2 성분 인트라 예측 모드(101a, 101b)에 의해 인트라 예측된다.

도 4의 부호화 장치의 구성에서는, 크로마 포맷이 4:4:4이고, 또한 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「공통 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0 성분은 C0 성분 인트라 예측 모드 결정부(5)에 의해 예측 모드를 결정하고, C1, C2 성분은 C0 성분에서 이용하는 예측 모드를 그대로 이용하든지, 또는 C1/C2 성분 인트라 예측 모드 결정부(6)를 병용하여, C0, C1, C2의 전체 성분에 대해 최적으로 되는 유일한 인트라 예측 모드를 하나 결정한다. 크로마 포맷이 4:4:4이고, 또한 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0 성분은 C0 성분 인트라 예측 모드 결정부(5)에 의해 예측 모드를 결정하고, C1, C2 성분은 C1/C2 성분 인트라 예측 모드 결정부(6)에 의해, 각각 개별적으로 최적의 인트라 예측 모드를 결정한다.

모든 인트라 예측 처리에서, 참조 화소로 되는 주변 화소값은 디블로킹 필터를 실시하지 않은 국소 복호 화상일 필요가 있다. 이 때문에, C0 성분 국소 복호부(24), C1 성분 국소 복호부(25), C2 성분 국소 복호부(26)의 출력인 국소 복호 예측 잔차 신호(17b)와 예측 화상(34)의 가산에 의해 얻어지는 디블로킹 필터 처리 전의 화소값을 라인 메모리(29)에 저장하여 인트라 예측에 이용하는 것으로 한다.

이상의 처리에 의해 결정된 각 색 성분마다의 인트라 예측 모드에 근거하여, C0 성분 인트라 예측 화상 생성부(7), C1/C2 성분 인트라 예측 화상 생성부(8)는 복호 장치에서도 공통의 부재가 이용되기 때문에, 상세한 동작은 복호 장치측의 설 명에서 기술한다.

(2) 움직임 보상 예측 처리

움직임 보상 예측 처리는, 도 4의 C0 성분 움직임 검출부(9), C1/ C2 성분 움직임 검출부(10), C0 성분 움직임 보상부(11), C1/C2 성분 움직임 보상부(12)에 의해 행해진다.

크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우에는, Y 성분의 신호는 C0 성분 움직임 검출부(9)에 의해 움직임 정보가 결정된다. 움직임 정보는, 프레임 메모리(13)에 저장되는 1장 이상의 참조 화상 데이터 중 어떤 참조 화상을 예측에 이용하는지를 지시하는 참조 화상 인덱스와, 참조 화상 인덱스에서 지정되는 참조 화상에서 적용하는 움직임 벡터를 포함한다.

C0 성분 움직임 검출부(9)에서는, 프레임 메모리(13)에 저장되는 움직임 보상 예측 참조 화상 데이터 중에서 참조 화상을 선택하고, 매크로 블록 단위로 Y 성분에 대한 움직임 보상 예측 처리를 행한다. 프레임 메모리(13)에는 직전 내지는 과거미래 시각에 걸쳐, 복수장의 참조 화상 데이터가 저장되고, 이들 중에서 매크로 블록 단위로 최적의 참조 화상을 선택하여 움직임 예측을 행한다. 실제로 움지임 보상 예측을 행하는 단위로 되는 블록 사이즈는 7종류 준비되어 있으며, 먼저 매크로 블록 단위로, 도 8(a) 내지 도 8(d)에 도시한 바와 같이, 16×16, 16×8, 8×16, 8×8 중 어느 한 사이즈를 선택한다. 또한, 8×8이 선택된 경우에는, 각 8×8 블록에 대하여, 도 8(e) 내지 도 8(h)에 도시된 바와 같이, 8×8, 8×4, 4×8, 4×4 중 어느 한 사이즈를 선택한다. 도 8의 모두 또는 일부의 블록 사이즈서브블록 사이즈, 및 소정의 탐색 범위의 움직임 벡터 및 이용 가능한 1장 이상의 참조 화상에 대해 매크로 블록마다 움직임 보상 예측 처리를 실행하여, Y 성분의 움직임 정보(움직임 벡터 및 참조 화상 인덱스)(102)를 얻는다. Cb, Cr 성분에 대해서는, Y 성분과 동일한 참조 화상 인덱스를 이용하고, Y 성분의 움직임 벡터를 이용하여 Cb/Cr 성분의 움직임 정보(103)을 구한다(구체적으로는 Y와 Cb, Cr의 샘플비 상당으로, Y 성분의 움직임 벡터의 스케일링을 행하는 것에 의해 구해짐). 이 처리는 C1/C2 성분 움직임 검출부(10)에서 행해진다.

또, 움직임 검출부에서 평가하는 움직임 보상 예측 화상 후보, 및 움직임 보상부에서 생성하는 예측 화상의 생성 방법은 Y 성분과 Cb, Cr 성분에서 이하와 같이 다르다.

Y 성분에 대해서는, 실제로 부호화 장치에 입력되는 화소(이하, 정수 화소) 위치만이 아니라, 정수 화소 사이의 중점인 1/2 화소 위치나, 1/2 화소 사이의 중점인 1/4 화소 위치의 화소를 내삽 처리에 의해 가상적으로 만들어 내, 예측 화상의 생성에 이용한다. 이 모양을 도 9에 나타낸다. 도 9에 있어서, 1/2 화소 위치의 화소값을 얻기 위해서는 주변 2 화소분을 이용하여 평균 처리에 의한 선형 보간으로 화소값을 얻는다. 움직임 벡터는 1/4 화소 정밀도를 단위로 하여 표현한다. 이에 대해, Cb, Cr의 예측 화상 생성에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 대응하는 Y 성분의 움직임 벡터를 스케일링한 결과로서 얻어지는 움직임 벡터가 나타내는 화소 위치의 화소값을, 그 근방 4개소의 정수 화소의 화소값으로부터, 화소간 거리에 따른 가중 선형 내삽 처리로써 구한다.

크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는, C0, C1, C2의 각 성분이 Y, Cb, Cr로 고정되어 있지 않고, R, G, B 등의 색 공간에서는 각 색 성분에 Y 성분 상당의 화상 구조 정보가 유지되어 있기 때문에, 상기와 같은 Cb, Cr 성분에 대한 예측에서는 충분한 예측 효율이 얻어지지 않는 경우가 있다. 그래서, 본 실시예 1의 부호화 장치에서는, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는 C0, C1, C2 모두, C0 성분의 움직임 검출부(9) 및 C0 성분 움직임 보상부(11) 상당의 처리에 의한 예측 화상 부호 내지는 예측 화상의 생성을 행하여 움직임 정보를 얻는다. 보다 구체적으로는, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「공통 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0, C1, C2 성분을 공통의 유일한 움직임 정보(102)를 구한다. 4:2:0, 4:2:2의 경우와 같이, 어느 특정의 색 성분의 움직임 벡터를 다른 성분에 적용하는 경우에 스케일링의 처리는 행하지 않는다. 한편, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0, C1, C2 성분을 독립으로, 개별적인 움직임 정보를 구한다. 도 4의 부호화 장치의 구성에서는 크로마 포맷이 4:4:4이고, 또한 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「공통 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0 성분은 C0 성분 움직임 검출부(9)에 의해 C0 성분 움직임 정보(102)를 결정하고, C1, C2 성분은 C0 성분 움직임 정보를 그대로 사용하든지, 또는 C1/C2 성분 움직임 검출부(10)를 병용하여, C0, C1, C2의 전체 성분에 대해 최적으로 되는 유일한 움직임 정보(102)를 하나 결정한다. 크로마 포맷이 4:4:4이고, 또한 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, C0 성분은 C0 성분 움직임 검출부(9)에 의해 C0 성분 움직임 정보(102)를 결정하고, C1, C2 성분은 C1/C2 성분 움직임 검출부(10)에 의해, 각각 개별적으로 최적의 움직임 정보(103a, 103b)를 결정한다.

이상의 처리에 의해 결정된 각 색 성분마다의 움직임 정보에 근거하여, C0 성분 움직임 보상부(11), C1/C2 성분 움직임 보상부(12)에서 예측 화상의 생성이 행해진다. C0 성분 움직임 보상부(11), C1/C2 성분 움직임 보상부(12)는 복호 장치에서도 공통의 부재가 이용되기 때문에, 상세한 동작은 복호 장치측의 설명에서 기술한다.

(3) 예측 잔차 부호화 처리

이상의 인트라 예측 처리의 결과 얻어지는 최적의 인트라 예측 모드와 그 예측 화상, 및 움직임 보상 예측 처리의 결과 얻어지는 최적의 움직임 정보(움직임 벡터·참조 화상 인덱스)와 그 예측 화상은, 부호화 모드 선택부(14)에서 평가되어 최적의 부호화 모드(15)가 선택된다. 부호화 모드(15)가 인트라 예측이면, 감산기(16)에서, 입력 화상 신호(3)와 인트라 예측에 의한 예측 화상의 차분이 취해져, 예측 잔차 신호(17a)가 얻어진다. 부호화 모드(15)가 움직임 보상 예측이면, 감산기(16)에서, 입력 화상 신호(3)와 움직임 보상 예측에 의한 예측 화상의 차분이 취해져, 예측 잔차 신호(17a)가 얻어진다.

얻어진 예측 잔차 신호(17a)는, C0 성분 예측 잔차 부호화부(18), C1 성분 예측 잔차 부호화부(19), C2 성분 예측 잔차 부호화부(20)에 의해, 변환양자화되어 정보 압축된다.

C1 성분 예측 잔차 부호화부(19), C2 성분 예측 잔차 부호화부(20)에서는 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 따라서, C1/C2 성분에 대한 처리를 전환한다.

크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우의 Y 성분, 및 크로마 포맷이 4:4:4인 경우의 C0 성분에 대해서는, C0 성분 예측 잔차 부호화부(18)에서, 도 11에 도시한 예측 잔차 부호화 처리가 행해진다. 본 처리에서는 먼저, 부호화 모드(15)가 인트라 8×8 예측 모드이거나, 예측 잔차 신호(17a)를8×8 블록 단위로 정수 변환하는 모드가 선택되어 있는 경우에는, 블록 내를 4분할한 8×8 블록 단위로 정부 변환을 행하고, 양자화 파라미터(32)에 따라 양자화 처리를 행하여 양자화 계수 데이터(21)를 얻는다. 부호화 모드(15)가 이 이외의 경우에는, 먼저 4×4 블록 단위로 정수 변환을 행하고, 이어서 부호화 모드(15)가 인트라 16×16 예측 모드인 경우에는, 각 4×4 블록의 변환 계수의 DC 성분만을 모아 4×4 블록을 구성하고, 아다마르 변환을 실시한다. DC 성분에 대해서는 이 아다마르 변환 계수에 대하여 양자화 파라미터(32)에 따라 양자화를 행하고, 나머지 4×4 블록의 AC 성분 15개는 개별적으로 양자화 처리를 행한다. 부호화 모드(15)가 인트라 16×16 예측 모드가 아닌 경우에는, 16개의 변환 계수에 대하여 동시에 양자화 파라미터(32)에 따라 양자화 처리를 행한다.

크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우의 Cb 성분, 및 크로마 포맷이 4:4:4인 경우의 C1 성분에 대해서는, C1 성분 예측 잔차 부호화부(19)에서 예측 잔차 부호 화 처리가 행해진다. 이 때, 크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우에는 도 12에 나타내는 처리로, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는 도 11에 나타내는 처리로 예측 잔차 부호화가 행해지기 때문에, 이하, 크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우의 처리만을 기재한다. 본 처리에서는 먼저, 부호화 모드(15)에 의존하지 않고, 매크로 블록의 Cb 성분 신호를 4×4 블록으로 분할하여 정수 변환을 행하고, 양자화 파라미터(32)에 따라 양자화 처리를 행하여 양자화 계수 데이터(22)를 얻는다. 먼저 4×4 블록 단위로 정수 변환을 행하고, 이어서 각 4×4 블록의 DC 성분을 모아 2×2(크로마 포맷이 4:2:0인 경우) 또는 2×4(크로마 포맷이 4:2:2인 경우) 블록을 구성하고, 아다마르 변환을 실시한다. DC 성분에 대해서는 이 아다마르 변환 계수에 대하여 양자화 파라미터(32)에 따라 양자화를 행하고, 나머지 4×4 블록의 AC 성분 15개는 개별적으로 양자화 파라미터(32)에 따라 양자화 처리를 행한다.

크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우의 Cr 성분, 및 크로마 포맷이 4:4:4인 경우의 C2 성분에 대해서는, C2 성분 예측 잔차 부호화부(20)에서 예측 잔차 부호화 처리가 행해진다. 이 때, 크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우에는 도 12에 나타내는 처리로, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는 도 11에 나타내는 처리로 예측 잔차 부호화가 행해져, 출력으로서 양자화 계수 데이터(23)가 얻어진다.

또, 각 색 성분에 대하여, 양자화의 결과, 8×8 블록 단위로 유효한(즉, 0이 아닌) 계수가 존재하는지의 여부를 나타내는 CBP(coded block pattern)의 정보가 정해지고, 이것은 매크로 블록 단위의 재차 정보의 하나로서 비트 스트림에 다중화 된다. CBP의 정의도 크로마 포맷 식별 정보(12) 및 공통 부호화·독립 부호화 식 별 정보(2)에 근거하여 전환하지만, 상세는 복호 장치의 설명에서 기술한다.

이상의 처리에 의해 얻어지는 양자화 계수 데이터(21, 22, 23)을 입력으로 하여, C0 성분 국소 복호부(24), C1 성분 국소 복호부(25), C2 성분 국소 복호부(26)에서 국소 복호 예측 잔차 신호가 얻어진다. 이들 국소 복호부는, 복호 장치측에서 완전히 동일한 부재를 이용하기 때문에, 상세한 동작은 복호 장치측의 설명에서 기술한다.

(4) 가변 길이 부호화 처리

가변 길이 부호화부(27)에는, 시퀀스 레벨의 헤더 정보로서, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2), 인트라만의 부호화 지시 정보(4), 화상 사이즈 정보(31)가 입력된다. 또한, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화 처리」를 나타내는 경우에는, 현재 부호화 처리 중의 픽쳐가 어떤 색 성분에 속하는 지를 지시하는 색 성분 식별 정보가 입력되고, 이것에 근거하여 부호화 처리 중의 슬라이스 선두에 색 성분 식별 플래그(33)를 부여한다. 이것에 의해 복호 장치측에서, 수신한 슬라이스가 어느 색 성분의 부호화 데이터를 포함하는 지를 식별 가능해진다. 매크로 블록 레벨의 부호화 데이터로서는, 부호화 모드(15), 인트라 예측 모드(100, 101), 움직임 정보(102, 103), 양자화 파라미터(32), 변환 블록 사이즈 지시 정보(104), 양자화 계수 데이터(21, 22, 23) 등이 입력되고, 하프만 부호화 내지는 산술 부호화에 의해 엔트로피 부호화되어 비트 스트림(30)에 다중된다. 비트 스트림(30)은, 매크로 블록이 하나 내지는 복수개 모인 슬라이스 데이터의 단위로 패킷화(AVC에서는, NAL 유닛화라고도 칭함)되어 출력된다.

도 13에, 비트 스트림(30)의 전체도를 나타낸다. 시퀀스 레벨의 헤더 정보인 시퀀스 파라미터 세트(SPS)에는, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2), 인트라만의 부호화 지시 정보(4), 화상 사이즈 정보(31)가 다중화된다. 또, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)는 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에만 필요하기 때문에, 크로마 포맷 식별 정보(1)가 4:4:4인 경우에만 다중된다. 픽쳐 레벨의 헤더 정보인 펙쳐 파라미터 세트(PPS)에는, 픽쳐 선두에서 이용하는 양자화 파라미터(32)의 초기값 등이 다중된다. 화상 부호화 데이터는 슬라이스 이하로 다중되고, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)의 값에 따라, 도 14, 도 15와 같이 데이터 형식이 다르다.

크로마 포맷 식별 정보(1)에 의해, 크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2이라고 나타내는 경우에는, 도 14와 같은 슬라이스 구조로 된다. 도 14에서, SH는 슬라이스 헤더, MB는 매크로 블록 부호화 데이터, MBH는 매크로 블록 헤더, Tx는 x 성분의 양자화 계수 데이터이다. 이경우, 슬라이스는 도 2의 구성에서, 크로마 포맷의 샘플비에 따른 Y, Cb, Cr의 화소로 이루어지는 매크로 블록의 부호화 데이터를 포함하고, MBH에는 부호화 모드(15)에 상당하는 매크로 블록 타입이 포함되고, 매크로 블록 타입이 인트라 예측 모드를 나타내는 경우에는, C0 즉 Y 성분의 인트라 예측 모드(100)와, C1/C2 즉 Cb/Cr 성분에서 공통의 인트라 예측 모드(101)와, 양자화 계수 데이터의 양자화·역 양자화에 이용되는 양자화 파라미터(32) 등이 포함된다. 매크로 블록 타입이 움직임 보상 예측(인터) 모드를 나타내는 경우에는, C0 즉 Y 성분의 움직임 정보(102)(움직임 벡터 및 참조 화상 인덱스)와, 양자화 계수 데이터의 양자화·역 양자화에 이용되는 양자화 파라미터(32) 등이 포함된다.

공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화 처리」를 나타내는 경우(도 15(a))는, 슬라이스는 도 3의 구성에서, C0, C1, C2 중 어느 하나의 색 성분(Ck)의 화소로 이루어지는 매크로 블록의 부호화 데이터를 포함한다. Ck가 C0, C1, C2 중 어떤 색 성분에 해당하는 지를 지시하는 정보로서, 슬라이스의 선두에 색 성분 식별 플래그(33)가 부여된다. MBH에는 부호화 모드(15)에 상당하는 매크로 블록 타입이 포함되고, 매크로 블록 타입이 인트라 예측 모드를 나타내는 경우에는, Ck 성분의 인트라 예측 모드(100)와, 양자화 계수 데이터의 양자화·역 양자화에 이용되는 양자화 파라미터(32) 등이 포함된다. 매크로 블록 타입이 움직임 보상 예측(인터) 모드를 나타내는 경우에는, Ck 성분의 움직임 정보(102)(움직임 벡터 및 참조 화상 인덱스)와, 양자화 계수 데이터의 양자화·역 양자화에 이용되는 양자화 파라미터(32) 등이 포함된다.

또, 도시되지 않았지만, 필요에 따라, 액세스 유닛(크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우든지 공통 부호화 처리를 행하는 경우에는 1픽쳐, 독립 부호화 처리를 행하는 경우에는 3픽쳐만큼)의 파손을 나타내는 유니크 워드를 삽입하는 것이 있다(AVC의 액세스 유닛 델리미터, MPEG-2 규격에서는 픽쳐 스타트 코드, MPEG-4 규격의 VOP 스타트 코드 등).

이상과 같이 비트 스트림을 구성하는 것에 의해, 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 등 복 수의 다른 크로마 포맷을 일괄하여 부호화 처리하는 경우에도, 부호화되는 예측 모드나 움직임 정보의 검출·생성 방법이나 부호화 데이터의 시맨틱스를 공통화할 수 있기 때문에, 부호화 장치 구성을 효율화할 수 있다. 또한,4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 등 복수의 다른 크로마 포맷의 영상 부호화 데이터를 단일 형식의 비트 스트림으로 표현할 수 있기 때문에, 본 실시예 1의 부호화 장치가 출력하는 비트 스트림(30)은 복수의 다른 크로마 포맷을 취급하는 전송·기록 시스템에서 높은 상호 접속성을 충족시킬 수 있다.

또, 도 4의 부호화 장치에서는, 인트라만의 부호화 지시 정보(4)에 의해 부호화 처리를 제어하도록 구성한다. 인트라만의 부호화 지시 정보(4)는, 부호화 장치가 움직임 보상 예측에 의한 시간 방향의 예측 처리를 행하는지의 여부를 나타내는 신호이며, 동 신호가 「인트라만의 부호화」인 것을 나타내는 경우에는, 입력 화상 신호(3)의 모든 픽쳐에 대해, 움직임 보상 예측에 의한 시간 방향의 예측을 행하는 것이 아니라, 화면 내에 한정된 부호화(인트라만의 부호화)를 행한다. 또한, 이와 동시에, 픽쳐 부호화부 내부에서 디블로킹 필터를 무효로 한다. 인트라만의 부호화 지시 정보(4)가 「인트라만의 부호화가 아님」을 나타내는 경우에는, 입력 화상 신호(3)의 픽쳐에 대해, 움직임 보상측에 의한 시간 방향의 예측도 사용하여, 화면내·화면간의 모든 상관을 이용한 부호화를 행한다. 인트라만의 부호화 지시 정보(4)는 가변 길이 부호화부(27)에서, 시퀀스 파라미터 세트에 부여하여 비트 스트림(30)에 다중한다. 이것에 의해, 비트 스트림(30)을 입력으로 하는 복호 장치에서는, 시퀀스 파라미터 세트 중의 인트라만의 부호화되었는지의 여부를 인식할 수 있기 때문에, 인트라만의 부호화되어 있는 경우에는 디블로킹 필터 처리를 실행하지 않아, 복호 장치의 연산량을 삭감할 수 있다. 또한, 인트라만의 부호화 지시 정보(4)가 「인트라만의 부호화임」을 나타내는 경우에는, 움직임 보상 예측을 실행하지 않기 때문에, 참조 화상으로서의 프레임 메모리(13)로의 기입도 행하지 않는다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 메모리 액세스도 삭감된다.

또한, 입력 영상 신호(3)의 화면 사이즈 정보(31)에 의해 부호화 처리를 제어하도록 구성한다. 화면 사이즈 정보(31)는 입력 영상 신호(3)의 픽쳐 내 매크로 블록 수를 나타내는 정보이며, 이 값이 소정의 임계값보다 큰 경우에 슬라이스 내에 포함되는 매크로 블록수의 상한값을 정하고, 슬라이스가 이것보다 큰 매크로 블록을 포함하지 않도록 제어한다. 구체적으로는, 화상 사이즈 정보(31)는 가변 길이 부호화부(27)에 입력되고, 가변 길이 부호화부(27)는 화상 사이즈 정보(31)에 근거하여, 슬라이스 내에 포함되는 매크로 블록의 개수의 상한값을 정한다. 가변 길이 부호화부(27)는, 부호화된 매크로 블록의 개수를 카운트해두고, 슬라이스 내에 포함되는 매크로 블록의 개수가 상기 상한값에 도달한 경우, 거기에서 슬라이스 데이터의 패킷을 닫고, 이하의 매크로 블록은 새로운 슬라이스 데이터로서 패킷화한다. 화면 사이즈 정보(31)는 가변 길이 부호화부(27)에서 시퀀스 파라미터 세트에 부여하여 비트 스트림(30)에 다중된다. 이것에 의해, 입력 영상 신호(3)의 화면 사이즈가 큰(즉, 공간 해상도가 높은) 경우에, 부호화 장치·복호 장치 모두 병렬 처리 가능한 단위를 특정할 수 있어, 원활한 업무 할당을 행할 수 있다.

<복호 장치>

도 16에, 본 실시예 1의 복호 장치의 구성을 나타낸다. 도 16의 복호 장치는, 비트 스트림(30)을 입력으로 하고, 비트 스트림 내에 포함되는 매크로 블록 식별 정보(1)에 근거하여 내부 복호 처리를 전환하는 구성으로 하고, 복수의 다른 크로마 포맷의 부호화 데이터의 복호 처리에 대응한다.

입력 비트 스트림(30)은, 먼저 가별 길이 복호 처리되어(가변 길이 복호부(200)), 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2), 인트라만의 부호화 지시 정보(4), 화상 사이즈 정보(31) 등이 상위 헤더 정보로서 복호되고, 시퀀스 복호 중 유지된다. 이어서, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 의해 정해지는 도 14, 도 15의 슬라이스 구조, 도 2 내지 도 3 중 어느 하나의 매크로 블록 구조에 근거하여, 매크로 블록 데이터마다 복호 처리가 행해진다. 매크로 블록 단위의 복호에서는, 먼저 복호된 부호화 모드(15)에 따라, 인트라 예측 화상 생성 처리(C0 성분 인트라 예측 화상 생성부(7), C1/C2 인트라 예측 화상 생성부(8)), 움직임 보상 처리(C0 성분 움직임 보상부(11), C1/C2 성분 움직임 보상부(12))를 행하여, 당해 매크로 블록에 대한 예측 화상의 생성을 행한다. 그 한편, 매크로 블록 부호화 데이터의 일부로서 복호되는 양자화 계수 데이터에 대하여 역 양자화·역 정수 변환 처리를 실시하는 것에 의해, 예측 잔차 신호(17b)를 복호한다(C0 성분 예측 잔차 복호부(24), C1 성분 예측 잔차 복호부(25), C2 성분 예측 잔차 복호부(26)). 이어서, 예측 화상(34)과 예측 잔차 신호(17b)를 가산하는 것에 의해 임시 복호 화상을 얻는다. 필요에 따라 양자화에 수반하는 블록 경계 왜곡을 억제하는 디블로킹 필터(디블로킹 필터부(28))를 실시한 후, 이하의 예측 화상 생성 처리에 이용하기 위해 프레임 메모리(201) 및/또는 라인 메모리(202)에 저장된다. 인트라만의 부호화 지시 정보(4)가 「인트라 부호화만을 실시」를 지시하는 경우에는, 움직임 보상 처리를 실시하지 않고,인트라 예측 화상 생성 처리만을 실행한다.

이하, 본 실시예 1의 특징인, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2), 인트라만의 부호화 지시 정보(4) 등에 근거하여 처리 전환을 행하는 가변 길이 복호 처리, 인트라 예측 화상 생성 처리, 움직임 보상 처리, 예측 잔차 복호 처리에 대해 각각 상세를 설명한다.

(1) 가변 길이 복호 처리

비트 스트림(30)은, 먼저 가변 길이 복호부(200)에 입력되고, 도 13의 시퀀스 파라미터 세트나 픽쳐 파라미터 세트 등의 상위 헤더의 해석 처리를 행한다. 이 과정에서, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2), 인트라만의 부호화 지시 정보(4), 화상 사이즈 정보(31)가 복호된다. 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)는, 크로마 포맷 식별 정보(1)가 4:4:4 크로마 포맷인 것을 나타내고 있는 경우에만 비트 스트림(30) 내에서 추출된다. 이들 파라미터는 시퀀스의 복호 기간중, 가변 길이 복호부(200)의 내부 메모리에 유지해 둔다.

이어서, 슬라이스 NAL 유닛의 복호를 행한다. 먼저, 크로마 포맷 식별 정보(1)가 4:4:4 크로마 포맷인 것을 나타내고 있고, 또한 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화 처리」인 것을 나타내고 있는 경우에만, 색 성분 식별 플래그(33)를 복호하고, 현재 슬라이스가 어느 색 성분의 부호화 데이터를 포함하는지를 인식한다. 이어서 슬라이스 헤더의 복호를 행하고, 슬라이스에 속하는 매크로 블록 부호화 데이터의 복호로 진행한다.

매크로 블록 부호화 데이터의 배열과 그 해석·복호 처리의 흐름을, 도 17을 이용하여 설명한다. 매크로 블록의 복호에서는,

(a) 먼저 도 14, 도 15에 있는 바와 같이, 부호화 모드(15)에 상당하는 매크로 블록 타입(도 17의 Mb_type)을 복호한다.

(b) SW1에서 mb_type을 평가하여, mb_type이 PCM 모드(비압축으로 화소값을 그대로 비트 스트림에 다중하는 모드)를 나타내고 있는 경우에는, 그대로 비트 스트림으로부터 매크로 블록 내의 화소수만큼의 비압축 데이터를 추출하고, 당해 매크로 블록의 복호 처리를 끝낸다.

(c) SW1에서 mb_type이 PCM 모드가 아니고, SW2에서 mb_type을 평가하여, 8×8 블록 이하의 사이즈로 움지임 보상 예측을 행하는 모드인 경우, 8×8 블록 이하의 서브 매크로 블록 타입(sub_mb_type)을 복호하고, 각 서브 블록마다 움직임 정보(움직임 벡터, 참조 화상 인덱스)를 복호한다. 그 다음 SW4로 진행한다.

(d) SW2에서 mb_type가 (c)의 조건에 합치하지 않고, SW3에서 mb_type를 평가해서, 인터 부호화 모드에서 예측 잔차 신호(17b)의 변환 블록 사이즈로서 8×8블록이 선택 가능한 경우, 변환 블록 사이즈 지시 정보(104)를 복호하고, 또한 움직임 정보를 복호한다. 움직임 정보의 복호 시에는, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 근거하여 이하와 같이 복호를 행한다. 그 다음 SW4로 진행한다.

(가) 크로마 포맷이 4:2:0 또는 4:2:2일 때

복호하는 움직임 정보는 C0 성분 움직임 정보(102)로서 복호한다.

(나) 크로마 포맷이 4:4:4에서 공통 부호화 처리일 때

복호하는 움직임 정보는 C0, C1, C2 성분에서 공통으로 이용하는 움직임 정보(102, 103)로서 복호한다.

(다) 크로마 포맷이 4:4:4에서 독립 부호화 처리일 때

복호하는 움직임 정보는 색성분 식별 플래그(33)가 나타내는 Ck 성분으로 이용하는 움직임 정보로서 복호한다.

(e) SW2에서 mb_type이 (c)의 조건에 합치하지 않고, SW3에서 mb_type를 평가하며, 인트라 4×4 예측 또는 인트라 8×8 예측 모드의 경우에는, 인트라 예측 모드 정보를 복호한다. 인트라 예측 모드 정보의 복호 시에는, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 근거하여 이하와 같이 복호를 행한다. 그 다음 SW4로 진행한다.

(가) 크로마 포맷이 4:2:0 또는 4:2:2일 때

Y 성분에 대해서는 4×4 내지 8×8 블록의 단위로 정하는 C0성분 인트라 예측모드(100)를 복호하고, Cb/Cr 성분에 대해서는 그것과는 독립적으로 부호화되는 C1/C2 성분 인트라 예측 모드(101)를 복호한다.

(나) 크로마 포맷이 4:4:4에서 공통 부호화 처리일 때

복호하는 인트라 예측 모드 정보는 C0, C1, C2 성분에서 공통으로 이용하는 인트라 예측 모드 정보(100, 101)로서 복호한다.

(다) 매크로 포맷이 4:4:4에서 독립 부호화 처리일 때

복호하는 인트라 예측 모드 정보는 색 성분 식별 플래그(33)가 나타내는 Ck성분으로 이용하는 인트라 예측 모드 정보로서 복호한다.

(f) SW3에서 mb_type가 (d) 내지는 (e)의 조건에 합치하지 않고, SW4에서 mb_type를 평가해서, 인트라 16×16 예측 모드의 경우에는 mb_type에 포함되어 있는 인트라 16×16 예측 모드를 복호하고, 그 후, 크로마 포맷 식별 정보(1)가 4:2:0 또는 4:2:2 크로마 포맷을 나타내는 경우에는 상기 (e)의 (가)에 따라, Y 성분과는 독립적인 C1/C2 성분 인트라 예측 모드(101)를 복호한다. 계속하여, 양자화 파라미터를 복호한다.

(g) SW4에서 mb_type이 (f)의 조건에 합지하지 않는 경우에는, CBP(coded block pattern)을 복호하고, CBP의 값에 근거하여, 전 계수가 0인 것을 나타내는 8×8 블록에 대하여, 양자화 계수 데이터의 복호 결과를 모두 0으로 셋팅한다. CBP가 매크로 블록 내의 어느 하나의 8×8 블록에 유효 계수인 것을 나타내고 있으면(SW5), 양자화 파라미터를 복호한다. 복호되는 CBP는, 크로마 포맷 식별 정보(1)가 4:2:0 또는 4:2:2 크로마 포맷을 나타내는 경우에는, 휘도 성분의 4개의 8×8 블록, 및 색차 성분의 N개(N=2 for 4:2:0, N=4 for 4:2:2)의 8×8 블록에 대한 유효 계수 데이터의 유무를 판별하는 정보로서 복호된다. 한편, 크로마 포맷 식별 정보(1)가 4:4:4 크로마 포맷을 나타내는 경우에는, 공통 부호화·독립 부호화 식 별 정보(2)가 「공통 부호화」를 나타내는 경우에는, C0, C1, C2의 동일 공간 상의 8×8 블록의 어느 하나에 유효 계수가 존재하는지 여부를, 4개의 8×8 블록 영역 에 대하여 규정하는 정보로서 복호된다. 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)가 「독립 부호화」를 나타내는 경우에는, CBP는 C0, C1, C2의 각 성분마다에 개별적으로 복호되고, 크로마 포맷이 4:2:0 또는 4:2:2의 경우의 휘도 성분과 마찬가지의 정의의 정보로서 복호된다.

(h) 양자화 파라미터를 복호한 매크로 블록에 대하여, 양자화 계수 데이터의 복호를 행한다. 여기서는, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 근거하여 정하는 도 14, 도 15의 슬라이스, 매크로 블록 데이터 구조에 따른 양자화 계수 데이터 Tx의 복호를 행한다.

(2) 인트라 예측 화상 생성 처리

인트라 예측 화상 생성 처리는, 도 16의 C0 성분 인트라 예측 화상 생성부(7), C1/C2 성분 인트라 예측 화상 생성부(8)에 의해 행해진다. 이들은 도 4의 부호화 장치에서 설명한 부재와 공통한다.

크로마 포맷이 4:2:0 또는 4:2:2의 경우에는, Y 성분의 신호는 가변 길이 복호부(200)로부터 공급되는 C0 성분 인트라 예측 모드(100)로서는, 전술한 인트라 4×4 예측 모드, 인트라 8×8 예측 모드, 인트라 16×16 예측 모드의 3종류가 있다. 인트라 4×4 예측 모드와 인트라 8×8 예측 모드에 대해서는, 매크로 블록을 4×4 화소 또는 8×8 화소로 이루어지는 블록으로 분할하여, 도 5에 나타내는 바와 같이 개개의 블록마다 개별적으로 근방 참조 화소를 이용한 공간 예측에 의해 예측 화상 을 생성한다. 이 예측 화상 생성 방법의 선택지가 9개이고, 9개 중 어느 하나의 방법을 이용하여 예측 화상을 생성하는가가 C0 성분 인트라 예측 모드(100)로서 C0 성분 인트라 예측 화상 생성부(7)에 공급된다. 도 5는 4×4 블록의 예를 나타내고 있지만, 8×8 화소 블록에 대해서도 마찬가지의 모드가 정의된다. 이와 같은 방향성을 가진 공간 예측 모드의 효과는 전술한 대로이다.

또한, 크로마 블록을 세분화하지 않고 16×16 블록인채로 인트라 예측을 행하는 모드로서 인트라 16×16 예측 모드가 있다(도 6). 이 경우에는 도 6에 나타내는 4종류의 공간 예측으로부터 예측 화상 생성 방법을 선택한다. 이와 같은 공간 예측 모드의 효과는 전술한대로이다.

Cb, Cr 성분에 대해서는, C1/C2 성분 인트라 예측 화상 생성부(8)에 의해, Y 성분과는 개별적으로 인트라 예측 화상의 생성이 행해진다. 도 18에 본 실시예 1에 있어서의 C1/C2 성분 인트라 예측 화상 생성부(8)의 내부 구성을 나타낸다. 크로마 포맷 식별 정보(1)가 4:2:0 크로마 포맷 내지는 4:2:2 크로마 포맷을 나타내는 경우에는, C1/C2 성분 인트라 예측 모드(101)는, 도 7에 나타내는 4종류의 모드 중 어느 하나를 나타낸다. 예측 화상 생성 처리 대상의 블록 수에 의해, 크로마 포맷에 따라 4:2:0 Cb/Cr 성분 인트라 예측 화상 생성부(8a), 내지는 4:2:2 Cb/Cr 성분 인트라 예측 화상 생성부(8b)로 처리가 분기된다. 또한, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는, C1/C2 성분 인트라 예측 모드(101)는 Y 성분을 처리하는 C0 성분 인트라 예측 모드와 똑같은 정의이기 때문에, Y 성분 인트라 예측 화상 생성부(8c)로 처리를 분기한다. Y 성분 인트라 예측 화상 생성부(8c)는 C0 성분 인트라 예측 화상 생성부(7)와 거의 같은 부재로 구성하는 것이 가능하지만, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 근거하여 「공통 부호화 처리」의 경우에는 C1/C2 양 성분의 예측 화상 생성을 행하고, 「독립 부호화 처리」의 경우에는, 색 성분 식별 플래그(33)에서 정하는 Ck 성분에 대응하는 인트라 예측 모드(101a 내지는 101b의 한쪽)에만 대응하는 예측 화상 생성을 행하는 점이 다르다.

모든 인트라 예측 화상 생성 처리에 있어서, 참조 화소로 되는 주변 화소값은 디블로킹 필터를 실시하지 않은 복호 화상일 필요가 있다. 그 때문에, C0 성분 예측 잔차 복호부(24), C1 성분 예측 잔차 복호부(25), C2 성분 예측 잔차 복호부(26)의 출력인 복호 예측 잔차 신호(17b)와 예측 화상(34)의 가산에 의해 얻어지는 블로킹 필터 처리 전의 화소값을 라인 메모리(202)에 저장하여 인트라 예측 화상 생성에 이용하는 것으로 한다.

(3) 움직임 보상 처리

움직임 보상 처리는, 도 16의 C0 성분 움직임 보상부(11), C1/C2 성분 움직임 보상부(12)에 의해 행해진다. 이들은 도 4의 부호화 장치에서 설명한 부재와 공통이다.

크로마 포맷이 4:2:0 또는 4:2:2의 경우에는, Y 성분의 예측 신호는 C0 성분 움직임 보상부(11)에 있어서, 매크로 블록 부호화 데이터의 일부로서 복호되는 Y 성분 움직임 정보(102)에 의해 생성된다. 움직임 정보는 프레임 메모리(201)에 저장되는 1매 이상의 참조 화상 데이터 중 어느 하나의 참조 화상을 예측에 이용하는 지를 지시하는 참조 화상 인덱스와, 참조 화상 인덱스로 지정되는 참조 화상으로 적용하는 움직임 벡터를 포함한다.

Y 성분 움직임 정보(102)는 도 8에 나타내는 움직임 보상 예측 단위로 되는 7 종류의 블록 사이즈에 대응하여 복호된다. 이 도 8의 어느 하나의 블록 사이즈로 움직임 보상을 행하는지는, 부호화 모드(15) 및 상기 가변 길이 복호 처리 동작의 설명에서 기술한 서브 매크로 블록 타입(sub_mb_type)로 정한다. 움직임 보상을 행하는 단위로 되는 블록에 대하여 Y 성분 움직임 정보(102)를 할당하여, 프레임 메모리(201) 중의 참조 화상 인덱스에서 지시하는 참조 화상에 대하여 움직임 벡터를 적용하여 예측 화상을 얻는다. Cb, Cr 성분에 대해서는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 가변 길이 복호부(200) 내에서, Y 성분과 동일 참조 화상 인덱스를 할당하여, Y 성분의 움직임 벡터를 이용하여 Cb/Cr 성분 움직임 정보(103)를 구한다(구체적으로는 Y와 Cb, Cr의 샘플비 상당으로, Y 성분의 움직임 벡터의 스케일링을 행하는 것에 의해 구한다).

또한, 도 9, 도 10을 이용하여 기술한 바와 같이, 움직임 보상부에서 생성하는 예측 화상의 생성 방법은 Y 성분과 Cb, Cr 성분에서 다르다. Cb/Cr 성분의 움직임 보상 처리부는 C1/C2 성분 움직임 보상부(12)에서 행해진다.

도 19에 본 실시예 1에 있어서의 C1/C2 성분 움직임 보상부(12)의 내부 구성을 나타낸다. 크로마 포맷 식별 정보(1)가 4:2:0 크로마 포맷 내지는 4:2:2 크로마 포맷을 나타내는 경우에는, Cb/Cr 성분 움직임 정보(103)는, 상술한 바와 같이 C0 성분 즉 Y 성분의 움직임 정보(102)에 근거하여 가변 길이 복호부(200)에서 생 성되고, C1/C2 성분 움직임 보상부(12)로 입력된다. 예측 화상 생성 처리 대상의 블록 수에 의해, 크로마 포맷에 따라 4:2:0 Cb/Cr 성분 움직임 보상부(12a) 내지는 4:2:2 Cb/Cr 성분 움직임 보상부(12b)로 처리가 분기된다. 또한, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는, Cb/Cr 성분 움직임 정보(103)는 Y 성분을 처리하는 Y 성분 움직임 정보(102)와 동일한 정의이기 때문에, Y 성분 움직임 보상부(12c)로 처리를 분기한다. Y 성분 움직임 보상부(12c)는 C0 성분 움직임 보상부(11)와 거의 동일 부재로 구성하는 것이 가능하지만, 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 근거하여 「공토 부호화 처리」의 경우에는 C1/C2 양 성분의 예측 화상 생성을 행하고, 「독립 부호화 처리」의 경우에는, 색 성분 식별 플래그(33)에서 정하는 Ck 성분에 대응하는 움직임 정보(103a 내지는 103b의 한쪽)에만 대응하는 예측 화상 생성을 행하는 점이 다르다.

(4) 예측 잔차 복호 처리

예측 잔차 복호 처리는, 도 16의 C0 성분 예측 잔차 복호부(24), C1 성분 예측 잔차 복호부(25), C2 성분 예측 잔차 복호부(26)에 의해 행해진다. 이들은 도 4의 부호화 장치에서 설명한, C0 성분 국소 복호부(24), C1 성분 국소 복호부(25), C2 성분 국소 복호부(26)와 공통이다.

예측 잔차 복호 처리는 가변 길이 복호부(200)로부터 출력되는 매크로 블록마다의 C0, C1, C2 성분 양자화 계수 데이터(21, 22, 23)에 대하여 역 양자화·역 변환을 행하여 예측 잔차 신호(17b)로 복원하는 처리이다. C1 성분 예측 잔차 복 호부(25), C2 성분 예측 잔차 복호부(26)에서는, 크로마 포맷 식별 정보(1), 공통 부호화·독립 부호화 식별 정보(2)에 따라 C1/C2 성분에 대한 처리를 전환한다.

크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2의 경우의 Y 성분, 및 크로마 포맷이 4:4:4인 경우의 C0 성분에 대해서는 C0 성분 예측 잔차 복호부(24)에서, 도 20에 나타내는 예측 잔차 복호 처리가 행해진다. 본 처리에서는 우선, 부호화 모드(15)가 인트라 8×8 예측 모드를 나타내든지, 변환 블록 사이즈 지시 정보(104)가 8×8 블록 단위의 정수 변환인 것을 나타내고 있는 경우에는 양자화 계수 데이터(21)를, 매크로 블록 내를 4분할한 8×8 블록의 단위로 처리한다. 8×8 블록 단위로 양자화 파라미터(32)에 다른 역 양자화를 행한 후, 8×8 블록 단위로 역 정수 변환을 행하여, 예측 잔차 신호(17a)의 복원값(17b)을 얻는다.

부호화 모드(15)가 그 이외의 경우에는, 부호화 모드(15)가 인트라 16×16 예측 모드인지 여부로 처리를 전환한다. 인트라 16×16 예측 모드일 때는, 양자화 계수 데이터(21)로부터 처음에 각 4×4 블록의 DC 성분만의 변환 계수에 대하여 양자화 파라미터(32)에 따른 역 양자화 처리를 행하고, 계속하여 4×4의 역 아다마르 변환을 행한다. 이것에 의해 매크로 블록 내의 각 4×4 블록의 DC 성분의 복원값을 얻는다. 나머지 15개의 AC 계수에 대해서도 양자화 파라미터(32)에 따른 역 양자화 처리를 행하고, 상기에서 얻어진 DC 성분과 일치시켜 4×4 블록 단위의 영양자화 완료 변환 계수를 얻는다. 이것을 최후에 4×4 역 정수 변환에 의해 예측 잔차 신호(17b)를 복원한다.

부호화 모드(15)가 인트라 16×16 예측 모드도 아닌 경우에는, 각 4×4 블록 마다 역 양자화·역 정수 변환을 행하여 예측 잔차 신호(17b)를 복원한다.

크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우의 Cb, Cr 성분, 및 크로마 포맷이 4:4:4인 경우의 C1, C2 성분에 대해서는, C1 성분 예측 잔차 복호부(25), C2 성분 예측 잔차 복호부(26)에서, 각각 예측 잔차 복호 처리가 행해진다.

크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우의 Cb, Cr 성분에 대해서는, 도 21의 흐름으로 예측 잔차의 복호 처리를 행한다. 4:2:0과 4:2:2의 차이는 아다마르 변환을 실행하는 단위가 2×2 블록인지 2×4 블록인지의 차이이다. 먼저, 4×4 블록의 변환 계수의 DC 성분만을 모아 아다마르 역 변환 처리의 대상으로 되는 블록을 구성하고, 역 양자화를 행한 후 아다마르 역 변환을 실행한다. 나머지 15개의 AC 성분에 대해서는 개별적으로 역 양자화를 행하고, DC 성분과 일치시키고 나서 4×4 역 정수 변환을 실행한다. 이것에 의해 예측 잔차 신호(17b)를 복원한다.

C1 성분 예측 잔차 복호부(25), C2 성분 예측 잔차 복호부(26)의 내부 구성을 도 22에 나타낸다. 상기 크로마 포맷이 4:2:0, 4:2:2인 경우의 Cb, Cr 성분의 처리에 대해서는, 도 22에서는 4:2:0Cb 또는 Cr성분 예측 잔차 복호부(25a), 4:2:2Cb 또는 Cr성분 예측 잔차 복호부(25b)로서 분리하여 기재하고 있지만, 처리 내용의 차이는 상술 바와 같다. 한편, 크로마 포맷이 4:4:4인 경우에는, C1/C2 양자화 계수 데이터(22, 23)는, 4:2:0, 4:2:2의 Y 성분의 양자화 계수 데이터(21)와 완전히 동일한 방법으로 부호화되고 있기 때문에, Y 성분 예측 잔차 복호부(25c)로 처리를 분기한다. Y 성분 예측 잔차 복호부(25c)는, C0 성분 예측 잔차 복호부(24)와 동일한 부재로 구성하는 것이 가능하다.

또, 인트라만의 부호화 지시 정보(4)가 「인트라만의 부호화」인 것을 나타내는 경우에는, 비트 스트림(30) 내의 모든 픽쳐는, 움직임 보상측에 의한 시간 방향의 예측을 행하지 않고, 화면 내에 한정된 부호화(인트라만의 부호화)를 행하여 부호화되고 있는 것을 나타내기 때문에, 디블로킹 필터부(28)의 처리를 무효로 한다. 이것에 의해, 비트 스트림(30)을 입력으로 하는 복호 장치에서는, 인트라만의 부호화되어 있는 경우에는 디블로킹 필터 처리를 실행하지 않아, 복호 장치의 연산량을 삭감하는 것이 가능하다. 또한, 인트라만의 부호화 지시 정보(4)가 「인트라만의 부호화 임」을 나타내는 경우에는, 움직임 보상 예측을 실행하지 않기 때문에, 참조 화상으로서의 프레임 메모리(201)로의 기입도 행하지 않는다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 메모리 액세스도 삭감된다.

또, 본 실시예 1의 복호 장치는, 상기 설명한 부호화 장치가 출력하는 비트 스트림(30)을 입력으로 하여 복호를 행하는 구성에서 설명했지만, 부호화 장치가 비트 스트림(30)의 형식에 따라 비트 스트림을 출력하는 한, 4:2:0 크로마 포맷만을 입력으로 하여 부호화를 행한 부호화 장치나, 4:2:2만, 4:2:0과 4:2:2의 2종류로 한 다양한 형태의 부호화 장치가 출력하는 비트 스트림도 정확히 복호하는 것이 가능하다.

이상에서 말한 본 실시예 1의 부호화 장치와 복호 장치에 의하면, 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 등의 복수의 다른 크로마 포맷에 대하여, 효율적인 장치 구성으로 통일적으로 부호화·복호하는 것이 가능해지며, 영상 부호화 데이터의 상호 접속성을 높이는 것이 가능해진다.

또, 본 실시예 1에서는 4:2:0, 4:2:2 크로마 포맷의 3개의 색 성분을 Y, Cb, Cr로 하여 설명을 행했지만, 이 외에 예컨대, Y, Pb, Pr 등의 색 공간을 이용해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스, 매크로 블록의 관계를 나타내는 설명도,

도 2는 공통 부호화 처리를 나타내는 설명도,

도 3은 독립 부호화 처리를 나타내는 설명도,

도 4는 실시예 1에서의 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 5는 인트라 N×N 예측(N=4 또는 8)을 나타내는 설명도,

도 6은 인트라 16×16 예측을 나타내는 설명도,

도 7은 4:2:0/4:2:2Cb/Cr 인트라 예측을 나타내는 설명도,

도 8은 매크로 블록 단위를 나타내는 설명도,

도 9는 4:2:0/4:2:2Y, 4:4:4 움직임 보상 예측 화상 생성 처리를 나타내는 설명도,

도 10은 4:2:0/4:2:2Cb/Cr 움직임 보상 예측 화상 생성 처리를 나타내는 설명도,

도 11은 4:2:0, 4:2:2Y 예측 잔차 부호화 처리를 나타내는 설명도,

도 12는 4:2:0 및 4:2:2의 Cb/Cr 예측 잔차 부호화 처리를 나타내는 설명도,

도 13은 비트 스트림(30)을 나타내는 설명도,

도 14는 슬라이스 구조를 나타내는 설명도,

도 15는 4:4:4의 공 통과 독립의 부호화 슬라이스를 나타내는 설명도,

도 16은 실시예 1에 있어서의 복호 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 17은 가변 길이 복호부의 매크로 블록 레이어 내부 처리를 나타내는 설명 도,

도 18은 Cb/Cr 성분에서 크로마 포맷에 따른 인트라 예측의 전환을 나타내는 설명도,

도 19는 Cb/Cr 성분에서 크로마 포맷에 따른 MC의 전환을 나타내는 설명도,

도 20은 4:2:0, 4:2:2Y, 4:4:4 예측 잔차 복호 처리를 나타내는 설명도,

도 21은 4:2:0 및 4:2:2의 Cb/Cr 예측 잔차 복호 처리를 나타내는 설명도,

도 22은 C1 성분 및 C2 성분의 예측 잔차 복호부의 내부 구성을 나타내는 설명도,

도 23은 포맷을 나타내는 설명도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 크로마 포맷 식별 정보

2 : 공통 부호화/독립 부호화 식별 정보

3 : 입력 비디오 신호

4 : 인트라만의 부호화 지시 정보

5 : C0 성분 인트라 예측 모드 결정부

6 : C1/C2 성분 인트라 예측 모드 결정부

7 : C0 성분 인트라 예측 화상 생성부

8 : C1/C2 성분 인트라 예측 화상 생성부

9 : C0 성분 움직임 검출부

10 : C1/C2 성분 움직임 검출부

11 : C0 성분 움직임 보상부

12 : C1/C2 성분 움직임 보상부

13 : 프레임 메모리

14 : 부호화 모드 선택부

15 : 부호화 모드

16 : 감산기

17 : 예측 잔차 신호

18 : C0 성분 예측 잔차 부호화부

19 : C1 성분 예측 잔차 부호화부

20 : C2 성분 예측 잔차 부호화부

21, 22, 23 : 양자화 계수 데이터

24 : C0 성분 국소 복호부, C0 성분 예측 잔차 복호부

25 : C1 성분 국소 복호부, C1 성분 예측 잔차 복호부

26 : C2 성분 국소 복호부, C2 성분 예측 잔차 복호부

27 : 가변 길이 부호화부

28 : 디블로킹 필터부

29 : 라인 메모리

30 : 비트 스트림

31 : 화상 사이즈 정보

32 : 양자화 파라미터

33 : 색 성분 식별 플래그

34 : 예측 화상

100 : C0 성분 인트라 예측 모드

101 : C1/C2 성분 인트라 예측 모드

102 : Y 성분 움직임 정보

103 : Cb/Cr 성분 움직임 정보

104 : 변환 블록 사이즈 지시 정보

200 : 가변 길이 복호부

201 : 프레임 메모리

202 : 라인 메모리

Claims

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디지털 동화상 신호를 블록 단위로 변환·양자화하는 것에 의해 압축 부호화하여 생성된 비트 스트림을 입력으로 하여, 디지털 동화상 신호를 복호화하는 동화상 복호 장치에 있어서,

상기 디지털 동화상 신호의 각 픽쳐를 모두 인트라 부호화할지 여부를 나타내는 식별 정보를 복호하는 복호부

를 구비하되,

상기 식별 정보가, 상기 디지털 동화상 신호의 각 픽쳐를 모두 인트라 부호화하는 것을 나타내는 경우, 변환·양자화의 단위로 되는 블록의 경계에 실시하는 디블로킹 필터를 무효화한 복호 화상을 생성하는 것

을 특징으로 하는 동화상 복호 장치.
삭제
디지털 동화상 신호를 블록 단위로 변환·양자화하는 것에 의해 압축 부호화하여 생성된 비트 스트림을 입력으로 하여, 디지털 동화상 신호를 복호하는 동화상 복호 방법에 있어서,

상기 디지털 동화상 신호의 각 픽쳐를 모두 인트라 부호화할지 여부를 나타내는 식별 정보를 복호하는 복호 단계

를 구비하되,

상기 식별 정보가, 상기 디지털 동화상 신호의 각 픽쳐를 모두 인트라 부호화하는 것을 나타내는 경우, 변환·양자화의 단위로 되는 블록의 경계에 실시하는 디블로킹 필터를 무효화한 복호 화상을 생성하는 것

을 특징으로 하는 동화상 복호 방법.