WO2018061550A1 - 画像復号装置及び画像符号化装置 - Google Patents

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WO2018061550A1
WO2018061550A1 PCT/JP2017/030409 JP2017030409W WO2018061550A1 WO 2018061550 A1 WO2018061550 A1 WO 2018061550A1 JP 2017030409 W JP2017030409 W JP 2017030409W WO 2018061550 A1 WO2018061550 A1 WO 2018061550A1
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unit
decoding
prediction
encoding
flag
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PCT/JP2017/030409
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知宏 猪飼
友子 青野
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シャープ株式会社
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    • H04N19/96—Tree coding, e.g. quad-tree coding

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to an image decoding device and an image encoding device.
  • an image encoding device that generates encoded data by encoding the moving image, and image decoding that generates a decoded image by decoding the encoded data The device is used.
  • the moving image encoding method include a method proposed in H.264 / AVC and HEVC (High-Efficiency Video Coding).
  • an image (picture) constituting a moving image is a slice obtained by dividing the image, a coding unit obtained by dividing the slice (coding unit (Coding Unit : CU)), and a hierarchical structure consisting of a prediction unit (PU) and a transform unit (TU) that are obtained by dividing a coding unit. Decrypted.
  • a predicted image is usually generated based on a local decoded image obtained by encoding / decoding an input image, and the predicted image is generated from the input image (original image).
  • a prediction residual obtained by subtraction (sometimes referred to as “difference image” or “residual image”) is encoded. Examples of methods for generating a predicted image include inter-screen prediction (inter prediction) and intra-screen prediction (intra prediction).
  • Non-Patent Document 1 can be cited as a technique for encoding and decoding moving images in recent years.
  • BT partitioning that introduces CU by splitting binary trees is introduced.
  • This BT division includes a method of horizontally dividing the CTU and a method of vertically dividing the CTU.
  • Non-Patent Document 1 the introduction of BT partitioning in addition to QT partitioning as a CT partitioning method improves the degree of freedom of partitioning into PUs and TUs obtained by partitioning into CUs (CT partitioning). ing.
  • CT partitioning the degree of freedom of division into CUs
  • the PU is reduced in size and the code amount of the PU is increased. From the viewpoint of the coding amount of the PU to be encoded / decoded, it is desirable to perform prediction with a large block PU while maintaining the degree of freedom of CT division.
  • An object of the present invention is to provide an image decoding apparatus and an image encoding apparatus that can reduce the complexity of encoding / decoding.
  • an image decoding apparatus is an image decoding apparatus that decodes a picture for each encoding tree, and restricts decoding of a prediction unit in the encoding tree.
  • a restriction flag decoding unit that decodes a restriction flag indicating whether the restriction flag indicates that the prediction unit restricts decoding of the prediction unit.
  • the other encoding node includes a prediction unit decoding unit that does not decode the prediction unit.
  • an image encoding device is an image encoding device that encodes a picture for each encoding tree.
  • a restriction flag encoding unit that encodes a restriction flag indicating whether or not to restrict encoding, and when the restriction flag indicates that the encoding of the prediction unit is restricted, it is encoded first in the encoding tree.
  • a prediction unit encoding unit that encodes the prediction unit at the encoding node and does not encode the prediction unit at the other encoding nodes.
  • An object is to provide an image decoding device and an image encoding device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image transmission system according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the hierarchical structure of the data of the encoding stream which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the pattern of PU division
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the image coding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is the schematic which shows the structure of the image decoding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is the schematic which shows the structure of the inter estimated image generation part of the image coding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is the figure shown about the structure of the transmitter which mounts the image coding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and the receiver which mounts an image decoding apparatus. (A) shows a transmission device equipped with an image encoding device, and (b) shows a reception device equipped with an image decoding device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an image transmission system 1 according to the present embodiment.
  • the image transmission system 1 is a system that transmits a code obtained by encoding an encoding target image, decodes the transmitted code, and displays an image.
  • the image transmission system 1 includes an image encoding device 11, a network 21, an image decoding device 31, and an image display device 41.
  • the image encoding device 11 receives an image T indicating a single layer image or a plurality of layers.
  • a layer is a concept used to distinguish a plurality of pictures when there are one or more pictures constituting a certain time. For example, when the same picture is encoded with a plurality of layers having different image quality and resolution, scalable encoding is performed, and when a picture of a different viewpoint is encoded with a plurality of layers, view scalable encoding is performed.
  • inter-layer prediction, inter-view prediction When prediction is performed between pictures of a plurality of layers (inter-layer prediction, inter-view prediction), encoding efficiency is greatly improved. Further, even when prediction is not performed (simultaneous casting), encoded data can be collected.
  • the network 21 transmits the encoded stream Te generated by the image encoding device 11 to the image decoding device 31.
  • the network 21 is the Internet, a wide area network (WAN: Wide Area Network), a small network (LAN: Local Area Network), or a combination thereof.
  • the network 21 is not necessarily limited to a bidirectional communication network, and may be a unidirectional communication network that transmits broadcast waves such as terrestrial digital broadcasting and satellite broadcasting.
  • the network 21 may be replaced with a storage medium that records an encoded stream Te such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a BD (Blue-ray Disc).
  • the image decoding device 31 decodes each of the encoded streams Te transmitted by the network 21, and generates one or a plurality of decoded images Td decoded.
  • the image display device 41 displays all or part of one or more decoded images Td generated by the image decoding device 31.
  • the image display device 41 includes, for example, a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro-luminescence) display.
  • a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro-luminescence) display.
  • a high-quality enhancement layer image is displayed and only a lower processing capability is provided. Displays a base layer image that does not require higher processing capability and display capability as an extension layer.
  • X? Y: z is a ternary operator that takes y when x is true (non-zero) and takes z when x is false (0).
  • FIG. 2 is a diagram showing a hierarchical structure of data in the encoded stream Te.
  • the encoded stream Te illustratively includes a sequence and a plurality of pictures constituting the sequence.
  • (A) to (f) of FIG. 2 respectively show an encoded video sequence defining a sequence SEQ, an encoded picture defining a picture PICT, an encoded slice defining a slice S, and an encoded slice defining a slice data
  • the encoded video sequence In the encoded video sequence, a set of data referred to by the image decoding device 31 for decoding the sequence SEQ to be processed is defined. As shown in FIG. 2A, the sequence SEQ includes a video parameter set (Video Parameter Set), a sequence parameter set SPS (Sequence Parameter Set), a picture parameter set PPS (Picture Parameter Set), a picture PICT, and an addition. Includes SEI (Supplemental Enhancement Information). Here, the value indicated after # indicates the layer ID.
  • FIG. 2 shows an example in which encoded data of # 0 and # 1, that is, layer 0 and layer 1, exists, but the type of layer and the number of layers are not dependent on this.
  • the video parameter set VPS is a set of coding parameters common to a plurality of moving images, a plurality of layers included in the moving image, and coding parameters related to individual layers in a moving image composed of a plurality of layers.
  • a set is defined.
  • the sequence parameter set SPS defines a set of encoding parameters that the image decoding device 31 refers to in order to decode the target sequence. For example, the width and height of the picture are defined. A plurality of SPSs may exist. In that case, one of a plurality of SPSs is selected from the PPS.
  • a set of encoding parameters referred to by the image decoding device 31 in order to decode each picture in the target sequence is defined.
  • a quantization width reference value (pic_init_qp_minus26) used for picture decoding and a flag (weighted_pred_flag) indicating application of weighted prediction are included.
  • the picture PICT includes slices S0 to S NS-1 (NS is the total number of slices included in the picture PICT).
  • the coded slice In the coded slice, a set of data referred to by the image decoding device 31 for decoding the slice S to be processed is defined. As shown in FIG. 2C, the slice S includes a slice header SH and slice data SDATA.
  • the slice header SH includes an encoding parameter group that is referred to by the image decoding device 31 in order to determine a decoding method of the target slice.
  • Slice type designation information (slice_type) for designating a slice type is an example of an encoding parameter included in the slice header SH.
  • I slice using only intra prediction at the time of encoding (2) P slice using unidirectional prediction or intra prediction at the time of encoding, (3) B-slice using unidirectional prediction, bidirectional prediction, or intra prediction at the time of encoding may be used.
  • the slice header SH may include a reference (pic_parameter_set_id) to the picture parameter set PPS included in the encoded video sequence.
  • the slice data SDATA includes a coding tree unit (CTU).
  • a CTU is a block of a fixed size (for example, 64x64) that constitutes a slice, and is sometimes called a maximum coding unit (LCU: Large Coding Unit).
  • Encoding tree unit As shown in (e) of FIG. 2, a set of data referred to by the image decoding device 31 in order to decode the processing target coding tree unit is defined.
  • the coding tree unit is divided into coding units (CU: Coding Unit) which is a basic unit of coding processing by recursive quadtree division (QT division) or binary tree division (BT division). .
  • a tree structure obtained by recursive quadtree partitioning or binary tree partitioning is called a coding tree (CT), and a node of the tree structure is called a coding node (CN).
  • CT coding tree
  • CN coding node
  • the intermediate nodes of the quadtree and the binary tree are coding nodes, and the coding tree unit itself is defined as the highest coding node.
  • the CTU includes a QT split flag (cu_split_flag) indicating whether or not to perform QT split, and a BT split mode (split_bt_mode) indicating a split method of BT split.
  • cu_split_flag and / or split_bt_mode are transmitted for each coding node CN.
  • cu_split_flag is 1, the encoding node CN is divided into four encoding nodes CN.
  • cu_split_flag is 0, the encoding node CN is not divided.
  • split_bt_mode is 1, the encoding node CN is horizontally divided into two encoding nodes CN.
  • split_bt_mode When split_bt_mode is 2, the encoding node CN is vertically divided into two encoding nodes CN. When split_bt_mode is 0, the encoding node CN is not divided and has one encoding unit CU as a node.
  • the encoding unit CU is a terminal node (leaf node) of the encoding node and is not further divided.
  • the size of the coding unit is 64x64 pixels, 64x32 pixels, 32x64 pixels, 32x32 pixels, 64x16 pixels, 16x64 pixels, 32x16 pixels, 16x32 pixels, 16x16 pixels.
  • the CTU includes a PU restriction flag (pu_constraint_flag) indicating whether or not PU decoding in the target CT is restricted (whether or not PU information in the target CT is merged).
  • pu_constraint_flag is transmitted for each encoding node CN. When pu_constraint_flag is 0, decoding of the PU in CT is not limited, and when pu_constraint_flag is 1, decoding of the PU in CT is limited.
  • the expression “restricting PU” and the expression “merging PU” have the same meaning, and therefore, the part referred to as “PU restriction” below may be referred to as “PU merge” and replaced.
  • the merge flag in the HEVC merge mode is a flag indicating that the motion vector of the adjacent PU is copied as the motion vector of the target PU (a flag indicating that the target CT does not include PU information other than the merge flag).
  • the PU restriction flag (PU merge flag) of the present invention indicates whether or not one or more PUs in the target CT are represented by one PU and has a different configuration.
  • the encoding unit As shown in (f) of FIG. 2, a set of data referred to by the image decoding device 31 in order to decode the encoding unit to be processed is defined.
  • the encoding unit includes a prediction tree, a conversion tree, and a CU header CUH.
  • the CU header defines a prediction mode, a division method (PU division mode), and the like.
  • prediction information (a reference picture index, a motion vector, etc.) of each prediction unit (PU) obtained by dividing the coding unit into one or a plurality is defined.
  • the prediction unit is one or a plurality of non-overlapping areas constituting the encoding unit.
  • the prediction tree includes one or a plurality of prediction units obtained by the above-described division.
  • a prediction unit obtained by further dividing the prediction unit is referred to as a “sub-block”.
  • the sub block is composed of a plurality of pixels.
  • the number of sub-blocks in the prediction unit is one.
  • the prediction unit is larger than the size of the sub-block, the prediction unit is divided into sub-blocks. For example, when the prediction unit is 8 ⁇ 8 and the sub-block is 4 ⁇ 4, the prediction unit is divided into four sub-blocks that are divided into two horizontally and two vertically.
  • the prediction process may be performed for each prediction unit (sub block).
  • Intra prediction is prediction within the same picture
  • inter prediction refers to prediction processing performed between different pictures (for example, between display times and between layer images).
  • the division method is encoded by the PU division mode (part_mode) of encoded data, and 2Nx2N (the same size as the encoding unit), 2NxN, 2NxnU, 2NxnD, Nx2N, nLx2N, nRx2N, and NxN etc.
  • 2NxN and Nx2N indicate 1: 1 symmetrical division
  • 2NxnU, 2NxnD and nLx2N and nRx2N indicate 1: 3 and 3: 1 asymmetric division.
  • the PUs included in the CU are expressed as PU0, PU1, PU2, and PU3 in this order.
  • FIG. 3 specifically show the partition shape (the position of the boundary of the PU partition) in each PU partition mode.
  • 3A shows a 2Nx2N partition
  • FIGS. 3B, 3C, and 2D show 2NxN, 2NxnU, and 2NxnD partitions (horizontal partitions), respectively.
  • E), (f), and (g) show partitions (vertical partitions) in the case of Nx2N, nLx2N, and nRx2N, respectively, and (h) shows an NxN partition.
  • the horizontal partition and the vertical partition are collectively referred to as a rectangular partition
  • 2Nx2N and NxN are collectively referred to as a square partition.
  • the encoding unit is divided into one or a plurality of conversion units, and the position and size of each conversion unit are defined.
  • a transform unit is one or more non-overlapping areas that make up a coding unit.
  • the conversion tree includes one or a plurality of conversion units obtained by the above division.
  • the division in the conversion tree includes a case where an area having the same size as that of the encoding unit is assigned as a conversion unit, and a case where recursive quadtree division is used, as in the case of the CU division described above.
  • the conversion process is performed for each conversion unit.
  • the prediction parameter includes prediction list use flags predFlagL0 and predFlagL1, reference picture indexes refIdxL0 and refIdxL1, and motion vectors mvL0 and mvL1.
  • the prediction list use flags predFlagL0 and predFlagL1 are flags indicating whether or not reference picture lists called L0 list and L1 list are used, respectively, and a reference picture list corresponding to a value of 1 is used.
  • flag indicating whether or not it is XX when “flag indicating whether or not it is XX” is described, when the flag is not 0 (for example, 1) is XX, 0 is not XX, and logical negation, logical product, etc. 1 is treated as true and 0 is treated as false (the same applies hereinafter).
  • flag when the flag is not 0 (for example, 1) is XX, 0 is not XX, and logical negation, logical product, etc. 1 is treated as true and 0 is treated as false (the same applies hereinafter).
  • other values can be used as true values and false values in an actual apparatus or method.
  • Syntax elements for deriving inter prediction parameters included in the encoded data include, for example, PU partition mode part_mode, merge flag merge_flag, merge index merge_idx, inter prediction identifier inter_pred_idc, reference picture index refIdxLX, prediction vector index mvp_LX_idx, There is a difference vector mvdLX.
  • the reference picture list is a list including reference pictures stored in the reference picture memory 306.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an example of a reference picture and a reference picture list.
  • a rectangle is a picture
  • an arrow is a reference relationship of the picture
  • a horizontal axis is time
  • I, P, and B in the rectangle are an intra picture
  • a single prediction picture a bi-prediction picture
  • numbers in the rectangle are Indicates the decoding order.
  • the decoding order of pictures is I0, P1, B2, B3, and B4
  • the display order is I0, B3, B2, B4, and P1.
  • FIG. 4B shows an example of the reference picture list.
  • the reference picture list is a list representing candidate reference pictures, and one picture (slice) may have one or more reference picture lists.
  • the target picture B3 has two reference picture lists, an L0 list RefPicList0 and an L1 list RefPicList1.
  • the reference pictures are I0, P1, and B2, and the reference picture has these pictures as elements.
  • refIdxLX the reference picture index
  • the figure shows an example in which reference pictures P1 and B2 are referred to by refIdxL0 and refIdxL1.
  • the prediction parameter decoding (encoding) method includes a merge prediction (merge) mode and an AMVP (Adaptive Motion Vector Prediction) mode.
  • the merge flag merge_flag is a flag for identifying these.
  • the merge prediction mode is a mode in which the prediction list use flag predFlagLX (or inter prediction identifier inter_pred_idc), the reference picture index refIdxLX, and the motion vector mvLX are not included in the encoded data and are derived from the prediction parameters of already processed neighboring PUs.
  • the AMVP mode is a mode in which the inter prediction identifier inter_pred_idc, the reference picture index refIdxLX, and the motion vector mvLX are included in the encoded data.
  • the motion vector mvLX is encoded as a prediction vector index mvp_LX_idx for identifying the prediction vector mvpLX and a difference vector mvdLX.
  • the inter prediction identifier inter_pred_idc is a value indicating the type and number of reference pictures, and takes one of PRED_L0, PRED_L1, and PRED_BI.
  • PRED_L0 and PRED_L1 indicate that reference pictures managed by the reference picture lists of the L0 list and the L1 list are used, respectively, and that one reference picture is used (single prediction).
  • PRED_BI indicates that two reference pictures are used (bi-prediction BiPred), and reference pictures managed by the L0 list and the L1 list are used.
  • the prediction vector index mvp_LX_idx is an index indicating a prediction vector
  • the reference picture index refIdxLX is an index indicating a reference picture managed in the reference picture list.
  • LX is a description method used when L0 prediction and L1 prediction are not distinguished from each other. By replacing LX with L0 and L1, parameters for the L0 list and parameters for the L1 list are distinguished.
  • the merge index merge_idx is an index that indicates whether one of the prediction parameter candidates (merge candidates) derived from the processed PU is used as the prediction parameter of the decoding target PU.
  • the motion vector mvLX indicates a shift amount between blocks on two different pictures.
  • a prediction vector and a difference vector related to the motion vector mvLX are referred to as a prediction vector mvpLX and a difference vector mvdLX, respectively.
  • Inter prediction identifier inter_pred_idc and prediction list use flag predFlagLX The relationship between the inter prediction identifier inter_pred_idc and the prediction list use flags predFlagL0 and predFlagL1 is as follows and can be converted into each other.
  • the flag biPred as to whether it is a bi-prediction BiPred can be derived depending on whether the two prediction list use flags are both 1. For example, it can be derived by the following formula.
  • the flag biPred can also be derived depending on whether or not the inter prediction identifier is a value indicating that two prediction lists (reference pictures) are used. For example, it can be derived by the following formula.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of the image decoding device 31 according to the present embodiment.
  • the image decoding device 31 includes an entropy decoding unit 301, a prediction parameter decoding unit (prediction image decoding device) 302, a loop filter 305, a reference picture memory 306, a prediction parameter memory 307, a prediction image generation unit (prediction image generation device) 308, and inversely.
  • a quantization / inverse DCT unit 311 and an addition unit 312 are included.
  • the prediction parameter decoding unit 302 includes an inter prediction parameter decoding unit 303 and an intra prediction parameter decoding unit 304.
  • the predicted image generation unit 308 includes an inter predicted image generation unit 309 and an intra predicted image generation unit 310.
  • the entropy decoding unit 301 performs entropy decoding on the coded stream Te input from the outside, and separates and decodes individual codes (syntax elements).
  • the separated codes include prediction information for generating a prediction image and residual information for generating a difference image.
  • the entropy decoding unit 301 outputs a part of the separated code to the prediction parameter decoding unit 302.
  • Some of the separated codes are, for example, a prediction mode predMode, a PU partition mode part_mode, a merge flag merge_flag, a merge index merge_idx, an inter prediction identifier inter_pred_idc, a reference picture index refIdxLX, a prediction vector index mvp_LX_idx, and a difference vector mvdLX.
  • Control of which code is decoded is performed based on an instruction from the prediction parameter decoding unit 302.
  • the entropy decoding unit 301 outputs the quantization coefficient to the inverse quantization / inverse DCT unit 311.
  • the quantization coefficient is a coefficient obtained by performing quantization by performing DCT (Discrete Cosine Transform) on the residual signal in the encoding process.
  • the inter prediction parameter decoding unit 303 decodes the inter prediction parameter with reference to the prediction parameter stored in the prediction parameter memory 307 based on the code input from the entropy decoding unit 301.
  • the inter prediction parameter decoding unit 303 outputs the decoded inter prediction parameter to the prediction image generation unit 308 and stores it in the prediction parameter memory 307. Details of the inter prediction parameter decoding unit 303 will be described later.
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 refers to the prediction parameter stored in the prediction parameter memory 307 on the basis of the code input from the entropy decoding unit 301 and decodes the intra prediction parameter.
  • the intra prediction parameter is a parameter used in a process of predicting a CU within one picture, for example, an intra prediction mode IntraPredMode.
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 outputs the decoded intra prediction parameter to the prediction image generation unit 308 and stores it in the prediction parameter memory 307.
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 may derive different intra prediction modes depending on luminance and color difference.
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 decodes the luminance prediction mode IntraPredModeY as the luminance prediction parameter and the color difference prediction mode IntraPredModeC as the color difference prediction parameter.
  • the luminance prediction mode IntraPredModeY is a 35 mode, and corresponds to planar prediction (0), DC prediction (1), and direction prediction (2 to 34).
  • the color difference prediction mode IntraPredModeC uses one of the planar prediction (0), the DC prediction (1), the direction prediction (2 to 34), and the LM mode (35).
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 decodes a flag indicating whether IntraPredModeC is the same mode as the luminance mode. If the flag indicates that the mode is the same as the luminance mode, IntraPredModeC is assigned to IntraPredModeC, and the flag is luminance. If the mode is different from the mode, planar prediction (0), DC prediction (1), direction prediction (2 to 34), and LM mode (35) may be decoded as IntraPredModeC.
  • the loop filter 305 applies filters such as a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) to the decoded image of the CU generated by the adding unit 312.
  • filters such as a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) to the decoded image of the CU generated by the adding unit 312.
  • the reference picture memory 306 stores the decoded image of the CU generated by the adding unit 312 at a predetermined position for each decoding target picture and CU.
  • the prediction parameter memory 307 stores the prediction parameter in a predetermined position for each decoding target picture and prediction unit (or sub-block, fixed-size block, pixel). Specifically, the prediction parameter memory 307 stores the inter prediction parameter decoded by the inter prediction parameter decoding unit 303, the intra prediction parameter decoded by the intra prediction parameter decoding unit 304, and the prediction mode predMode separated by the entropy decoding unit 301. .
  • the stored inter prediction parameters include, for example, a prediction list utilization flag predFlagLX (inter prediction identifier inter_pred_idc), a reference picture index refIdxLX, and a motion vector mvLX.
  • the prediction image generation unit 308 receives the prediction mode predMode input from the entropy decoding unit 301 and the prediction parameter from the prediction parameter decoding unit 302. Further, the predicted image generation unit 308 reads a reference picture from the reference picture memory 306. The prediction image generation unit 308 generates a prediction image of the PU using the input prediction parameter and the read reference picture in the prediction mode indicated by the prediction mode predMode.
  • the inter prediction image generation unit 309 uses the inter prediction parameter input from the inter prediction parameter decoding unit 303 and the read reference picture to perform prediction of the PU by inter prediction. Is generated.
  • the inter prediction image generation unit 309 performs a motion vector on the basis of the decoding target PU from the reference picture indicated by the reference picture index refIdxLX for a reference picture list (L0 list or L1 list) having a prediction list use flag predFlagLX of 1.
  • the reference picture block at the position indicated by mvLX is read from the reference picture memory 306.
  • the inter prediction image generation unit 309 performs prediction based on the read reference picture block to generate a prediction image of the PU.
  • the inter prediction image generation unit 309 outputs the generated prediction image of the PU to the addition unit 312.
  • the intra predicted image generation unit 310 When the prediction mode predMode indicates the intra prediction mode, the intra predicted image generation unit 310 performs intra prediction using the intra prediction parameter input from the intra prediction parameter decoding unit 304 and the read reference picture. Specifically, the intra predicted image generation unit 310 reads, from the reference picture memory 306, neighboring PUs that are pictures to be decoded and are in a predetermined range from the decoding target PUs among the PUs that have already been decoded.
  • the predetermined range is, for example, one of the left, upper left, upper, and upper right adjacent PUs when the decoding target PU sequentially moves in the so-called raster scan order, and differs depending on the intra prediction mode.
  • the raster scan order is an order in which each row is sequentially moved from the left end to the right end in each picture from the upper end to the lower end.
  • the intra predicted image generation unit 310 performs prediction in the prediction mode indicated by the intra prediction mode IntraPredMode for the read adjacent PU, and generates a predicted image of the PU.
  • the intra predicted image generation unit 310 outputs the generated predicted image of the PU to the adding unit 312.
  • the intra prediction image generation unit 310 performs planar prediction (0), DC prediction (1), direction according to the luminance prediction mode IntraPredModeY.
  • Prediction image of luminance PU is generated by any of prediction (2 to 34), and planar prediction (0), DC prediction (1), direction prediction (2 to 34), LM mode according to color difference prediction mode IntraPredModeC
  • a predicted image of the color difference PU is generated by any of (35).
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 311 inversely quantizes the quantization coefficient input from the entropy decoding unit 301 to obtain a DCT coefficient.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 311 performs inverse DCT (Inverse Discrete Cosine Transform) on the obtained DCT coefficient to calculate a residual signal.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 311 outputs the calculated residual signal to the addition unit 312.
  • the addition unit 312 adds the prediction image of the PU input from the inter prediction image generation unit 309 or the intra prediction image generation unit 310 and the residual signal input from the inverse quantization / inverse DCT unit 311 for each pixel, Generate a decoded PU image.
  • the adding unit 312 stores the generated decoded image of the PU in the reference picture memory 306, and outputs a decoded image Td in which the generated decoded image of the PU is integrated for each picture to the outside.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the image encoding device 11 according to the present embodiment.
  • the image encoding device 11 includes a prediction image generation unit 101, a subtraction unit 102, a DCT / quantization unit 103, an entropy encoding unit 104, an inverse quantization / inverse DCT unit 105, an addition unit 106, a loop filter 107, and a prediction parameter memory.
  • the prediction parameter encoding unit 111 includes an inter prediction parameter encoding unit 112 and an intra prediction parameter encoding unit 113.
  • the predicted image generation unit 101 generates, for each picture of the image T, a predicted image P of the prediction unit PU for each encoding unit CU that is an area obtained by dividing the picture.
  • the predicted image generation unit 101 reads a decoded block from the reference picture memory 109 based on the prediction parameter input from the prediction parameter encoding unit 111.
  • the prediction parameter input from the prediction parameter encoding unit 111 is, for example, a motion vector in the case of inter prediction.
  • the predicted image generation unit 101 reads a block at a position on the reference image indicated by the motion vector with the target PU as a starting point.
  • the prediction parameter is, for example, an intra prediction mode.
  • a pixel value of an adjacent PU used in the intra prediction mode is read from the reference picture memory 109, and a predicted image P of the PU is generated.
  • the predicted image generation unit 101 generates a predicted image P of the PU using one prediction method among a plurality of prediction methods for the read reference picture block.
  • the predicted image generation unit 101 outputs the generated predicted image P of the PU to the subtraction unit 102.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of an inter predicted image generation unit 1011 included in the predicted image generation unit 101.
  • the inter prediction image generation unit 1011 includes a motion compensation unit 10111 and a weight prediction unit 10112. Since the motion compensation unit 10111 and the weight prediction unit 10112 have the same configurations as the motion compensation unit 3091 and the weight prediction unit 3094 described above, description thereof is omitted here.
  • the prediction image generation unit 101 generates a prediction image P of the PU based on the pixel value of the reference block read from the reference picture memory, using the parameter input from the prediction parameter encoding unit.
  • the predicted image generated by the predicted image generation unit 101 is output to the subtraction unit 102 and the addition unit 106.
  • the subtraction unit 102 subtracts the signal value of the predicted image P of the PU input from the predicted image generation unit 101 from the pixel value of the corresponding PU of the image T, and generates a residual signal.
  • the subtraction unit 102 outputs the generated residual signal to the DCT / quantization unit 103.
  • the DCT / quantization unit 103 performs DCT on the residual signal input from the subtraction unit 102 and calculates a DCT coefficient.
  • the DCT / quantization unit 103 quantizes the calculated DCT coefficient to obtain a quantization coefficient.
  • the DCT / quantization unit 103 outputs the obtained quantization coefficient to the entropy coding unit 104 and the inverse quantization / inverse DCT unit 105.
  • the entropy encoding unit 104 receives the quantization coefficient from the DCT / quantization unit 103 and receives the encoding parameter from the prediction parameter encoding unit 111.
  • Examples of input encoding parameters include codes such as a reference picture index refIdxLX, a prediction vector index mvp_LX_idx, a difference vector mvdLX, a prediction mode predMode, and a merge index merge_idx.
  • the entropy encoding unit 104 generates an encoded stream Te by entropy encoding the input quantization coefficient and encoding parameter, and outputs the generated encoded stream Te to the outside.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 105 inversely quantizes the quantization coefficient input from the DCT / quantization unit 103 to obtain a DCT coefficient.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 105 performs inverse DCT on the obtained DCT coefficient to calculate a residual signal.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 105 outputs the calculated residual signal to the addition unit 106.
  • the addition unit 106 adds the signal value of the prediction image P of the PU input from the prediction image generation unit 101 and the signal value of the residual signal input from the inverse quantization / inverse DCT unit 105 for each pixel, and performs decoding. Generate an image.
  • the adding unit 106 stores the generated decoded image in the reference picture memory 109.
  • the loop filter 107 performs a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) on the decoded image generated by the adding unit 106.
  • SAO sample adaptive offset
  • ALF adaptive loop filter
  • the prediction parameter memory 108 stores the prediction parameter generated by the encoding parameter determination unit 110 at a predetermined position for each encoding target picture and CU.
  • the reference picture memory 109 stores the decoded image generated by the loop filter 107 at a predetermined position for each picture to be encoded and each CU.
  • the encoding parameter determination unit 110 selects one set from among a plurality of sets of encoding parameters.
  • the encoding parameter is a parameter to be encoded that is generated in association with the above-described prediction parameter or the prediction parameter.
  • the predicted image generation unit 101 generates a predicted image P of the PU using each of these encoding parameter sets.
  • the encoding parameter determination unit 110 calculates a cost value indicating the amount of information and the encoding error for each of a plurality of sets.
  • the cost value is, for example, the sum of a code amount and a square error multiplied by a coefficient ⁇ .
  • the code amount is the information amount of the encoded stream Te obtained by entropy encoding the quantization error and the encoding parameter.
  • the square error is the sum between pixels regarding the square value of the residual value of the residual signal calculated by the subtracting unit 102.
  • the coefficient ⁇ is a real number larger than a preset zero.
  • the encoding parameter determination unit 110 selects a set of encoding parameters that minimizes the calculated cost value.
  • the entropy encoding unit 104 outputs the selected set of encoding parameters to the outside as the encoded stream Te, and does not output the set of unselected encoding parameters.
  • the encoding parameter determination unit 110 stores the determined encoding parameter in the prediction parameter memory 108.
  • the prediction parameter encoding unit 111 derives a format for encoding from the parameters input from the encoding parameter determination unit 110 and outputs the format to the entropy encoding unit 104. Deriving the format for encoding is, for example, deriving a difference vector from a motion vector and a prediction vector. Also, the prediction parameter encoding unit 111 derives parameters necessary for generating a prediction image from the parameters input from the encoding parameter determination unit 110 and outputs the parameters to the prediction image generation unit 101.
  • the parameter necessary for generating the predicted image is, for example, a motion vector in units of sub-blocks.
  • the inter prediction parameter encoding unit 112 derives an inter prediction parameter such as a difference vector based on the prediction parameter input from the encoding parameter determination unit 110.
  • the inter prediction parameter encoding unit 112 derives parameters necessary for generating a prediction image to be output to the prediction image generating unit 101, and an inter prediction parameter decoding unit 303 (see FIG. 6 and the like) derives inter prediction parameters.
  • Some of the configurations are the same as the configuration to be performed. The configuration of the inter prediction parameter encoding unit 112 will be described later.
  • the intra prediction parameter encoding unit 113 derives a format (for example, MPM_idx, rem_intra_luma_pred_mode) for encoding from the intra prediction mode IntraPredMode input from the encoding parameter determination unit 110.
  • a format for example, MPM_idx, rem_intra_luma_pred_mode
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the image decoding apparatus according to this embodiment.
  • illustration of some members included in the block diagram shown in FIG. 10 is omitted.
  • members having the same functions as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the image decoding device 31 includes a decoding module 9, a CT information decoding unit 10 (restriction flag decoding unit, restriction state determination unit, restriction state setting unit, flag setting unit), predicted image generation unit 308, and inverse A quantization / inverse DCT unit 311, a reference picture memory 306, an addition unit 312, a loop filter 305, a header decoding unit 19, and a CU decoding unit 20 are provided.
  • the CU decoding unit 20 further includes a PU information decoding unit 12 and a TT information decoding unit 13, and the TT information decoding unit 13 further includes a TU decoding unit 22.
  • the decoding module 9 performs a decoding process for decoding a syntax value from binary data. More specifically, the decoding module 9 decodes and decodes a syntax value encoded by an entropy encoding method such as CABAC based on encoded data and syntax type supplied from a supplier. Returns the syntax value to the supplier.
  • an entropy encoding method such as CABAC
  • the sources of encoded data and syntax type are the CT information decoding unit 10 and the CU decoding unit 20 (PU information decoding unit 12 and TT information decoding unit 13) (prediction unit decoding unit).
  • the header decoding unit 19 decodes the VPS (video parameter set), SPS, PPS, and slice header of the encoded data input from the image encoding device 11.
  • the CT information decoding unit 10 uses the decoding module 9 to perform coding tree unit and coding tree decoding processing on the coded data input from the image coding device 11. Specifically, the CT information decoding unit 10 decodes the CTU information and the CT information from the encoded data by the following procedure.
  • the CT information decoding unit 10 uses the decoding module 9 to decode the tree unit header CTUH from the CTU information included in the CTU.
  • the CT information decoding unit 10 decodes, from the CT information included in the CT, a QT division flag indicating whether or not the target CT is QT-divided and a BT division mode indicating a BT division method of the target CT
  • the target CT is recursively divided and decoded until the QT division flag and the BT division mode no longer notify further division.
  • the tree unit footer CTUF is decoded from the CTU information.
  • the tree unit header CTUH and the tree unit footer CTUF include coding parameters referred to by the image decoding device 31 in order to determine a decoding method of the target coding tree unit.
  • the CT information may include parameters applied in the target CT and lower coding nodes.
  • the CU decoding unit 20 includes a PU information decoding unit 12 and a TT information decoding unit 13, and decodes PUI information and TTI information of the lowest coding tree CT (ie, CU).
  • PU information decoding unit In the PU information decoding unit 12, PU information (merge flag (merge_flag), merge index (merge_idx), prediction motion vector index (mvp_idx), reference image index (ref_idx), inter prediction identifier (inter_pred_flag), and difference vector ( mvd) and the like) using the decoding module 9.
  • PU information (merge flag (merge_flag), merge index (merge_idx), prediction motion vector index (mvp_idx), reference image index (ref_idx), inter prediction identifier (inter_pred_flag), and difference vector ( mvd) and the like) using the decoding module 9.
  • the TT information decoding unit 13 decodes each TTI (TU division flag SP_TU (split_transform_flag), CU residual flag CBP_TU (cbf_cb, cbf_cr, cbf_luma), etc., and TU) using the decoding module 9.
  • the TT information decoding unit 13 includes a TU decoding unit 22.
  • the TU decoding unit 22 decodes the QP update information (quantization correction value) when a residual is included in the TU.
  • the QP update information is a value indicating a difference value from the quantization parameter predicted value qPpred, which is a predicted value of the quantization parameter QP.
  • the TU decoding unit 22 decodes the quantized prediction residual (residual_coding).
  • the target CT when the target CT is in the PU restricted state, decoding of the PU is restricted. More specifically, in the image decoding device 31, when the target CT is in the PU restricted state, the target CT is predicted as a virtual PU. That is, in the image decoding device 31, the prediction information is generated by decoding the PU information with the CU that is first decoded in the target CT (that is, the CU located at the upper left in the target CT). On the other hand, the other CUs do not decode the PU information, and generate a predicted image using the PU information (prediction information) decoded in the CU located at the upper left in the target CT.
  • a virtual PU extending over one or more CUs is referred to as a merge PU.
  • CT-1 is in the PU restricted state (represented by ⁇ ) and CT-2 is not in the PU restricted state (represented by ⁇ ).
  • CT-1 is in a PU restricted state
  • PU information is decoded by CU11, and PU information is not decoded by other CU12 to CU14.
  • the CT-2 is not in the PU restricted state, the PU information is decoded by each of the CU31 to CU34 even in the same division pattern as the CT-1.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the CT information decoding unit 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of QT information according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a configuration example of a syntax table of BT information according to an embodiment of the present invention.
  • the CT information decoding unit 10 performs CT information decoding S1400.
  • CT information decoding S1400 by the CT information decoding unit 10 QT information decoding and BT information decoding are performed.
  • QT information decoding and BT information decoding by the CT information decoding unit 10 will be described in order.
  • the CT information decoding unit 10 decodes CT information from the encoded data, and recursively decodes a coding tree CT (coding_quadtree). Specifically, the CT information decoding unit 10 decodes the QT information, and decodes the target coding tree coding_quadtree (x0, y0, log2CbSize, cqtDepth). X0 and y0 are the upper left coordinates of the target coding tree, and log2CbSize is a logarithmic CT size that is a logarithm with the CT size 2 as the base of the coding tree (for example, the CT size is 64, 128, 256). If there is 6, 7, 8). cqtDepth is the CT depth (QT depth) indicating the hierarchy of the coding tree.
  • the CT information decoding unit 10 initializes a PU restriction state IsPUConstraint that indicates whether or not the decoding of the PU is restricted in the CT to 0.
  • the procedure for initializing the PU restriction state IsPUConstraint by the CT information decoding unit 10 will be described later.
  • the CT information decoding unit 10 determines whether or not the decoded CT information includes a QT division flag. Specifically, the CT information decoding unit 10 determines whether or not the logarithmic CT size log2CbSize is larger than a logarithmic value MinCbLog2SizeY of a predetermined minimum CT size. If the logarithmic CT size log2CbSize is larger than MinCbLog2SizeY, it is determined that there is a QT division flag, and the process proceeds to S1421. Otherwise, the process proceeds to S1422.
  • the CT information decoding unit 10 means that if the QT split flag split_cu_flag does not appear in the encoded data, the QT split flag split_cu_flag from the encoded data And the QT split flag split_cu_flag is derived as 0.
  • the CT information decoding unit 10 decodes the PU restriction flag pu_constraint_flag from the encoded data.
  • the CT information decoding unit 10 sets the PU restriction state IsPUConstraint to 1.
  • the CT information decoding unit 10 stores information on CT (merge PU) at the time of transition to the PU restricted state as PU restricted information. Specifically, the CT information decoding unit 10 stores, as PU restriction information, the upper left coordinates (x0, y0) of the target CT as the upper left coordinates (xMergedPU, yMergedPU) of the merged PU as shown in the following formula, and the logarithm CT The size log2CbSize is stored as the logarithmic PU size log2MergedPUSize of the merge PU.
  • the CT information decoding unit 10 performs (S1451) described later, moves down one layer (S1401), and repeats the subsequent processing.
  • the CT information decoding unit 10 performs QT division. Specifically, the CT information decoding unit 10 uses the CT depth cqtDepthC + 1 at the positions (x0, Dy0), (x1, y0), (x0,0y1), (x1, (y1), and the logarithmic CT size log2CbSize2 ⁇ 1 Are decoded.
  • coding_quadtree (x0, y0, log2CbSize-1, cqtDepth + 1) coding_quadtree (x1, y0, log2CbSize-1, cqtDepth + 1) coding_quadtree (x0, y1, log2CbSize-1, cqtDepth + 1) coding_quadtree (x1, y1, log2CbSize-1, cqtDepth + 1)
  • x0 and y0 are the upper left coordinates of the target coding tree
  • x1 and y1 are (x0, y0) and 1/2 of the logarithmic CT size (1 ⁇ log2CbSize) is added to the following equation: Is derived.
  • the CT information decoding unit 10 adds 1 to the CT depth cqtDepth indicating the hierarchy of the coding tree, and subtracts the logarithmic CT size log2CbSize that is a logarithmic value of the coding unit size by 1 (CT size is halved). And update.
  • the CT information decoding unit 10 continues the QT information decoding started from S1401 using the updated upper left coordinate, logarithmic CT size, and CT depth even in the lower encoding tree CT.
  • the CT information decoding unit 10 decodes CT information from the encoded data, and recursively decodes the coding tree CT (coding_binarytree). Specifically, the CT information decoding unit 10 decodes the BT information and decodes the target encoding tree coding_binarytree (x0, y0, log2CbWidth, log2CbHeight, cqtDepth, cbtDepth).
  • X0 and y0 are the upper left coordinates of the target coding tree
  • log2CbWidth is the logarithm value of the width of the coding tree
  • log2CbHeight is the logarithm value of the height of the coding tree
  • cqtDepth is the CT depth indicating the hierarchy of the coding tree ( QT depth)
  • cbtDepth is the CT depth (BT depth) indicating the hierarchy of the coding tree.
  • the CT information decoding unit 10 determines whether or not the decoded CT information includes a BT division mode (division information). Specifically, the CT information decoding unit 10 has a coding tree height (1 ⁇ log2CbHeight) larger than minBTSize or a coding tree width (1 ⁇ log2CbWidth) larger than minBTSize, and It is determined whether the coding tree width (1 ⁇ log2CbWidth) is equal to or less than maxBTSize, the coding tree height (1 ⁇ log2CbHeight) is equal to or less than maxBTSize, and cbtDepth is smaller than maxBTDepth.
  • minBTSize is the minimum BT size (minimum size of the binary tree leaf node)
  • maxBTSize is the maximum BT size (maximum size of the root node of the binary tree)
  • maxBTDepth is the maximum BT depth (maximum binary tree depth).
  • the CT information decoding unit 10 determines that there is a BT division mode, and proceeds to S1481. Otherwise, the process proceeds to S1482.
  • the CT information decoding unit 10 decodes the BT division mode split_bt_mode [x0] [y0], which is a syntax element, when the above condition is satisfied.
  • the CT information decoding unit 10 encodes the encoded data BT split mode split_bt_mode [x0] [y0] is omitted, and BT split mode split_bt_mode [x0] [y0] is derived as 0.
  • the CT information decoding unit 10 performs the process shown in FIG. That is, when the PU restriction state IsPUConstraint is invalid, the PU restriction flag pu_constraint_flag is decoded (S1441-1, S1441-2). When the PU restriction flag pu_constraint_flag is 1, the PU restriction state IsPUConstraint is set to 1 (S1441-3, S1441-4).
  • the CT information decoding unit 10 performs BT division. Specifically, when the BT split mode split_bt_mode [x0] [y0] is 1, the CT information decoding unit 10 uses the CT depth cbtDepth + 1 at the positions (x0,0y0), (x0, y1), the width and Decode two coding trees CT whose logarithmic values of height are log2CbWidth and log2CbHeight-1, respectively.
  • coding_binarytree (x0, y0, log2CbWidth, log2CbHeight-1, cqtDepth, cbtDepth +1) coding_binarytree (x0, y1, log2CbWidth, log2CbHeight-1, cqtDepth, cbtDepth +1)
  • the CT information decoding unit 10 has the width and height at the positions (x0, y0) and (x1, y0) of the CT depth cbtDepth + 1. Two encoding trees CT having logarithmic values of log2CbWidth-1 and log2CbHeight are decoded.
  • coding_binarytree (x0, y0, log2CbWidth-1, log2CbHeight, cqtDepth, cbtDepth +1)
  • coding_binarytree (x1, y0, log2CbWidth-1, log2CbHeight, cqtDepth, cbtDepth +1)
  • x0, y0 are the upper left coordinates of the target coding tree
  • x1, y1 are (x0, y0)
  • 1/2 of (1 ⁇ log2CbWidth) and (1 ⁇ log2CbHeight) is derived by adding 1/2 of each.
  • the CT information decoding unit 10 adds 1 to the CT depth cbtDepth indicating the hierarchy of the coding tree, and subtracts and updates log2CbWidth or log2CbHeight by 1.
  • CT information decoding unit 10 continues the BT information decoding started from S1461 using the updated upper left coordinates, the logarithmic values of the width and height of the CT, and the BT hierarchy also in the lower encoding tree CT.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of a syntax table of CU information according to an embodiment of the present invention.
  • the CU decoding unit 20 decodes the CU information from the encoded data, and recursively decodes the encoding unit CU (coding_unit). Specifically, the CU decoding unit 20 decodes the CU information and decodes the target encoding unit coding_unit (x0, y0, log2CbWidth, log2CbHeight). X0 and y0 are the upper left coordinates of the target encoding unit, log2CbWidth is a logarithmic value of the width of the encoding unit, and log2CbHeight is a logarithmic value of the height of the encoding unit.
  • the PU restriction state IsPUConstraint of the target CU is in an invalid state or the position of the upper left coordinate (x0, y0) of the target CU is equal to the upper left coordinate (xMergedPU, yMergedPU) of the merged PU stored in the CU decoding unit 20 In this case, the PU information of the target CU is decrypted.
  • the CU decoding unit 20 has the upper left coordinates (xMergedPU, yMergedPU) of the merged PU in which the PU restriction state IsPUConstraint of the target CU is valid and the position of the upper left coordinate (x0, y0) of the target CU is stored. Is not equal, the PU information of the CU at the upper left of the target CT (the coordinates are (xMergedPU, yMergedPU)) is used.
  • the image decoding device 31 when the target CT is in the PU restricted state, the entire target CT is predicted as one PU virtually. Thereby, in the image decoding apparatus 31, it is possible to perform prediction with virtually large blocks while maintaining division with a high degree of freedom by QT division and BT division. At this time, the unit for encoding / decoding prediction information can be controlled by the PU restriction flag pu_constraint_flag. As a result, since the amount of prediction information to be encoded / decoded can be reduced, the complexity of image encoding / decoding can be reduced.
  • the CT information decoding described above is a decoding method assuming that QT and BT are in different layers.
  • QT division cannot be performed after BT division, but it is not necessary to determine whether or not there is a QT division flag after BT division.
  • the present embodiment is not limited to this, and a decoding method assuming that QT and BT are in the same layer may be employed. In this case, both QT division and BT division can be selected, that is, QT division can be performed even after BT division, but it is necessary to determine the presence or absence of the QT division flag every time.
  • FIG. 17 shows a procedure (S1401) for initializing the PU restriction state IsPUConstraint by the CT information decoding unit 10.
  • the CT information decoding unit 10 determines whether or not the CT size of the target CT is equal to or larger than the PU limit size. Specifically, the CT information decoding unit 10 determines whether or not the logarithmic CT size log2CbSize of the target CT is equal to or larger than the PU limit size.
  • the process proceeds to S1602 to cancel the PU limit state IsPUConstraint. On the other hand, if the CT size of the target CT is less than the PU limit size, the process ends.
  • the CT information decoding unit 10 sets the PU limit size as follows.
  • the CT information decoding unit 10 sets the PU limit size to 0 when the CT depth cqtDepth is 0.
  • the CT information decoding unit 10 initializes the PU restriction state IsPUConstraint when the logarithmic CT size log2CbSize of the target CT is equal to or larger than the logarithmic size log2MergedPUSize of the merge PU.
  • the PU restricted state is canceled when the process moves to a CT having the same size as or larger than the CT size at the time of moving to the PU restricted state.
  • the process proceeds to S1602. On the other hand, if the CT size of the target CT is less than the PU limit size, the process ends.
  • the CT information decoding unit 10 initializes the PU restricted state IsPUConstraint to 0 and releases the PU restricted state. When the above processing is completed, the CT information decoding unit 10 performs the processing from S1411 onward.
  • Modification 1 A modified example of the procedure for initializing the PU restriction state IsPUConstraint by the CT information decoding unit 10 is shown in FIG.
  • the CT information decoding unit 10 determines whether or not the CT depth cqtDepth of the target CT is equal to or less than the PU limit depth.
  • log2MaxCUSize is the maximum value of the logarithmic CU size
  • MergedPUDepth is a merge PU depth indicating the hierarchy of merge PUs.
  • the PU restricted depth may be set to the maximum CT depth maxCTDepth.
  • the PU limit depth may be set to the PU depth MergedPUDepth of the merge PU.
  • the process proceeds to S1702. On the other hand, if the CT depth cqtDepth of the target CT is larger than the PU limit depth, the process is terminated.
  • the CT information decoding unit 10 initializes the PU restriction state IsPUConstraint to 0 and ends the process.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of QT information according to the present modification example
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of BT information according to the present modification example.
  • FIG. 21 shows another modification of the procedure for initializing the PU restriction state IsPUConstraint by the CT information decoding unit 10.
  • the CT information decoding unit 10 determines whether or not the CT size of the target CT is equal to or larger than a predetermined size. Specifically, the CT information decoding unit 10 determines whether or not the logarithmic CT size log2CbSize of the target CT is equal to or larger than a predetermined size THSize.
  • the predetermined size THSize can be arbitrarily set, and a value encoded with a slice header may be used, or a value encoded with a parameter set such as SPS or PPS may be used.
  • the process proceeds to S1811 to cancel the PU restricted state. On the other hand, if the CT size of the target CT is less than the predetermined size THSize, the process ends.
  • the CT information decoding unit 10 initializes the PU restriction state IsPUConstraint to 0 and ends the process.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of QT information according to the present modification example
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of BT information according to the present modification example.
  • the image encoding device 11 Since the code amount (overhead) of the PU restriction flag pu_constraint_flag itself is large, when the PU restriction flag pu_constraint_flag is encoded in each layer of QT and BT, the entire code amount becomes large. Therefore, in this embodiment, in order to reduce the amount of encoding, the image encoding device 11 encodes the PU restriction flag pu_constraint_flag only in QT.
  • the image decoding device 31 decodes the PU restriction flag pu_constraint_flag of the target CT only in QT. Therefore, in the image decoding device 31, when the PU restriction state IsPUConstraint is set to 1 in a certain CT in QT, the subsequent layers include the PU restriction state including BT. Thereby, since encoding / decoding of the PU restriction flag pu_constraint_flag is not required in BT, the code amount of the PU restriction flag pu_constraint_flag can be reduced.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining the operation of the CT information decoding unit 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of BT information according to the present modification. A configuration example of the syntax table of the QT information according to this modification is as shown in FIG.
  • Modification 1 The modification of said 2nd Embodiment is shown below.
  • the image encoding device 11 encodes the PU restriction flag pu_constraint_flag when the CT size of the target CT is equal to or larger than the predetermined size, and the PU restriction flag when the CT size of the target CT is less than the predetermined size. Do not encode pu_constraint_flag.
  • the image decoding device 31 decodes the PU restriction flag pu_constraint_flag unless the CT size of the target CT is equal to or larger than the predetermined size unless the PU restriction state IsPUConstraint.
  • the PU restriction state IsPUConstraint is set to 1 in a certain CT, the PU restriction state is entered in the subsequent layers.
  • the PU restriction flag pu_constraint_flag is not decoded even when a certain CT is not in the PU restriction state IsPUConstraint. Accordingly, since the encoding / decoding of the PU restriction flag pu_constraint_flag is not necessary for a CT size less than a predetermined size, the code amount of the PU restriction flag pu_constraint_flag can be reduced.
  • FIG. 26 is a flowchart showing a procedure for decoding a PU restriction flag by the CT information decoding unit 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of QT information according to the present modification.
  • the CT information decoding unit 10 does not decode the PU restriction flag pu_constraint_flag and does not decode the PU restriction flag pu_constraint_flag when the logarithmic CT size log2CbSize of the target CT is less than the predetermined size Log2MinPUSize. Transition.
  • the PU information decoding unit 12 does not decode the PU information and uses the PU information of the merge PU (coordinates (xMergedPU, yMergedPU)).
  • BT information decoding may be processed in the same manner as QT information decoding, or may be processed in the same manner as in the second embodiment.
  • the image encoding device 11 encodes the PU restriction flag pu_constraint_flag when the target CT has a predetermined shape.
  • the image decoding device 31 decodes the PU restriction flag pu_constraint_flag when the target CT has a predetermined shape. Therefore, in the image decoding apparatus 31, when the target CT is in a predetermined shape and the PU restriction state IsPUConstraint is set to 1 in a certain CT, the PU restriction state is set in the subsequent layers. On the other hand, since the encoding / decoding of the PU restriction flag pu_constraint_flag is not necessary in a CT that does not have a predetermined shape, the code amount of the PU restriction flag pu_constraint_flag can be reduced.
  • FIG. 28 is a flowchart showing a procedure (S1401) of initialization of the PU restriction state by the CT information decoding unit 10
  • FIG. 29 is a flowchart showing a procedure of decoding the PU restriction flag by the CT information decoding unit 10.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of BT information according to the present modification. In the following, it is assumed that the predetermined shape is a square shape.
  • the CT information decoding unit 10 determines whether or not the CT size of the target CT is equal to or larger than the PU limit size. Specifically, the CT information decoding unit 10 determines whether or not the logarithmic CT size log2CbSize of the target CT is equal to or larger than the logarithmic size log2MergedPUSize of the merge PU.
  • the process proceeds to S1902. On the other hand, if the CT size of the target CT is less than the logarithmic size log2MergedPUSize of the merge PU, the process ends.
  • the CT information decoding unit 10 decodes the PU restriction flag pu_constraint_flag from the encoded data.
  • the CT information decoding unit 10 sets the PU restriction state IsPUConstraint to 1.
  • the subsequent processing is the same, and in S1501, the same processing as described above is performed.
  • the CT information decoding unit 10 proceeds to S1501 without decoding the PU restriction flag pu_constraint_flag if the target CT is not square.
  • the PU information decoding unit 12 does not decode the PU information and uses the PU information of the merge PU (coordinates (xMergedPU, yMergedPU)).
  • the image encoding device 11 encodes the PU restriction flag pu_constraint_flag at most once within a block of a certain predetermined size Log2MinPUSize. Specifically, the image encoding device 11 introduces a flag IsPUConstraintFlagCoded indicating whether or not the PU restriction flag pu_constraint_flag has been encoded, and does not encode pu_constraint_flag when IsPUConstraintFlagCoded is 1. Furthermore, IsPUConstraintFlagCoded is initialized to 0 only when the CT size is equal to or larger than a predetermined size.
  • FIG. 31 is a flowchart showing a procedure for initializing the flag IsPUConstraintFlagCoded by the CT information decoding unit 10
  • FIG. 32 is a flowchart showing a procedure for decoding the PU restriction flag by the CT information decoding unit 10.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of QT information according to the present modification.
  • the CT information decoding unit 10 determines whether or not the CT size of the target CT is equal to or larger than a predetermined size. Specifically, the CT information decoding unit 10 determines whether or not the logarithmic CT size log2CbSize of the target CT is equal to or larger than a predetermined size Log2MinPUSize.
  • the process proceeds to S2002. On the other hand, if the CT size of the target CT is less than the predetermined size Log2MinPUSize, the process ends.
  • the CT information decoding unit 10 initializes the flag IsPUConstraintFlagCoded to 0 and ends the process. After completing the above processing, the CT information decoding unit 10 performs the above-described processing of S1401 to S1431, but in S1441, (S1441-11) If the PU restriction state IsPUConstraint is invalid and the flag IsPUConstraintFlagCoded is 0, the CT information decoding unit 10 proceeds to S1441-12. On the other hand, if the PU restriction state IsPUConstraint is in a valid state or the flag IsPUConstraintFlagCoded is 1, the process ends and the process proceeds to S1451.
  • the CT information decoding unit 10 decodes the PU restriction flag pu_constraint_flag from the encoded data.
  • the CT information decoding unit 10 sets the PU restriction state IsPUConstraint to 1 and sets the flag IsPUConstraintFlagCoded to 1. Subsequent processing is the same, and in S1451, the same processing as described above is performed.
  • the CT information decoding unit 10 proceeds to S1451 without decoding the PU restriction flag pu_constraint_flag.
  • the PU information decoding unit 12 does not decode the PU information and uses the PU information of the merge PU (coordinates (xMergedPU, yMergedPU)).
  • BT information decoding may be processed in the same manner as QT information decoding, or may be processed in the same manner as in the second embodiment.
  • FIG. 34 is a diagram illustrating a target block on which PU decoding is performed under a PU restricted state.
  • the CU in the CT that is in the PU restricted state, the CU (log2CbWidth, log2CbHeight) that is first decoded in the CT (that is, the CU located in the upper left in the CT)
  • the PU information (prediction information) is decoded by the other CU, and the PU information (prediction information) of the CU located at the upper left is used in the other CUs, but the embodiment of the present invention is limited to this. Not. Therefore, in this embodiment, as shown in (b) of FIG.
  • FIG. 35 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of QT information according to the present modification example
  • FIG. 36 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of BT information according to the present modification example.
  • the same processing as described above is performed in S1461 to S1491, but in S1501, when the CT information decoding unit 10 stores the PU restriction information, the upper left coordinates (x0, y0) of the target CT Is stored as the upper left coordinates (xMergedPU, yMergedPU) of the merge PU, and the logarithm value log2CbWidth and logarithm value log2CbHeight of the target CT are respectively logarithmically log2MergedPUWidth and logarithm value log2MergedPUHeight of the merge PU height.
  • the same process as described above is performed.
  • FIG. 37 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of CU information according to the present embodiment.
  • the CU decoding unit 20 determines whether the PU restriction state IsPUConstraint of the target CU is in an invalid state or the upper left coordinate of the merge PU in which the position of the upper left coordinate (x0, y0) of the target CU is stored ( If equal to xMergedPU, yMergedPU), the PU information of the stored merge PU (x0, y0, log2MergedPUWidth, log2MergedPUHeight) is decoded.
  • the size of the target CU may be used as the merge PU size when the PU limit state IsPUConstraint of the target CU is in an invalid state. That is, when the IsPUConstraint is 0, the CU decoding unit 20 performs the following expression.
  • log2MergedPUWidth log2CbWidth
  • log2MergedPUHeight log2CbHeight
  • FIG. 38 is a diagram illustrating a configuration example of a syntax table of CU information according to the present embodiment.
  • the CU decoding unit 20 (PU information decoding unit 12) is the upper left coordinate of the merge PU in which the PU restriction state IsPUConstraint of the target CU is in the valid state and the position of the upper left coordinate (x0, y0) of the target CU is stored.
  • the PU of the stored merge PU (x0, y0, log2MergedPUWidth, log2MergedPUHeight) is decoded.
  • the CU decoding unit 20 has the PU restriction state IsPUConstraint of the target CU in the valid state or the upper left coordinate (xMergedPU) of the merge PU in which the position of the upper left coordinate (x0, y0) of the target CU is stored. , YMergedPU), the PU information of each CU is decrypted.
  • the CU information decoding unit 20 decodes the PU of the target CU (x0, y0, ⁇ ⁇ log2CbWidth, log2CbHeight).
  • the image encoding device 11 and the image decoding device 31 described above can be used by being mounted on various devices that perform transmission, reception, recording, and reproduction of moving images.
  • the moving image may be a natural moving image captured by a camera or the like, or may be an artificial moving image (including CG and GUI) generated by a computer or the like.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a transmission device PROD_A in which the image encoding device 11 is mounted.
  • the transmission apparatus PROD_A modulates a carrier wave with an encoding unit PROD_A1 that obtains encoded data by encoding a moving image, and with the encoded data obtained by the encoding unit PROD_A1.
  • a modulation unit PROD_A2 that obtains a modulation signal and a transmission unit PROD_A3 that transmits the modulation signal obtained by the modulation unit PROD_A2 are provided.
  • the above-described image encoding device 11 is used as the encoding unit PROD_A1.
  • Transmission device PROD_A as a source of moving images to be input to the encoding unit PROD_A1, a camera PROD_A4 that captures moving images, a recording medium PROD_A5 that records moving images, an input terminal PROD_A6 for inputting moving images from the outside, and An image processing unit A7 that generates or processes an image may be further provided.
  • FIG. 8A illustrates a configuration in which the transmission apparatus PROD_A includes all of these, but some of them may be omitted.
  • the recording medium PROD_A5 may be a recording of a non-encoded moving image, or a recording of a moving image encoded by a recording encoding scheme different from the transmission encoding scheme. It may be a thing. In the latter case, a decoding unit (not shown) for decoding the encoded data read from the recording medium PROD_A5 in accordance with the recording encoding method may be interposed between the recording medium PROD_A5 and the encoding unit PROD_A1.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a receiving device PROD_B in which the image decoding device 31 is mounted.
  • the receiving device PROD_B includes a receiving unit PROD_B1 that receives the modulated signal, a demodulating unit PROD_B2 that obtains encoded data by demodulating the modulated signal received by the receiving unit PROD_B1, and a demodulator.
  • a decoding unit PROD_B3 that obtains a moving image by decoding the encoded data obtained by the unit PROD_B2.
  • the above-described image decoding device 31 is used as the decoding unit PROD_B3.
  • the receiving device PROD_B is a display destination PROD_B4 for displaying a moving image, a recording medium PROD_B5 for recording a moving image, and an output terminal for outputting the moving image to the outside as a supply destination of the moving image output by the decoding unit PROD_B3 PROD_B6 may be further provided.
  • FIG. 8B illustrates a configuration in which all of these are provided in the receiving device PROD_B, but some of them may be omitted.
  • the recording medium PROD_B5 may be used for recording a non-encoded moving image, or is encoded using a recording encoding method different from the transmission encoding method. May be. In the latter case, an encoding unit (not shown) for encoding the moving image acquired from the decoding unit PROD_B3 according to the recording encoding method may be interposed between the decoding unit PROD_B3 and the recording medium PROD_B5.
  • the transmission medium for transmitting the modulation signal may be wireless or wired.
  • the transmission mode for transmitting the modulated signal may be broadcasting (here, a transmission mode in which the transmission destination is not specified in advance) or communication (here, transmission in which the transmission destination is specified in advance). Refers to the embodiment). That is, the transmission of the modulation signal may be realized by any of wireless broadcasting, wired broadcasting, wireless communication, and wired communication.
  • a terrestrial digital broadcast broadcasting station (broadcasting equipment, etc.) / Receiving station (such as a television receiver) is an example of a transmitting device PROD_A / receiving device PROD_B that transmits and receives a modulated signal by wireless broadcasting.
  • a broadcasting station (such as broadcasting equipment) / receiving station (such as a television receiver) of cable television broadcasting is an example of a transmitting device PROD_A / receiving device PROD_B that transmits and receives a modulated signal by cable broadcasting.
  • a server workstation, etc.
  • Client television receiver, personal computer, smartphone, etc.
  • VOD Video On Demand
  • video sharing service using the Internet is a transmission device that transmits and receives modulated signals via communication.
  • PROD_A / receiving device PROD_B normally, either a wireless or wired transmission medium is used in a LAN, and a wired transmission medium is used in a WAN.
  • the personal computer includes a desktop PC, a laptop PC, and a tablet PC.
  • the smartphone also includes a multi-function mobile phone terminal.
  • the video sharing service client has a function of encoding a moving image captured by the camera and uploading it to the server. That is, the client of the video sharing service functions as both the transmission device PROD_A and the reception device PROD_B.
  • FIG. 9A is a block diagram showing a configuration of a recording apparatus PROD_C equipped with the image encoding device 11 described above.
  • the recording apparatus PROD_C includes an encoding unit PROD_C1 that obtains encoded data by encoding a moving image, and the encoded data obtained by the encoding unit PROD_C1 on a recording medium PROD_M.
  • the above-described image encoding device 11 is used as the encoding unit PROD_C1.
  • the recording medium PROD_M may be of a type built into the recording device PROD_C, such as (1) HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), or (2) SD memory. It may be of the type connected to the recording device PROD_C, such as a card or USB (Universal Serial Bus) flash memory, or (3) DVD (Digital Versatile Disc) or BD (Blu-ray Disc: registration) Or a drive device (not shown) built in the recording device PROD_C.
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Drive
  • SD memory such as a card or USB (Universal Serial Bus) flash memory, or (3) DVD (Digital Versatile Disc) or BD (Blu-ray Disc: registration) Or a drive device (not shown) built in the recording device PROD_C.
  • the recording device PROD_C is a camera PROD_C3 that captures moving images as a source of moving images to be input to the encoding unit PROD_C1, an input terminal PROD_C4 for inputting moving images from the outside, and a reception for receiving moving images
  • a unit PROD_C5 and an image processing unit PROD_C6 for generating or processing an image may be further provided.
  • FIG. 9A illustrates a configuration in which the recording apparatus PROD_C includes all of these, but some of them may be omitted.
  • the receiving unit PROD_C5 may receive a non-encoded moving image, or may receive encoded data encoded by a transmission encoding scheme different from the recording encoding scheme. You may do. In the latter case, a transmission decoding unit (not shown) that decodes encoded data encoded by the transmission encoding method may be interposed between the reception unit PROD_C5 and the encoding unit PROD_C1.
  • Examples of such a recording device PROD_C include a DVD recorder, a BD recorder, an HDD (Hard Disk Drive) recorder, and the like (in this case, the input terminal PROD_C4 or the receiver PROD_C5 is a main source of moving images). .
  • a camcorder in this case, the camera PROD_C3 is a main source of moving images
  • a personal computer in this case, the receiving unit PROD_C5 or the image processing unit C6 is a main source of moving images
  • a smartphone this In this case, the camera PROD_C3 or the reception unit PROD_C5 is a main source of moving images
  • the like is also an example of such a recording apparatus PROD_C.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a playback device PROD_D equipped with the image decoding device 31 described above.
  • the playback device PROD_D reads a moving image by decoding a read unit PROD_D1 that reads encoded data written to the recording medium PROD_M and a read unit PROD_D1 that reads the encoded data. And a decoding unit PROD_D2 to obtain.
  • the above-described image decoding device 31 is used as the decoding unit PROD_D2.
  • the recording medium PROD_M may be of the type built into the playback device PROD_D, such as (1) HDD or SSD, or (2) such as an SD memory card or USB flash memory. It may be of the type connected to the playback device PROD_D, or (3) may be loaded into a drive device (not shown) built in the playback device PROD_D, such as a DVD or BD. Good.
  • the playback device PROD_D has a display unit PROD_D3 that displays a moving image as a supply destination of the moving image output by the decoding unit PROD_D2, an output terminal PROD_D4 that outputs the moving image to the outside, and a transmission unit that transmits the moving image.
  • PROD_D5 may be further provided.
  • FIG. 9B illustrates a configuration in which the playback apparatus PROD_D includes all of these, but some of them may be omitted.
  • the transmission unit PROD_D5 may transmit a non-encoded moving image, or transmits encoded data encoded by a transmission encoding scheme different from the recording encoding scheme. You may do. In the latter case, it is preferable to interpose an encoding unit (not shown) that encodes a moving image using a transmission encoding method between the decoding unit PROD_D2 and the transmission unit PROD_D5.
  • Examples of such a playback device PROD_D include a DVD player, a BD player, and an HDD player (in this case, an output terminal PROD_D4 to which a television receiver or the like is connected is a main moving image supply destination). .
  • a television receiver in this case, the display PROD_D3 is a main supply destination of moving images
  • a digital signage also referred to as an electronic signboard or an electronic bulletin board
  • the display PROD_D3 or the transmission unit PROD_D5 is the main supply of moving images
  • Desktop PC in this case, output terminal PROD_D4 or transmission unit PROD_D5 is the main video source
  • laptop or tablet PC in this case, display PROD_D3 or transmission unit PROD_D5 is video
  • a smartphone which is a main image supply destination
  • a smartphone in this case, the display PROD_D3 or the transmission unit PROD_D5 is a main moving image supply destination
  • the like are also examples of such a playback device PROD_D.
  • Each block of the image decoding device 31 and the image encoding device 11 described above may be realized in hardware by a logic circuit formed on an integrated circuit (IC chip), or may be a CPU (Central Processing Unit). You may implement
  • IC chip integrated circuit
  • CPU Central Processing Unit
  • each of the above devices includes a CPU that executes instructions of a program that realizes each function, a ROM (Read Memory) that stores the program, a RAM (RandomAccess Memory) that expands the program, the program, and various data
  • a storage device such as a memory for storing the.
  • the object of the embodiment of the present invention is a record in which the program code (execution format program, intermediate code program, source program) of the control program for each of the above devices, which is software that realizes the above-described functions, is recorded in a computer-readable manner This can also be achieved by supplying a medium to each of the above devices, and reading and executing the program code recorded on the recording medium by the computer (or CPU or MPU).
  • Examples of the recording medium include tapes such as magnetic tapes and cassette tapes, magnetic disks such as floppy (registered trademark) disks / hard disks, CD-ROMs (Compact Disc Read-Only Memory) / MO discs (Magneto-Optical discs).
  • tapes such as magnetic tapes and cassette tapes
  • magnetic disks such as floppy (registered trademark) disks / hard disks
  • CD-ROMs Compact Disc Read-Only Memory
  • MO discs Magnetic-Optical discs
  • IC cards including memory cards
  • Cards such as optical cards
  • Semiconductor memories such as flash ROM, or PLD (Programmable logic device ) Or FPGA (Field Programmable Gate Gate Array) or the like.
  • each of the above devices may be configured to be connectable to a communication network, and the program code may be supplied via the communication network.
  • the communication network is not particularly limited as long as it can transmit the program code.
  • Internet intranet, extranet, LAN (Local Area Network), ISDN (Integrated Services Digital Network), VAN (Value-Added Network), CATV (Community Area Antenna / television / Cable Television), Virtual Private Network (Virtual Private Network) Network), telephone line network, mobile communication network, satellite communication network, and the like.
  • the transmission medium constituting the communication network may be any medium that can transmit the program code, and is not limited to a specific configuration or type.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394, USB, power line carrier, cable TV line, telephone line, ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) line, etc. wired such as IrDA (Infrared Data Association) or remote control , BlueTooth (registered trademark), IEEE802.11 wireless, HDR (High Data Rate), NFC (Near Field Communication), DLNA (Digital Living Network Alliance: registered trademark), mobile phone network, satellite line, terrestrial digital broadcasting network, etc. It can also be used wirelessly.
  • the embodiment of the present invention can also be realized in the form of a computer data signal embedded in a carrier wave in which the program code is embodied by electronic transmission.
  • Embodiments of the present invention are preferably applied to an image decoding apparatus that decodes encoded data in which image data is encoded, and an image encoding apparatus that generates encoded data in which image data is encoded. it can. Further, the present invention can be suitably applied to the data structure of encoded data generated by an image encoding device and referenced by the image decoding device.
  • Image decoding device 10 CT information decoding unit (restriction flag decoding unit, prediction unit decoding unit) 20 CU decoding unit (prediction unit decoding unit) 31 Image decoding device

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Abstract

画像復号装置（３１）は、各符号化ツリーにおいて、予測ユニットの復号を制限するか否かを示す制限フラグを復号するCT情報復号部（１０）と、制限フラグが予測ユニットの復号を制限することを示す場合、符号化ツリーにおいて、最初に復号する符号化ノードで予測ユニットを復号し、他の符号化ノードでは予測ユニットを復号しないCU復号部（２０）と、を備える。本発明によれば、CT分割（QT分割及びBT 分割）による自由度の高い分割を維持しながらも、PUの符号量及び画像の符号化／復号の複雑度を低減することができる。

Description

画像復号装置及び画像符号化装置
　本発明の実施形態は、画像復号装置、及び画像符号化装置に関する。
　動画像を効率的に伝送または記録するために、動画像を符号化することによって符号化データを生成する画像符号化装置、及び、当該符号化データを復号することによって復号画像を生成する画像復号装置が用いられている。
　具体的な動画像符号化方式としては、例えば、H.264/AVCやHEVC（High-Efficiency Video Coding）にて提案されている方式などが挙げられる。
　このような動画像符号化方式においては、動画像を構成する画像（ピクチャ）は、画像を分割することにより得られるスライス、スライスを分割することにより得られる符号化単位（符号化ユニット（Coding Unit：CU）と呼ばれることもある）、及び、符号化単位を分割することより得られるブロックである予測ユニット（PU）、変換ユニット（TU）からなる階層構造により管理され、CUごとに符号化／復号される。
　また、このような動画像符号化方式においては、通常、入力画像を符号化／復号することによって得られる局所復号画像に基づいて予測画像が生成され、当該予測画像を入力画像（原画像）から減算して得られる予測残差（「差分画像」または「残差画像」と呼ぶこともある）が符号化される。予測画像の生成方法としては、画面間予測（インター予測）、及び、画面内予測（イントラ予測）が挙げられる。
　また、近年の動画像符号化及び復号の技術として非特許文献１が挙げられる。
　さらに、近年では、スライスを構成する符号化ツリーユニット（CTU:Coding Tree Unit）の分割方式として、CTUを、４分木（quad tree）分割してCUを得るQT分割に加えて、CTUを、２分木（binary tree）分割してCUを得るBT分割が導入されている。このBT分割には、CTUを水平分割する方法と、CTUを垂直分割する方法とが含まれる。
"Algorithm Description of Joint Exploration Test Model 3", JVET-C1002, Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 2016-05-31公開
　非特許文献１では、CTの分割方式として、QT分割に加えてBT分割が導入されたことにより、CUに分割すること（CT分割）により得られるPU及びTUへの分割の自由度が向上している。しかしながら、CUへの分割の自由度の向上に伴い、PUが小サイズ化し、PUの符号量が増加するという課題が生じている。符号化／復号するPUの符号量の観点からは、CT分割の自由度を保ちながら、大きなブロックのPUで予測を行うことが望ましい。
　そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、CT分割（QT分割及びBT分割）による自由度の高い分割を維持しながらも、PUの符号量及び画像の符号化／復号の複雑度を低減することができる画像復号装置及び画像符号化装置を提供することにある。
　本発明の一態様に係る画像復号装置は、上記の課題を解決するために、ピクチャを符号化ツリー毎に復号する画像復号装置において、上記符号化ツリーにおいて、予測ユニットの復号を制限するか否かを示す制限フラグを復号する制限フラグ復号部と、上記制限フラグが予測ユニットの復号を制限することを示す場合、上記符号化ツリーにおいて、最初に復号する符号化ノードで予測ユニットを復号し、他の符号化ノードでは予測ユニットを復号しない予測ユニット復号部と、を備える。
　また、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、上記の課題を解決するために、ピクチャを符号化ツリー毎に符号化する画像符号化装置において、上記符号化ツリーにおいて、予測ユニットの符号化を制限するか否かを示す制限フラグを符号化する制限フラグ符号化部と、上記制限フラグが予測ユニットの符号化を制限することを示す場合、上記符号化ツリーにおいて、最初に符号化される符号化ノードで予測ユニットを符号化し、他の符号化ノードでは予測ユニットを符号化しない予測ユニット符号化部と、を備える。
　本発明の一態様によれば、CT分割（QT分割及びBT分割）による自由度の高い分割を維持しながらも、PUの符号量及び画像の符号化／復号の複雑度を低減することができる画像復号装置及び画像符号化装置を提供することにある。
本発明の一実施形態に係る画像伝送システムの構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る符号化ストリームのデータの階層構造を示す図である。 PU分割モードのパターンを示す図である。（ａ）～（ｈ）は、それぞれ、PU分割モードが、2Nx2N、2NxN、2NxnU、2NxnD、Nx2N、nLx2N、nRx2N、及び、NxNの場合のパーティション形状について示している。 参照ピクチャ及び参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。 本発明の一実施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。 本発明の一実施形態に係る画像復号装置の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像符号化装置のインター予測画像生成部の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像符号化装置を搭載した送信装置、及び、画像復号装置を搭載した受信装置の構成について示した図である。（ａ）は、画像符号化装置を搭載した送信装置を示しており、（ｂ）は、画像復号装置を搭載した受信装置を示している。 本発明の一実施形態に係る画像符号化装置を搭載した記録装置、及び、画像復号装置を搭載した再生装置の構成について示した図である。（ａ）は、画像符号化装置を搭載した記録装置を示しており、（ｂ）は、画像復号装置を搭載した再生装置を示している。 本発明の一実施形態に係る画像復号装置の構成を示すブロック図である。 CTUの分割例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部の動作を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るQT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るBT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるPU制限フラグの復号の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るCU情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるPU制限状態の初期化の手順をに示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるPU制限状態の初期化の手順をに示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るQT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るBT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるPU制限状態の初期化の手順をに示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るQT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るBT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部の動作を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るBT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるPU制限フラグの復号の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るQT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるPU制限状態の初期化の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるPU制限フラグの復号の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るQT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるフラグIsPUConstraintFlagCodedの初期化の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るCT情報復号部によるPU制限フラグの復号の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るQT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るPU制限状態下において、PUの復号を行う対象ブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係るQT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るBT情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCU情報のシンタックス表の構成図である。 本発明の一実施形態に係るCU情報のシンタックス表の構成図である。
　　（第１の実施形態）
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本実施形態に係る画像伝送システム１の構成を示す概略図である。
　画像伝送システム１は、符号化対象画像を符号化した符号を伝送し、伝送された符号を復号し画像を表示するシステムである。画像伝送システム１は、画像符号化装置１１、ネットワーク２１、画像復号装置３１及び画像表示装置４１を含んで構成される。
　画像符号化装置１１には、単一レイヤもしくは複数レイヤの画像を示す画像Ｔが入力される。レイヤとは、ある時間を構成するピクチャが１つ以上ある場合に、複数のピクチャを区別するために用いられる概念である。たとえば、同一ピクチャを、画質や解像度の異なる複数のレイヤで符号化するとスケーラブル符号化になり、異なる視点のピクチャを複数のレイヤで符号化するとビュースケーラブル符号化となる。複数のレイヤのピクチャ間で予測（インターレイヤ予測、インタービュー予測）を行う場合には、符号化効率が大きく向上する。また予測を行わない場合（サイマルキャスト）の場合にも、符号化データをまとめることができる。
　ネットワーク２１は、画像符号化装置１１が生成した符号化ストリームＴｅを画像復号装置３１に伝送する。ネットワーク２１は、インターネット（internet）、広域ネットワーク（WAN:Wide Area Network）、小規模ネットワーク（LAN:Local Area Network）またはこれらの組み合わせである。ネットワーク２１は、必ずしも双方向の通信網に限らず、地上デジタル放送、衛星放送等の放送波を伝送する一方向の通信網であっても良い。また、ネットワーク２１は、DVD（Digital Versatile Disc）、BD（Blue-ray Disc）等の符号化ストリームTeを記録した記憶媒体で代替されても良い。
　画像復号装置３１は、ネットワーク２１が伝送した符号化ストリームTeのそれぞれを復号し、それぞれ復号した１または複数の復号画像Tdを生成する。
　画像表示装置４１は、画像復号装置３１が生成した１または複数の復号画像Tdの全部または一部を表示する。画像表示装置４１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-luminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを備える。また、空間スケーラブル符号化、ＳＮＲスケーラブル符号化では、画像復号装置３１、画像表示装置４１が高い処理能力を有する場合には、画質の高い拡張レイヤ画像を表示し、より低い処理能力しか有しない場合には、拡張レイヤほど高い処理能力、表示能力を必要としないベースレイヤ画像を表示する。
　　＜演算子＞
　本明細書で用いる演算子を以下に記載する。
　>>は右ビットシフト、<<は左ビットシフト、&はビットワイズAND、|はビットワイズOR、|=は別の条件との和演算（OR）である。
　x ? y : zは、xが真（0以外）の場合にy、xが偽（0）の場合にzをとる３項演算子である。
　Clip3(a, b, c) は、cをa以上b以下の値にクリップする関数であり、c<aの場合にはaを返し、c>bの場合にはbを返し、その他の場合にはcを返す関数である（ただし、a<=b）。
　　＜符号化ストリームTeの構造＞
　本実施形態に係る画像符号化装置１１及び画像復号装置３１の詳細な説明に先立って、画像符号化装置１１によって生成され、画像復号装置３１によって復号される符号化ストリームTeのデータ構造について説明する。
　図２は、符号化ストリームTeにおけるデータの階層構造を示す図である。符号化ストリームTeは、例示的に、シーケンス、及びシーケンスを構成する複数のピクチャを含む。図２の（ａ）～（ｆ）は、それぞれ、シーケンスSEQを既定する符号化ビデオシーケンス、ピクチャPICTを規定する符号化ピクチャ、スライスSを規定する符号化スライス、スライスデータを規定する符号化スライスデータ、符号化スライスデータに含まれる符号化ツリーユニット、符号化ツリーユニットに含まれる符号化ユニット（Coding Unit；CU）を示す図である。
　　（符号化ビデオシーケンス）
　符号化ビデオシーケンスでは、処理対象のシーケンスSEQを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。シーケンスSEQは、図２の（ａ）に示すように、ビデオパラメータセット（Video Parameter Set）、シーケンスパラメータセットSPS（Sequence Parameter Set）、ピクチャパラメータセットPPS（Picture Parameter Set）、ピクチャPICT、及び、付加拡張情報SEI（Supplemental Enhancement Information）を含んでいる。ここで＃の後に示される値はレイヤIDを示す。図２では、#0と#1すなわちレイヤ０とレイヤ１の符号化データが存在する例を示すが、レイヤの種類及びレイヤの数はこれによらない。
　ビデオパラメータセットVPSは、複数のレイヤから構成されている動画像において、複数の動画像に共通する符号化パラメータの集合及び動画像に含まれる複数のレイヤ及び個々のレイヤに関連する符号化パラメータの集合が規定されている。
　シーケンスパラメータセットSPSでは、対象シーケンスを復号するために画像復号装置３１が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの幅や高さが規定される。なお、SPSは複数存在してもよい。その場合、PPSから複数のSPSの何れかを選択する。
　ピクチャパラメータセットPPSでは、対象シーケンス内の各ピクチャを復号するために画像復号装置３１が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの復号に用いられる量子化幅の基準値（pic_init_qp_minus26）や重み付き予測の適用を示すフラグ（weighted_pred_flag）が含まれる。なお、PPSは複数存在してもよい。その場合、対象シーケンス内の各ピクチャから複数のPPSの何れかを選択する。
　　（符号化ピクチャ）
　符号化ピクチャでは、処理対象のピクチャPICTを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。ピクチャPICTは、図２の（ｂ）に示すように、スライスS0～SNS-1を含んでいる（ＮＳはピクチャPICTに含まれるスライスの総数）。
　なお、以下、スライスS0～SNS-1のそれぞれを区別する必要が無い場合、符号の添え字を省略して記述することがある。また、以下に説明する符号化ストリームTeに含まれるデータであって、添え字を付している他のデータについても同様である。
　　（符号化スライス）
　符号化スライスでは、処理対象のスライスSを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。スライスSは、図２の（ｃ）に示すように、スライスヘッダSH、及び、スライスデータSDATAを含んでいる。
　スライスヘッダSHには、対象スライスの復号方法を決定するために画像復号装置３１が参照する符号化パラメータ群が含まれる。スライスタイプを指定するスライスタイプ指定情報（slice_type）は、スライスヘッダSHに含まれる符号化パラメータの一例である。
　スライスタイプ指定情報により指定可能なスライスタイプとしては、（１）符号化の際にイントラ予測のみを用いるIスライス、（２）符号化の際に単方向予測、または、イントラ予測を用いるPスライス、（３）符号化の際に単方向予測、双方向予測、または、イントラ予測を用いるBスライスなどが挙げられる。
　なお、スライスヘッダSHには、上記符号化ビデオシーケンスに含まれる、ピクチャパラメータセットPPSへの参照（pic_parameter_set_id）を含んでいても良い。
　　（符号化スライスデータ）
　符号化スライスデータでは、処理対象のスライスデータSDATAを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。スライスデータSDATAは、図２の（ｄ）に示すように、符号化ツリーユニット（CTU:Coding Tree Unit）を含んでいる。CTUは、スライスを構成する固定サイズ（例えば64x64）のブロックであり、最大符号化単位（LCU:Largest Coding Unit）と呼ぶこともある。
　　（符号化ツリーユニット）
　図２の（ｅ）に示すように、処理対象の符号化ツリーユニットを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。符号化ツリーユニットは、再帰的な４分木分割（QT分割）または２分木分割（BT分割）により符号化処理の基本的な単位である符号化ユニット（CU:Coding Unit）に分割される。再帰的な４分木分割または２分木分割により得られる木構造を符号化ツリー（CT:Coding Tree）、木構造のノードのことを符号化ノード（CN:Coding Node）と称する。４分木及び２分木の中間ノードは、符号化ノードであり、符号化ツリーユニット自身も最上位の符号化ノードとして規定される。
　CTUは、QT分割を行うか否かを示すQT分割フラグ（cu_split_flag）、及びBT分割の分割方法を示すBT分割モード（split_bt_mode）を含む。cu_split_flag及び／又はsplit_bt_modeは符号化ノードCNごとに伝送される。cu_split_flagが１の場合には、符号化ノードCNは４つの符号化ノードCNに分割される。cu_split_flagが０の場合には、符号化ノードCNは分割されない。一方、split_bt_modeが１の場合には、符号化ノードCNは２つの符号化ノードCNに水平分割される。split_bt_modeが２の場合には、符号化ノードCNは２つの符号化ノードCNに垂直分割される。split_bt_modeが０の場合には、符号化ノードCNは分割されず、１つの符号化ユニットCUをノードとして持つ。符号化ユニットCUは符号化ノードの末端ノード（リーフノード）であり、これ以上分割されない。
　また、符号化ツリーユニットCTUのサイズが64x64画素の場合には、符号化ユニットのサイズは、64x64画素、64x32画素、32x64画素、32x32画素、64x16画素、16x64画素、32x16画素、16x32画素、16x16画素、64x8画素、8x64画素、32x8画素、8x32画素、16x8画素、8x16画素、8x8画素、64x4画素、4x64画素、32x4画素、4x32画素、16x4画素、4x16画素、8x4画素、4x8画素、及び、4x4画素の何れかをとり得る。
　CTUは、対象CTにおけるPUの復号を制限するか否か（対象CT内におけるPU情報をマージするか否か）を示すPU制限フラグ（pu_constraint_flag）を含む。pu_constraint_flagは符号化ノードCNごとに伝送される。pu_constraint_flagが０の場合には、CTにおけるPUの復号は制限されず、pu_constraint_flagが１の場合には、CTにおけるPUの復号は制限される。なお、PUを制限すると表現しても、PUをマージすると表現しても同じ意味であるので、以下、PU制限と呼ぶ部分は、PUマージと呼んで置き換えてもよい。また、HEVCのマージモードにおけるマージフラグは、対象PUの動きベクトルとして、隣接PUの動きベクトルをコピーすることを示すフラグ（対象CTにおいてマージフラグ以外のPU情報を含まないことを示すフラグ）であるのに対して、本発明のPU制限フラグ(PUマージフラグ)は、対象CT内にある１つ以上のPUを１つのPUに代表させるか否かを示すものであり構成が異なる。
　　（符号化ユニット）
　図２の（ｆ）に示すように、処理対象の符号化ユニットを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。具体的には、符号化ユニットは、予測ツリー、変換ツリー、CUヘッダCUHから構成される。CUヘッダでは予測モード、分割方法（PU分割モード）等が規定される。
　予測ツリーでは、符号化ユニットを１または複数に分割した各予測ユニット（PU）の予測情報（参照ピクチャインデックス、動きベクトル等）が規定される。別の表現でいえば、予測ユニットは、符号化ユニットを構成する１または複数の重複しない領域である。また、予測ツリーは、上述の分割により得られた１または複数の予測ユニットを含む。なお、以下では、予測ユニットをさらに分割した予測単位を「サブブロック」と呼ぶ。サブブロックは、複数の画素によって構成されている。予測ユニットとサブブロックのサイズが等しい場合には、予測ユニット中のサブブロックは１つである。予測ユニットがサブブロックのサイズよりも大きい場合には、予測ユニットは、サブブロックに分割される。たとえば予測ユニットが8x8、サブブロックが4x4の場合には、予測ユニットは水平に２分割、垂直に２分割からなる、４つのサブブロックに分割される。
　予測処理は、この予測ユニット（サブブロック）ごとに行ってもよい。
　予測ツリーにおける分割の種類は、大まかにいえば、イントラ予測の場合と、インター予測の場合との２つがある。イントラ予測とは、同一ピクチャ内の予測であり、インター予測とは、互いに異なるピクチャ間（例えば、表示時刻間、レイヤ画像間）で行われる予測処理を指す。
　イントラ予測の場合、分割方法は、2Nx2N（符号化ユニットと同一サイズ）と、NxNとがある。
　また、インター予測の場合、分割方法は、符号化データのPU分割モード（part_mode）により符号化され、2Nx2N（符号化ユニットと同一サイズ）、2NxN、2NxnU、2NxnD、Nx2N、nLx2N、nRx2N、及び、NxNなどがある。なお、2NxN、Nx2Nは1:1の対称分割を示し、2NxnU、2NxnD及びnLx2N、nRx2Nは、1:3、3:1の非対称分割を示す。CUに含まれるPUを順にPU0、PU1、PU2、PU3と表現する。
　図３の（ａ）～（ｈ）に、それぞれのPU分割モードにおけるパーティションの形状（PU分割の境界の位置）を具体的に図示している。図３の（ａ）は、2Nx2Nのパーティションを示し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、2NxN、2NxnU、及び、2NxnDのパーティション（横長パーティション）を示す。（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、それぞれ、Nx2N、nLx2N、nRx2Nである場合のパーティション（縦長パーティション）を示し、（ｈ）は、NxNのパーティションを示す。なお、横長パーティションと縦長パーティションを総称して長方形パーティション、2Nx2N、NxNを総称して正方形パーティションと呼ぶ。
　また、変換ツリーにおいては、符号化ユニットが１または複数の変換ユニットに分割され、各変換ユニットの位置とサイズとが規定される。別の表現でいえば、変換ユニットは、符号化ユニットを構成する１または複数の重複しない領域のことである。また、変換ツリーは、上述の分割より得られた１または複数の変換ユニットを含む。
　変換ツリーにおける分割には、符号化ユニットと同一のサイズの領域を変換ユニットとして割り付けるものと、上述したCUの分割と同様、再帰的な４分木分割によるものがある。変換処理は、この変換ユニットごとに行われる。
　　（予測パラメータ）
　予測ユニット（PU：Prediction Unit）の予測画像は、PUに付随する予測パラメータによって導出される。予測パラメータには、イントラ予測の予測パラメータもしくはインター予測の予測パラメータがある。以下、インター予測の予測パラメータ（インター予測パラメータ）について説明する。インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1と、参照ピクチャインデックスrefIdxL0、refIdxL1と、動きベクトルmvL0、mvL1から構成される。予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1は、各々L0リスト、L1リストと呼ばれる参照ピクチャリストが用いられるか否かを示すフラグであり、値が１の場合に対応する参照ピクチャリストが用いられる。なお、本明細書中「ＸＸであるか否かを示すフラグ」と記す場合、フラグが０以外（たとえば１）をＸＸである場合、０をＸＸではない場合とし、論理否定、論理積などでは１を真、０を偽と扱う（以下同様）。但し、実際の装置や方法では真値、偽値として他の値を用いることもできる。
　符号化データに含まれるインター予測パラメータを導出するためのシンタックス要素には、例えば、PU分割モードpart_mode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXがある。
　　（参照ピクチャリスト）
　参照ピクチャリストは、参照ピクチャメモリ３０６に記憶された参照ピクチャからなるリストである。図４は、参照ピクチャ及び参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。図４の（ａ）において、矩形はピクチャ、矢印はピクチャの参照関係、横軸は時間、矩形中のI、P、Bは各々イントラピクチャ、単予測ピクチャ、双予測ピクチャ、矩形中の数字は復号順を示す。図に示すように、ピクチャの復号順は、I0、P1、B2、B3、B4であり、表示順は、I0、B3、B2、B4、P1である。図４の（ｂ）に、参照ピクチャリストの例を示す。参照ピクチャリストは、参照ピクチャの候補を表すリストであり、１つのピクチャ（スライス）が１つ以上の参照ピクチャリストを有してもよい。図の例では、対象ピクチャB3は、L0リストRefPicList0及びL1リストRefPicList1の２つの参照ピクチャリストを持つ。対象ピクチャがB3の場合の参照ピクチャは、I0、P1、B2であり、参照ピクチャはこれらのピクチャを要素として持つ。個々の予測ユニットでは、参照ピクチャリストRefPicListX中のどのピクチャを実際に参照するかを参照ピクチャインデックスrefIdxLXで指定する。図では、refIdxL0及びrefIdxL1により参照ピクチャP1とB2が参照される例を示す。
　　（マージ予測とAMVP予測）
　予測パラメータの復号（符号化）方法には、マージ予測（merge）モードとAMVP（Adaptive Motion Vector Prediction、適応動きベクトル予測）モードがある、マージフラグmerge_flagは、これらを識別するためのフラグである。マージ予測モードは、予測リスト利用フラグpredFlagLX（またはインター予測識別子inter_pred_idc）、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めずに、既に処理した近傍PUの予測パラメータから導出する用いるモードであり、AMVPモードは、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めるモードである。なお、動きベクトルmvLXは、予測ベクトルmvpLXを識別する予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxと差分ベクトルmvdLXとして符号化される。
　インター予測識別子inter_pred_idcは、参照ピクチャの種類及び数を示す値であり、PRED_L0、PRED_L1、PRED_BIの何れかの値をとる。PRED_L0、PRED_L1は、各々L0リスト、L1リストの参照ピクチャリストで管理された参照ピクチャを用いることを示し、１枚の参照ピクチャを用いること（単予測）を示す。PRED_BIは２枚の参照ピクチャを用いること（双予測BiPred）を示し、L0リストとL1リストで管理された参照ピクチャを用いる。予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxは予測ベクトルを示すインデックスであり、参照ピクチャインデックスrefIdxLXは、参照ピクチャリストで管理された参照ピクチャを示すインデックスである。なお、LXは、L0予測とL1予測を区別しない場合に用いられる記述方法であり、LXをL0、L1に置き換えることでL0リストに対するパラメータとL1リストに対するパラメータを区別する。
　マージインデックスmerge_idxは、処理が完了したPUから導出される予測パラメータ候補（マージ候補）のうち、いずれかの予測パラメータを復号対象PUの予測パラメータとして用いるかを示すインデックスである。
　　（動きベクトル）
　動きベクトルmvLXは、異なる２つのピクチャ上のブロック間のずれ量を示す。動きベクトルmvLXに関する予測ベクトル、差分ベクトルを、それぞれ予測ベクトルmvpLX、差分ベクトルmvdLXと呼ぶ。
　　（インター予測識別子inter_pred_idcと予測リスト利用フラグpredFlagLX）
　インター予測識別子inter_pred_idcと、予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1の関係は以下のとおりであり、相互に変換可能である。
　inter_pred_idc = （predFlagL1<<１） + predFlagL0
　predFlagL0 = inter_pred_idc & １
　predFlagL1 = inter_pred_idc >> １
　なお、インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグを用いても良いし、インター予測識別子を用いてもよい。また、予測リスト利用フラグを用いた判定は、インター予測識別子を用いた判定に置き替えてもよい。逆に、インター予測識別子を用いた判定は、予測リスト利用フラグを用いた判定に置き替えてもよい。
　　（双予測biPredの判定）
　双予測BiPredであるかのフラグbiPredは、２つの予測リスト利用フラグがともに１であるかによって導出できる。たとえば以下の式で導出できる。
　biPred = (predFlagL0 == 1 && predFlagL1 == 1)
　フラグbiPredは、インター予測識別子が２つの予測リスト（参照ピクチャ）を使うことを示す値であるか否かによっても導出できる。たとえば以下の式で導出できる。
　biPred = (inter_pred_idc == PRED_BI) ? 1 : 0
上記式は、以下の式でも表現できる。
　biPred = (inter_pred_idc == PRED_BI)
　なお、PRED_BIはたとえば3の値を用いることができる。
　　（画像復号装置の構成）
　次に、本実施形態に係る画像復号装置３１の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る画像復号装置３１の構成を示す概略図である。画像復号装置３１は、エントロピー復号部３０１、予測パラメータ復号部（予測画像復号装置）３０２、ループフィルタ３０５、参照ピクチャメモリ３０６、予測パラメータメモリ３０７、予測画像生成部（予測画像生成装置）３０８、逆量子化・逆DCT部３１１、及び加算部３１２を含んで構成される。
　また、予測パラメータ復号部３０２は、インター予測パラメータ復号部３０３及びイントラ予測パラメータ復号部３０４を含んで構成される。予測画像生成部３０８は、インター予測画像生成部３０９及びイントラ予測画像生成部３１０を含んで構成される。
　エントロピー復号部３０１は、外部から入力された符号化ストリームTeに対してエントロピー復号を行って、個々の符号（シンタックス要素）を分離し復号する。分離された符号には、予測画像を生成するための予測情報及び、差分画像を生成するための残差情報などがある。
　エントロピー復号部３０１は、分離した符号の一部を予測パラメータ復号部３０２に出力する。分離した符号の一部とは、例えば、予測モードpredMode、PU分割モードpart_mode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXである。どの符号を復号するかの制御は、予測パラメータ復号部３０２の指示に基づいて行われる。エントロピー復号部３０１は、量子化係数を逆量子化・逆DCT部３１１に出力する。この量子化係数は、符号化処理において、残差信号に対してDCT（Discrete Cosine Transform、離散コサイン変換）を行い量子化して得られる係数である。
　インター予測パラメータ復号部３０３は、エントロピー復号部３０１から入力された符号に基づいて、予測パラメータメモリ３０７に記憶された予測パラメータを参照してインター予測パラメータを復号する。
　インター予測パラメータ復号部３０３は、復号したインター予測パラメータを予測画像生成部３０８に出力し、また予測パラメータメモリ３０７に記憶する。インター予測パラメータ復号部３０３の詳細については後述する。
　イントラ予測パラメータ復号部３０４は、エントロピー復号部３０１から入力された符号に基づいて、予測パラメータメモリ３０７に記憶された予測パラメータを参照してイントラ予測パラメータを復号する。イントラ予測パラメータとは、CUを１つのピクチャ内で予測する処理で用いるパラメータ、例えば、イントラ予測モードIntraPredModeである。イントラ予測パラメータ復号部３０４は、復号したイントラ予測パラメータを予測画像生成部３０８に出力し、また予測パラメータメモリ３０７に記憶する。
　イントラ予測パラメータ復号部３０４は、輝度と色差で異なるイントラ予測モードを導出しても良い。この場合、イントラ予測パラメータ復号部３０４は、輝度の予測パラメータとして輝度予測モードIntraPredModeY、色差の予測パラメータとして、色差予測モードIntraPredModeCを復号する。輝度予測モードIntraPredModeYは、３５モードであり、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）が対応する。色差予測モードIntraPredModeCは、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）、LMモード（３５）の何れかを用いるものである。イントラ予測パラメータ復号部３０４は、IntraPredModeCは輝度モードと同じモードであるか否かを示すフラグを復号し、フラグが輝度モードと同じモードであることを示せば、IntraPredModeCにIntraPredModeYを割り当て、フラグが輝度モードと異なるモードであることを示せば、IntraPredModeCとして、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）、LMモード（３５）を復号しても良い。
　ループフィルタ３０５は、加算部３１２が生成したCUの復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、サンプル適応オフセット（SAO）、適応ループフィルタ（ALF）等のフィルタを施す。
　参照ピクチャメモリ３０６は、加算部３１２が生成したCUの復号画像を、復号対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
　予測パラメータメモリ３０７は、予測パラメータを、復号対象のピクチャ及び予測ユニット（もしくはサブブロック、固定サイズブロック、ピクセル）毎に予め定めた位置に記憶する。具体的には、予測パラメータメモリ３０７は、インター予測パラメータ復号部３０３が復号したインター予測パラメータ、イントラ予測パラメータ復号部３０４が復号したイントラ予測パラメータ及びエントロピー復号部３０１が分離した予測モードpredModeを記憶する。記憶されるインター予測パラメータには、例えば、予測リスト利用フラグpredFlagLX（インター予測識別子inter_pred_idc）、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXがある。
　予測画像生成部３０８には、エントロピー復号部３０１から入力された予測モードpredModeが入力され、また予測パラメータ復号部３０２から予測パラメータが入力される。また、予測画像生成部３０８は、参照ピクチャメモリ３０６から参照ピクチャを読み出す。予測画像生成部３０８は、予測モードpredModeが示す予測モードで、入力された予測パラメータと読み出した参照ピクチャを用いてPUの予測画像を生成する。
　ここで、予測モードpredModeがインター予測モードを示す場合、インター予測画像生成部３０９は、インター予測パラメータ復号部３０３から入力されたインター予測パラメータと読み出した参照ピクチャを用いてインター予測によりPUの予測画像を生成する。
　インター予測画像生成部３０９は、予測リスト利用フラグpredFlagLXが１である参照ピクチャリスト（L0リスト、もしくはL1リスト）に対し、参照ピクチャインデックスrefIdxLXで示される参照ピクチャから、復号対象PUを基準として動きベクトルmvLXが示す位置にある参照ピクチャブロックを参照ピクチャメモリ３０６から読み出す。インター予測画像生成部３０９は、読み出した参照ピクチャブロックをもとに予測を行ってPUの予測画像を生成する。インター予測画像生成部３０９は、生成したPUの予測画像を加算部３１２に出力する。
　予測モードpredModeがイントラ予測モードを示す場合、イントラ予測画像生成部３１０は、イントラ予測パラメータ復号部３０４から入力されたイントラ予測パラメータと読み出した参照ピクチャを用いてイントラ予測を行う。具体的には、イントラ予測画像生成部３１０は、復号対象のピクチャであって、既に復号されたPUのうち、復号対象PUから予め定めた範囲にある隣接PUを参照ピクチャメモリ３０６から読み出す。予め定めた範囲とは、復号対象PUがいわゆるラスタースキャンの順序で順次移動する場合、例えば、左、左上、上、右上の隣接PUのうちのいずれかであり、イントラ予測モードによって異なる。ラスタースキャンの順序とは、各ピクチャにおいて、上端から下端まで各行について、順次左端から右端まで移動させる順序である。
　イントラ予測画像生成部３１０は、読み出した隣接PUについてイントラ予測モードIntraPredModeが示す予測モードで予測を行ってPUの予測画像を生成する。イントラ予測画像生成部３１０は、生成したPUの予測画像を加算部３１２に出力する。
　イントラ予測パラメータ復号部３０４において、輝度と色差で異なるイントラ予測モードを導出する場合、イントラ予測画像生成部３１０は、輝度予測モードIntraPredModeYに応じて、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）の何れかによって輝度のPUの予測画像を生成し、色差予測モードIntraPredModeCに応じて、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）、LMモード（３５）の何れかによって色差のPUの予測画像を生成する。
　逆量子化・逆DCT部３１１は、エントロピー復号部３０１から入力された量子化係数を逆量子化してDCT係数を求める。逆量子化・逆DCT部３１１は、求めたDCT係数について逆DCT（Inverse Discrete Cosine Transform、逆離散コサイン変換）を行い、残差信号を算出する。逆量子化・逆DCT部３１１は、算出した残差信号を加算部３１２に出力する。
　加算部３１２は、インター予測画像生成部３０９またはイントラ予測画像生成部３１０から入力されたPUの予測画像と逆量子化・逆DCT部３１１から入力された残差信号を画素毎に加算して、PUの復号画像を生成する。加算部３１２は、生成したPUの復号画像を参照ピクチャメモリ３０６に記憶し、生成したPUの復号画像をピクチャ毎に統合した復号画像Tdを外部に出力する。
　　（画像符号化装置の構成）
　次に、本実施形態に係る画像符号化装置１１の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る画像符号化装置１１の構成を示すブロック図である。画像符号化装置１１は、予測画像生成部１０１、減算部１０２、DCT・量子化部１０３、エントロピー符号化部１０４、逆量子化・逆DCT部１０５、加算部１０６、ループフィルタ１０７、予測パラメータメモリ（予測パラメータ記憶部、フレームメモリ）１０８、参照ピクチャメモリ（参照画像記憶部、フレームメモリ）１０９、符号化パラメータ決定部１１０、予測パラメータ符号化部１１１を含んで構成される。予測パラメータ符号化部１１１は、インター予測パラメータ符号化部１１２及びイントラ予測パラメータ符号化部１１３を含んで構成される。
　予測画像生成部１０１は画像Ｔの各ピクチャについて、そのピクチャを分割した領域である符号化ユニットCU毎に予測ユニットPUの予測画像Ｐを生成する。ここで、予測画像生成部１０１は、予測パラメータ符号化部１１１から入力された予測パラメータに基づいて参照ピクチャメモリ１０９から復号済のブロックを読み出す。予測パラメータ符号化部１１１から入力された予測パラメータとは、例えばインター予測の場合、動きベクトルである。予測画像生成部１０１は、対象PUを起点として動きベクトルが示す参照画像上の位置にあるブロックを読み出す。またイントラ予測の場合、予測パラメータとは例えばイントラ予測モードである。イントラ予測モードで使用する隣接PUの画素値を参照ピクチャメモリ１０９から読み出し、PUの予測画像Pを生成する。予測画像生成部１０１は、読み出した参照ピクチャブロックについて複数の予測方式のうちの１つの予測方式を用いてPUの予測画像Ｐを生成する。予測画像生成部１０１は、生成したPUの予測画像Ｐを減算部１０２に出力する。
　なお、予測画像生成部１０１は、既に説明した予測画像生成部３０８と同じ動作である。例えば、図７は、予測画像生成部１０１に含まれるインター予測画像生成部１０１１の構成を示す概略図である。インター予測画像生成部１０１１は、動き補償部１０１１１、重み予測部１０１１２を含んで構成される。動き補償部１０１１１及び重み予測部１０１１２については、上述の動き補償部３０９１、重み予測部３０９４のそれぞれと同様の構成であるためここでの説明を省略する。
　予測画像生成部１０１は、予測パラメータ符号化部から入力されたパラメータを用いて、参照ピクチャメモリから読み出した参照ブロックの画素値をもとにPUの予測画像Pを生成する。予測画像生成部１０１で生成した予測画像は減算部１０２、加算部１０６に出力される。
　減算部１０２は、予測画像生成部１０１から入力されたPUの予測画像Ｐの信号値を、画像Ｔの対応するPUの画素値から減算して、残差信号を生成する。減算部１０２は、生成した残差信号をDCT・量子化部１０３に出力する。
　DCT・量子化部１０３は、減算部１０２から入力された残差信号についてDCTを行い、DCT係数を算出する。DCT・量子化部１０３は、算出したDCT係数を量子化して量子化係数を求める。DCT・量子化部１０３は、求めた量子化係数をエントロピー符号化部１０４及び逆量子化・逆DCT部１０５に出力する。
　エントロピー符号化部１０４には、DCT・量子化部１０３から量子化係数が入力され、予測パラメータ符号化部１１１から符号化パラメータが入力される。入力される符号化パラメータには、例えば、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX、予測モードpredMode、及びマージインデックスmerge_idx等の符号がある。
　エントロピー符号化部１０４は、入力された量子化係数と符号化パラメータをエントロピー符号化して符号化ストリームTeを生成し、生成した符号化ストリームTeを外部に出力する。
　逆量子化・逆DCT部１０５は、DCT・量子化部１０３から入力された量子化係数を逆量子化してDCT係数を求める。逆量子化・逆DCT部１０５は、求めたDCT係数について逆DCTを行い、残差信号を算出する。逆量子化・逆DCT部１０５は、算出した残差信号を加算部１０６に出力する。
　加算部１０６は、予測画像生成部１０１から入力されたPUの予測画像Ｐの信号値と逆量子化・逆DCT部１０５から入力された残差信号の信号値を画素毎に加算して、復号画像を生成する。加算部１０６は、生成した復号画像を参照ピクチャメモリ１０９に記憶する。
　ループフィルタ１０７は加算部１０６が生成した復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、サンプル適応オフセット（SAO）、適応ループフィルタ（ALF）を施す。
　予測パラメータメモリ１０８は、符号化パラメータ決定部１１０が生成した予測パラメータを、符号化対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
　参照ピクチャメモリ１０９は、ループフィルタ１０７が生成した復号画像を、符号化対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
　符号化パラメータ決定部１１０は、符号化パラメータの複数のセットのうち、１つのセットを選択する。符号化パラメータとは、上述した予測パラメータやこの予測パラメータに関連して生成される符号化の対象となるパラメータである。予測画像生成部１０１は、これらの符号化パラメータのセットの各々を用いてPUの予測画像Ｐを生成する。
　符号化パラメータ決定部１１０は、複数のセットの各々について情報量の大きさと符号化誤差を示すコスト値を算出する。コスト値は、例えば、符号量と二乗誤差に係数λを乗じた値との和である。符号量は、量子化誤差と符号化パラメータをエントロピー符号化して得られる符号化ストリームTeの情報量である。二乗誤差は、減算部１０２において算出された残差信号の残差値の二乗値についての画素間の総和である。係数λは、予め設定されたゼロよりも大きい実数である。符号化パラメータ決定部１１０は、算出したコスト値が最小となる符号化パラメータのセットを選択する。これにより、エントロピー符号化部１０４は、選択した符号化パラメータのセットを符号化ストリームTeとして外部に出力し、選択されなかった符号化パラメータのセットを出力しない。符号化パラメータ決定部１１０は決定した符号化パラメータを予測パラメータメモリ１０８に記憶する。
　予測パラメータ符号化部１１１は、符号化パラメータ決定部１１０から入力されたパラメータから、符号化するための形式を導出し、エントロピー符号化部１０４に出力する。符号化するための形式の導出とは、例えば動きベクトルと予測ベクトルから差分ベクトルを導出することである。また予測パラメータ符号化部１１１は、符号化パラメータ決定部１１０から入力されたパラメータから予測画像を生成するために必要なパラメータを導出し、予測画像生成部１０１に出力する。予測画像を生成するために必要なパラメータとは、例えばサブブロック単位の動きベクトルである。
　インター予測パラメータ符号化部１１２は、符号化パラメータ決定部１１０から入力された予測パラメータに基づいて、差分ベクトルのようなインター予測パラメータを導出する。インター予測パラメータ符号化部１１２は、予測画像生成部１０１に出力する予測画像の生成に必要なパラメータを導出する構成として、インター予測パラメータ復号部３０３（図６等、参照）がインター予測パラメータを導出する構成と一部同一の構成を含む。インター予測パラメータ符号化部１１２の構成については、後述する。
　イントラ予測パラメータ符号化部１１３は、符号化パラメータ決定部１１０から入力されたイントラ予測モードIntraPredModeから、符号化するための形式（例えばMPM_idx、rem_intra_luma_pred_mode等）を導出する。
　　（画像復号装置の構成）
　図１０に、本実施形態に係る画像復号装置の構成を示すブロック図を示す。本図では、図を簡略化するために、図１０に示したブロック図に含まれる一部の部材の図示を省略している。また、説明の便宜上、図５に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
　図１０に示すように、画像復号装置３１は、復号モジュール９、CT情報復号部１０（制限フラグ復号部、制限状態判定部、制限状態設定部、フラグ設定部）、予測画像生成部３０８、逆量子化・逆DCT部３１１、参照ピクチャメモリ３０６、加算部３１２、ループフィルタ３０５、ヘッダ復号部１９、及びCU復号部２０を備えている。CU復号部２０は、さらにPU情報復号部１２及びTT情報復号部１３を備えており、TT情報復号部１３は、さらにTU復号部２２を備えている。
　　（復号モジュール）
　以下、各モジュールの概略動作を説明する。復号モジュール９は、バイナリデータからシンタックス値を復号する復号処理を行う。復号モジュール９は、より具体的には、供給元から供給される符号化データ及びシンタックス種別に基づいて、CABAC等のエントロピー符号化方式により符号化されているシンタックス値を復号し、復号したシンタックス値を供給元に返す。
　以下に示す例では、符号化データ及びシンタックス種別の供給元は、CT情報復号部１０、CU復号部２０（PU情報復号部１２及びTT情報復号部１３）（予測ユニット復号部）である。
　　（ヘッダ復号部）
　ヘッダ復号部１９は、画像符号化装置１１から入力された符号化データのVPS（video parameter set）、SPS、PPS、スライスヘッダを復号する。
　　（CT情報復号部）
　CT情報復号部１０は、復号モジュール９を用いて、画像符号化装置１１から入力された符号化データについて、符号化ツリーユニット及び符号化ツリーの復号処理を行う。CT情報復号部１０は、具体的には、以下の手順により符号化データから、CTU情報及びCT情報を復号する。
　まず、CT情報復号部１０は、復号モジュール９を用いて、CTUに含まれるCTU情報からツリーユニットヘッダCTUHを復号する。次に、CT情報復号部１０は、CTに含まれるCT情報から、対象CTをQT分割するか否かを示すQT分割フラグ、及び対象CTのBT分割の分割方法を示すBT分割モードを復号し、QT分割フラグ及びBT分割モードがさらなる分割を通知しなくなるまで対象CTを再帰的に分割し復号する。最後に、CTU情報からツリーユニットフッタCTUFを復号する。
　ツリーユニットヘッダCTUH及びツリーユニットフッタCTUFには、対象符号化ツリーユニットの復号方法を決定するために画像復号装置３１が参照する符号化パラメータが含まれる。また、CT情報には、QT分割フラグ及びBT分割モードの他、対象CT及び下位の符号化ノードで適用されるパラメータを含んでいてもよい。
　　（CU復号部）
　CU復号部２０は、PU情報復号部１２及びTT情報復号部１３から構成され、最下位の符号化ツリーCT（すなわちCU）のPUI情報及びTTI情報を復号する。
　　（PU情報復号部）
　PU情報復号部１２では各PUのPU情報（マージフラグ（merge_flag）、マージインデックス（merge_idx）、予測動きベクトルインデックス（mvp_idx）、参照画像インデックス（ref_idx）、インター予測識別子（inter_pred_flag）、及び差分ベクトル（mvd）等）を、復号モジュール９を用いて復号する。
　　（TT情報復号部）
　TT情報復号部１３は、各TTI（TU分割フラグSP_TU（split_transform_flag）、CU残差フラグCBP_TU（cbf_cb、cbf_cr、cbf_luma）等、及びTU）を、復号モジュール９を用いて復号する。
　また、TT情報復号部１３は、TU復号部２２を備えている。TU復号部２２は、TUに残差が含まれている場合に、QP更新情報（量子化補正値）を復号する。なお、QP更新情報は、量子化パラメータQPの予測値である量子化パラメータ予測値qPpredからの差分値を示す値である。またTU復号部２２は、量子化予測残差（residual_coding）を復号する。
　　（PU情報復号）
　本実施形態に係る画像復号装置３１では、対象CTがPU制限状態にある場合には、PUの復号を制限する。より具体的には、画像復号装置３１では、対象CTがPU制限状態にある場合には、対象CTを仮想的にPUとして予測を行う。つまり、画像復号装置３１では、対象CTにおいて最初に復号するCU（つまり、対象CTにおいて左上に位置するCU）でPU情報を復号して予測画像を生成する。一方、他のCUでは、PU情報を復号せず、対象CTにおいて左上に位置するCUにおいて復号したPU情報（予測情報）を用いて予測画像を生成する。以下では、１つ以上のCUにまたがった仮想的なPUをマージPUと称す。
　例えば、図１１に示したCTUの分割例では、CT-1はPU制限状態にあり（●で表す）、CT-2はPU制限状態にない（○で表す）とする。この場合、CT-1では、PU制限状態にあるため、CU11でPU情報を復号し、他のCU12～CU14では、PU情報を復号しない。一方、CT-2においては、PU制限状態にないため、CT-1と同じ分割パターンであっても各CU31～CU34でPU情報を復号する。
　　（CT情報復号の処理）
　PU制限状態に応じてPU情報の復号を制限する動作について、図１２～図１４を参照して詳細に説明する。図１２は、本発明の一実施形態に係るCT情報復号部１０の動作を説明するフローチャートである。また、図１３は、本発明の一実施形態に係るQT情報のシンタックス表の構成例を示す図であり、図１４は、本発明の一実施形態に係るBT情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　まず、CT情報復号部１０がCT情報復号Ｓ１４００を行う。CT情報復号部１０によるCT情報復号Ｓ１４００では、QT情報復号と、BT情報復号とを行う。以下では、CT情報復号部１０によるQT情報復号と、BT情報復号とについて順に説明する。
　CT情報復号部１０は、符号化データからCT情報を復号し、再帰的に符号化ツリーCT（coding_quadtree）を復号する。具体的には、CT情報復号部１０は、QT情報を復号し、対象符号化ツリーcoding_quadtree(x0, y0, log2CbSize, cqtDepth)を復号する。なお、x0, y0は、対象符号化ツリーの左上座標、log2CbSizeは符号化ツリーのサイズであるCTサイズの２を底とした対数である対数CTサイズ（例えば、CTサイズが64, 128, 256であれば6, 7, 8）である。cqtDepthは符号化ツリーの階層を示すCTデプス（QT深度）である。
　（Ｓ１４０１）まず、CT情報復号部１０は、所定の条件が満たされる場合は、CTにおいてPUの復号を制限している状態であるか否かを示すPU制限状態IsPUConstraintを０に初期化する。CT情報復号部１０によるPU制限状態IsPUConstraintの初期化の手順については、後述する。
　（Ｓ１４１１）CT情報復号部１０は、復号したCT情報にQT分割フラグがあるか否かを判定する。具体的には、CT情報復号部１０は、対数CTサイズlog2CbSizeが所定の最小CTサイズの対数値MinCbLog2SizeYより大きいか否かを判定する。対数CTサイズlog2CbSizeがMinCbLog2SizeYより大きい場合には、QT分割フラグがあると判定し、Ｓ１４２１に遷移する。それ以外の場合には、Ｓ１４２２に遷移する。
　（Ｓ１４２１）CT情報復号部１０は、対数CTサイズlog2CbSizeがMinCbLog2SizeYより大きいと判定された場合には、シンタックス要素であるQT分割フラグ（split_cu_flag）を復号する。
　（Ｓ１４２２）CT情報復号部１０は、それ以外の場合（対数CTサイズlog2CbSizeがMinCbLog2SizeY以下）、つまり、符号化データにQT分割フラグsplit_cu_flagが現れない場合には、符号化データからのQT分割フラグsplit_cu_flagの復号を省略し、QT分割フラグsplit_cu_flagを０として導出する。
　（Ｓ１４３１）QT分割フラグsplit_cu_flagが０以外（＝１）である場合には、Ｓ１４４１に遷移する。それ以外の場合（QT分割フラグsplit_cu_flagが０の場合）には、Ｓ１４６１に遷移する。
　（Ｓ１４４１）CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態である場合（IsPUConstraint=0）には、符号化データからPU制限フラグ（pu_constraint_flag）を復号する。
　CT情報復号部１０によるPU制限フラグの復号の手順を図１５に示す。
　（Ｓ１４４１－１）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態である場合（IsPUConstraint=0）には、Ｓ１４４１－２に遷移する。一方、PU制限状態IsPUConstraintが有効状態である場合には、処理を終了し、Ｓ１４５１に遷移する。
　（Ｓ１４４１－２）
　CT情報復号部１０は、符号化データからPU制限フラグpu_constraint_flagを復号する。
　（Ｓ１４４１－３）
　PU制限フラグpu_constraint_flagが０以外（＝１）場合には、Ｓ１４４１－４に遷移し、PU制限状態に移行する。一方、PU制限フラグpu_constraint_flagが０（＝０）の場合には、処理を終了し、Ｓ１４５１に遷移する。
　（Ｓ１４４１－４）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintを１に設定する。
　（Ｓ１４４１－５）
　また、CT情報復号部１０は、PU制限状態に移行した時点のCT（マージPU）の情報をPU制限情報として記憶する。具体的には、CT情報復号部１０は、PU制限情報として、下記式のように対象CTの左上座標(x0,y0)をマージPUの左上座標(xMergedPU,yMergedPU)として記憶すると共に、対数CTサイズlog2CbSizeをマージPUの対数PUサイズlog2MergedPUSizeとして記憶する。
　xMergedPU = x0
　yMergedPU = y0
　log2MergedPUSize = log2CbSize
　CT情報復号部１０は、以上の処理を終えると、後述の（Ｓ１４５１）を実施し、一階層下に移行して（Ｓ１４０１）以降の処理を繰り返す。
　（Ｓ１４５１）CT情報復号部１０は、QT分割を行う。具体的には、CT情報復号部１０は、CTデプスcqtDepth + 1の位置(x0, y0)、(x1, y0)、(x0, y1)、(x1, y1)で、対数CTサイズlog2CbSize - 1の４つの符号化ツリーCTを復号する。
　coding_quadtree( x0, y0, log2CbSize - 1, cqtDepth + 1 )
　coding_quadtree( x1, y0, log2CbSize - 1, cqtDepth + 1 )
　coding_quadtree( x0, y1, log2CbSize - 1, cqtDepth + 1 )
　coding_quadtree( x1, y1, log2CbSize - 1, cqtDepth + 1 )
　ここで、x0, y0は、対象符号化ツリーの左上座標、x1, y1は、以下の式のように、(x0,y0)に、対数CTサイズ（1 <<log2CbSize）の1/2を加えて導出される。
　x1 = x0 + ( 1<<( log2CbSize - 1 ) )
　y1 = y0 + ( 1<<( log2CbSize -1 ) )
　なお、<<は左シフトを示す。1<<Nは2のN乗と同値である（以下同様）。同様に>>は右シフトを示す。
　そして、CT情報復号部１０は、符号化ツリーの階層を示すCTデプスcqtDepthに１を加算し、符号化ユニットサイズの対数値である対数CTサイズlog2CbSizeを１だけ減算（CTサイズを1/2）して更新する。
　cqtDepth = cqtDepth + １
　log2CbSize = log2CbSize - １
　CT情報復号部１０は、下位の符号化ツリーCTにおいても、更新された左上座標、対数CTサイズ、CTデプスを用いて、Ｓ１４０１から開始されるQT情報復号を継続する。
　CT情報復号部１０は、符号化データからCT情報を復号し、再帰的に符号化ツリーCT（coding_binarytree）を復号する。具体的には、CT情報復号部１０は、BT情報を復号し、対象符号化ツリーcoding_binarytree(x0, y0, log2CbWidth, log2CbHeight, cqtDepth, cbtDepth)を復号する。なお、x0, y0は、対象符号化ツリーの左上座標、log2CbWidthは符号化ツリーの幅の対数値、log2CbHeightは符号化ツリーの高さの対数値、cqtDepthは符号化ツリーの階層を示すCTデプス（QT深度）、cbtDepthは符号化ツリーの階層を示すCTデプス（BT深度）である。
　（Ｓ１４６１）まず、CT情報復号部１０は、所定の条件が満たされる場合は、CTにおけるPU制限状態IsPUConstraintを０に初期化する。CT情報復号部１０によるPU制限状態IsPUConstraintの初期化の手順については、後述する。
　（Ｓ１４７１）CT情報復号部１０は、復号したCT情報にBT分割モード（分割情報）があるか否かを判定する。具体的には、CT情報復号部１０は、符号化ツリーの高さ（1<<log2CbHeight）がminBTSizeよりも大きい、または符号化ツリーの幅（1<<log2CbWidth）がminBTSizeよりも大きい、且つ、符号化ツリーの幅（1<<log2CbWidth）がmaxBTSize以下、且つ、符号化ツリーの高さ（1<<log2CbHeight）がmaxBTSize以下、且つ、cbtDepthがmaxBTDepthよりも小さいか否かを判定する。minBTSizeは最小BTサイズ（二分木のリーフノードの最小サイズ）、maxBTSizeは最大BTサイズ（二分木のルートノードの最大サイズ）、maxBTDepthは最大BT深度（二分木の深度の最大値）である。
　CT情報復号部１０は、上記の条件を満たす場合には、BT分割モードがあると判定し、Ｓ１４８１に遷移する。それ以外の場合には、Ｓ１４８２に遷移する。
　（Ｓ１４８１）CT情報復号部１０は、上記の条件を満たす場合には、シンタックス要素であるBT分割モードsplit_bt_mode[x0][y0]を復号する。
　（Ｓ１４８２）CT情報復号部１０は、それ以外の場合（上記の条件を満たさない場合）、つまり、符号化データにBT分割モードsplit_bt_mode[x0][y0]が現れない場合には、符号化データからのBT分割モードsplit_bt_mode[x0][y0]の復号を省略し、BT分割モードsplit_bt_mode[x0][y0]を０として導出する。
　（Ｓ１４９１）CT情報復号部１０は、BT分割モードsplit_bt_mode[x0][y0]が０以外（＝１または２）である場合には、Ｓ１５０１に遷移する。それ以外の場合（BT分割モードsplit_bt_mode[x0][y0]が０の場合）には、CT情報復号部１０は、対象符号化ツリーを分割せず、処理を終了する。
　（Ｓ１５０１）CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態である場合には、符号化データからPU制限フラグ（pu_constraint_flag）を復号する。
　具体的には、CT情報復号部１０は、図１５に示した処理を行う。すなわち、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態である場合、PU制限フラグpu_constraint_flagを復号する（Ｓ１４４１－１、Ｓ１４４１－２）。PU制限フラグpu_constraint_flagが１である場合には、PU制限状態IsPUConstraintを１に設定する（Ｓ１４４１－３、Ｓ１４４１－４）。さらに、CT情報復号部１０は、対象CTの左上座標(x0,y0)をマージPUの左上座標(xMergedPU,yMergedPU)として記憶すると共に、対数CTサイズlog2CbSize（= log2CbWidth + log2CbHeight）をマージPUの対数PUサイズlog2MergedPUSizeとして記憶する（Ｓ１４４１－５）。その後、CT情報復号部１０は、後述の（Ｓ１５１１）を実施し、一階層下に移行して（Ｓ１４６１）以降の処理を繰り返す。
　（Ｓ１５１１）CT情報復号部１０は、BT分割を行う。具体的には、CT情報復号部１０は、BT分割モードsplit_bt_mode[x0][y0]が１の場合は、CTデプスcbtDepth + 1の位置(x0, y0)、(x0, y1)で、幅及び高さの対数値がそれぞれlog2CbWidth及びlog2CbHeight - 1の２つの符号化ツリーCTを復号する。
　coding_binarytree( x0, y0, log2CbWidth, log2CbHeight - 1, cqtDepth, cbtDepth +1 )
　coding_binarytree( x0, y1, log2CbWidth, log2CbHeight - 1, cqtDepth, cbtDepth +1 )
　一方、BT分割モードsplit_bt_mode[x0][y0]が２の場合は、CT情報復号部１０は、CTデプスcbtDepth + 1の位置(x0, y0)、(x1, y0)で、幅及び高さの対数値がそれぞれlog2CbWidth - 1及びlog2CbHeightの２つの符号化ツリーCTを復号する。
　coding_binarytree( x0, y0, log2CbWidth - 1, log2CbHeight, cqtDepth, cbtDepth +1 )
　coding_binarytree( x1, y0, log2CbWidth - 1, log2CbHeight, cqtDepth, cbtDepth +1 )
　ここで、x0, y0は、対象符号化ツリーの左上座標、x1, y1は、以下の式のように、(x0,y0)に、（1 <<log2CbWidth）の1/2及び（1 <<log2CbHeight）の1/2をそれぞれ加えて導出される。
　x1 = x0 + ( 1<<( log2CbWidth - 1 ) )
　y1 = y0 + ( 1<<( log2CbHeight -1 ) )
　なお、<<は左シフトを示す。1<<Nは2のN乗と同値である（以下同様）。同様に>>は右シフトを示す。
　そして、CT情報復号部１０は、符号化ツリーの階層を示すCTデプスcbtDepthに１を加算し、log2CbWidthまたはlog2CbHeightを１だけ減算して更新する。
　cbtDepth = cbtDepth + １
　log2CbWidth = log2CbWidth - １
　log2CbHeight = log2CbHeight - １
　CT情報復号部１０は、下位の符号化ツリーCTにおいても、更新された左上座標、CTの幅及び高さの対数値、BT階層を用いて、Ｓ１４６１から開始されるBT情報復号を継続する。
　　（PU情報復号の処理）
　図１６は、本発明の一実施形態に係るCU情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　CU復号部２０は、符号化データからCU情報を復号し、再帰的に符号化ユニットCU（coding_unit）を復号する。具体的には、CU復号部２０は、CU情報を復号し、対象符号化ユニットcoding_unit(x0, y0, log2CbWidth, log2CbHeight)を復号する。なお、x0, y0は、対象符号化ユニットの左上座標、log2CbWidthは符号化ユニットの幅の対数値、log2CbHeightは符号化ユニットの高さの対数値である。
　CU復号部２０は、対象CUのPU制限状態IsPUConstraintが無効状態にあるか、対象CUの左上座標(x0,y0)の位置が記憶されているマージPUの左上座標(xMergedPU, yMergedPU)と等しい場合には、対象CUのPU情報を復号する。
　一方、CU復号部２０は、対象CUのPU制限状態IsPUConstraintが有効状態にあり、且つ、対象CUの左上座標(x0,y0)の位置が記憶されているマージPUの左上座標(xMergedPU, yMergedPU)と等しくない場合には、対象CTの左上（座標は(xMergedPU, yMergedPU)）のCUのPU情報を流用する。
　このようにして、本実施形態に係る画像復号装置３１では、対象CTがPU制限状態にある場合には、対象CT全体を仮想的に１つのPUとして予測を行う。これにより、画像復号装置３１では、QT分割及びBT分割による自由度の高い分割を維持しながらも、仮想的に大きなブロックで予測を行うことができる。この際、予測情報を符号化／復号する単位を、PU制限フラグpu_constraint_flagをもって制御することができる。結果、符号化／復号する予測情報の量を減少させることができるため、画像の符号化／復号の複雑度を低減することができる。
　なお、以上で説明したCT情報復号は、QTとBTとが別レイヤである場合を想定した復号方法である。この方法では、BT分割後にはQT分割を行うことができないが、BT分割後にはQT分割フラグの有無の判定が不要となる。しかし、本実施形態はこれに限定されず、QTとBTとが同一レイヤである場合を想定した復号方法を採用してもよい。この場合は、QT分割及びBT分割のいずれも選択できる、すなわちBT分割後にもQT分割を行うことができるが、毎度QT分割フラグの有無の判定が必要となる。
　　（PU制限状態の初期化）
　CT情報復号部１０によるPU制限状態IsPUConstraintの初期化の手順（Ｓ１４０１）を図１７に示す。
　（Ｓ１６０１）
　まず、CT情報復号部１０は、対象CTのCTサイズがPU制限サイズ以上であるか否かを判定する。具体的には、CT情報復号部１０は、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeがPU制限サイズ以上であるか否かを判定する。
　対象CTのCTサイズがPU制限サイズ以上である場合は、Ｓ１６０２に遷移し、PU制限状態IsPUConstraintを解除する。一方、対象CTのCTサイズがPU制限サイズ未満である場合は、処理を終了する。
　ここで、CT情報復号部１０は、PU制限サイズを以下のように設定する。CT情報復号部１０は、CTデプスcqtDepthが０の場合は、PU制限サイズを０に設定する。この場合、対象CTのCTサイズがPU制限サイズ(=0)以上を満たすため、CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintを初期化する。これにより、CTデプスcqtDepthが０の場合には、PU制限状態が解除される。また、CT情報復号部１０は、PU制限状態に移行した時点のCTサイズ（＝マージPUの対数サイズlog2MergedPUSize）をPU制限サイズに設定する。すなわち、CT情報復号部１０は、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeがマージPUの対数サイズlog2MergedPUSize以上となった場合にPU制限状態IsPUConstraintを初期化する。これにより、PU制限状態に移行した時点のCTサイズと同じかより大きいCTに処理が移行した時点で、PU制限状態が解除される。
　対象CTのCTサイズがPU制限サイズ以上である場合は、Ｓ１６０２に遷移する。一方、対象CTのCTサイズがPU制限サイズ未満である場合は、処理を終了する。
　（Ｓ１６０２）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintを０に初期化し、PU制限状態を解除する。CT情報復号部１０は、以上の処理を終えると、上述したＳ１４１１以降の処理を行う。
　　（変形例－１）
　CT情報復号部１０によるPU制限状態IsPUConstraintの初期化の手順の変形例を図１８に示す。
　（Ｓ１７０１）
　まず、CT情報復号部１０は、対象CTのCTデプスcqtDepthがPU制限デプス以下であるか否かを判定する。対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeは、log2CbSize = (log2MaxCUSize - cqtDepth)と表せられ、マージPUの対数サイズlog2MergedPUSizeは、log2MergedPUSize = (log2MaxCUSize - MergedPUDepth)と表せられる。そのため、PU制限状態IsPUConstraintを初期化するか否かの判定に、対数CTのCTサイズの代わりにCTデプスを用いてもよい。なお、log2MaxCUSizeは、対数CUサイズの最大値であり、MergedPUDepthは、マージPUの階層を示すマージPUデプスである。
　ここで、CTデプスcqtDepthが０の場合は、PU制限状態IsPUConstraintを初期化する必要があるため、PU制限デプスを最大CTデプスmaxCTDepthに設定すればよい。CTデプスcqtDepthが０以外の場合は、PU制限デプスをマージPUのPUデプスMergedPUDepthに設定すればよい。
　対象CTのCTデプスcqtDepthがPU制限デプス以下である場合は、Ｓ１７０２に遷移する。一方、対象CTのCTデプスcqtDepthがPU制限デプスよりも大きい場合は、処理を終了する。
　（Ｓ１７０２）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintを０に初期化し、処理を終了する。
　　（CT情報復号の処理）
　この場合のCT情報復号部１０によるCT情報復号Ｓ１４００について説明する。以下では、上述したCT情報復号Ｓ１４００と異なる点のみ説明する。図１９は、本変形例に係るQT情報のシンタックス表の構成例を示す図であり、図２０は、本変形例に係るBT情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　QT情報復号においては、Ｓ１４０１では、上述したように、CT情報復号部１０は、対象CTのCTデプスcqtDepthがPU制限デプス以下（cqtDepth <= MergedPUDepth）である場合は、PU制限状態IsPUConstraintを０に初期化する。
　Ｓ１４１１～Ｓ１４３１では、上述した処理と同じ処理を行うが、Ｓ１４４１では、CT情報復号部１０がPU制限情報を記憶する際、対象CTの左上座標(x0,y0)をマージPUの左上座標(xMergedPU,yMergedPU)として記憶すると共に、対象CTのCTデプスcqtDepthをマージPUのマージPUデプスMergedPUDepthとして記憶する。その後、Ｓ１４５１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　BT情報復号においても同様に、Ｓ１４６１では、上述したように、CT情報復号部１０は、対象CTのCTデプスcqtDepthがPU制限デプス以下（cqtDepth <= MergedPUDepth）である場合は、PU制限状態IsPUConstraintを０に初期化する。
　Ｓ１４７１～Ｓ１４９１では、上述した処理と同じ処理を行うが、Ｓ１５０１では、CT情報復号部１０がPU制限情報を記憶する際、対象CTの左上座標(x0,y0)をマージPUの左上座標(xMergedPU,yMergedPU)として記憶すると共に、対象CTのCTデプスcqtDepthをマージPUのマージPUデプスMergedPUDepthとして記憶する。その後、Ｓ１５１１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　　（変形例－２）
　CT情報復号部１０によるPU制限状態IsPUConstraintの初期化の手順の他の変形例を図２１に示す。
　（Ｓ１８０１）
　まず、CT情報復号部１０は、対象CTのCTサイズが所定のサイズ以上であるか否かを判定する。具体的には、CT情報復号部１０は、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeが所定のサイズTHSize以上であるか否かを判定する。所定のサイズTHSizeは、任意に設定し得、スライスヘッダで符号化した値を用いてもよいし、SPSやPPSなどのパラメータセットで符号化した値を用いてもよい。
　対象CTのCTサイズが所定のサイズTHSize以上である場合は、Ｓ１８１１に遷移し、PU制限状態を解除する。一方、対象CTのCTサイズが所定のサイズTHSize未満である場合は、処理を終了する。
　（Ｓ１８１１）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintを０に初期化し、処理を終了する。
　　（CT情報復号の処理）
　図２１の初期化手順を含む場合のCT情報復号部１０によるCT情報復号Ｓ１４００について説明する。以下では、上述したCT情報復号Ｓ１４００と異なる点のみ説明する。図２２は、本変形例に係るQT情報のシンタックス表の構成例を示す図であり、図２３は、本変形例に係るBT情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　QT情報復号においては、Ｓ１４０１では、上述したように、CT情報復号部１０は、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeが所定のサイズTHSize以上（log2CbSize >= THSize）である場合は、PU制限状態IsPUConstraintを０に初期化する。
　Ｓ１４１１～Ｓ１４３１では、上述した処理と同じ処理を行うが、Ｓ１４４１では、CT情報復号部１０がPU制限情報を記憶する際、対象CTの左上座標(x0,y0)をマージPUの左上座標(xMergedPU,yMergedPU)として記憶する。その後、Ｓ１４５１では、上述した処理と同じ処理を行う。上記Ｓ１４４１－１、Ｓ１４４１－２で説明したように、PU制限状態IsPUConstraintが１の場合には、PU制限フラグpu_constraint_flagを復号しない。
　BT情報復号においても同様に、Ｓ１４６１では、上述したように、CT情報復号部１０は、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeが所定のサイズTHSize以上（log2CbSize >= THSize）である場合は、PU制限状態IsPUConstraintを０に初期化する。
　Ｓ１４７１～Ｓ１４９１では、上述した処理と同じ処理を行うが、Ｓ１５０１では、CT情報復号部１０がPU制限情報を記憶する際、対象CTの左上座標(x0,y0)をマージPUの左上座標(xMergedPU,yMergedPU)として記憶する。その後、Ｓ１５１１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　本変形例では、対象CTのCTサイズが所定のサイズTHSize以上になるまではPU制限状態IsPUConstraintが初期化されない。つまり、あるCTでPU制限状態IsPUConstraintが１に設定されると、以降の階層では対象CTのCTサイズが所定のサイズTHSize以上になるまではPU制限状態になる。これにより、あるCTでPU制限状態IsPUConstraintが１に設定された場合は、対象CTのCTサイズが所定のサイズTHSize以上になるまではPU制限フラグpu_constraint_flagの復号を省略することができる。例えば、所定のサイズが１６×１６（対数サイズではTHSize＝４）の場合には、１６×１６のブロックの中で２回以上PU制限フラグを符号化することがないのでPU制限フラグの符号量が過大となることを防ぐことができる。
　　（第２の実施形態）
　PU制限フラグpu_constraint_flag自体の符号量（オーバーヘッド）が大きいため、QT及びBTの各階層でPU制限フラグpu_constraint_flagを符号化すると、全体の符号量が大きくなる。そこで、本実施形態では、符号化量を削減するために、画像符号化装置１１は、QTにおいてのみPU制限フラグpu_constraint_flagを符号化する。
　つまり、画像復号装置３１では、QTにおいてのみ、対象CTのPU制限フラグpu_constraint_flagを復号する。したがって、画像復号装置３１では、QTにおいて、あるCTでPU制限状態IsPUConstraintが１に設定された場合は、以降の階層ではBTを含めてPU制限状態になる。これにより、BTにおいてはPU制限フラグpu_constraint_flagの符号化／復号が必要ないので、PU制限フラグpu_constraint_flagの符号量を削減することができる。
　　（CT情報復号の処理）
　この場合のCT情報復号部１０によるCT情報復号Ｓ１４００について、図２４及び図２５を参照して説明する。以下では、上述したCT情報復号Ｓ１４００と異なる点のみ説明する。図２４は、本発明の一実施形態に係るCT情報復号部１０の動作を説明するフローチャートである。また、図２５は、本変形例に係るBT情報のシンタックス表の構成例を示す図である。なお、本変形例に係るQT情報のシンタックス表の構成例は、図１３に示した通りである。
　QT情報復号においては、上述した処理と同じ処理を行う。つまり、Ｓ１４０１～Ｓ１４５１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　一方、BT情報復号においては、Ｓ１４６１の処理を行わず、Ｓ１４７１～Ｓ１４９１までの処理を行う。また、Ｓ１４９１の後、Ｓ１５０１の処理は行わず、Ｓ１５１１の処理を行う。つまり、CT情報復号部１０は、QTの先頭でPU制限状態IsPUConstraintが１に設定された対象CTについては、PU制限状態にある場合の処理を行う。一方、CT情報復号部１０は、QTの先頭でPU制限状態IsPUConstraintが１に設定されなかった（IsPUConstraint＝０に設定された）対象CTについては、その後BT階層で分割されることがあってもPU制限状態IsPUConstraintが１となることはなくPU制限状態にない場合の処理を行う。
　　（変形例－１）
　上記の第２の実施形態の変形例を以下に示す。本変形例では、画像符号化装置１１は、対象CTのCTサイズが所定のサイズ以上の場合にPU制限フラグpu_constraint_flagを符号化し、対象CTのCTサイズが所定のサイズ未満の場合にはPU制限フラグpu_constraint_flagを符号化しない。
　つまり、画像復号装置３１では、対象CTのCTサイズが所定のサイズ以上の場合には、PU制限状態IsPUConstraintでない限りPU制限フラグpu_constraint_flagを復号する。あるCTでPU制限状態IsPUConstraintが１に設定されると、以降の階層ではPU制限状態になる。それに対して、対象CTのCTサイズが所定のサイズ未満の場合には、あるCTでPU制限状態IsPUConstraintでない場合にもPU制限フラグpu_constraint_flagを復号しない。これにより、所定のサイズ未満のCTサイズにおいてはPU制限フラグpu_constraint_flagの符号化／復号が必要ないので、PU制限フラグpu_constraint_flagの符号量を削減することができる。
　　（CT情報復号の処理）
　この場合のCT情報復号部１０によるCT情報復号Ｓ１４００について、図２６及び図２７を参照して説明する。以下では、上述したCT情報復号Ｓ１４００と異なる点のみ説明する。図２６は、本発明の一実施形態に係るCT情報復号部１０によるPU制限フラグの復号の手順を示すフローチャートである。また、図２７は、本変形例に係るQT情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　QT情報復号においては、Ｓ１４０１～Ｓ１４３１では、上述した処理と同じ処理を行うが、Ｓ１４４１では、
　（Ｓ１４４１－１０）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態であり、且つ、対象CTのCTサイズが所定のサイズ以上である場合には、Ｓ１４４１－２に遷移する。具体的には、CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態であり、且つ、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeが所定のサイズLog2MinPUSize以上（log2CbSize >= Log2MinPUSize）である場合には、Ｓ１４４１－２に遷移する。一方、PU制限状態IsPUConstraintが有効状態であるか、対象CTのCTサイズが所定のサイズ未満である場合には、処理を終了し、Ｓ１４５１に遷移する。
　その後の処理は同じであり、Ｓ１４４１－２～Ｓ１４４１－５及びＳ１４５１では、上述した処理と同じ処理を行う。Ｓ１４６１において、CT情報復号部１０がPU制限状態IsPUConstraintを初期化（制限を解除）した場合にも、pu_constraint_flagを復号するとは限らない。
　つまり、CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態であっても、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeが所定のサイズLog2MinPUSize未満である場合は、PU制限フラグpu_constraint_flagを復号せずにＳ１４５１に遷移する。PU情報復号部１２はPU制限状態IsPUConstraintがPU制限状態である場合には、PU情報は復号せず、マージPU（座標(xMergedPU, yMergedPU)）のPU情報を流用する。
　一方、BT情報復号においては、QT情報復号と同様に処理してもよいし、上記の第２の実施形態と同様に処理してもよい。
　　（変形例－２）
　上記の第２の実施形態のさらに他の変形例を以下に示す。本変形例では、画像符号化装置１１は、対象CTが所定の形状の場合にPU制限フラグpu_constraint_flagを符号化する。所定の形状とは、例えば、正方形状（log2CbWidth == log2CbHeight）である。
　つまり、画像復号装置３１では、対象CTが所定の形状の場合に、PU制限フラグpu_constraint_flagを復号する。したがって、画像復号装置３１では、対象CTが所定の形状の場合に、あるCTでPU制限状態IsPUConstraintが１に設定されると、以降の階層ではPU制限状態になる。それに対して、所定の形状ではないCTにおいてはPU制限フラグpu_constraint_flagの符号化／復号が必要ないので、PU制限フラグpu_constraint_flagの符号量を削減することができる。例えば、BT分割されたCTで形状が長方形の場合には、PU制限フラグpu_constraint_flaの符号化／復号が必要ないので、PU制限フラグpu_constraint_flagの符号量を削減することができる。
　　（CT情報復号の処理）
　所定の形状が正方形である場合のCT情報復号部１０によるCT情報復号Ｓ１４００について、図２８、図２９、及び図３０を参照して説明する。以下では、上述したCT情報復号Ｓ１４００と異なる点のみ説明する。図２８は、CT情報復号部１０によるPU制限状態の初期化の手順（Ｓ１４０１）を示すフローチャートであり、図２９は、CT情報復号部１０によるPU制限フラグの復号の手順を示すフローチャートである。また、図３０は、本変形例に係るBT情報のシンタックス表の構成例を示す図である。なお、以下では、所定の形状が正方形状である場合を想定している。
　QT情報復号においては、対象CTは常に正方形であるため、上述した処理と同じ処理を行う。つまり、Ｓ１４０１～Ｓ１４５１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　一方、BT情報復号においては、Ｓ１４６１では、
　（Ｓ１９０１）
　まず、CT情報復号部１０は、対象CTのCTサイズがPU制限サイズ以上であるか否かを判定する。具体的には、CT情報復号部１０は、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeがマージPUの対数サイズlog2MergedPUSize以上であるか否かを判定する。
　対象CTのCTサイズがマージPUの対数サイズlog2MergedPUSize以上である場合は、Ｓ１９０２に遷移する。一方、対象CTのCTサイズがマージPUの対数サイズlog2MergedPUSize未満である場合は、処理を終了する。
　（Ｓ１９０２）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintを０に初期化し、処理を終了する。CT情報復号部１０は、以上の処理を終えると、上述したＳ１４７１及びＳ１４８１の処理を行うが、Ｓ１４９１では、
　（Ｓ１４９１－１）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態であり、且つ、対象CTが所定の形状である場合には、PU制限フラグpu_constraint_flagを復号する。具体的には、CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態であり、且つ、対象CTが正方形状（log2CbWidth == log2CbHeight）である場合には、、Ｓ１４９１－２に遷移する。
　一方、PU制限状態IsPUConstraintが有効状態であるか、対象CTが所定の形状ではない場合には、処理を終了し、Ｓ１５０１に遷移する。具体的には、CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが有効状態であるか、対象CTが正方形状ではない（log2CbWidth! =log2CbHeight）である場合には、処理を終了し、Ｓ１５０１に遷移する。
　（Ｓ１４９１－２）
　CT情報復号部１０は、符号化データからPU制限フラグpu_constraint_flagを復号する。
　（Ｓ１４９１－３）
　PU制限フラグpu_constraint_flagが０よりも大きい（＝１）場合には、Ｓ１４９１－４に遷移する。一方、PU制限フラグpu_constraint_flagが０以下（＝０）の場合には、処理を終了し、Ｓ１５０１に遷移する。
　（Ｓ１４９１－４）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintを１に設定する。その後の処理は同じであり、Ｓ１５０１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　つまり、CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態であっても、対象CTが正方形状ではない場合には、PU制限フラグpu_constraint_flagを復号せずにＳ１５０１に遷移する。PU情報復号部１２はPU制限状態IsPUConstraintがPU制限状態である場合には、PU情報を復号せず、マージPU（座標(xMergedPU, yMergedPU)）のPU情報を流用する。
　　（変形例－３）
　上記の第２の実施形態のさらに他の変形例を以下に示す。本変形例では、画像符号化装置１１は、ある所定のサイズLog2MinPUSizeのブロック内では最大１度だけPU制限フラグpu_constraint_flagを符号化する。具体的には、画像符号化装置１１は、PU制限フラグpu_constraint_flagを符号化したか否かを示すフラグIsPUConstraintFlagCodedを導入し、IsPUConstraintFlagCodedが１である場合にはpu_constraint_flagを符号化しない。さらに、CTサイズが所定のサイズ以上の場合のみIsPUConstraintFlagCodedを０に初期化する。
　つまり、画像復号装置３１では、あるCTにおいてPU制限フラグpu_constraint_flagが復号済で、IsPUConstraintFlagCoded = 1の場合は、以降の復号処理では、対象CTのCTサイズが所定のサイズ以上になり、IsPUConstraintFlagCodedを初期化するまではPU制限フラグpu_constraint_flagを復号しない。これにより、所定のサイズのブロック内では、最大１度しかPU制限フラグpu_constraint_flagの符号化／復号が行われないので、PU制限フラグpu_constraint_flagの符号量を削減することができる。
　　（CT情報復号の処理）
　この場合のCT情報復号部１０によるCT情報復号Ｓ１４００について、図３１、図３２及び図３３を参照して説明する。以下では、上述したCT情報復号Ｓ１４００と異なる点のみ説明する。図３１は、CT情報復号部１０によるフラグIsPUConstraintFlagCodedの初期化の手順を示すフローチャートであり、図３２は、CT情報復号部１０によるPU制限フラグの復号の手順を示すフローチャートである。また、図３３は、本変形例に係るQT情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　QT情報復号においては、Ｓ１４０１の前に、
　（Ｓ２００１）
　CT情報復号部１０は、対象CTのCTサイズが所定のサイズ以上であるか否かを判定する。具体的には、CT情報復号部１０は、対象CTの対数CTサイズlog2CbSizeが所定のサイズLog2MinPUSize以上であるか否かを判定する。
　対象CTのCTサイズが所定のサイズLog2MinPUSize以上である場合は、Ｓ２００２に遷移する。一方、対象CTのCTサイズが所定のサイズLog2MinPUSize未満である場合は、処理を終了する。
　（Ｓ２００２）
　CT情報復号部１０は、フラグIsPUConstraintFlagCodedを０に初期化し、処理を終了する。CT情報復号部１０は、以上の処理を終えると、上述したＳ１４０１～Ｓ１４３１の処理を行うが、Ｓ１４４１では、
　（Ｓ１４４１－１１）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態であり、且つ、フラグIsPUConstraintFlagCodedが０である場合には、Ｓ１４４１－１２に遷移する。一方、PU制限状態IsPUConstraintが有効状態であるか、フラグIsPUConstraintFlagCodedが１である場合には、処理を終了し、Ｓ１４５１に遷移する。
　（Ｓ１４４１－１２）
　CT情報復号部１０は、符号化データからPU制限フラグpu_constraint_flagを復号する。
　（Ｓ１４４１－１３）
　PU制限フラグpu_constraint_flagが０よりも大きい（＝１）場合には、Ｓ１４４１－１４に遷移する。一方、PU制限フラグpu_constraint_flagが０以下（＝０）の場合には、処理を終了し、Ｓ１４５１に遷移する。
　（Ｓ１４４１－１４）
　CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintを１に設定すると共に、フラグIsPUConstraintFlagCodedを１に設定する。その後の処理は同じであり、Ｓ１４５１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　つまり、CT情報復号部１０は、PU制限状態IsPUConstraintが無効状態であるが、フラグIsPUConstraintFlagCodedが０でない場合は、PU制限フラグpu_constraint_flagを復号せずにＳ１４５１に遷移する。PU情報復号部１２はPU制限状態IsPUConstraintがPU制限状態である場合には、PU情報を復号せず、マージPU（座標(xMergedPU, yMergedPU)）のPU情報を流用する。
　一方、BT情報復号においては、QT情報復号と同様に処理してもよいし、上記の第２の実施形態と同様に処理してもよい。
　　（第３の実施形態）
　図３４は、PU制限状態下において、PUの復号を行う対象ブロックを示す図である。第１の実施形態では、図３４の（ａ）に示すように、PU制限状態となったCTでは、CTにおいて最初に復号するCU（log2CbWidth, log2CbHeight）（つまり、CTにおいて左上に位置するCU）でPU情報（予測情報）を復号し、他のCUでは、PU情報を復号せず、左上に位置するCUのPU情報（予測情報）を用いているが、本発明の実施形態はこれに限定されない。そこで、本実施形態では、図３４の（ｂ）に示すように、PU制限状態となったCT（マージPU）の左上のCUに属するPU情報ではなく、マージPU全体（サイズはlog2MergedPUWidth, log2MergerdPUHeight）に関するPU情報（予測情報）を復号する。
　（CT情報復号の処理）
　この場合のCT情報復号部１０によるCT情報復号Ｓ１４００について説明する。以下では、上述したCT情報復号Ｓ１４００と異なる点のみ説明する。図３５は、本変形例に係るQT情報のシンタックス表の構成例を示す図であり、図３６は、本変形例に係るBT情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　QT情報復号においては、Ｓ１４０１～Ｓ１４３１では、上述した処理と同じ処理を行うが、Ｓ１４４１では、CT情報復号部１０がPU制限情報を記憶する際、対象CTの左上座標(x0,y0)をマージPUの左上座標(xMergedPU,yMergedPU)として記憶すると共に、対象CTの幅の対数値log2CbWidth及び高さの対数値log2CbHeightを、それぞれマージPUの高さの対数値log2MergedPUWidth及び高さの対数値log2MergedPUHeightとして記憶する。その後、Ｓ１４５１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　BT情報復号においても同様に、Ｓ１４６１～Ｓ１４９１では、上述した処理と同じ処理を行うが、Ｓ１５０１では、CT情報復号部１０がPU制限情報を記憶する際、対象CTの左上座標(x0,y0)をマージPUの左上座標(xMergedPU,yMergedPU)として記憶すると共に、対象CTの幅の対数値log2CbWidth及び高さの対数値log2CbHeightを、それぞれマージPUの高さの対数値log2MergedPUWidth及び高さの対数値log2MergedPUHeightとして記憶する。その後、Ｓ１５１１では、上述した処理と同じ処理を行う。
　　（PU情報復号の処理）
　続いて、CU復号部２０によるCU情報復号について説明する。以下では、上記の第１の実施形態で述べたCU情報復号と異なる点のみ説明する。図３７は、本実施形態に係るCU情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　CU復号部２０（PU情報復号部１２）は、対象CUのPU制限状態IsPUConstraintが無効状態にあるか、対象CUの左上座標(x0,y0)の位置が記憶されているマージPUの左上座標(xMergedPU, yMergedPU)と等しい場合には、記憶されているマージPU（x0, y0, log2MergedPUWidth, log2MergedPUHeight）のPU情報を復号する。
　なお、対象CUのPU制限状態IsPUConstraintが無効状態にある場合のマージPUのサイズとしては対象CUのサイズを用いればよい。すなわち、CU復号部２０は、IsPUConstraintが０の場合には、以下の式を行う。
　log2MergedPUWidth = log2CbWidth
　log2MergedPUHeight = log2CbHeight
　これにより、マージPU全体の予測情報が導出されるため、精度の高い予測情報の導出が期待できる。具体的には、左下及び右上の隣接PUの予測情報を参照する場合、PUのPUサイズとして対象CTの左上に位置するCUのCUサイズではなく、マージPUのPUサイズを用いることにより、より正確な予測情報を参照することができる。さらに、サブブロック予測、アフィン予測、及びマッチング予測FRUC等では、ブロック全体で予測情報を導出するため、予測精度が大きく向上する。
　　（変形例）
　CU復号部２０によるPU情報復号の手順の変形例を以下に示す。図３８は、本実施形態に係るCU情報のシンタックス表の構成例を示す図である。
　CU復号部２０（PU情報復号部１２）は、対象CUのPU制限状態IsPUConstraintが有効状態にあり、且つ、対象CUの左上座標(x0,y0)の位置が記憶されているマージPUの左上座標(xMergedPU, yMergedPU)と等しい場合には、記憶されているマージPU（x0, y0, log2MergedPUWidth, log2MergedPUHeight）のPUを復号する。それ以外の場合、CU復号部２０は、対象CUのPU制限状態IsPUConstraintが有効状態にあり、あるいは、対象CUの左上座標(x0,y0)の位置が記憶されているマージPUの左上座標(xMergedPU, yMergedPU)と等しくない場合には、各CUのPU情報を復号する。
　一方、CU情報復号部２０は、対象CUのPU制限状態IsPUConstraintが無効状態にある場合には、対象CU（x0, y0, log2CbWidth, log2CbHeight）のPUを復号する。
　　（応用例）
　上述した画像符号化装置１１及び画像復号装置３１は、動画像の送信、受信、記録、再生を行う各種装置に搭載して利用することができる。なお、動画像は、カメラ等により撮像された自然動画像であってもよいし、コンピュータ等により生成された人工動画像（CG及びGUIを含む）であってもよい。
　まず、上述した画像符号化装置１１及び画像復号装置３１を、動画像の送信及び受信に利用できることを、図８を参照して説明する。
　図８の（ａ）は、画像符号化装置１１を搭載した送信装置PROD_Aの構成を示したブロック図である。図８の（ａ）に示すように、送信装置PROD_Aは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部PROD_A1と、符号化部PROD_A1が得た符号化データで搬送波を変調することによって変調信号を得る変調部PROD_A2と、変調部PROD_A2が得た変調信号を送信する送信部PROD_A3と、を備えている。上述した画像符号化装置１１は、この符号化部PROD_A1として利用される。
　送信装置PROD_Aは、符号化部PROD_A1に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラPROD_A4、動画像を記録した記録媒体PROD_A5、動画像を外部から入力するための入力端子PROD_A6、及び、画像を生成または加工する画像処理部Ａ７を更に備えていてもよい。図８の（ａ）においては、これら全てを送信装置PROD_Aが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
　なお、記録媒体PROD_A5は、符号化されていない動画像を記録したものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化された動画像を記録したものであってもよい。後者の場合、記録媒体PROD_A5と符号化部PROD_A1との間に、記録媒体PROD_A5から読み出した符号化データを記録用の符号化方式に従って復号する復号部（不図示）を介在させるとよい。
　図８の（ｂ）は、画像復号装置３１を搭載した受信装置PROD_Bの構成を示したブロック図である。図８の（ｂ）に示すように、受信装置PROD_Bは、変調信号を受信する受信部PROD_B1と、受信部PROD_B1が受信した変調信号を復調することによって符号化データを得る復調部PROD_B2と、復調部PROD_B2が得た符号化データを復号することによって動画像を得る復号部PROD_B3と、を備えている。上述した画像復号装置３１は、この復号部PROD_B3として利用される。
　受信装置PROD_Bは、復号部PROD_B3が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイPROD_B4、動画像を記録するための記録媒体PROD_B5、及び、動画像を外部に出力するための出力端子PROD_B6を更に備えていてもよい。図８の（ｂ）においては、これら全てを受信装置PROD_Bが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
　なお、記録媒体PROD_B5は、符号化されていない動画像を記録するためのものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化されたものであってもよい。後者の場合、復号部PROD_B3と記録媒体PROD_B5との間に、復号部PROD_B3から取得した動画像を記録用の符号化方式に従って符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。
　なお、変調信号を伝送する伝送媒体は、無線であってもよいし、有線であってもよい。また、変調信号を伝送する伝送態様は、放送（ここでは、送信先が予め特定されていない送信態様を指す）であってもよいし、通信（ここでは、送信先が予め特定されている送信態様を指す）であってもよい。すなわち、変調信号の伝送は、無線放送、有線放送、無線通信、及び有線通信の何れによって実現してもよい。
　例えば、地上デジタル放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を無線放送で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である。また、ケーブルテレビ放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を有線放送で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である。
　また、インターネットを用いたVOD（Video On Demand）サービスや動画共有サービスなどのサーバ（ワークステーションなど）／クライアント（テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど）は、変調信号を通信で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である（通常、ＬＡＮにおいては伝送媒体として無線または有線の何れかが用いられ、ＷＡＮにおいては伝送媒体として有線が用いられる）。ここで、パーソナルコンピュータには、デスクトップ型PC、ラップトップ型PC、及びタブレット型PCが含まれる。また、スマートフォンには、多機能携帯電話端末も含まれる。
　なお、動画共有サービスのクライアントは、サーバからダウンロードした符号化データを復号してディスプレイに表示する機能に加え、カメラで撮像した動画像を符号化してサーバにアップロードする機能を有している。すなわち、動画共有サービスのクライアントは、送信装置PROD_A及び受信装置PROD_Bの双方として機能する。
　次に、上述した画像符号化装置１１及び画像復号装置３１を、動画像の記録及び再生に利用できることを、図９を参照して説明する。
　図９の（ａ）は、上述した画像符号化装置１１を搭載した記録装置PROD_Cの構成を示したブロック図である。図９の（ａ）に示すように、記録装置PROD_Cは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部PROD_C1と、符号化部PROD_C1が得た符号化データを記録媒体PROD_Mに書き込む書込部PROD_C2と、を備えている。上述した画像符号化装置１１は、この符号化部PROD_C1として利用される。
　なお、記録媒体PROD_Mは、（１）HDD（Hard Disk Drive）やSSD(Solid State Drive)などのように、記録装置PROD_Cに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）SDメモリカードやUSB（Universal Serial Bus）フラッシュメモリなどのように、記録装置PROD_Cに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）DVD（Digital Versatile Disc）やBD（Blu-ray Disc:登録商標）などのように、記録装置PROD_Cに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。
　また、記録装置PROD_Cは、符号化部PROD_C1に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラPROD_C3、動画像を外部から入力するための入力端子PROD_C4、動画像を受信するための受信部PROD_C5、及び、画像を生成または加工する画像処理部PROD_C6を更に備えていてもよい。図９の（ａ）においては、これら全てを記録装置PROD_Cが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
　なお、受信部PROD_C5は、符号化されていない動画像を受信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを受信するものであってもよい。後者の場合、受信部PROD_C5と符号化部PROD_C1との間に、伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを復号する伝送用復号部（不図示）を介在させるとよい。
　このような記録装置PROD_Cとしては、例えば、DVDレコーダ、BDレコーダ、HDD（Hard Disk Drive）レコーダなどが挙げられる（この場合、入力端子PROD_C4または受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる）。また、カムコーダ（この場合、カメラPROD_C3が動画像の主な供給源となる）、パーソナルコンピュータ（この場合、受信部PROD_C5または画像処理部Ｃ６が動画像の主な供給源となる）、スマートフォン（この場合、カメラPROD_C3または受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる）なども、このような記録装置PROD_Cの一例である。
　図９の（ｂ）は、上述した画像復号装置３１を搭載した再生装置PROD_Dの構成を示したブロック図である。図９の（ｂ）に示すように、再生装置PROD_Dは、記録媒体PROD_Mに書き込まれた符号化データを読み出す読出部PROD_D1と、読出部PROD_D1が読み出した符号化データを復号することによって動画像を得る復号部PROD_D2と、を備えている。上述した画像復号装置３１は、この復号部PROD_D2として利用される。
　なお、記録媒体PROD_Mは、（１）HDDやSSDなどのように、再生装置PROD_Dに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）SDメモリカードやUSBフラッシュメモリなどのように、再生装置PROD_Dに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）DVDやBDなどのように、再生装置PROD_Dに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。
　また、再生装置PROD_Dは、復号部PROD_D2が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイPROD_D3、動画像を外部に出力するための出力端子PROD_D4、及び、動画像を送信する送信部PROD_D5を更に備えていてもよい。図９の（ｂ）においては、これら全てを再生装置PROD_Dが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
　なお、送信部PROD_D5は、符号化されていない動画像を送信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを送信するものであってもよい。後者の場合、復号部PROD_D2と送信部PROD_D5との間に、動画像を伝送用の符号化方式で符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。
　このような再生装置PROD_Dとしては、例えば、DVDプレイヤ、BDプレイヤ、HDDプレイヤなどが挙げられる（この場合、テレビジョン受像機等が接続される出力端子PROD_D4が動画像の主な供給先となる）。また、テレビジョン受像機（この場合、ディスプレイPROD_D3が動画像の主な供給先となる）、デジタルサイネージ（電子看板や電子掲示板等とも称され、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、デスクトップ型PC（この場合、出力端子PROD_D4または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、ラップトップ型またはタブレット型PC（この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、スマートフォン（この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）なども、このような再生装置PROD_Dの一例である。
　　（ハードウェア的実現及びソフトウェア的実現）
　また、上述した画像復号装置３１及び画像符号化装置１１の各ブロックは、集積回路（ICチップ）上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、CPU（Central Processing Unit）を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
　後者の場合、上記各装置は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムを格納したROM（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するRAM（RandomAccess Memory）、上記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の実施形態の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである上記各装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記各装置に供給し、そのコンピュータ（またはCPUやMPU）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
　上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやCD-ROM（Compact Disc Read-Only Memory）／MOディスク（Magneto-Optical disc）／MD（Mini Disc）／DVD（Digital Versatile Disc）／CD-R（CD Recordable）／ブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）等の光ディスクを含むディスク類、ICカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、マスクROM／EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory）／EEPROM（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory：登録商標）／フラッシュROM等の半導体メモリ類、あるいはPLD（Programmable logic device）やFPGA（Field Programmable Gate Array）等の論理回路類などを用いることができる。
　また、上記各装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN（Local Area Network）、ISDN（Integrated Services Digital Network）、VAN（Value-Added Network）、CATV（Community Antenna television/Cable Television）通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）1394、USB、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、IrDA（Infrared Data Association）やリモコンのような赤外線、BlueTooth（登録商標）、IEEE802.11無線、HDR（High Data Rate）、NFC（Near Field Communication）、DLNA（Digital Living Network Alliance：登録商標）、携帯電話網、衛星回線、地上デジタル放送網等の無線でも利用可能である。なお、本発明の実施形態は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
　本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
（関連出願の相互参照）
　本出願は、2016年9月28日に出願された日本国特許出願：特願2016-190356に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。
　本発明の実施形態は、画像データが符号化された符号化データを復号する画像復号装置、及び、画像データが符号化された符号化データを生成する画像符号化装置に好適に適用することができる。また、画像符号化装置によって生成され、画像復号装置によって参照される符号化データのデータ構造に好適に適用することができる。
１１　画像符号化装置
１０　CT情報復号部（制限フラグ復号部、予測ユニット復号部）
２０　CU復号部（予測ユニット復号部）
３１　画像復号装置

Claims (13)

  1. 　ピクチャを符号化ツリー毎に復号する画像復号装置において、
    　上記符号化ツリーにおいて、予測ユニットの復号を制限するか否かを示す制限フラグを復号する制限フラグ復号部と、
    　上記制限フラグが予測ユニットの復号を制限することを示す場合、上記符号化ツリーにおいて、最初に復号する符号化ノードで予測ユニットを復号し、他の符号化ノードでは予測ユニットを復号しない予測ユニット復号部と、を備える
    ことを特徴とする画像復号装置。
  2. 　上記符号化ツリーが、予測ユニットの復号が制限されている制限状態にあるか否かを判定する制限状態判定部と、
    　上記符号化ツリーの上記制限状態を設定する制限状態設定部と、をさらに備え、
    　上記制限フラグ復号部は、上記符号化ツリーが上記制限状態にないと上記制限状態判定部が判定した場合、上記制限フラグを復号し、
    　上記制限状態設定部は、上記制限フラグ復号部が予測ユニットの復号を制限することを示す上記制限フラグを復号すると、上記符号化ツリーを上記制限状態に設定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像復号装置。
  3. 　上記制限状態設定部は、復号対象の符号化ツリーのサイズが、上記制限フラグ復号部が上記制限フラグを復号したときの上記符号化ツリーのサイズ以上になると、上記復号対象の符号化ツリーの上記制限状態を解除する
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
  4. 　上記制限状態設定部は、復号対象の符号化ツリーのサイズが所定のサイズ以上になると、上記復号対象の符号化ツリーの上記制限状態を解除する
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
  5. 　上記制限フラグ復号部は、四分木の符号化ツリーにおいて、上記制限フラグを復号することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の画像復号装置。
  6. 　上記制限フラグ復号部は、所定のサイズ以下の符号化ツリーにおいて、上記制限フラグを復号する
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の画像復号装置。
  7. 　上記制限フラグ復号部は、所定の形状の符号化ツリーにおいて、上記制限フラグを復号する
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の画像復号装置。
  8. 　上記所定の形状は、正方形状である
    ことを特徴とする請求項７に記載の画像復号装置。
  9. 　上記制限フラグが復号済であるか否かを示すフラグを設定するフラグ設定部をさらに備え、
    　上記制限フラグ復号部は、上記フラグが、上記制限フラグが復号済であることを示す場合、上記制限フラグを復号しない
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の画像復号装置。
  10. 　上記予測ユニット復号部は、上記符号化ツリーにおいて、最初に復号する符号化ノードで当該符号化ノードのサイズの予測ユニットを復号する
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の画像復号装置。
  11. 　上記予測ユニット復号部は、上記符号化ツリーにおいて、最初に復号する符号化ノードで当該符号化ツリーのサイズの予測ユニットを復号する
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の画像復号装置。
  12. 　上記予測ユニット復号部は、
    　　上記符号化ツリーが上記制限状態にあると上記制限状態判定部が判定した場合、当該符号化ツリーにおいて、最初に復号する符号化ノードで当該符号化ツリーのサイズの予測ユニットを復号し、
    　　上記符号化ツリーが上記制限状態にないと上記制限状態判定部が判定した場合、当該符号化ツリーにおいて、最初に復号する符号化ノードで当該符号化ノードのサイズの予測ユニットを復号する
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
  13. 　ピクチャを符号化ツリー毎に符号化する画像符号化装置において、
    　上記符号化ツリーにおいて、予測ユニットの符号化を制限するか否かを示す制限フラグを符号化する制限フラグ符号化部と、
    　上記制限フラグが予測ユニットの符号化を制限することを示す場合、上記符号化ツリーにおいて、最初に符号化される符号化ノードで予測ユニットを符号化し、他の符号化ノードでは予測ユニットを符号化しない予測ユニット符号化部と、を備える
    ことを特徴とする画像符号化装置。
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