WO2018225594A1 - 符号化装置、復号装置、符号化方法及び復号方法 - Google Patents

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安倍　清史
西　孝啓
遠間　正真
龍一 加納
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    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/573—Motion compensation with multiple frame prediction using two or more reference frames in a given prediction direction

Definitions

  • the present disclosure relates to an encoding device, a decoding device, an encoding method, and a decoding method.
  • H.264 has been used as a standard for encoding moving images.
  • 265 exists.
  • H. H.265 is also called HEVC (High Efficiency Video Coding).
  • This disclosure is intended to provide a decoding device, an encoding device, a decoding method, or an encoding method that can reduce the processing amount.
  • An encoding apparatus includes a circuit and a memory, and the circuit uses the memory in the first operation mode in units of prediction blocks obtained by dividing an image included in a moving image.
  • a first motion that derives one motion vector and generates a prediction image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector in units of the prediction block Compensation processing is performed, and in the second operation mode, a second motion vector is derived in units of sub-blocks obtained by dividing the prediction block, and an image generated by motion compensation using the second motion vector in units of sub-blocks
  • the second motion compensation process for generating the predicted image without referring to the spatial gradient of the luminance is performed.
  • a decoding apparatus includes a circuit and a memory, and the circuit uses the memory in the first operation mode to generate a first prediction block unit obtained by dividing an image included in a moving image.
  • First motion compensation for deriving a motion vector and generating a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector for each prediction block
  • a second motion vector is derived in units of sub-blocks obtained by dividing the prediction block, and in the image generated by motion compensation using the second motion vector in units of sub-blocks.
  • a second motion compensation process for generating a predicted image without referring to the spatial gradient of luminance is performed.
  • the present disclosure can provide a decoding device, an encoding device, a decoding method, or an encoding method that can reduce the processing amount.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the encoding apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of block division in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a table showing conversion basis functions corresponding to each conversion type.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating an example of the shape of a filter used in ALF.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating another example of the shape of a filter used in ALF.
  • FIG. 4C is a diagram illustrating another example of the shape of a filter used in ALF.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating 67 intra prediction modes in intra prediction.
  • FIG. 5B is a flowchart for explaining the outline of the predicted image correction process by the OBMC process.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating 67 intra prediction modes in intra prediction.
  • FIG. 5B is a flowchart for explaining the outline of the predicted image correction process by the OBMC process.
  • FIG. 5A is a
  • FIG. 5C is a conceptual diagram for explaining the outline of the predicted image correction process by the OBMC process.
  • FIG. 5D is a diagram illustrating an example of FRUC.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining pattern matching (bilateral matching) between two blocks along the motion trajectory.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining pattern matching (template matching) between a template in the current picture and a block in the reference picture.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a model assuming constant velocity linear motion.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining derivation of a motion vector in units of sub-blocks based on motion vectors of a plurality of adjacent blocks.
  • FIG. 9B is a diagram for explaining the outline of the motion vector deriving process in the merge mode.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining derivation of a motion vector in units of sub-blocks based on motion vectors of a plurality of adjacent blocks.
  • FIG. 9B is a diagram for explaining the outline of
  • FIG. 9C is a conceptual diagram for explaining an outline of DMVR processing.
  • FIG. 9D is a diagram for describing an overview of a predicted image generation method using luminance correction processing by LIC processing.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of the decoding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart of inter-screen prediction processing according to Comparative Example 1.
  • FIG. 12 is a flowchart of inter-screen prediction processing according to Comparative Example 2.
  • FIG. 13 is a flowchart of the inter-screen prediction process according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart of inter-screen prediction processing according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart of an encoding process and a decoding process according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram showing the template FRUC method according to the first embodiment.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram showing the bilateral FRUC method according to the first embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart showing an operation for deriving a motion vector by the FRUC method according to the first embodiment.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram showing BIO processing according to the first embodiment.
  • FIG. 20 is a flowchart showing the BIO processing according to the first embodiment.
  • FIG. 21 is a block diagram illustrating an implementation example of the coding apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating an implementation example of the decoding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 23 is an overall configuration diagram of a content supply system that implements a content distribution service.
  • FIG. 23 is an overall configuration diagram of a content supply system that implements a content distribution service.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a coding structure at the time of scalable coding.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of an encoding structure at the time of scalable encoding.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a display screen example of a web page.
  • FIG. 27 shows an example of a web page display screen.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a smartphone.
  • FIG. 29 is a block diagram illustrating a configuration example of a smartphone.
  • An encoding apparatus includes a circuit and a memory, and the circuit uses two memories in two different pictures in units of prediction blocks obtained by dividing an image included in a moving image.
  • the first motion vector is derived by the first inter-screen prediction method using the degree of matching of the two reconstructed images in the two regions, and motion compensation using the derived first motion vector is performed in the prediction block unit.
  • a first motion compensation process for generating a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in the generated image is performed.
  • the encoding apparatus performs the motion vector derivation processing and the first motion compensation processing by the first inter-frame prediction method in units of prediction blocks, for example, when performing these processing in units of sub-blocks.
  • the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed. Therefore, the encoding apparatus can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the circuit uses the memory and further performs second prediction by a second inter-screen prediction method that uses the degree of matching between the target prediction block and the reconstructed image of the region included in the reference picture in the prediction block unit.
  • a second motion compensation process for deriving a motion vector and generating a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the second motion vector is performed for each predicted block.
  • An encoded bitstream including information for specifying the second motion vector may be generated.
  • the processing unit of the motion compensation process can be made the same when the first inter-screen prediction method is used and when the second inter-screen prediction method is used. This can facilitate the implementation of the motion compensation process.
  • the two regions in the first inter-picture prediction method are (1) a region in the target picture adjacent to the target prediction block and a region in the reference picture, or (2) in two different reference pictures. These two regions may be used.
  • a decoding device includes a circuit and a memory, and the circuit uses prediction data obtained by dividing a picture included in a moving picture by using the memory in two different pictures.
  • a first motion vector is derived by a first inter-screen prediction method that uses the degree of adaptation of two reconstructed images in two regions, and is generated by motion compensation using the derived first motion vector for each prediction block.
  • a first motion compensation process for generating a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in the obtained image is performed.
  • the decoding apparatus performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process by the first inter-frame prediction method in units of prediction blocks, for example, when performing these processes in units of sub-blocks. Compared with this, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed. Therefore, the decoding apparatus can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the circuit acquires information for specifying the second motion vector in units of the prediction blocks from the encoded bitstream using the memory, and uses the information in units of the prediction blocks.
  • the second motion vector is derived by a second inter-screen prediction method, and a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived second motion vector is referenced for each prediction block. Then, the second motion compensation process for generating a predicted image may be performed.
  • the processing unit of the motion compensation process can be made the same when the first inter-screen prediction method is used and when the second inter-screen prediction method is used. This can facilitate the implementation of the motion compensation process.
  • the two regions in the first inter-picture prediction method are (1) a region in the target picture adjacent to the target prediction block and a region in the reference picture, or (2) in two different reference pictures. These two regions may be used.
  • the encoding method includes a first screen that uses a degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures in units of prediction blocks obtained by dividing an image included in a moving image.
  • a first motion vector is derived by an inter prediction method, and a predicted image is obtained by referring to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector in the prediction block unit. Generate motion compensation processing.
  • the encoding method when the motion vector derivation process and the first motion compensation process by the first inter-frame prediction method are performed in units of prediction blocks, for example, these processes are performed in units of sub-blocks. Compared to the above, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed. Therefore, the encoding method can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the decoding method is based on a prediction block unit obtained by dividing an image included in a moving image, and uses a degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures.
  • a first motion vector is derived by a prediction method, and a prediction image is generated by referring to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector in the prediction block unit. Perform motion compensation processing.
  • the decoding method performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process by the first inter-frame prediction method in units of prediction blocks, for example, when performing these processes in units of sub-blocks. Compared with this, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed. Therefore, the decoding method can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • An encoding apparatus includes a circuit and a memory, and the circuit uses the memory in the first operation mode in units of prediction blocks obtained by dividing an image included in a moving image.
  • a first motion that derives one motion vector and generates a prediction image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector in units of the prediction block Compensation processing is performed, and in the second operation mode, a second motion vector is derived in units of sub-blocks obtained by dividing the prediction block, and an image generated by motion compensation using the second motion vector in units of sub-blocks
  • the second motion compensation process for generating the predicted image without referring to the spatial gradient of the luminance is performed.
  • the encoding apparatus performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process in units of prediction blocks in the first operation mode, for example, when performing these processes in units of sub-blocks. Compared with this, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed.
  • the encoding apparatus performs motion vector derivation processing and second motion compensation processing in units of sub-blocks.
  • the second motion compensation process does not refer to the spatial gradient of luminance, the amount of processing is smaller than that of the first motion compensation process.
  • the encoding apparatus can improve the encoding efficiency by having such two operation modes. Thus, the encoding apparatus can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the circuit derives the first motion vector in units of the prediction block by a first inter-screen prediction method, and in the second operation mode, the first inter-screen prediction method
  • the first inter-screen prediction method may be derived for each sub-block by using a different second inter-screen prediction method.
  • the second inter-screen prediction method may be an inter-screen prediction method that uses the degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures.
  • the first inter-screen prediction method includes (1) an inter-third screen that uses a degree of matching between a reconstructed image of a region in a target picture adjacent to a target prediction block and a reconstructed image of a region in a reference picture.
  • One of a prediction method and (2) a fourth inter-screen prediction method that uses the degree of adaptation of two reconstructed images of two regions in two different reference pictures, and the second inter-screen prediction method May be the other of the third inter-screen prediction method and the fourth inter-screen prediction method.
  • the first inter-screen prediction method may be the third inter-screen prediction method
  • the second inter-screen prediction method may be the fourth inter-screen prediction method
  • the first inter-screen prediction method is an inter-screen prediction method that uses a degree of matching between a target prediction block and a reconstructed image of an area included in a reference picture, and specifies the derived first motion vector.
  • An encoded bitstream including information for the above may be generated.
  • a decoding apparatus includes a circuit and a memory, and the circuit uses the memory in the first operation mode to generate a first prediction block unit obtained by dividing an image included in a moving image.
  • First motion compensation for deriving a motion vector and generating a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector for each prediction block
  • a second motion vector is derived in units of sub-blocks obtained by dividing the prediction block, and in the image generated by motion compensation using the second motion vector in units of sub-blocks.
  • a second motion compensation process for generating a predicted image without referring to the spatial gradient of luminance is performed.
  • the decoding apparatus performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process in units of prediction blocks in the first operation mode, for example, compared with a case where these processes are performed in units of sub-blocks.
  • the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed.
  • the decoding apparatus performs motion vector derivation processing and second motion compensation processing in units of subblocks.
  • the second motion compensation process does not refer to the spatial gradient of luminance, the amount of processing is smaller than that of the first motion compensation process.
  • the decoding apparatus can improve encoding efficiency by having such two operation modes.
  • the encoding apparatus can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the circuit derives the first motion vector in units of the prediction block by a first inter-screen prediction method, and in the second operation mode, the first inter-screen prediction method
  • the first inter-screen prediction method may be derived for each sub-block by using a different second inter-screen prediction method.
  • the second inter-screen prediction method may be an inter-screen prediction method that uses the degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures.
  • the first inter-screen prediction method includes (1) an inter-third screen that uses a degree of matching between a reconstructed image of a region in a target picture adjacent to a target prediction block and a reconstructed image of a region in a reference picture.
  • One of a prediction method and (2) a fourth inter-screen prediction method that uses the degree of adaptation of two reconstructed images of two regions in two different reference pictures, and the second inter-screen prediction method May be the other of the third inter-screen prediction method and the fourth inter-screen prediction method.
  • the first inter-screen prediction method may be the third inter-screen prediction method
  • the second inter-screen prediction method may be the fourth inter-screen prediction method
  • information for specifying the first motion vector in units of the prediction block is acquired from an encoded bit stream, and the first motion vector is derived using the information. May be.
  • the encoding method derives a first motion vector in units of prediction blocks obtained by dividing an image included in a moving image, and the first motion vector derived in units of the prediction blocks.
  • a first motion compensation process for generating a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using one motion vector is performed, and in the second operation mode, the predicted block is subdivided.
  • a second motion vector is derived for each block, and a predicted image is generated for each sub-block without referring to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the second motion vector. 2. Perform motion compensation processing.
  • the encoding method performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process in units of prediction blocks, for example, when performing these processes in units of sub-blocks. Compared with this, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed.
  • the encoding method performs motion vector derivation processing and second motion compensation processing in units of sub-blocks.
  • the second motion compensation process does not refer to the spatial gradient of luminance, the amount of processing is smaller than that of the first motion compensation process.
  • the encoding method can improve the encoding efficiency by having such two operation modes. Thus, the encoding method can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the first motion vector in the first operation mode, is derived in units of prediction blocks obtained by dividing an image included in a moving image, and the first motion vector derived in units of the prediction block is derived.
  • a first motion compensation process for generating a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using a motion vector and in the second operation mode, a sub-block obtained by dividing the predicted block
  • a second motion vector is derived in units, and a predicted image is generated in each sub-block unit without referring to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the second motion vector. Perform motion compensation processing.
  • the decoding method performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process in units of prediction blocks, for example, compared with the case where these processes are performed in units of sub-blocks.
  • the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed.
  • the motion vector derivation process and the second motion compensation process are performed in units of sub-blocks.
  • the second motion compensation process does not refer to the spatial gradient of luminance
  • the amount of processing is smaller than that of the first motion compensation process.
  • the decoding method can improve the coding efficiency by having such two operation modes.
  • the encoding method can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • these comprehensive or specific aspects may be realized by a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, or a non-transitory recording medium such as a computer-readable CD-ROM.
  • the present invention may be realized by any combination of an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.
  • an outline of the first embodiment will be described as an example of an encoding device and a decoding device to which the processing and / or configuration described in each aspect of the present disclosure to be described later can be applied.
  • the first embodiment is merely an example of an encoding device and a decoding device to which the processing and / or configuration described in each aspect of the present disclosure can be applied, and the processing and / or processing described in each aspect of the present disclosure.
  • the configuration can also be implemented in an encoding device and a decoding device different from those in the first embodiment.
  • the encoding apparatus or decoding apparatus according to the first embodiment corresponds to the constituent elements described in each aspect of the present disclosure among a plurality of constituent elements constituting the encoding apparatus or decoding apparatus. Replacing the constituent elements with constituent elements described in each aspect of the present disclosure (2) A plurality of constituent elements constituting the encoding apparatus or decoding apparatus with respect to the encoding apparatus or decoding apparatus of the first embodiment The constituent elements corresponding to the constituent elements described in each aspect of the present disclosure are added to the present disclosure after arbitrary changes such as addition, replacement, and deletion of functions or processes to be performed on some constituent elements among the constituent elements.
  • a component that performs a part of processing performed by a component is a component that is described in each aspect of the present disclosure, a component that includes a part of a function included in a component described in each aspect of the present disclosure, or a book (6)
  • a method performed by the encoding device or the decoding device according to Embodiment 1 is performed in combination with a component that performs a part of processing performed by the component described in each aspect of the disclosure.
  • the process corresponding to the process described in each aspect of the present disclosure is replaced with the process described in each aspect of the present disclosure.
  • the encoding apparatus according to the first embodiment or A part of the plurality of processes included in the method performed by the decoding device is performed in combination with the processes described in each aspect of the present disclosure
  • the processes and / or configurations described in each aspect of the present disclosure are not limited to the above examples.
  • the present invention may be implemented in an apparatus used for a different purpose from the moving picture / picture encoding apparatus or moving picture / picture decoding apparatus disclosed in the first embodiment, and the processing and / or described in each aspect.
  • the configuration may be implemented alone.
  • you may implement combining the process and / or structure which were demonstrated in the different aspect.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of encoding apparatus 100 according to Embodiment 1.
  • the encoding device 100 is a moving image / image encoding device that encodes moving images / images in units of blocks.
  • an encoding apparatus 100 is an apparatus that encodes an image in units of blocks, and includes a dividing unit 102, a subtracting unit 104, a transforming unit 106, a quantizing unit 108, and entropy encoding.
  • Unit 110 inverse quantization unit 112, inverse transform unit 114, addition unit 116, block memory 118, loop filter unit 120, frame memory 122, intra prediction unit 124, inter prediction unit 126, A prediction control unit 128.
  • the encoding device 100 is realized by, for example, a general-purpose processor and a memory.
  • the processor when the software program stored in the memory is executed by the processor, the processor performs the division unit 102, the subtraction unit 104, the conversion unit 106, the quantization unit 108, the entropy encoding unit 110, and the inverse quantization unit 112.
  • the encoding apparatus 100 includes a dividing unit 102, a subtracting unit 104, a transforming unit 106, a quantizing unit 108, an entropy coding unit 110, an inverse quantizing unit 112, an inverse transforming unit 114, an adding unit 116, and a loop filter unit 120.
  • the intra prediction unit 124, the inter prediction unit 126, and the prediction control unit 128 may be implemented as one or more dedicated electronic circuits.
  • the dividing unit 102 divides each picture included in the input moving image into a plurality of blocks, and outputs each block to the subtracting unit 104.
  • the dividing unit 102 first divides a picture into blocks of a fixed size (for example, 128 ⁇ 128).
  • This fixed size block may be referred to as a coding tree unit (CTU).
  • the dividing unit 102 divides each of the fixed size blocks into blocks of a variable size (for example, 64 ⁇ 64 or less) based on recursive quadtree and / or binary tree block division.
  • This variable size block may be referred to as a coding unit (CU), a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • CU, PU, and TU do not need to be distinguished, and some or all blocks in a picture may be processing units of CU, PU, and TU.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of block division in the first embodiment.
  • a solid line represents a block boundary by quadtree block division
  • a broken line represents a block boundary by binary tree block division.
  • the block 10 is a 128 ⁇ 128 pixel square block (128 ⁇ 128 block).
  • the 128 ⁇ 128 block 10 is first divided into four square 64 ⁇ 64 blocks (quadtree block division).
  • the upper left 64 ⁇ 64 block is further divided vertically into two rectangular 32 ⁇ 64 blocks, and the left 32 ⁇ 64 block is further divided vertically into two rectangular 16 ⁇ 64 blocks (binary tree block division). As a result, the upper left 64 ⁇ 64 block is divided into two 16 ⁇ 64 blocks 11 and 12 and a 32 ⁇ 64 block 13.
  • the upper right 64 ⁇ 64 block is horizontally divided into two rectangular 64 ⁇ 32 blocks 14 and 15 (binary tree block division).
  • the lower left 64x64 block is divided into four square 32x32 blocks (quadrant block division). Of the four 32 ⁇ 32 blocks, the upper left block and the lower right block are further divided.
  • the upper left 32 ⁇ 32 block is vertically divided into two rectangular 16 ⁇ 32 blocks, and the right 16 ⁇ 32 block is further divided horizontally into two 16 ⁇ 16 blocks (binary tree block division).
  • the lower right 32 ⁇ 32 block is horizontally divided into two 32 ⁇ 16 blocks (binary tree block division).
  • the lower left 64 ⁇ 64 block is divided into a 16 ⁇ 32 block 16, two 16 ⁇ 16 blocks 17 and 18, two 32 ⁇ 32 blocks 19 and 20, and two 32 ⁇ 16 blocks 21 and 22.
  • the lower right 64x64 block 23 is not divided.
  • the block 10 is divided into 13 variable-size blocks 11 to 23 based on the recursive quadtree and binary tree block division.
  • Such division may be called QTBT (quad-tree plus binary tree) division.
  • one block is divided into four or two blocks (quadrature tree or binary tree block division), but the division is not limited to this.
  • one block may be divided into three blocks (triple tree block division).
  • Such a division including a tri-tree block division may be called an MBT (multi type tree) division.
  • the subtraction unit 104 subtracts the prediction signal (prediction sample) from the original signal (original sample) in units of blocks divided by the division unit 102. That is, the subtraction unit 104 calculates a prediction error (also referred to as a residual) of a coding target block (hereinafter referred to as a current block). Then, the subtraction unit 104 outputs the calculated prediction error to the conversion unit 106.
  • a prediction error also referred to as a residual of a coding target block (hereinafter referred to as a current block).
  • the original signal is an input signal of the encoding device 100, and is a signal (for example, a luminance (luma) signal and two color difference (chroma) signals) representing an image of each picture constituting the moving image.
  • a signal representing an image may be referred to as a sample.
  • the transform unit 106 transforms the prediction error in the spatial domain into a transform factor in the frequency domain, and outputs the transform coefficient to the quantization unit 108. Specifically, the transform unit 106 performs, for example, a predetermined discrete cosine transform (DCT) or discrete sine transform (DST) on a prediction error in the spatial domain.
  • DCT discrete cosine transform
  • DST discrete sine transform
  • the conversion unit 106 adaptively selects a conversion type from a plurality of conversion types, and converts a prediction error into a conversion coefficient using a conversion basis function corresponding to the selected conversion type. May be. Such a conversion may be referred to as EMT (explicit multiple core transform) or AMT (adaptive multiple transform).
  • the plurality of conversion types include, for example, DCT-II, DCT-V, DCT-VIII, DST-I and DST-VII.
  • FIG. 3 is a table showing conversion basis functions corresponding to each conversion type. In FIG. 3, N indicates the number of input pixels. Selection of a conversion type from among these multiple conversion types may depend on, for example, the type of prediction (intra prediction and inter prediction), or may depend on an intra prediction mode.
  • Information indicating whether or not to apply such EMT or AMT (for example, called an AMT flag) and information indicating the selected conversion type are signaled at the CU level.
  • AMT flag information indicating whether or not to apply such EMT or AMT
  • the signalization of these pieces of information need not be limited to the CU level, but may be other levels (for example, a sequence level, a picture level, a slice level, a tile level, or a CTU level).
  • the conversion unit 106 may reconvert the conversion coefficient (conversion result). Such reconversion is sometimes referred to as AST (adaptive secondary transform) or NSST (non-separable secondary transform). For example, the conversion unit 106 performs re-conversion for each sub-block (for example, 4 ⁇ 4 sub-block) included in the block of the conversion coefficient corresponding to the intra prediction error. Information indicating whether or not NSST is applied and information related to the transformation matrix used for NSST are signaled at the CU level. Note that the signalization of these pieces of information need not be limited to the CU level, but may be other levels (for example, a sequence level, a picture level, a slice level, a tile level, or a CTU level).
  • the separable conversion is a method of performing the conversion a plurality of times by separating the number of dimensions of the input for each direction, and the non-separable conversion is two or more when the input is multidimensional.
  • the dimensions are collectively regarded as one dimension, and conversion is performed collectively.
  • non-separable conversion if an input is a 4 ⁇ 4 block, it is regarded as one array having 16 elements, and 16 ⁇ 16 conversion is performed on the array. The thing which performs the conversion process with a matrix is mentioned.
  • a 4 ⁇ 4 input block is regarded as a single array having 16 elements, and then the Givens rotation is performed multiple times on the array (Hypercube Givens Transform) is also a non-separable. It is an example of conversion.
  • the quantization unit 108 quantizes the transform coefficient output from the transform unit 106. Specifically, the quantization unit 108 scans the transform coefficients of the current block in a predetermined scanning order, and quantizes the transform coefficients based on the quantization parameter (QP) corresponding to the scanned transform coefficients. Then, the quantization unit 108 outputs the quantized transform coefficient (hereinafter referred to as a quantization coefficient) of the current block to the entropy encoding unit 110 and the inverse quantization unit 112.
  • QP quantization parameter
  • the predetermined order is an order for quantization / inverse quantization of transform coefficients.
  • the predetermined scanning order is defined in ascending order of frequency (order from low frequency to high frequency) or descending order (order from high frequency to low frequency).
  • the quantization parameter is a parameter that defines a quantization step (quantization width). For example, if the value of the quantization parameter increases, the quantization step also increases. That is, if the value of the quantization parameter increases, the quantization error increases.
  • the entropy encoding unit 110 generates an encoded signal (encoded bit stream) by performing variable length encoding on the quantization coefficient that is input from the quantization unit 108. Specifically, the entropy encoding unit 110 binarizes the quantization coefficient, for example, and arithmetically encodes the binary signal.
  • the inverse quantization unit 112 inversely quantizes the quantization coefficient that is an input from the quantization unit 108. Specifically, the inverse quantization unit 112 inversely quantizes the quantization coefficient of the current block in a predetermined scanning order. Then, the inverse quantization unit 112 outputs the inverse-quantized transform coefficient of the current block to the inverse transform unit 114.
  • the inverse transform unit 114 restores the prediction error by inverse transforming the transform coefficient that is an input from the inverse quantization unit 112. Specifically, the inverse transform unit 114 restores the prediction error of the current block by performing an inverse transform corresponding to the transform by the transform unit 106 on the transform coefficient. Then, the inverse transformation unit 114 outputs the restored prediction error to the addition unit 116.
  • the restored prediction error does not match the prediction error calculated by the subtraction unit 104 because information is lost due to quantization. That is, the restored prediction error includes a quantization error.
  • the adder 116 reconstructs the current block by adding the prediction error input from the inverse transform unit 114 and the prediction sample input from the prediction control unit 128. Then, the adding unit 116 outputs the reconfigured block to the block memory 118 and the loop filter unit 120.
  • the reconstructed block is sometimes referred to as a local decoding block.
  • the block memory 118 is a storage unit for storing blocks in an encoding target picture (hereinafter referred to as current picture) that are referred to in intra prediction. Specifically, the block memory 118 stores the reconstructed block output from the adding unit 116.
  • the loop filter unit 120 applies a loop filter to the block reconstructed by the adding unit 116 and outputs the filtered reconstructed block to the frame memory 122.
  • the loop filter is a filter (in-loop filter) used in the encoding loop, and includes, for example, a deblocking filter (DF), a sample adaptive offset (SAO), an adaptive loop filter (ALF), and the like.
  • a least square error filter is applied to remove coding distortion. For example, for each 2 ⁇ 2 sub-block in the current block, a plurality of multiples based on the direction of the local gradient and the activity are provided. One filter selected from the filters is applied.
  • sub-blocks for example, 2 ⁇ 2 sub-blocks
  • a plurality of classes for example, 15 or 25 classes.
  • the direction value D of the gradient is derived, for example, by comparing gradients in a plurality of directions (for example, horizontal, vertical, and two diagonal directions).
  • the gradient activation value A is derived, for example, by adding gradients in a plurality of directions and quantizing the addition result.
  • a filter for a sub-block is determined from among a plurality of filters.
  • FIG. 4A to 4C are diagrams showing a plurality of examples of filter shapes used in ALF.
  • 4A shows a 5 ⁇ 5 diamond shape filter
  • FIG. 4B shows a 7 ⁇ 7 diamond shape filter
  • FIG. 4C shows a 9 ⁇ 9 diamond shape filter.
  • Information indicating the shape of the filter is signalized at the picture level. It should be noted that the signalization of the information indicating the filter shape need not be limited to the picture level, but may be another level (for example, a sequence level, a slice level, a tile level, a CTU level, or a CU level).
  • ON / OFF of ALF is determined at the picture level or the CU level, for example. For example, for luminance, it is determined whether to apply ALF at the CU level, and for color difference, it is determined whether to apply ALF at the picture level.
  • Information indicating ALF on / off is signaled at the picture level or the CU level. Signaling of information indicating ALF on / off need not be limited to the picture level or the CU level, and may be performed at other levels (for example, a sequence level, a slice level, a tile level, or a CTU level). Good.
  • a coefficient set of a plurality of selectable filters (for example, up to 15 or 25 filters) is signalized at the picture level.
  • the signalization of the coefficient set need not be limited to the picture level, but may be another level (for example, sequence level, slice level, tile level, CTU level, CU level, or sub-block level).
  • the frame memory 122 is a storage unit for storing a reference picture used for inter prediction, and is sometimes called a frame buffer. Specifically, the frame memory 122 stores the reconstructed block filtered by the loop filter unit 120.
  • the intra prediction unit 124 generates a prediction signal (intra prediction signal) by referring to the block in the current picture stored in the block memory 118 and performing intra prediction (also referred to as intra-screen prediction) of the current block. Specifically, the intra prediction unit 124 generates an intra prediction signal by performing intra prediction with reference to a sample (for example, luminance value and color difference value) of a block adjacent to the current block, and performs prediction control on the intra prediction signal. To the unit 128.
  • the intra prediction unit 124 performs intra prediction using one of a plurality of predefined intra prediction modes.
  • the plurality of intra prediction modes include one or more non-directional prediction modes and a plurality of directional prediction modes.
  • One or more non-directional prediction modes are for example H.264. It includes Planar prediction mode and DC prediction mode defined by H.265 / HEVC (High-Efficiency Video Coding) standard (Non-patent Document 1).
  • the multiple directionality prediction modes are for example H.264. It includes 33-direction prediction modes defined in the H.265 / HEVC standard. In addition to the 33 directions, the plurality of directionality prediction modes may further include 32 direction prediction modes (a total of 65 directionality prediction modes).
  • FIG. 5A is a diagram illustrating 67 intra prediction modes (two non-directional prediction modes and 65 directional prediction modes) in intra prediction. The solid line arrows The 33 directions defined in the H.265 / HEVC standard are represented, and the dashed arrow represents the added 32 directions.
  • the luminance block may be referred to in the intra prediction of the color difference block. That is, the color difference component of the current block may be predicted based on the luminance component of the current block.
  • Such intra prediction is sometimes called CCLM (cross-component linear model) prediction.
  • the intra prediction mode (for example, called CCLM mode) of the color difference block which refers to such a luminance block may be added as one of the intra prediction modes of the color difference block.
  • the intra prediction unit 124 may correct the pixel value after intra prediction based on the gradient of the reference pixel in the horizontal / vertical direction. Intra prediction with such correction may be called PDPC (position dependent intra prediction combination). Information indicating whether or not PDPC is applied (for example, referred to as a PDPC flag) is signaled, for example, at the CU level.
  • the signalization of this information need not be limited to the CU level, but may be another level (for example, a sequence level, a picture level, a slice level, a tile level, or a CTU level).
  • the inter prediction unit 126 refers to a reference picture stored in the frame memory 122 and is different from the current picture, and performs inter prediction (also referred to as inter-screen prediction) of the current block, thereby generating a prediction signal (inter prediction signal). Prediction signal). Inter prediction is performed in units of a current block or a sub-block (for example, 4 ⁇ 4 block) in the current block. For example, the inter prediction unit 126 performs motion estimation in the reference picture for the current block or sub-block. Then, the inter prediction unit 126 generates an inter prediction signal of the current block or sub-block by performing motion compensation using motion information (for example, a motion vector) obtained by motion search. Then, the inter prediction unit 126 outputs the generated inter prediction signal to the prediction control unit 128.
  • inter prediction also referred to as inter-screen prediction
  • a motion vector predictor may be used for signalizing the motion vector. That is, the difference between the motion vector and the predicted motion vector may be signaled.
  • an inter prediction signal may be generated using not only the motion information of the current block obtained by motion search but also the motion information of adjacent blocks. Specifically, the inter prediction signal is generated in units of sub-blocks in the current block by weighted addition of the prediction signal based on the motion information obtained by motion search and the prediction signal based on the motion information of adjacent blocks. May be.
  • Such inter prediction motion compensation
  • OBMC overlapped block motion compensation
  • OBMC block size information indicating the size of a sub-block for OBMC
  • OBMC flag information indicating whether or not to apply the OBMC mode
  • the level of signalization of these information does not need to be limited to the sequence level and the CU level, and may be other levels (for example, a picture level, a slice level, a tile level, a CTU level, or a sub-block level). Good.
  • FIG. 5B and FIG. 5C are a flowchart and a conceptual diagram for explaining the outline of the predicted image correction process by the OBMC process.
  • a prediction image (Pred) by normal motion compensation is acquired using a motion vector (MV) assigned to an encoding target block.
  • MV motion vector
  • a prediction image (Pred_L) is obtained by applying the motion vector (MV_L) of the encoded left adjacent block to the encoding target block, and prediction is performed by superimposing the prediction image and Pred_L with weights. Perform the first correction of the image.
  • the motion vector (MV_U) of the encoded upper adjacent block is applied to the block to be encoded to obtain a prediction image (Pred_U), and the prediction image and Pred_U that have been subjected to the first correction are weighted. Then, the second correction of the predicted image is performed by superimposing and making it the final predicted image.
  • the two-step correction method using the left adjacent block and the upper adjacent block has been described here, the correction may be performed more times than the two steps using the right adjacent block and the lower adjacent block. Is possible.
  • the area to be overlapped may not be the pixel area of the entire block, but only a part of the area near the block boundary.
  • the processing target block may be a prediction block unit or a sub-block unit obtained by further dividing the prediction block.
  • obmc_flag is a signal indicating whether or not to apply the OBMC process.
  • the encoding apparatus it is determined whether or not the encoding target block belongs to a complex motion region, and if it belongs to a complex motion region, a value 1 is set as obmc_flag. Encoding is performed by applying the OBMC process, and if it does not belong to a complex region of motion, the value 0 is set as obmc_flag and the encoding is performed without applying the OBMC process.
  • the decoding apparatus by decoding the obmc_flag described in the stream, decoding is performed by switching whether to apply the OBMC process according to the value.
  • the motion information may be derived on the decoding device side without being converted into a signal.
  • H.M. A merge mode defined in the H.265 / HEVC standard may be used.
  • the motion information may be derived by performing motion search on the decoding device side. In this case, motion search is performed without using the pixel value of the current block.
  • the mode in which motion search is performed on the decoding device side is sometimes called a PMMVD (patterned motion vector derivation) mode or an FRUC (frame rate up-conversion) mode.
  • PMMVD patterned motion vector derivation
  • FRUC frame rate up-conversion
  • FIG. 5D An example of FRUC processing is shown in FIG. 5D.
  • a list of a plurality of candidates each having a predicted motion vector (may be common with the merge list) is generated Is done.
  • the best candidate MV is selected from a plurality of candidate MVs registered in the candidate list. For example, the evaluation value of each candidate included in the candidate list is calculated, and one candidate is selected based on the evaluation value.
  • a motion vector for the current block is derived based on the selected candidate motion vector.
  • the selected candidate motion vector (best candidate MV) is directly derived as a motion vector for the current block.
  • the motion vector for the current block may be derived by performing pattern matching in the peripheral region at the position in the reference picture corresponding to the selected candidate motion vector. That is, the same method is used to search the area around the best candidate MV, and if there is an MV with a good evaluation value, the best candidate MV is updated to the MV, and the current block is updated. The final MV may be used. It is also possible to adopt a configuration in which the processing is not performed.
  • the same processing may be performed when processing is performed in units of sub-blocks.
  • the evaluation value is calculated by obtaining a difference value of the reconstructed image by pattern matching between a region in the reference picture corresponding to the motion vector and a predetermined region. Note that the evaluation value may be calculated using information other than the difference value.
  • the first pattern matching and the second pattern matching may be referred to as bilateral matching and template matching, respectively.
  • pattern matching is performed between two blocks in two different reference pictures that follow the motion trajectory of the current block. Therefore, in the first pattern matching, a region in another reference picture along the motion trajectory of the current block is used as the predetermined region for calculating the candidate evaluation value described above.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example of pattern matching (bilateral matching) between two blocks along a motion trajectory.
  • first pattern matching two blocks along the motion trajectory of the current block (Cur block) and two blocks in two different reference pictures (Ref0, Ref1) are used.
  • two motion vectors MV0, MV1 are derived.
  • MV0, MV1 a reconstructed image at a designated position in the first encoded reference picture (Ref0) designated by the candidate MV, and a symmetric MV obtained by scaling the candidate MV at a display time interval.
  • the difference from the reconstructed image at the designated position in the second encoded reference picture (Ref1) designated in (2) is derived, and the evaluation value is calculated using the obtained difference value.
  • the candidate MV having the best evaluation value among the plurality of candidate MVs may be selected as the final MV.
  • the motion vectors (MV0, MV1) pointing to the two reference blocks are temporal distances between the current picture (Cur Pic) and the two reference pictures (Ref0, Ref1). It is proportional to (TD0, TD1).
  • the first pattern matching uses a mirror-symmetric bi-directional motion vector Is derived.
  • pattern matching is performed between a template in the current picture (a block adjacent to the current block in the current picture (for example, an upper and / or left adjacent block)) and a block in the reference picture. Therefore, in the second pattern matching, a block adjacent to the current block in the current picture is used as the predetermined region for calculating the candidate evaluation value described above.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of pattern matching (template matching) between a template in the current picture and a block in the reference picture.
  • the current block is searched by searching the reference picture (Ref0) for the block that most closely matches the block adjacent to the current block (Cur block) in the current picture (Cur Pic).
  • Ref0 the reference picture
  • the reconstructed image of the encoded region of the left adjacent area and / or the upper adjacent area, and the equivalent in the encoded reference picture (Ref0) designated by the candidate MV When a difference from the reconstructed image at the position is derived, an evaluation value is calculated using the obtained difference value, and a candidate MV having the best evaluation value among a plurality of candidate MVs is selected as the best candidate MV. Good.
  • FRUC flag Information indicating whether or not to apply such FRUC mode
  • FRUC flag information indicating whether or not to apply such FRUC mode
  • the FRUC mode is applied (for example, when the FRUC flag is true)
  • information indicating the pattern matching method (first pattern matching or second pattern matching) (for example, called the FRUC mode flag) is signaled at the CU level. It becomes. Note that the signalization of these pieces of information need not be limited to the CU level, but may be other levels (for example, sequence level, picture level, slice level, tile level, CTU level, or sub-block level). .
  • BIO bi-directional optical flow
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a model assuming constant velocity linear motion.
  • (v x , v y ) indicates a velocity vector
  • ⁇ 0 and ⁇ 1 are the time between the current picture (Cur Pic) and two reference pictures (Ref 0 , Ref 1 ), respectively.
  • the distance. (MVx 0 , MVy 0 ) indicates a motion vector corresponding to the reference picture Ref 0
  • (MVx 1 , MVy 1 ) indicates a motion vector corresponding to the reference picture Ref 1 .
  • This optical flow equation consists of (i) the product of the time derivative of the luminance value, (ii) the horizontal component of the horizontal velocity and the spatial gradient of the reference image, and (iii) the vertical velocity and the spatial gradient of the reference image. Indicates that the sum of the products of the vertical components of is equal to zero. Based on a combination of this optical flow equation and Hermite interpolation, a block-based motion vector obtained from a merge list or the like is corrected in pixel units.
  • the motion vector may be derived on the decoding device side by a method different from the derivation of the motion vector based on the model assuming constant velocity linear motion.
  • a motion vector may be derived for each subblock based on the motion vectors of a plurality of adjacent blocks.
  • This mode may be referred to as an affine motion compensation prediction mode.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining derivation of a motion vector in units of sub-blocks based on motion vectors of a plurality of adjacent blocks.
  • the current block includes 16 4 ⁇ 4 sub-blocks.
  • the motion vector v 0 of the upper left corner control point of the current block is derived based on the motion vector of the adjacent block
  • the motion vector v 1 of the upper right corner control point of the current block is derived based on the motion vector of the adjacent sub block. Is done.
  • the motion vector (v x , v y ) of each sub-block in the current block is derived by the following equation (2).
  • x and y indicate the horizontal position and vertical position of the sub-block, respectively, and w indicates a predetermined weight coefficient.
  • Such an affine motion compensation prediction mode may include several modes in which the motion vector derivation methods of the upper left and upper right corner control points are different.
  • Information indicating such an affine motion compensation prediction mode (for example, called an affine flag) is signaled at the CU level. Note that the information indicating the affine motion compensation prediction mode need not be limited to the CU level, but other levels (for example, sequence level, picture level, slice level, tile level, CTU level, or sub-block level). ).
  • the prediction control unit 128 selects either the intra prediction signal or the inter prediction signal, and outputs the selected signal to the subtraction unit 104 and the addition unit 116 as a prediction signal.
  • FIG. 9B is a diagram for explaining the outline of the motion vector deriving process in the merge mode.
  • a prediction MV list in which prediction MV candidates are registered is generated.
  • prediction MV candidates spatial adjacent prediction MVs that are MVs of a plurality of encoded blocks located spatially around the encoding target block, and the position of the encoding target block in the encoded reference picture are projected.
  • Temporal adjacent prediction MV that is MV of neighboring blocks combined prediction MV that is MV generated by combining MV values of spatial adjacent prediction MV and temporal adjacent prediction MV, zero prediction MV that is MV having a value of zero, and the like There is.
  • variable length encoding unit describes and encodes merge_idx which is a signal indicating which prediction MV is selected in the stream.
  • the prediction MV registered in the prediction MV list described with reference to FIG. 9B is an example, and the number of prediction MVs may be different from the number in the figure, or may not include some types of prediction MVs in the figure. It may be the composition which added prediction MV other than the kind of prediction MV in a figure.
  • the final MV may be determined by performing DMVR processing, which will be described later, using the MV of the encoding target block derived by the merge mode.
  • FIG. 9C is a conceptual diagram for explaining an outline of DMVR processing.
  • the optimal MVP set in the processing target block is set as a candidate MV, and reference pixels from a first reference picture that is a processed picture in the L0 direction and a second reference picture that is a processed picture in the L1 direction are set according to the candidate MV. Are obtained, and a template is generated by taking the average of each reference pixel.
  • the peripheral areas of the candidate MVs of the first reference picture and the second reference picture are searched, respectively, and the MV with the lowest cost is determined as the final MV.
  • the cost value is calculated using a difference value between each pixel value of the template and each pixel value of the search area, an MV value, and the like.
  • FIG. 9D is a diagram for explaining an outline of a predicted image generation method using luminance correction processing by LIC processing.
  • an MV for obtaining a reference image corresponding to a block to be encoded is derived from a reference picture that is an encoded picture.
  • the predicted image for the encoding target block is generated by performing the brightness correction process using the brightness correction parameter for the reference image in the reference picture specified by MV.
  • the shape of the peripheral reference region in FIG. 9D is an example, and other shapes may be used.
  • the process of generating a predicted image from one reference picture has been described, but the same applies to the case of generating a predicted image from a plurality of reference pictures, and the same applies to reference images acquired from each reference picture.
  • the predicted image is generated after performing the luminance correction processing by the method.
  • lic_flag is a signal indicating whether to apply LIC processing.
  • the encoding device it is determined whether or not the encoding target block belongs to an area where the luminance change occurs, and if it belongs to the area where the luminance change occurs, lic_flag is set. Encode by applying LIC processing with a value of 1 set, and if not belonging to an area where a luminance change has occurred, set 0 as lic_flag and perform encoding without applying the LIC processing .
  • the decoding device by decoding lic_flag described in the stream, decoding is performed by switching whether to apply the LIC processing according to the value.
  • a method for determining whether or not to apply LIC processing for example, there is a method for determining whether or not LIC processing has been applied to peripheral blocks.
  • the encoding target block is in the merge mode
  • whether or not the surrounding encoded blocks selected in the derivation of the MV in the merge mode processing are encoded by applying the LIC processing. Judgment is performed, and encoding is performed by switching whether to apply the LIC processing according to the result.
  • the decoding process is exactly the same.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of decoding apparatus 200 according to Embodiment 1.
  • the decoding device 200 is a moving image / image decoding device that decodes moving images / images in units of blocks.
  • the decoding device 200 includes an entropy decoding unit 202, an inverse quantization unit 204, an inverse transformation unit 206, an addition unit 208, a block memory 210, a loop filter unit 212, and a frame memory 214. And an intra prediction unit 216, an inter prediction unit 218, and a prediction control unit 220.
  • the decoding device 200 is realized by, for example, a general-purpose processor and a memory.
  • the processor executes the entropy decoding unit 202, the inverse quantization unit 204, the inverse transformation unit 206, the addition unit 208, the loop filter unit 212, and the intra prediction unit. 216, the inter prediction unit 218, and the prediction control unit 220.
  • the decoding apparatus 200 is dedicated to the entropy decoding unit 202, the inverse quantization unit 204, the inverse transformation unit 206, the addition unit 208, the loop filter unit 212, the intra prediction unit 216, the inter prediction unit 218, and the prediction control unit 220. It may be realized as one or more electronic circuits.
  • the entropy decoding unit 202 performs entropy decoding on the encoded bit stream. Specifically, the entropy decoding unit 202 performs arithmetic decoding from a coded bitstream to a binary signal, for example. Then, the entropy decoding unit 202 debinarizes the binary signal. As a result, the entropy decoding unit 202 outputs the quantized coefficient to the inverse quantization unit 204 in units of blocks.
  • the inverse quantization unit 204 inversely quantizes the quantization coefficient of a decoding target block (hereinafter referred to as a current block) that is an input from the entropy decoding unit 202. Specifically, the inverse quantization unit 204 inversely quantizes each quantization coefficient of the current block based on the quantization parameter corresponding to the quantization coefficient. Then, the inverse quantization unit 204 outputs the quantization coefficient (that is, the transform coefficient) obtained by inverse quantization of the current block to the inverse transform unit 206.
  • a decoding target block hereinafter referred to as a current block
  • the inverse quantization unit 204 inversely quantizes each quantization coefficient of the current block based on the quantization parameter corresponding to the quantization coefficient. Then, the inverse quantization unit 204 outputs the quantization coefficient (that is, the transform coefficient) obtained by inverse quantization of the current block to the inverse transform unit 206.
  • the inverse transform unit 206 restores the prediction error by inverse transforming the transform coefficient that is an input from the inverse quantization unit 204.
  • the inverse conversion unit 206 determines the current block based on the information indicating the read conversion type. Inverts the conversion coefficient of.
  • the inverse transform unit 206 applies inverse retransformation to the transform coefficient.
  • the adder 208 reconstructs the current block by adding the prediction error input from the inverse converter 206 and the prediction sample input from the prediction controller 220. Then, the adding unit 208 outputs the reconfigured block to the block memory 210 and the loop filter unit 212.
  • the block memory 210 is a storage unit for storing a block that is referred to in intra prediction and that is within a decoding target picture (hereinafter referred to as a current picture). Specifically, the block memory 210 stores the reconstructed block output from the adding unit 208.
  • the loop filter unit 212 applies a loop filter to the block reconstructed by the adding unit 208, and outputs the filtered reconstructed block to the frame memory 214, the display device, and the like.
  • one filter is selected from the plurality of filters based on the local gradient direction and activity, The selected filter is applied to the reconstruction block.
  • the frame memory 214 is a storage unit for storing a reference picture used for inter prediction, and is sometimes called a frame buffer. Specifically, the frame memory 214 stores the reconstructed block filtered by the loop filter unit 212.
  • the intra prediction unit 216 performs intra prediction with reference to the block in the current picture stored in the block memory 210 based on the intra prediction mode read from the encoded bitstream, so that a prediction signal (intra prediction Signal). Specifically, the intra prediction unit 216 generates an intra prediction signal by performing intra prediction with reference to a sample (for example, luminance value and color difference value) of a block adjacent to the current block, and performs prediction control on the intra prediction signal. Output to the unit 220.
  • a prediction signal for example, luminance value and color difference value
  • the intra prediction unit 216 may predict the color difference component of the current block based on the luminance component of the current block.
  • the intra prediction unit 216 corrects the pixel value after intra prediction based on the gradient of the reference pixel in the horizontal / vertical direction.
  • the inter prediction unit 218 refers to the reference picture stored in the frame memory 214 and predicts the current block. Prediction is performed in units of a current block or a sub-block (for example, 4 ⁇ 4 block) in the current block. For example, the inter prediction unit 218 generates an inter prediction signal of the current block or sub-block by performing motion compensation using motion information (for example, a motion vector) read from the encoded bitstream, and generates the inter prediction signal. The result is output to the prediction control unit 220.
  • motion information for example, a motion vector
  • the inter prediction unit 218 When the information read from the encoded bitstream indicates that the OBMC mode is to be applied, the inter prediction unit 218 includes not only the motion information of the current block obtained by motion search but also the motion information of adjacent blocks. To generate an inter prediction signal.
  • the inter prediction unit 218 follows the pattern matching method (bilateral matching or template matching) read from the encoded stream. Motion information is derived by performing motion search. Then, the inter prediction unit 218 performs motion compensation using the derived motion information.
  • the inter prediction unit 218 derives a motion vector based on a model assuming constant velocity linear motion. Also, when the information read from the encoded bitstream indicates that the affine motion compensated prediction mode is applied, the inter prediction unit 218 determines the motion vector in units of subblocks based on the motion vectors of a plurality of adjacent blocks. Is derived.
  • the prediction control unit 220 selects either the intra prediction signal or the inter prediction signal, and outputs the selected signal to the adding unit 208 as a prediction signal.
  • FIG. 11 is a flowchart of inter-screen prediction processing in units of prediction blocks in the video encoding method and video decoding method according to Comparative Example 1.
  • the process illustrated in FIG. 11 is repeatedly performed in units of prediction blocks that are processing units of inter-screen prediction processing.
  • the operation of the inter prediction unit 126 included in the encoding device 100 will be mainly described, but the operation of the inter prediction unit 218 included in the decoding device 200 is also the same.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector (MV) in units of prediction blocks according to the normal inter-screen prediction method (S102).
  • the normal inter-screen prediction method is a conventional method that does not use the FRUC method.
  • a motion vector is derived on the encoding side, and information indicating the derived motion vector is transferred from the encoding side to the decoding side. This is the transmission method.
  • the inter prediction unit 126 obtains an inter-screen prediction image by performing motion compensation in units of prediction blocks using motion vectors in units of prediction blocks (S103).
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the template FRUC method (S104). Thereafter, the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of subblocks obtained by dividing the prediction block according to the template FRUC method (S105).
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the bilateral FRUC method (S106). Thereafter, the inter prediction unit 126 derives a motion vector according to the bilateral FRUC method in units of subblocks obtained by dividing the prediction block (S107).
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of subblocks according to the template FRUC method or the bilateral FRUC method, and then performs motion compensation in units of subblocks using the derived motion vector in units of subblocks. Then, an inter-screen prediction image is acquired (S108).
  • the motion vector is corrected in units of sub-blocks, thereby making it possible to follow a fine motion. Thereby, the improvement of encoding efficiency is realizable. On the other hand, there is a possibility that a block in which deformation occurs in units of pixels cannot be sufficiently handled.
  • FIG. 12 is a flowchart of inter-screen prediction processing in units of prediction blocks in the video encoding method and video decoding method according to Comparative Example 2.
  • BIO processing is used as motion compensation processing. That is, in the process shown in FIG. 12, steps S103 and S108 are changed to steps S103A and S108A with respect to the process shown in FIG.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the normal inter-screen prediction method (S102). Next, the inter prediction unit 126 obtains an inter-screen prediction image by performing motion compensation by BIO processing in units of prediction blocks using the motion vectors in units of prediction blocks (S103A).
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the template FRUC method (S104). Thereafter, the inter prediction unit 126 derives a motion vector according to the template FRUC method in units of subblocks obtained by dividing the prediction block (S105).
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the bilateral FRUC method (S106). Thereafter, the inter prediction unit 126 derives a motion vector according to the bilateral FRUC method in units of subblocks obtained by dividing the prediction block (S107).
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector for each subblock in accordance with the template FRUC method or the bilateral FRUC method, and then performs motion compensation by BIO processing for each subblock using the derived motion vector for each subblock. By doing so, an inter-screen prediction image is acquired (S108A).
  • the inter prediction unit 126 can correct the predicted image in units of pixels by performing the BIO process after the FRUC process. Thereby, there is a possibility that the coding efficiency can be improved even for a block in which deformation occurs.
  • BIO processing is performed in units of prediction blocks, and in the FRUC method, BIO processing is performed in units of sub-blocks.
  • BIO processing is performed in units of prediction blocks, and in the FRUC method, BIO processing is performed in units of sub-blocks.
  • the inter prediction unit 126 can execute at least two types of motion vector derivation methods, the normal inter-screen prediction method and the FRUC method, in the inter-screen prediction process.
  • the normal inter-screen prediction method information regarding the motion vector of the processing target block is encoded into a stream.
  • the FRUC method information regarding the motion vector of the block to be processed is not encoded into a stream, and the motion is performed using the reconstructed image of the processed region and the processed reference picture in a common method on the encoding side and the decoding side.
  • a vector is derived.
  • the inter prediction unit 126 further performs motion compensation on the processed reference picture using a motion vector for each prediction block to obtain a predicted image, and derives a local motion estimation value by obtaining a luminance gradient value. Then, a BIO process for generating a predicted image corrected using the derived local motion estimation value is performed.
  • the inter prediction unit 126 performs processing in units of prediction blocks in the FRUC method, and derives motion vectors in units of prediction blocks. Further, in the BIO process, the inter prediction unit 126 always receives a motion vector in units of prediction blocks regardless of which motion vector derivation method is used, and generates a prediction image using a common process in units of prediction blocks.
  • FIG. 13 is a flowchart of inter-screen prediction processing in units of prediction blocks in the video encoding method and video decoding method according to the present embodiment.
  • the processing illustrated in FIG. 13 is repeatedly performed in units of prediction blocks that are processing units of inter-screen prediction processing.
  • the operation of the inter prediction unit 126 included in the encoding device 100 will be mainly described, but the operation of the inter prediction unit 218 included in the decoding device 200 is also the same.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the normal inter-screen prediction method (S102), similarly to the process illustrated in FIG. Next, the inter prediction unit 126 obtains an inter-screen prediction image by performing motion compensation by BIO processing in units of prediction blocks using the motion vectors in units of prediction blocks (S103A).
  • the inter prediction unit 126 when the FRUC control information indicates 1 (1 in S101), the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the template FRUC method (S104). When the FRUC control information indicates 2 (2 in S101), the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the bilateral FRUC method (S106). In the process illustrated in FIG. 13, unlike the process illustrated in FIG. 12, the inter prediction unit 126 does not derive a motion vector for each subblock when the FRUC method is used.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector for each prediction block according to the template FRUC method or the bilateral FRUC method, and then performs motion compensation by the BIO processing for each prediction block using the derived motion vector for each prediction block. By doing so, an inter-screen prediction image is acquired (S103A).
  • the inter prediction unit 126 determines whether the FRUC control information indicates any of the normal inter-screen prediction method, the template FRUC method, and the bilateral FRUC method. A motion vector for each prediction block is derived. Then, the inter prediction unit 126 performs BIO processing in units of prediction blocks. That is, in any case, the processing unit is a prediction block unit, and the processing unit is the same.
  • FRUC control information number shown above is an example, and other numbers may be used. Further, only one of the template FRUC method and the bilateral FRUC method may be used. Also, common processing can be used for encoding and decoding.
  • both the FRUC processing for sub-blocks for correcting motion vectors in units of sub-blocks and the BIO processing for correcting prediction images in units of pixels are performed.
  • the FRUC processing in units of sub-blocks and the BIO processing are both processing that performs correction in units smaller than the prediction block, have similar properties, and have similar effects.
  • these processes are integrated into the BIO process.
  • the processing amount can be reduced by not performing the FRUC processing in units of sub-blocks with a large processing amount.
  • the BIO processing when the FRUC method is used is changed from the sub-block unit to the predicted block unit, and the processing amount can be reduced.
  • the processing according to the present embodiment illustrated in FIG. 13 is less efficient in encoding even for a block in which deformation occurs while suppressing an increase in the processing amount as compared with Comparative Example 2 illustrated in FIG. There is a possibility that it can be improved.
  • BIO processing that receives a motion vector in units of prediction blocks is performed regardless of the value of FRUC control information.
  • BIO processing that uses a motion vector in units of sub-blocks as input becomes unnecessary. Thereby, the mounting can be simplified.
  • BIO processing in step S103A does not have to be completely the same in a plurality of motion vector derivation methods. That is, the BIO processing used may be different in either or each of the case where the normal inter-screen prediction method is used, the case where the template FRUC method is used, and the case where the bilateral FRUC method is used. .
  • the BIO process in step S103A is another process for generating a predicted image while correcting the predicted image in units of pixels or units smaller than the predicted block ( It may be replaced with a modified example of BIO processing. Even in that case, two processes having the same properties as described above can be integrated into one process, so that an increase in the processing amount is suppressed as compared with the comparative example 2, and the block in which the deformation occurs is also suppressed. There is a possibility that encoding efficiency can be improved.
  • the BIO process in step S103A may be replaced with another process for generating a predicted image while correcting a predicted image using a motion vector in units of predicted blocks as an input. Good. Even in this case, the above-described processing using the motion vector in units of sub-blocks as input becomes unnecessary, and the implementation can be simplified.
  • the inter prediction unit 126 may perform the process illustrated in FIG. 13 when performing the BIO process, and may perform the process illustrated in FIG. 11 when not performing the BIO process.
  • the inter prediction unit 126 may not perform the sub-block unit motion vector derivation process as in FIG. That is, the inter prediction unit 126 may perform a process in which the process in step S108A illustrated in FIG. 13 is replaced with a motion compensation process in units of predicted blocks that does not include a BIO process.
  • FIG. 14 is a flowchart of inter-screen prediction processing in the moving picture coding method and the moving picture decoding method according to the modification of the present embodiment.
  • the processing illustrated in FIG. 14 is repeatedly performed in units of prediction blocks that are processing units of inter-screen prediction processing.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the normal inter-screen prediction method (S102), similarly to the process illustrated in FIG. Next, the inter prediction unit 126 obtains an inter-screen prediction image by performing motion compensation by BIO processing in units of prediction blocks using the motion vectors in units of prediction blocks (S103A).
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the template FRUC method, similarly to the process illustrated in FIG. 13 (S104). Next, the inter prediction unit 126 obtains an inter-screen prediction image by performing motion compensation by BIO processing in units of prediction blocks using the motion vectors in units of prediction blocks (S103A).
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of prediction blocks according to the bilateral FRUC method (S106). Thereafter, the inter prediction unit 126 derives a motion vector according to the bilateral FRUC method in units of subblocks obtained by dividing the prediction block (S107).
  • the inter prediction unit 126 acquires an inter-screen prediction image by performing motion compensation in units of subblocks using the derived motion vector in units of subblocks (S108). Note that the motion compensation here is normal motion compensation, not BIO processing.
  • the inter prediction unit 126 performs the motion of the derived prediction block unit when the normal inter-screen prediction method is used (0 in S101) and when the template FRUC method is used (1 in S101).
  • An inter-screen prediction image is acquired by performing motion compensation by BIO processing in units of prediction blocks using vectors.
  • the inter prediction unit 126 performs inter-screen prediction by performing normal motion compensation that does not apply BIO processing using a motion vector in units of sub-blocks. Get an image.
  • the FRUC control information number is an example, and other numbers may be used. Also, in the inter prediction unit 218 included in the decoding 200, the same processing as the inter prediction unit 126 included in the encoding device 100 is performed.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector for each prediction block when the template FRUC method is used, performs BIO processing for each prediction block, and performs a sub-block when the bilateral FRUC method is used.
  • motion vectors are derived in units of blocks and normal motion compensation processing is performed in units of sub-blocks
  • bilateral FRUC motion vectors are derived in units of prediction blocks and BIO processing in units of prediction blocks
  • a motion vector may be derived in units of sub-blocks and normal motion compensation processing in units of sub-blocks may be performed.
  • the effect of improving the coding efficiency by deriving the motion vector in units of sub-blocks is larger in the bilateral FRUC method. Therefore, as shown in FIG. 14, it is preferable to derive a motion vector in units of sub-blocks in the bilateral FRUC method.
  • both the template FRUC method and the bilateral FRUC method are used, but only one of them may be used.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector in units of subblocks and performs normal motion compensation processing.
  • the BIO processing in step S103A does not have to be completely the same in a plurality of motion vector derivation methods. That is, the BIO process used may be different between when the normal inter-screen prediction method is used and when the template FRUC method is used.
  • the BIO process in step S103A is another process for generating a predicted image while correcting the predicted image in units of pixels or units smaller than the predicted block ( It may be replaced with a modified example of BIO processing.
  • the BIO process in step S103A may be replaced with another process for generating a predicted image while correcting a predicted image using a motion vector in units of predicted blocks as an input. Good.
  • the processing shown in FIG. 14 applies only one of the FRUC processing for sub-block units for correcting motion vectors in units of sub-blocks and the BIO processing for correcting prediction images in units of pixels in the FRUC method. To do. Accordingly, the processing shown in FIG. 14 can use a method having a large synergistic effect for each FRUC method, although the processing amount is almost equal to that of the processing shown in FIG. Thereby, encoding efficiency can be improved.
  • the encoding apparatus 100 performs the processing shown in FIG.
  • the process in the decoding device 200 is the same.
  • the encoding apparatus 100 derives the first motion vector in units of prediction blocks obtained by dividing the image included in the moving image by the first inter-screen prediction method (In step S112, a first motion compensation process using the derived first motion vector is performed for each prediction block (S113).
  • the first motion compensation processing is, for example, BIO processing, and motion that generates a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector. Compensation processing.
  • the encoding apparatus 100 derives a second motion vector in units of sub-blocks obtained by dividing the prediction block by the second inter-screen prediction method (S114).
  • a second motion compensation process using the second motion vector is performed in sub-block units (S115).
  • the second motion compensation process is, for example, a motion compensation process that does not apply the BIO process, and the prediction is performed without referring to the spatial gradient of the luminance in the image generated by the motion compensation using the second motion vector. This is motion compensation processing for generating an image.
  • the encoding apparatus 100 performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process in units of prediction blocks in the first operation mode, for example, when performing these processes in units of sub-blocks. Compared with this, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed.
  • the encoding apparatus 100 performs the motion vector derivation process and the second motion compensation process on a sub-block basis.
  • the encoding apparatus 100 can improve encoding efficiency by having such two operation modes. Thus, the encoding apparatus 100 can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the first inter-screen prediction method is different from the second inter-screen prediction method.
  • the second inter-screen prediction method is an inter-screen prediction method that uses the degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures, and is, for example, the FRUC method.
  • the first inter-picture prediction method is (1) third inter-picture prediction using the degree of matching between the reconstructed image of the region in the target picture adjacent to the target prediction block and the reconstructed image of the region in the reference picture.
  • a scheme for example, a template FRUC scheme
  • a fourth inter-picture prediction scheme for example, a bilateral FRUC scheme
  • the second inter-screen prediction method is the other of the third inter-screen prediction method and the fourth inter-screen prediction method.
  • the first inter-screen prediction method is a third inter-screen prediction method (for example, a template FRUC method), and the second inter-screen prediction method is a fourth inter-screen prediction method (for example, a bilateral FRUC method).
  • a third inter-screen prediction method for example, a template FRUC method
  • the second inter-screen prediction method is a fourth inter-screen prediction method (for example, a bilateral FRUC method).
  • the first inter-screen prediction method is an inter-screen prediction method (normal inter-screen prediction method) that uses the degree of matching between the target prediction block and the reconstructed image of the region included in the reference picture. Then, an encoded bit stream including information for specifying the derived first motion vector is generated. Also, in the first inter-screen prediction method, the decoding apparatus 200 acquires information for specifying the first motion vector in units of prediction blocks from the encoded bitstream, and derives the first motion vector using the information. To do.
  • an inter-screen prediction method normal inter-screen prediction method
  • Temporal FRUC method and bilateral FRUC method a method for deriving a motion vector according to the template FRUC method or the bilateral FRUC method will be described.
  • a method for deriving a motion vector in units of blocks and a method for deriving a motion vector in units of sub-blocks are basically the same.
  • a method for deriving a motion vector of a block and a method for deriving a motion vector of a sub-block will be described as methods for deriving a motion vector of a processing target region.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram showing a template FRUC method used for derivation of a motion vector of a processing target area in the encoding device 100 and the decoding device 200.
  • a motion vector is derived using a common method between the encoding device 100 and the decoding device 200 without encoding and decoding of motion vector information of the processing target region.
  • a motion vector is derived using a reconstructed image of an adjacent region that is a region adjacent to the processing target region and a reconstructed image of a corresponding adjacent region that is a region in the reference picture.
  • the adjacent region is one or both of the region adjacent to the left and the region adjacent above the processing target region.
  • the corresponding adjacent region is a region specified using a candidate motion vector that is a candidate motion vector of the processing target region. Specifically, the corresponding adjacent region is a region indicated by the candidate motion vector from the adjacent region. In addition, the relative position of the corresponding adjacent area with respect to the corresponding area indicated by the candidate motion vector from the processing target area is equal to the relative position of the adjacent area with respect to the processing target area.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram showing a bilateral FRUC method used in the encoding device 100 and the decoding device 200 for deriving the motion vector of the processing target region.
  • the bilateral FRUC method similarly to the template FRUC method, a method common to the encoding device 100 and the decoding device 200 is used without encoding and decoding of motion vector information of the processing target region. A motion vector is derived.
  • a motion vector is derived using two reconstructed images of two regions in two reference pictures. For example, as shown in FIG. 17, a motion vector is derived using the reconstructed image of the corresponding region in the first reference picture and the reconstructed image of the symmetric region in the second reference picture.
  • each of the corresponding region and the symmetric region is a region specified using a candidate motion vector that is a candidate motion vector of the processing target region.
  • the corresponding region is a region indicated by the candidate motion vector from the processing target region.
  • the symmetric region is a region indicated by a symmetric motion vector from the processing target region.
  • a symmetric motion vector is a motion vector constituting a set of candidate motion vectors for bidirectional prediction.
  • the symmetric motion vector may be a motion vector derived by scaling the candidate motion vector.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an operation in which the inter prediction unit 126 of the encoding device 100 derives a motion vector according to the template FRUC method or the bilateral FRUC method.
  • the inter prediction unit 218 of the decoding device 200 operates in the same manner as the inter prediction unit 126 of the encoding device 100.
  • the inter prediction unit 126 derives candidate motion vectors by referring to respective motion vectors of one or more processed regions that are temporally or spatially adjacent to the processing target region.
  • the inter prediction unit 126 derives a candidate motion vector for bidirectional prediction. That is, the inter prediction unit 126 derives candidate motion vectors as a set of two motion vectors.
  • the inter prediction unit 126 when the motion vector of the processed region is a motion vector for bidirectional prediction, the inter prediction unit 126 directly uses the motion vector for bidirectional prediction as a candidate motion vector for bidirectional prediction. Derived as When the motion vector of the processed region is a unidirectional prediction motion vector, the inter prediction unit 126 derives a bidirectional prediction motion vector from the unidirectional prediction motion vector by scaling or the like. Candidate motion vectors may be derived.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector that refers to the second reference picture by scaling the motion vector that refers to the first reference picture in accordance with the display time interval in the bilateral FRUC scheme. Thereby, the inter prediction unit 126 derives candidate motion vectors constituting a set of the motion vector for unidirectional prediction and the scaled motion vector as a candidate motion vector for bidirectional prediction.
  • the inter prediction unit 126 may derive the motion vector of the processed region as a candidate motion vector when the motion vector of the processed region is a bidirectional motion vector. Then, when the motion vector of the processed region is a unidirectional motion vector, the inter prediction unit 126 may not derive the motion vector of the processed region as a candidate motion vector.
  • the inter prediction unit 126 derives the motion vector of the processed region as a candidate motion vector regardless of whether the motion vector of the processed region is a motion vector of bidirectional prediction or a motion vector of unidirectional prediction. .
  • the inter prediction unit 126 generates a candidate motion vector list composed of candidate motion vectors (S201).
  • the inter prediction unit 126 may include the motion vector for each block as a candidate motion vector in the candidate motion vector list.
  • the inter prediction unit 126 may include the motion vector in units of blocks in the candidate motion vector list as a candidate motion vector having the highest priority.
  • the inter prediction unit 126 when the block-wise motion vector is a unidirectional prediction motion vector, the inter prediction unit 126 derives a bidirectional motion candidate motion vector from the unidirectional prediction motion vector by scaling or the like. May be.
  • the inter prediction unit 126 may derive a candidate motion vector for bidirectional prediction by scaling or the like from the motion vector for unidirectional prediction, as in the case where the surrounding motion vector is a motion vector for unidirectional prediction.
  • the inter prediction unit 126 may include a candidate motion vector derived as a candidate motion vector for bidirectional prediction from a motion vector for unidirectional prediction in the candidate motion vector list.
  • the inter prediction unit 126 may include a motion vector in units of blocks as a candidate motion vector in the candidate motion vector list when the motion vector in units of blocks is a motion vector for bidirectional prediction. . Then, when the motion vector in units of blocks is a motion vector for unidirectional prediction, the inter prediction unit 126 may not include the motion vector in units of blocks as a candidate motion vector in the candidate motion vector list.
  • the inter prediction unit 126 selects the best candidate motion vector from one or more candidate motion vectors included in the candidate motion vector list (S202). At that time, the inter prediction unit 126 calculates an evaluation value for each of the one or more candidate motion vectors according to the matching degrees of the two reconstructed images in the two evaluation target regions.
  • the two evaluation target areas are an adjacent area and a corresponding adjacent area as shown in FIG. 16, and in the bilateral FRUC method, the two evaluation target areas are as shown in FIG. A region and a symmetric region.
  • the corresponding adjacent region used in the template FRUC method, and the corresponding region and the symmetric region used in the bilateral FRUC method are determined according to the candidate motion vector.
  • the inter prediction unit 126 calculates a better evaluation value as the degree of matching between the two reconstructed images of the two evaluation target regions is higher. Specifically, the inter prediction unit 126 derives a difference value between two reconstructed images of two evaluation target regions. Then, the inter prediction unit 126 calculates an evaluation value using the difference value. For example, the inter prediction unit 126 calculates a better evaluation value as the difference value is smaller.
  • the inter prediction unit 126 may calculate the evaluation value using the difference value and other information. For example, the priority order of one or more candidate motion vectors, the code amount based on the priority order, and the like may affect the evaluation value.
  • the inter prediction unit 126 selects a candidate motion vector having the best evaluation value from among one or more candidate motion vectors as the best candidate motion vector.
  • the inter prediction unit 126 derives a motion vector of the processing target region by searching around the best candidate motion vector (S203).
  • the inter prediction unit 126 similarly calculates an evaluation value for a motion vector indicating a region around the region indicated by the best candidate motion vector. Then, when there is a motion vector whose evaluation value is better than that of the best candidate motion vector, the inter prediction unit 126 updates the best candidate motion vector with a motion vector whose evaluation value is better than that of the best candidate motion vector. Then, the inter prediction unit 126 derives the updated best candidate motion vector as the final motion vector of the processing target region.
  • the inter prediction unit 126 may derive the best candidate motion vector as the final motion vector of the processing target region without performing the process of searching around the best candidate motion vector (S203).
  • the best candidate motion vector is not limited to the candidate motion vector having the best evaluation value.
  • One of one or more candidate motion vectors having an evaluation value equal to or higher than a reference may be selected as the best candidate motion vector according to a predetermined priority.
  • the process related to the processing target area and the processed area is, for example, an encoding or decoding process. More specifically, the process related to the processing target area and the processed area may be a process for deriving a motion vector. Alternatively, the process related to the processing target area and the processed area may be a reconstruction process.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram showing BIO processing in the encoding device 100 and the decoding device 200.
  • BIO processing a predicted image of the processing target block is generated with reference to a spatial gradient of luminance in an image obtained by performing motion compensation of the processing target block using the motion vector of the processing target block.
  • the L0 motion vector (MV_L0) is a motion vector for referring to the L0 reference picture that is the processed picture
  • the L1 motion vector (MV_L1) is a motion vector for referring to the L1 reference picture that is the processed picture. is there.
  • the L0 reference picture and the L1 reference picture are two reference pictures that are simultaneously referenced in the bi-prediction processing of the processing target block.
  • a normal inter-screen prediction mode As a method for deriving the L0 motion vector (MV_L0) and the L1 motion vector (MV_L1), a normal inter-screen prediction mode, a merge mode, an FRUC mode, or the like may be used.
  • a motion vector is derived by performing motion detection using an image of a processing target block in the encoding device 100, and motion vector information is encoded.
  • the decoding apparatus 200 derives a motion vector by decoding motion vector information.
  • the L0 reference picture is referred to, and the motion compensation of the processing target block is performed using the L0 motion vector (MV_L0), thereby obtaining the L0 predicted image.
  • an L0 predicted image is obtained by applying a motion compensation filter to an image in the L0 reference pixel range including the block indicated in the L0 reference picture from the processing target block by the L0 motion vector (MV_L0) and its periphery. May be.
  • an L0 gradient image indicating the spatial gradient of luminance at each pixel of the L0 predicted image is acquired.
  • the L0 gradient image is acquired by referring to the luminance of each pixel in the L0 reference pixel range including the block indicated in the L0 reference picture from the processing target block by the L0 motion vector (MV_L0) and the periphery thereof.
  • an L1 predicted image is obtained by referring to the L1 reference picture and performing motion compensation of the processing target block using the L1 motion vector (MV_L1).
  • an L1 predicted image is obtained by applying a motion compensation filter to an image in the L1 reference pixel range including the block indicated in the L1 reference picture from the processing target block by the L1 motion vector (MV_L1) and its periphery. May be.
  • an L1 gradient image indicating a spatial gradient of luminance at each pixel of the L1 predicted image is acquired.
  • the L1 gradient image is acquired by referring to the luminance of each pixel in the L1 reference pixel range including the block indicated in the L1 reference picture from the processing target block by the L1 motion vector (MV_L1) and the periphery thereof.
  • a local motion estimation value is derived for each pixel of the processing target block. Specifically, at that time, the pixel value of the corresponding pixel position in the L0 predicted image, the gradient value of the corresponding pixel position in the L0 gradient image, the pixel value of the corresponding pixel position in the L1 predicted image, and the L1 gradient image The gradient value of the corresponding pixel position is used.
  • the local motion estimation value may also be referred to as a corrected motion vector (corrected MV).
  • a pixel correction value is derived using the gradient value of the corresponding pixel position in the L0 gradient image, the gradient value of the corresponding pixel position in the L1 gradient image, and the local motion estimation value.
  • a predicted pixel value is derived using the pixel value of the corresponding pixel position in the L0 predicted image, the pixel value of the corresponding pixel position in the L1 predicted image, and the pixel correction value. .
  • a predicted image to which the BIO process is applied is derived.
  • the pixel value at the corresponding pixel position in the L0 predicted image and the predicted pixel value obtained from the pixel value at the corresponding pixel position in the L1 predicted image are corrected by the pixel correction value.
  • the prediction image obtained from the L0 prediction image and the L1 prediction image is corrected using the spatial gradient of the luminance in the L0 prediction image and the L1 prediction image.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating an operation performed by the inter-screen prediction unit 126 of the encoding device 100 as a BIO process.
  • the inter-screen prediction unit 218 of the decoding device 200 operates in the same manner as the inter-screen prediction unit 126 of the encoding device 100.
  • the inter-screen prediction unit 126 refers to the L0 reference picture using the L0 motion vector (MV_L0) and acquires the L0 predicted image (S401). Then, the inter-screen prediction unit 126 refers to the L0 reference picture with the L0 motion vector and acquires the L0 gradient image (S402).
  • the inter-screen prediction unit 126 refers to the L1 reference picture using the L1 motion vector (MV_L1), and acquires the L1 predicted image (S401). Then, the inter-screen prediction unit 126 refers to the L1 reference picture using the L1 motion vector, and acquires an L1 gradient image (S402).
  • the inter-screen prediction unit 126 derives a local motion estimation value for each pixel of the processing target block (S411). At that time, the pixel value of the corresponding pixel position in the L0 predicted image, the gradient value of the corresponding pixel position in the L0 gradient image, the pixel value of the corresponding pixel position in the L1 predicted image, and the corresponding pixel position in the L1 gradient image A slope value is used.
  • the inter-screen prediction unit 126 uses the gradient value of the corresponding pixel position in the L0 gradient image, the gradient value of the corresponding pixel position in the L1 gradient image, and the local motion estimation value.
  • the pixel correction value is derived.
  • the inter-screen prediction unit 126 uses the pixel value of the corresponding pixel position in the L0 predicted image, the pixel value of the corresponding pixel position in the L1 predicted image, and the pixel correction value for each pixel of the processing target block.
  • a predicted pixel value is derived (S412).
  • the inter-screen prediction unit 126 generates a predicted image to which the BIO process is applied.
  • I x 0 [x, y] is a horizontal gradient value at the pixel position [x, y] of the L0 gradient image.
  • I x 1 [x, y] is a horizontal gradient value at the pixel position [x, y] of the L1 gradient image.
  • I y 0 [x, y] is a vertical gradient value at the pixel position [x, y] of the L0 gradient image.
  • I y 1 [x, y] is a vertical gradient value at the pixel position [x, y] of the L1 gradient image.
  • I 0 [x, y] is a pixel value at the pixel position [x, y] of the L0 predicted image.
  • I 1 [x, y] is a pixel value at the pixel position [x, y] of the L1 predicted image.
  • ⁇ I [x, y] is the difference between the pixel value at the pixel position [x, y] of the L0 predicted image and the pixel value at the pixel position [x, y] of the L1 predicted image.
  • ⁇ is, for example, a set of pixel positions included in a region having the pixel position [x, y] as a center.
  • w [i, j] is a weighting coefficient for the pixel position [i, j]. The same value may be used for w [i, j].
  • G x [x, y], G y [x, y], G x G y [x, y], sG x G y [x, y], sG x 2 [x, y], sG y 2 [x , Y], sG x dI [x, y], sG y dI [x, y], etc. are auxiliary calculated values.
  • u [x, y] is a value in the horizontal direction that constitutes the local motion estimation value at the pixel position [x, y].
  • v [x, y] is a value in the vertical direction constituting the local motion estimation value at the pixel position [x, y].
  • b [x, y] is a pixel correction value at the pixel position [x, y].
  • p [x, y] is a predicted pixel value at the pixel position [x, y].
  • the inter-screen prediction unit 126 derives a local motion estimation value for each pixel. However, the inter-screen prediction unit 126 performs local estimation for each sub-block that is an image data unit coarser than the pixel and smaller than the processing target block. A motion estimate may be derived.
  • ⁇ may be a set of pixel positions included in the sub-block. Then, sG x G y [x, y], sG x 2 [x, y], sG y 2 [x, y], sG x dI [x, y], sG y dI [x, y], u [ x, y] and v [x, y] may be calculated for each sub-block instead of for each pixel.
  • the encoding device 100 and the decoding device 200 can apply a common BIO process. That is, the encoding apparatus 100 and the decoding apparatus 200 can apply the BIO process by the same method.
  • FIG. 21 is a block diagram illustrating an implementation example of the encoding device 100 according to Embodiment 1.
  • the encoding device 100 includes a circuit 160 and a memory 162.
  • a plurality of components of the encoding device 100 shown in FIGS. 1 and 11 are implemented by the circuit 160 and the memory 162 shown in FIG.
  • the circuit 160 is a circuit that performs information processing and is a circuit that can access the memory 162.
  • the circuit 160 is a dedicated or general-purpose electronic circuit that encodes a moving image.
  • the circuit 160 may be a processor such as a CPU.
  • the circuit 160 may be an aggregate of a plurality of electronic circuits. Further, for example, the circuit 160 may serve as a plurality of constituent elements excluding a constituent element for storing information among a plurality of constituent elements of the encoding device 100 illustrated in FIG. 1 and the like.
  • the memory 162 is a dedicated or general-purpose memory in which information for the circuit 160 to encode a moving image is stored.
  • the memory 162 may be an electronic circuit or may be connected to the circuit 160. In addition, the memory 162 may be included in the circuit 160.
  • the memory 162 may be an aggregate of a plurality of electronic circuits. Further, the memory 162 may be a magnetic disk or an optical disk, or may be expressed as a storage or a recording medium.
  • the memory 162 may be a non-volatile memory or a volatile memory.
  • a moving image to be encoded may be stored, or a bit string corresponding to the encoded moving image may be stored.
  • the memory 162 may store a program for the circuit 160 to encode a moving image.
  • the memory 162 may serve as a component for storing information among a plurality of components of the encoding device 100 illustrated in FIG. Specifically, the memory 162 may serve as the block memory 118 and the frame memory 122 shown in FIG. More specifically, the memory 162 may store a reconstructed block, a reconstructed picture, and the like.
  • not all of the plurality of components shown in FIG. 1 or the like may be mounted, or all of the plurality of processes described above may not be performed. Some of the plurality of components shown in FIG. 1 and the like may be included in another device, and some of the plurality of processes described above may be executed by another device. In the encoding device 100, some of the plurality of components shown in FIG. 1 and the like are mounted, and a part of the plurality of processes described above is performed, so that motion compensation is efficiently performed. Is called.
  • the encoding apparatus 100 uses the degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures in units of prediction blocks obtained by dividing an image included in a moving image.
  • a first motion vector is derived by the prediction method (S104 or S106 in FIG. 13).
  • the first inter-screen prediction method is, for example, the FRUC method described above.
  • the first inter-screen prediction method includes at least one of a template FRCU method and a bilateral FRUC method. That is, the two regions in the first inter-picture prediction method are (1) a region in the target picture adjacent to the target prediction block, a region in the reference picture, or (2) two different reference pictures. There are two areas.
  • the first inter-screen prediction method is a method for deriving a motion vector by the same method on the encoding side and the decoding side. Also, in the first inter-picture prediction method, information indicating a motion vector is not signaled to the encoded stream and is not transmitted from the encoding side to the decoding side. In the first inter-screen prediction method, the encoding apparatus 100 uses the pixel value of the encoded prediction block and derives the motion vector without using the pixel value of the target prediction block.
  • the encoding apparatus 100 refers to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector for each prediction block, and generates a prediction image. Compensation processing is performed (S103A in FIG. 13).
  • the first motion compensation process is, for example, the above-described BIO process and includes correction using a luminance gradient.
  • the prediction image is corrected in units smaller than the prediction block (for example, pixel units or block units).
  • a predicted image is generated using a region in the reference picture indicated by the motion vector and pixels around the region.
  • the encoding apparatus 100 performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process by the first inter-frame prediction method in units of prediction blocks, for example, when performing these processes in units of sub-blocks. Compared to the above, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process including the correction using the luminance gradient can realize the correction in units smaller than the prediction block unit, so that it is possible to suppress a decrease in encoding efficiency when the process is not performed in subblock units. Therefore, the encoding apparatus 100 can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the encoding device 100 derives the second motion vector by the second inter-frame prediction method using the degree of matching between the target prediction block and the reconstructed image of the region included in the reference picture in units of prediction blocks (see FIG. 13 S102). Then, the encoding device 100 generates an encoded bit stream including information for specifying the second motion vector.
  • the second inter-screen prediction method is, for example, the above-described normal inter-screen prediction method.
  • the second inter-frame prediction method is a method for deriving motion vectors by different methods on the encoding side and the decoding side.
  • the encoding apparatus 100 derives a motion vector using the pixel value of the encoded prediction block and the pixel value of the target prediction block.
  • the encoding apparatus 100 signals information indicating the derived motion vector to the encoded stream.
  • information indicating the motion vector derived by the encoding device 100 is transmitted from the encoding device 100 to the decoding device 200.
  • the decoding apparatus 200 derives a motion vector using the information included in the encoded stream.
  • the encoding apparatus 100 refers to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived second motion vector for each prediction block, and generates a prediction image. Compensation processing is performed (S103A in FIG. 13).
  • the second motion compensation process is, for example, the above-described BIO process and includes correction using a luminance gradient.
  • the prediction image is corrected in units smaller than the prediction block (for example, pixel units or block units).
  • a predicted image is generated using a region in the reference picture indicated by the motion vector and pixels around the region.
  • the second motion compensation process may be the same process as the first motion compensation process, or may be a partly different process.
  • the processing unit of the motion compensation process can be made the same when the first inter-screen prediction method is used and when the second inter-screen prediction method is used. This can facilitate the implementation of the motion compensation process.
  • the encoding apparatus 100 derives the first motion vector in units of prediction blocks obtained by dividing the image included in the moving image by the first inter-screen prediction method. Then (S112), the first motion compensation process using the derived first motion vector is performed for each prediction block (S113).
  • the first motion compensation processing is, for example, BIO processing, and motion that generates a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector. Compensation processing.
  • the encoding apparatus 100 derives a second motion vector in units of sub-blocks obtained by dividing the prediction block by the second inter-screen prediction method (S114).
  • a second motion compensation process using the second motion vector is performed in sub-block units (S115).
  • the second motion compensation process is, for example, a motion compensation process that does not apply the BIO process, and the prediction is performed without referring to the spatial gradient of the luminance in the image generated by the motion compensation using the second motion vector. This is motion compensation processing for generating an image.
  • the encoding apparatus 100 performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process in units of prediction blocks in the first operation mode, for example, when performing these processes in units of sub-blocks. Compared with this, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed.
  • the encoding apparatus 100 performs the motion vector derivation process and the second motion compensation process on a sub-block basis.
  • the encoding apparatus 100 can improve encoding efficiency by having such two operation modes. Thus, the encoding apparatus 100 can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the first inter-screen prediction method is different from the second inter-screen prediction method.
  • the second inter-screen prediction method is an inter-screen prediction method that uses the degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures, and is, for example, the FRUC method.
  • the first inter-picture prediction method is (1) third inter-picture prediction using the degree of matching between the reconstructed image of the region in the target picture adjacent to the target prediction block and the reconstructed image of the region in the reference picture.
  • a scheme for example, a template FRUC scheme
  • a fourth inter-picture prediction scheme for example, a bilateral FRUC scheme
  • the second inter-screen prediction method is the other of the third inter-screen prediction method and the fourth inter-screen prediction method.
  • the first inter-screen prediction method is a third inter-screen prediction method (for example, a template FRUC method), and the second inter-screen prediction method is a fourth inter-screen prediction method (for example, a bilateral FRUC method).
  • a third inter-screen prediction method for example, a template FRUC method
  • the second inter-screen prediction method is a fourth inter-screen prediction method (for example, a bilateral FRUC method).
  • the first inter-screen prediction method is an inter-screen prediction method (normal inter-screen prediction method) that uses the degree of matching between the target prediction block and the reconstructed image of the region included in the reference picture. Then, an encoded bit stream including information for specifying the derived first motion vector is generated.
  • inter-screen prediction method normal inter-screen prediction method
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating an implementation example of the decoding apparatus 200 according to Embodiment 1.
  • the decoding device 200 includes a circuit 260 and a memory 262.
  • a plurality of components of the decoding device 200 shown in FIGS. 10 and 12 are implemented by the circuit 260 and the memory 262 shown in FIG.
  • the circuit 260 is a circuit that performs information processing and is a circuit that can access the memory 262.
  • the circuit 260 is a dedicated or general-purpose electronic circuit that decodes a moving image.
  • the circuit 260 may be a processor such as a CPU.
  • the circuit 260 may be an aggregate of a plurality of electronic circuits. Further, for example, the circuit 260 may serve as a plurality of constituent elements excluding the constituent elements for storing information among the plurality of constituent elements of the decoding device 200 illustrated in FIG. 10 and the like.
  • the memory 262 is a dedicated or general-purpose memory in which information for the circuit 260 to decode a moving image is stored.
  • the memory 262 may be an electronic circuit or may be connected to the circuit 260. Further, the memory 262 may be included in the circuit 260.
  • the memory 262 may be an aggregate of a plurality of electronic circuits.
  • the memory 262 may be a magnetic disk or an optical disk, or may be expressed as a storage or a recording medium. Further, the memory 262 may be a nonvolatile memory or a volatile memory.
  • the memory 262 may store a bit sequence corresponding to the encoded moving image, or may store a moving image corresponding to the decoded bit sequence.
  • the memory 262 may store a program for the circuit 260 to decode a moving image.
  • the memory 262 may serve as a component for storing information among a plurality of components of the decoding device 200 illustrated in FIG. 10 and the like. Specifically, the memory 262 may serve as the block memory 210 and the frame memory 214 shown in FIG. More specifically, the memory 262 may store a reconstructed block, a reconstructed picture, and the like.
  • the decoding device 200 not all of the plurality of components shown in FIG. 10 and the like may be implemented, or all of the plurality of processes described above may not be performed. Some of the plurality of components shown in FIG. 10 and the like may be included in another device, and some of the plurality of processes described above may be executed by another device. Then, in the decoding device 200, some of the plurality of components shown in FIG. 10 and the like are mounted, and motion compensation is efficiently performed by performing some of the plurality of processes described above. .
  • the decoding apparatus 200 performs first inter-frame prediction using the degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures in units of prediction blocks obtained by dividing an image included in a moving image.
  • the first motion vector is derived by the method (S104 or S106 in FIG. 13).
  • the first inter-screen prediction method is, for example, the FRUC method described above.
  • the first inter-screen prediction method includes at least one of a template FRCU method and a bilateral FRUC method. That is, the two regions in the first inter-picture prediction method are (1) a region in the target picture adjacent to the target prediction block, a region in the reference picture, or (2) two different reference pictures. There are two areas.
  • the first inter-screen prediction method is a method for deriving a motion vector by the same method on the encoding side and the decoding side. Also, in the first inter-picture prediction method, information indicating a motion vector is not signaled to the encoded stream and is not transmitted from the encoding side to the decoding side. In the first inter-screen prediction method, the decoding apparatus 200 derives a motion vector using the pixel value of the decoded prediction block and not using the pixel value of the target prediction block.
  • the decoding apparatus 200 generates a prediction image by referring to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector in units of prediction blocks. Processing is performed (S103A in FIG. 13).
  • the first motion compensation process is, for example, the above-described BIO process and includes correction using a luminance gradient.
  • the prediction image is corrected in units smaller than the prediction block (for example, pixel units or block units).
  • a predicted image is generated using a region in the reference picture indicated by the motion vector and pixels around the region.
  • the decoding apparatus 200 performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process by the first inter-frame prediction method in units of prediction blocks, for example, when performing these processes in units of sub-blocks. Compared with this, the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process including the correction using the luminance gradient can realize the correction in units smaller than the prediction block unit, so that it is possible to suppress a decrease in encoding efficiency when the process is not performed in subblock units. Therefore, the decoding device 200 can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the decoding device 200 acquires information for specifying the second motion vector in units of prediction blocks from the encoded bitstream.
  • the decoding apparatus 200 derives the second motion vector by the second inter-screen prediction method using the above information in units of prediction blocks (S102 in FIG. 13).
  • the second inter-screen prediction method is, for example, the above-described normal inter-screen prediction method.
  • the second inter-frame prediction method is a method for deriving motion vectors by different methods on the encoding side and the decoding side.
  • the encoding apparatus 100 derives a motion vector using the pixel value of the encoded prediction block and the pixel value of the target prediction block.
  • the encoding apparatus 100 signals information indicating the derived motion vector to the encoded stream.
  • information indicating the motion vector derived by the encoding device 100 is transmitted from the encoding device 100 to the decoding device 200.
  • the decoding apparatus 200 derives a motion vector using the information included in the encoded stream.
  • the decoding apparatus 200 generates a prediction image by referring to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived second motion vector in units of prediction blocks. Processing is performed (S103A in FIG. 13).
  • the second motion compensation process is, for example, the above-described BIO process and includes correction using a luminance gradient.
  • the prediction image is corrected in units smaller than the prediction block (for example, pixel units or block units).
  • a predicted image is generated using a region in the reference picture indicated by the motion vector and pixels around the region.
  • the second motion compensation process may be the same process as the first motion compensation process, or may be a partly different process.
  • the processing unit of the motion compensation process can be made the same when the first inter-screen prediction method is used and when the second inter-screen prediction method is used. This can facilitate the implementation of the motion compensation process.
  • the decoding apparatus 200 derives the first motion vector in units of prediction blocks obtained by dividing the image included in the moving image by the first inter-screen prediction method. (S112) A first motion compensation process using the derived first motion vector is performed for each prediction block (S113).
  • the first motion compensation processing is, for example, BIO processing, and motion that generates a predicted image with reference to a spatial gradient of luminance in an image generated by motion compensation using the derived first motion vector. Compensation processing.
  • the decoding apparatus 200 derives the second motion vector in units of subblocks obtained by dividing the prediction block by the second inter-screen prediction method (S114).
  • a second motion compensation process using the second motion vector is performed in block units (S115).
  • the second motion compensation process is, for example, a motion compensation process that does not apply the BIO process, and the prediction is performed without referring to the spatial gradient of the luminance in the image generated by the motion compensation using the second motion vector. This is motion compensation processing for generating an image.
  • the decoding apparatus 200 performs the motion vector derivation process and the first motion compensation process in units of prediction blocks, for example, compared with the case where these processes are performed in units of sub-blocks.
  • the processing amount can be reduced.
  • the first motion compensation process that generates a prediction image with reference to the spatial gradient of luminance can realize correction in units smaller than the prediction block unit, so that encoding is performed when processing is not performed in subblock units. Reduction in efficiency can be suppressed.
  • the decoding apparatus 200 performs motion vector derivation processing and second motion compensation processing in units of subblocks.
  • the decoding apparatus 200 can improve encoding efficiency by having such two operation modes. In this way, the decoding device 200 can reduce the processing amount while suppressing a decrease in encoding efficiency.
  • the first inter-screen prediction method is different from the second inter-screen prediction method.
  • the second inter-screen prediction method is an inter-screen prediction method that uses the degree of matching between two reconstructed images in two regions in two different pictures, and is, for example, the FRUC method.
  • the first inter-picture prediction method is (1) third inter-picture prediction using the degree of matching between the reconstructed image of the region in the target picture adjacent to the target prediction block and the reconstructed image of the region in the reference picture.
  • a scheme for example, a template FRUC scheme
  • a fourth inter-picture prediction scheme for example, a bilateral FRUC scheme
  • the second inter-screen prediction method is the other of the third inter-screen prediction method and the fourth inter-screen prediction method.
  • the first inter-screen prediction method is a third inter-screen prediction method (for example, a template FRUC method), and the second inter-screen prediction method is a fourth inter-screen prediction method (for example, a bilateral FRUC method).
  • a third inter-screen prediction method for example, a template FRUC method
  • the second inter-screen prediction method is a fourth inter-screen prediction method (for example, a bilateral FRUC method).
  • the decoding apparatus 200 acquires information for specifying the second motion vector in units of sub-blocks from the encoded bit stream, and derives the second motion vector using the information. To do.
  • the encoding device 100 and the decoding device 200 in the present embodiment may be used as an image encoding device and an image decoding device, respectively, or may be used as a moving image encoding device and a moving image decoding device, respectively. Good.
  • the encoding device 100 and the decoding device 200 can each be used as an inter prediction device (inter-screen prediction device).
  • the encoding device 100 and the decoding device 200 may correspond to only the inter prediction unit (inter-screen prediction unit) 126 and the inter prediction unit (inter-screen prediction unit) 218, respectively.
  • Other components such as the conversion unit 106 and the inverse conversion unit 206 may be included in other devices.
  • each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • each of the encoding device 100 and the decoding device 200 includes a processing circuit (Processing Circuit) and a storage device (Storage) electrically connected to the processing circuit and accessible from the processing circuit. You may have.
  • the processing circuit corresponds to the circuit 160 or 260
  • the storage device corresponds to the memory 162 or 262.
  • the processing circuit includes at least one of dedicated hardware and a program execution unit, and executes processing using a storage device. Further, when the processing circuit includes a program execution unit, the storage device stores a software program executed by the program execution unit.
  • the software that realizes the encoding apparatus 100 or the decoding apparatus 200 of the present embodiment is the following program.
  • Each component may be a circuit as described above. These circuits may constitute one circuit as a whole, or may be separate circuits. Each component may be realized by a general-purpose processor or a dedicated processor.
  • the encoding / decoding device may include the encoding device 100 and the decoding device 200.
  • the aspect of the encoding apparatus 100 and the decoding apparatus 200 was demonstrated based on embodiment, the aspect of the encoding apparatus 100 and decoding apparatus 200 is not limited to this embodiment. As long as it does not deviate from the gist of the present disclosure, the encoding device 100 and the decoding device 200 may be configured in which various modifications conceived by those skilled in the art have been made in the present embodiment, or in a form constructed by combining components in different embodiments. It may be included within the scope of the embodiment.
  • This aspect may be implemented in combination with at least a part of other aspects in the present disclosure.
  • a part of the processing, a part of the configuration of the apparatus, a part of the syntax, and the like described in the flowchart of this aspect may be combined with another aspect.
  • each of the functional blocks can usually be realized by an MPU, a memory, and the like. Further, the processing by each functional block is usually realized by a program execution unit such as a processor reading and executing software (program) recorded on a recording medium such as a ROM. The software may be distributed by downloading or the like, or may be distributed by being recorded on a recording medium such as a semiconductor memory. Naturally, each functional block can be realized by hardware (dedicated circuit).
  • each embodiment may be realized by centralized processing using a single device (system), or may be realized by distributed processing using a plurality of devices. Good.
  • the number of processors that execute the program may be one or more. That is, centralized processing may be performed, or distributed processing may be performed.
  • the system includes an image encoding device using an image encoding method, an image decoding device using an image decoding method, and an image encoding / decoding device including both.
  • Other configurations in the system can be appropriately changed according to circumstances.
  • FIG. 23 is a diagram showing an overall configuration of a content supply system ex100 that implements a content distribution service.
  • the communication service providing area is divided into desired sizes, and base stations ex106, ex107, ex108, ex109, and ex110, which are fixed wireless stations, are installed in each cell.
  • devices such as a computer ex111, a game machine ex112, a camera ex113, a home appliance ex114, and a smartphone ex115 via the Internet ex101, the Internet service provider ex102 or the communication network ex104, and the base stations ex106 to ex110.
  • the content supply system ex100 may be connected by combining any of the above elements.
  • Each device may be directly or indirectly connected to each other via a telephone network or a short-range wireless communication without using the base stations ex106 to ex110 which are fixed wireless stations.
  • the streaming server ex103 is connected to each device such as a computer ex111, a game machine ex112, a camera ex113, a home appliance ex114, and a smartphone ex115 via the Internet ex101.
  • the streaming server ex103 is connected to a terminal in a hot spot in the airplane ex117 via the satellite ex116.
  • the streaming server ex103 may be directly connected to the communication network ex104 without going through the Internet ex101 or the Internet service provider ex102, or may be directly connected to the airplane ex117 without going through the satellite ex116.
  • the camera ex113 is a device that can shoot still images and moving images such as a digital camera.
  • the smartphone ex115 is a smartphone, a cellular phone, or a PHS (Personal Handyphone System) that is compatible with a mobile communication system generally called 2G, 3G, 3.9G, 4G, and 5G in the future.
  • a mobile communication system generally called 2G, 3G, 3.9G, 4G, and 5G in the future.
  • the home appliance ex118 is a device included in a refrigerator or a household fuel cell cogeneration system.
  • a terminal having a photographing function is connected to the streaming server ex103 through the base station ex106 or the like, thereby enabling live distribution or the like.
  • the terminal (computer ex111, game machine ex112, camera ex113, home appliance ex114, smartphone ex115, terminal in airplane ex117, etc.) is used for the still image or video content captured by the user using the terminal.
  • the encoding process described in each embodiment is performed, and the video data obtained by the encoding and the sound data obtained by encoding the sound corresponding to the video are multiplexed, and the obtained data is transmitted to the streaming server ex103. That is, each terminal functions as an image encoding device according to an aspect of the present disclosure.
  • the streaming server ex103 streams the content data transmitted to the requested client.
  • the client is a computer or the like in the computer ex111, the game machine ex112, the camera ex113, the home appliance ex114, the smart phone ex115, or the airplane ex117 that can decode the encoded data.
  • Each device that has received the distributed data decrypts and reproduces the received data. That is, each device functions as an image decoding device according to an aspect of the present disclosure.
  • the streaming server ex103 may be a plurality of servers or a plurality of computers, and may process, record, and distribute data in a distributed manner.
  • the streaming server ex103 may be realized by a CDN (Contents Delivery Network), and content distribution may be realized by a network connecting a large number of edge servers and edge servers distributed all over the world.
  • CDN Contents Delivery Network
  • edge servers that are physically close to each other are dynamically allocated according to clients. Then, the content can be cached and distributed to the edge server, thereby reducing the delay.
  • the processing is distributed among multiple edge servers, the distribution subject is switched to another edge server, or the part of the network where the failure has occurred Since detouring can be continued, high-speed and stable distribution can be realized.
  • the captured data may be encoded at each terminal, may be performed on the server side, or may be shared with each other.
  • a processing loop is performed twice.
  • the first loop the complexity of the image or the code amount in units of frames or scenes is detected.
  • the second loop processing for maintaining the image quality and improving the coding efficiency is performed.
  • the terminal performs the first encoding process
  • the server receiving the content performs the second encoding process, thereby improving the quality and efficiency of the content while reducing the processing load on each terminal. it can.
  • the encoded data of the first time performed by the terminal can be received and reproduced by another terminal, enabling more flexible real-time distribution.
  • the camera ex113 or the like extracts a feature amount from an image, compresses data relating to the feature amount as metadata, and transmits the metadata to the server.
  • the server performs compression according to the meaning of the image, for example, by determining the importance of the object from the feature amount and switching the quantization accuracy.
  • the feature data is particularly effective for improving the accuracy and efficiency of motion vector prediction at the time of re-compression on the server.
  • simple coding such as VLC (variable length coding) may be performed at the terminal, and coding with a large processing load such as CABAC (context adaptive binary arithmetic coding) may be performed at the server.
  • a plurality of video data in which almost the same scene is captured by a plurality of terminals.
  • a GOP Group of Picture
  • a picture unit or a tile obtained by dividing a picture using a plurality of terminals that have performed shooting and other terminals and servers that have not performed shooting as necessary.
  • Distributed processing is performed by assigning encoding processing in units or the like. Thereby, delay can be reduced and real-time property can be realized.
  • the server may manage and / or instruct the video data captured by each terminal to refer to each other.
  • the encoded data from each terminal may be received by the server and the reference relationship may be changed among a plurality of data, or the picture itself may be corrected or replaced to be encoded again. This makes it possible to generate a stream with improved quality and efficiency of each piece of data.
  • the server may distribute the video data after performing transcoding to change the encoding method of the video data.
  • the server may convert the MPEG encoding system to the VP encoding. 264. It may be converted into H.265.
  • the encoding process can be performed by a terminal or one or more servers. Therefore, in the following, description such as “server” or “terminal” is used as the subject performing processing, but part or all of processing performed by the server may be performed by the terminal, or processing performed by the terminal may be performed. Some or all may be performed at the server. The same applies to the decoding process.
  • the server not only encodes a two-dimensional moving image, but also encodes a still image automatically based on a scene analysis of the moving image or at a time specified by the user and transmits it to the receiving terminal. Also good.
  • the server can acquire the relative positional relationship between the photographing terminals, the server obtains the three-dimensional shape of the scene based on not only the two-dimensional moving image but also the video obtained by photographing the same scene from different angles. Can be generated.
  • the server may separately encode the three-dimensional data generated by the point cloud or the like, and the video to be transmitted to the receiving terminal based on the result of recognizing or tracking the person or the object using the three-dimensional data.
  • the images may be selected or reconstructed from videos captured by a plurality of terminals.
  • the user can arbitrarily select each video corresponding to each photographing terminal and enjoy a scene, or can display a video of an arbitrary viewpoint from three-dimensional data reconstructed using a plurality of images or videos. You can also enjoy the clipped content.
  • sound is collected from a plurality of different angles, and the server may multiplex and transmit sound from a specific angle or space according to the video.
  • the server may create viewpoint images for the right eye and the left eye, respectively, and perform encoding that allows reference between each viewpoint video by Multi-View Coding (MVC) or the like. You may encode as another stream, without referring. At the time of decoding another stream, it is preferable to reproduce in synchronization with each other so that a virtual three-dimensional space is reproduced according to the viewpoint of the user.
  • MVC Multi-View Coding
  • the server superimposes virtual object information in the virtual space on the camera information in the real space based on the three-dimensional position or the movement of the user's viewpoint.
  • the decoding device may acquire or hold virtual object information and three-dimensional data, generate a two-dimensional image according to the movement of the user's viewpoint, and create superimposition data by connecting them smoothly.
  • the decoding device transmits the movement of the user's viewpoint to the server in addition to the request for the virtual object information, and the server creates superimposition data according to the movement of the viewpoint received from the three-dimensional data held in the server,
  • the superimposed data may be encoded and distributed to the decoding device.
  • the superimposed data has an ⁇ value indicating transparency in addition to RGB
  • the server sets the ⁇ value of a portion other than the object created from the three-dimensional data to 0 or the like, and the portion is transparent. May be encoded.
  • the server may generate data in which a RGB value of a predetermined value is set as the background, such as a chroma key, and the portion other than the object is set to the background color.
  • the decryption processing of the distributed data may be performed at each terminal as a client, may be performed on the server side, or may be performed in a shared manner.
  • a terminal may once send a reception request to the server, receive content corresponding to the request at another terminal, perform a decoding process, and transmit a decoded signal to a device having a display.
  • a part of a region such as a tile in which a picture is divided may be decoded and displayed on a viewer's personal terminal while receiving large-size image data on a TV or the like. Accordingly, it is possible to confirm at hand the area in which the person is responsible or the area to be confirmed in more detail while sharing the whole image.
  • access to encoded data on the network such as when the encoded data is cached in a server that can be accessed from the receiving terminal in a short time, or copied to the edge server in the content delivery service. It is also possible to switch the bit rate of received data based on ease.
  • the content switching will be described using a scalable stream that is compression-encoded by applying the moving image encoding method shown in each of the above embodiments shown in FIG.
  • the server may have a plurality of streams of the same content and different quality as individual streams, but the temporal / spatial scalable implementation realized by dividing into layers as shown in the figure.
  • the configuration may be such that the content is switched by utilizing the characteristics of the stream.
  • the decoding side decides which layer to decode according to internal factors such as performance and external factors such as the state of communication bandwidth, so that the decoding side can combine low-resolution content and high-resolution content. You can switch freely and decrypt. For example, when the user wants to continue watching the video that was viewed on the smartphone ex115 while moving on a device such as an Internet TV after returning home, the device only has to decode the same stream to a different layer, so the load on the server side Can be reduced.
  • the enhancement layer includes meta information based on image statistical information, etc., in addition to the configuration in which the picture is encoded for each layer and the enhancement layer exists above the base layer.
  • the decoding side may generate content with high image quality by super-resolution of the base layer picture based on the meta information.
  • Super-resolution may be either improvement of the SN ratio at the same resolution or enlargement of the resolution.
  • the meta information includes information for specifying a linear or non-linear filter coefficient used for super-resolution processing, or information for specifying a parameter value in filter processing, machine learning, or least square calculation used for super-resolution processing. .
  • the picture may be divided into tiles or the like according to the meaning of the object in the image, and the decoding side may select only a part of the region by selecting the tile to be decoded.
  • the decoding side can determine the position of the desired object based on the meta information. Can be identified and the tile containing the object can be determined.
  • the meta information is stored using a data storage structure different from the pixel data such as the SEI message in HEVC. This meta information indicates, for example, the position, size, or color of the main object.
  • meta information may be stored in units composed of a plurality of pictures, such as streams, sequences, or random access units.
  • the decoding side can acquire the time when the specific person appears in the video, etc., and can match the picture in which the object exists and the position of the object in the picture by combining with the information in units of pictures.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of a web page display screen on the computer ex111 or the like.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a display screen example of a web page on the smartphone ex115 or the like.
  • the web page may include a plurality of link images that are links to the image content, and the appearance differs depending on the browsing device. When a plurality of link images are visible on the screen, the display device until the user explicitly selects the link image, or until the link image approaches the center of the screen or the entire link image enters the screen.
  • the (decoding device) displays a still image or an I picture included in each content as a link image, displays a video like a gif animation with a plurality of still images or I pictures, or receives only a base layer to receive a video. Are decoded and displayed.
  • the display device When the link image is selected by the user, the display device decodes the base layer with the highest priority. If there is information indicating that the HTML constituting the web page is scalable content, the display device may decode up to the enhancement layer. Also, in order to ensure real-time properties, the display device only decodes forward reference pictures (I picture, P picture, forward reference only B picture) before being selected or when the communication band is very strict. In addition, the delay between the decoding time of the first picture and the display time (delay from the start of content decoding to the start of display) can be reduced by displaying. Further, the display device may intentionally ignore the reference relationship of pictures and roughly decode all B pictures and P pictures with forward reference, and perform normal decoding as the number of received pictures increases over time.
  • forward reference pictures I picture, P picture, forward reference only B picture
  • the receiving terminal when transmitting and receiving still image or video data such as two-dimensional or three-dimensional map information for automatic driving or driving support of a car, the receiving terminal adds meta data to image data belonging to one or more layers. Weather or construction information may also be received and decoded in association with each other. The meta information may belong to a layer or may be simply multiplexed with image data.
  • the receiving terminal since the car, drone, airplane, or the like including the receiving terminal moves, the receiving terminal transmits the position information of the receiving terminal at the time of the reception request, thereby seamless reception and decoding while switching the base stations ex106 to ex110. Can be realized.
  • the receiving terminal can dynamically switch how much meta-information is received or how much map information is updated according to the user's selection, the user's situation, or the communication band state. become.
  • the encoded information transmitted by the user can be received, decoded and reproduced in real time by the client.
  • the content supply system ex100 can perform not only high-quality and long-time content by a video distributor but also unicast or multicast distribution of low-quality and short-time content by an individual. Moreover, such personal contents are expected to increase in the future.
  • the server may perform the encoding process after performing the editing process. This can be realized, for example, with the following configuration.
  • the server After shooting, the server performs recognition processing such as shooting error, scene search, semantic analysis, and object detection from the original image or encoded data. Then, the server manually or automatically corrects out-of-focus or camera shake based on the recognition result, or selects a less important scene such as a scene whose brightness is lower than that of other pictures or is out of focus. Edit such as deleting, emphasizing the edge of an object, and changing the hue.
  • the server encodes the edited data based on the editing result. It is also known that if the shooting time is too long, the audience rating will decrease, and the server will move not only in the less important scenes as described above, but also in motion according to the shooting time. A scene with few images may be automatically clipped based on the image processing result. Alternatively, the server may generate and encode a digest based on the result of the semantic analysis of the scene.
  • the server may change and encode the face of the person in the periphery of the screen or the inside of the house into an unfocused image.
  • the server recognizes whether or not a face of a person different from the person registered in advance is shown in the encoding target image, and if so, performs processing such as applying a mosaic to the face part. May be.
  • the user designates a person or background area that the user wants to process an image from the viewpoint of copyright, etc., and the server replaces the designated area with another video or blurs the focus. It is also possible to perform such processing. If it is a person, the face image can be replaced while tracking the person in the moving image.
  • the decoding device first receives the base layer with the highest priority and performs decoding and reproduction, depending on the bandwidth.
  • the decoding device may receive the enhancement layer during this time, and may play back high-quality video including the enhancement layer when played back twice or more, such as when playback is looped.
  • a stream that is scalable in this way can provide an experience in which the stream becomes smarter and the image is improved gradually, although it is a rough moving picture when it is not selected or at the beginning of viewing.
  • the same experience can be provided even if the coarse stream played back the first time and the second stream coded with reference to the first video are configured as one stream. .
  • these encoding or decoding processes are generally processed in the LSI ex500 included in each terminal.
  • the LSI ex500 may be configured as a single chip or a plurality of chips.
  • moving image encoding or decoding software is incorporated into some recording medium (CD-ROM, flexible disk, hard disk, etc.) that can be read by the computer ex111 and the like, and encoding or decoding processing is performed using the software. Also good.
  • moving image data acquired by the camera may be transmitted. The moving image data at this time is data encoded by the LSI ex500 included in the smartphone ex115.
  • the LSI ex500 may be configured to download and activate application software.
  • the terminal first determines whether the terminal is compatible with the content encoding method or has a specific service execution capability. If the terminal does not support the content encoding method or does not have the capability to execute a specific service, the terminal downloads a codec or application software, and then acquires and reproduces the content.
  • the content supply system ex100 via the Internet ex101, but also a digital broadcasting system, at least the moving image encoding device (image encoding device) or the moving image decoding device (image decoding device) of the above embodiments. Any of these can be incorporated.
  • the unicasting of the content supply system ex100 is suitable for multicasting because it uses a satellite or the like to transmit and receive multiplexed data in which video and sound are multiplexed on broadcasting radio waves.
  • the same application is possible for the encoding process and the decoding process.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating the smartphone ex115.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a configuration example of the smartphone ex115.
  • the smartphone ex115 receives the antenna ex450 for transmitting / receiving radio waves to / from the base station ex110, the camera unit ex465 capable of taking video and still images, the video captured by the camera unit ex465, and the antenna ex450.
  • a display unit ex458 for displaying data obtained by decoding the video or the like.
  • the smartphone ex115 further includes an operation unit ex466 that is a touch panel or the like, a voice output unit ex457 that is a speaker or the like for outputting voice or sound, a voice input unit ex456 that is a microphone or the like for inputting voice, and photographing.
  • Memory unit ex467 that can store encoded video or still image, recorded audio, received video or still image, encoded data such as mail, or decoded data, and a user, and network
  • An external memory may be used instead of the memory unit ex467.
  • a main control unit ex460 that comprehensively controls the display unit ex458, the operation unit ex466, and the like, a power supply circuit unit ex461, an operation input control unit ex462, a video signal processing unit ex455, a camera interface unit ex463, a display control unit ex459, a modulation / Demodulation unit ex452, multiplexing / demultiplexing unit ex453, audio signal processing unit ex454, slot unit ex464, and memory unit ex467 are connected via bus ex470.
  • the power supply circuit unit ex461 starts up the smartphone ex115 in an operable state by supplying power from the battery pack to each unit.
  • the smartphone ex115 performs processing such as calling and data communication based on the control of the main control unit ex460 having a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
  • the voice signal picked up by the voice input unit ex456 is converted into a digital voice signal by the voice signal processing unit ex454, spread spectrum processing is performed by the modulation / demodulation unit ex452, and digital / analog conversion is performed by the transmission / reception unit ex451.
  • the data is transmitted via the antenna ex450.
  • the received data is amplified and subjected to frequency conversion processing and analog-digital conversion processing, spectrum despreading processing is performed by the modulation / demodulation unit ex452, and converted to analog audio signal by the audio signal processing unit ex454, and then this is output to the audio output unit ex457.
  • text, still image, or video data is sent to the main control unit ex460 via the operation input control unit ex462 by the operation of the operation unit ex466 of the main body unit, and transmission / reception processing is performed similarly.
  • the video signal processing unit ex455 uses the video signal stored in the memory unit ex467 or the video signal input from the camera unit ex465 as described above.
  • the video data is compressed and encoded by the moving image encoding method shown in the form, and the encoded video data is sent to the multiplexing / demultiplexing unit ex453.
  • the audio signal processing unit ex454 encodes the audio signal picked up by the audio input unit ex456 while the camera unit ex465 captures a video or a still image, and sends the encoded audio data to the multiplexing / separating unit ex453. To do.
  • the multiplexing / demultiplexing unit ex453 multiplexes the encoded video data and the encoded audio data by a predetermined method, and the modulation / demodulation unit (modulation / demodulation circuit unit) ex452 and the modulation / demodulation unit ex451 perform modulation processing and conversion.
  • the data is processed and transmitted via the antenna ex450.
  • the multiplexing / demultiplexing unit ex453 performs multiplexing By separating the data, the multiplexed data is divided into a bit stream of video data and a bit stream of audio data, and the encoded video data is supplied to the video signal processing unit ex455 via the synchronization bus ex470. The converted audio data is supplied to the audio signal processing unit ex454.
  • the video signal processing unit ex455 decodes the video signal by the video decoding method corresponding to the video encoding method shown in each of the above embodiments, and is linked from the display unit ex458 via the display control unit ex459.
  • a video or still image included in the moving image file is displayed.
  • the audio signal processing unit ex454 decodes the audio signal, and the audio is output from the audio output unit ex457. Since real-time streaming is widespread, depending on the user's situation, there may be occasions where audio playback is not socially appropriate. Therefore, it is desirable that the initial value is a configuration in which only the video data is reproduced without reproducing the audio signal. Audio may be synchronized and played back only when the user performs an operation such as clicking on video data.
  • the smartphone ex115 has been described here as an example, in addition to a transmission / reception terminal having both an encoder and a decoder as a terminal, a transmission terminal having only an encoder and a reception having only a decoder There are three possible mounting formats: terminals.
  • terminals In the digital broadcasting system, it has been described as receiving or transmitting multiplexed data in which audio data or the like is multiplexed with video data.
  • multiplexed data includes character data related to video in addition to audio data. Multiplexing may be performed, and video data itself may be received or transmitted instead of multiplexed data.
  • the terminal often includes a GPU. Therefore, a configuration may be adopted in which a wide area is processed in a lump by utilizing the performance of the GPU by using a memory shared by the CPU and the GPU or a memory whose addresses are managed so as to be used in common. As a result, the encoding time can be shortened, real-time performance can be ensured, and low delay can be realized. In particular, it is efficient to perform motion search, deblocking filter, SAO (Sample Adaptive Offset), and transformation / quantization processing in batches in units of pictures or the like instead of the CPU.
  • SAO Sample Adaptive Offset
  • This aspect may be implemented in combination with at least a part of other aspects in the present disclosure.
  • a part of the processing, a part of the configuration of the apparatus, a part of the syntax, and the like described in the flowchart of this aspect may be combined with another aspect.
  • the present disclosure can be used for, for example, a television receiver, a digital video recorder, a car navigation, a mobile phone, a digital camera, a digital video camera, a video conference system, or an electronic mirror.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

Abstract

符号化装置（１００）は、メモリ（１６２）と、回路（１６０）とを備え、回路（１６０）は、メモリ（１６２）を用いて、第１動作モードでは、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し（Ｓ１１２）、予測ブロック単位で、導出された第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い（Ｓ１１３）、第２動作モードでは、予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し（Ｓ１１４）、サブブロック単位で、第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う（Ｓ１１５）。

Description

符号化装置、復号装置、符号化方法及び復号方法
　本開示は、符号化装置、復号装置、符号化方法及び復号方法に関する。
　従来、動画像を符号化するための規格として、Ｈ．２６５が存在する。Ｈ．２６５は、ＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ）とも呼ばれる。
Ｈ．２６５（ＩＳＯ／ＩＥＣ　２３００８－２　ＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ））
　このような、符号化方法及び復号方法では、処理量を低減できることが望まれている。
　本開示は、処理量を低減できる復号装置、符号化装置、復号方法又は符号化方法を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る符号化装置は、回路と、メモリとを備え、前記回路は、前記メモリを用いて、第１動作モードでは、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、第２動作モードでは、前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う。
　本開示の一態様に係る復号装置は、回路と、メモリとを備え、前記回路は、前記メモリを用いて、第１動作モードでは、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、第２動作モードでは、前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う。
　なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、コンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、及び、記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示は、処理量を低減できる復号装置、符号化装置、復号方法又は符号化方法を提供できる。
図１は、実施の形態１に係る符号化装置の機能構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１におけるブロック分割の一例を示す図である。 図３は、各変換タイプに対応する変換基底関数を示す表である。 図４Ａは、ＡＬＦで用いられるフィルタの形状の一例を示す図である。 図４Ｂは、ＡＬＦで用いられるフィルタの形状の他の一例を示す図である。 図４Ｃは、ＡＬＦで用いられるフィルタの形状の他の一例を示す図である。 図５Ａは、イントラ予測における６７個のイントラ予測モードを示す図である。 図５Ｂは、ＯＢＭＣ処理による予測画像補正処理の概要を説明するためのフローチャートである。 図５Ｃは、ＯＢＭＣ処理による予測画像補正処理の概要を説明するための概念図である。 図５Ｄは、ＦＲＵＣの一例を示す図である。 図６は、動き軌道に沿う２つのブロック間でのパターンマッチング（バイラテラルマッチング）を説明するための図である。 図７は、カレントピクチャ内のテンプレートと参照ピクチャ内のブロックとの間でのパターンマッチング（テンプレートマッチング）を説明するための図である。 図８は、等速直線運動を仮定したモデルを説明するための図である。 図９Ａは、複数の隣接ブロックの動きベクトルに基づくサブブロック単位の動きベクトルの導出を説明するための図である。 図９Ｂは、マージモードによる動きベクトル導出処理の概要を説明するための図である。 図９Ｃは、ＤＭＶＲ処理の概要を説明するための概念図である。 図９Ｄは、ＬＩＣ処理による輝度補正処理を用いた予測画像生成方法の概要を説明するための図である。 図１０は、実施の形態１に係る復号装置の機能構成を示すブロック図である。 図１１は、比較例１に係る画面間予測処理のフローチャートである。 図１２は、比較例２に係る画面間予測処理のフローチャートである。 図１３は、実施の形態１に係る画面間予測処理のフローチャートである。 図１４は、実施の形態１の変形例に係る画面間予測処理のフローチャートである。 図１５は、実施の形態１の変形例に係る符号化処理及び復号処理のフローチャートである。 図１６は、実施の形態１に係るテンプレートＦＲＵＣ方式を示す概念図である。 図１７は、実施の形態１に係るバイラテラルＦＲＵＣ方式を示す概念図である。 図１８は、実施の形態１に係るＦＲＵＣ方式で動きベクトルを導出する動作を示すフローチャートである。 図１９は、実施の形態１に係るＢＩＯ処理を示す概念図である。 図２０は、実施の形態１に係るＢＩＯ処理を示すフローチャートである。 図２１は、実施の形態１に係る符号化装置の実装例を示すブロック図である。 図２２は、実施の形態１に係る復号装置の実装例を示すブロック図である。 図２３は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムの全体構成図である。 図２４は、スケーラブル符号化時の符号化構造の一例を示す図である。 図２５は、スケーラブル符号化時の符号化構造の一例を示す図である。 図２６は、ｗｅｂページの表示画面例を示す図である。 図２７は、ｗｅｂページの表示画面例を示す図である。 図２８は、スマートフォンの一例を示す図である。 図２９は、スマートフォンの構成例を示すブロック図である。
　本開示の一態様に係る符号化装置は、回路と、メモリとを備え、前記回路は、前記メモリを用いて、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第１画面間予測方式により第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行う。
　これによれば、当該符号化装置は、第１画面間予測方式による動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。よって、当該符号化装置は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　例えば、前記回路は、前記メモリを用いて、さらに、前記予測ブロック単位で、対象予測ブロックと、参照ピクチャに含まれる領域の再構成画像との適合度合いを用いる第２画面間予測方式により第２動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第２動き補償処理を行い、前記第２動きベクトルを特定するための情報を含む符号化ビットストリームを生成してもよい。
　これによれば、第１画面間予測方式が用いられる場合と、第２画面間予測方式が用いられる場合とにおいて、動き補償処理の処理単位を同一にできる。これにより、動き補償処理の実装を容易化できる。
　例えば、前記第１画面間予測方式における前記２つの領域は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域と、参照ピクチャ内の領域、又は、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域であってもよい。
　本開示の一態様に係る復号装置は、回路と、メモリとを備え、前記回路は、前記メモリを用いて、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第１画面間予測方式により第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行う。
　これによれば、当該復号装置は、第１画面間予測方式による動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。よって、当該復号装置は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　例えば、前記回路は、前記メモリを用いて、さらに、符号化ビットストリームから、第２動きベクトルを前記予測ブロック単位で特定するための情報を取得し、前記予測ブロック単位で、前記情報を用いた第２画面間予測方式により前記第２動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第２動き補償処理を行ってもよい。
　これによれば、第１画面間予測方式が用いられる場合と、第２画面間予測方式が用いられる場合とにおいて、動き補償処理の処理単位を同一にできる。これにより、動き補償処理の実装を容易化できる。
　例えば、前記第１画面間予測方式における前記２つの領域は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域と、参照ピクチャ内の領域、又は、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域であってもよい。
　本開示の一態様に係る符号化方法は、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第１画面間予測方式により第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する動き補償処理を行う。
　これによれば、当該符号化方法は、第１画面間予測方式による動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。よって、当該符号化方法は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　本開示の一態様に係る復号方法は、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第１画面間予測方式により第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する動き補償処理を行う。
　これによれば、当該復号方法は、第１画面間予測方式による動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。よって、当該復号方法は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　本開示の一態様に係る符号化装置は、回路と、メモリとを備え、前記回路は、前記メモリを用いて、第１動作モードでは、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、第２動作モードでは、前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う。
　これによれば、当該符号化装置は、第１動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。また、当該符号化装置は、第２動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第２動き補償処理をサブブロック単位で行う。ここで、第２動き補償処理は、輝度の空間的な勾配を参照しないため第１動き補償処理に比べて処理量が少ない。さらに、当該符号化装置は、このような２つの動作モードを有することで符号化効率を向上できる。このように、当該符号化装置は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　例えば、前記回路は、前記第１動作モードでは、第１画面間予測方式により、前記予測ブロック単位で前記第１動きベクトルを導出し、前記第２動作モードでは、前記第１画面間予測方式と異なる第２画面間予測方式により、前記サブブロック単位で前記第２動きベクトルを導出してもよい。
　例えば、前記第２画面間予測方式は、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる画面間予測方式であってもよい。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、前記第１画面間予測方式は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域の再構成画像と、参照ピクチャ内の領域の再構成画像との適合度合いを用いる第３画面間予測方式と、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第４画面間予測方式とのうちの一方であり、前記第２画面間予測方式は、前記第３画面間予測方式と前記第４画面間予測方式とのうちの他方であってもよい。
　例えば、前記第１画面間予測方式は前記第３画面間予測方式であり、前記第２画面間予測方式は前記第４画面間予測方式であってもよい。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、前記第１画面間予測方式は、対象予測ブロックと、参照ピクチャに含まれる領域の再構成画像との適合度合いを用いる画面間予測方式であり、導出された前記第１動きベクトルを特定するための情報を含む符号化ビットストリームが生成されてもよい。
　本開示の一態様に係る復号装置は、回路と、メモリとを備え、前記回路は、前記メモリを用いて、第１動作モードでは、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、第２動作モードでは、前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う。
　これによれば、当該復号装置は、第１動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。また、当該復号装置は、第２動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第２動き補償処理をサブブロック単位で行う。ここで、第２動き補償処理は、輝度の空間的な勾配を参照しないため第１動き補償処理に比べて処理量が少ない。さらに、当該復号装置は、このような２つの動作モードを有することで符号化効率を向上できる。このように、当該符号化装置は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　例えば、前記回路は、前記第１動作モードでは、第１画面間予測方式により、前記予測ブロック単位で前記第１動きベクトルを導出し、前記第２動作モードでは、前記第１画面間予測方式と異なる第２画面間予測方式により、前記サブブロック単位で前記第２動きベクトルを導出してもよい。
　例えば、前記第２画面間予測方式は、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる画面間予測方式であってもよい。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、前記第１画面間予測方式は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域の再構成画像と、参照ピクチャ内の領域の再構成画像との適合度合いを用いる第３画面間予測方式と、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第４画面間予測方式とのうちの一方であり、前記第２画面間予測方式は、前記第３画面間予測方式と前記第４画面間予測方式とのうちの他方であってもよい。
　例えば、前記第１画面間予測方式は前記第３画面間予測方式であり、前記第２画面間予測方式は前記第４画面間予測方式であってもよい。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、前記第１画面間予測方式では、符号化ビットストリームから、前記第１動きベクトルを前記予測ブロック単位で特定するための情報を取得し、前記情報を用いて前記第１動きベクトルを導出してもよい。
　本開示の一態様に係る符号化方法は、第１動作モードでは、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、第２動作モードでは、前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う。
　これによれば、当該符号化方法は、第１動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。また、当該符号化方法は、第２動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第２動き補償処理をサブブロック単位で行う。ここで、第２動き補償処理は、輝度の空間的な勾配を参照しないため第１動き補償処理に比べて処理量が少ない。さらに、当該符号化方法は、このような２つの動作モードを有することで符号化効率を向上できる。このように、当該符号化方法は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　本開示の一態様に係る復号方法は、第１動作モードでは、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、第２動作モードでは、前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う。
　これによれば、当該復号方法は、第１動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。また、当該復号方法は、第２動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第２動き補償処理をサブブロック単位で行う。ここで、第２動き補償処理は、輝度の空間的な勾配を参照しないため第１動き補償処理に比べて処理量が少ない。さらに、当該復号方法は、このような２つの動作モードを有することで符号化効率を向上できる。このように、当該符号化方法は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　さらに、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、コンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、及び、記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　以下、実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態１）
　まず、後述する本開示の各態様で説明する処理および／または構成を適用可能な符号化装置および復号化装置の一例として、実施の形態１の概要を説明する。ただし、実施の形態１は、本開示の各態様で説明する処理および／または構成を適用可能な符号化装置および復号化装置の一例にすぎず、本開示の各態様で説明する処理および／または構成は、実施の形態１とは異なる符号化装置および復号化装置においても実施可能である。
　実施の形態１に対して本開示の各態様で説明する処理および／または構成を適用する場合、例えば以下のいずれかを行ってもよい。
　（１）実施の形態１の符号化装置または復号化装置に対して、当該符号化装置または復号化装置を構成する複数の構成要素のうち、本開示の各態様で説明する構成要素に対応する構成要素を、本開示の各態様で説明する構成要素に置き換えること
　（２）実施の形態１の符号化装置または復号化装置に対して、当該符号化装置または復号化装置を構成する複数の構成要素のうち一部の構成要素について機能または実施する処理の追加、置き換え、削除などの任意の変更を施した上で、本開示の各態様で説明する構成要素に対応する構成要素を、本開示の各態様で説明する構成要素に置き換えること
　（３）実施の形態１の符号化装置または復号化装置が実施する方法に対して、処理の追加、および／または当該方法に含まれる複数の処理のうちの一部の処理について置き換え、削除などの任意の変更を施した上で、本開示の各態様で説明する処理に対応する処理を、本開示の各態様で説明する処理に置き換えること
　（４）実施の形態１の符号化装置または復号化装置を構成する複数の構成要素のうちの一部の構成要素を、本開示の各態様で説明する構成要素、本開示の各態様で説明する構成要素が備える機能の一部を備える構成要素、または本開示の各態様で説明する構成要素が実施する処理の一部を実施する構成要素と組み合わせて実施すること
　（５）実施の形態１の符号化装置または復号化装置を構成する複数の構成要素のうちの一部の構成要素が備える機能の一部を備える構成要素、または実施の形態１の符号化装置または復号化装置を構成する複数の構成要素のうちの一部の構成要素が実施する処理の一部を実施する構成要素を、本開示の各態様で説明する構成要素、本開示の各態様で説明する構成要素が備える機能の一部を備える構成要素、または本開示の各態様で説明する構成要素が実施する処理の一部を実施する構成要素と組み合わせて実施すること
　（６）実施の形態１の符号化装置または復号化装置が実施する方法に対して、当該方法に含まれる複数の処理のうち、本開示の各態様で説明する処理に対応する処理を、本開示の各態様で説明する処理に置き換えること
　（７）実施の形態１の符号化装置または復号化装置が実施する方法に含まれる複数の処理のうちの一部の処理を、本開示の各態様で説明する処理と組み合わせて実施すること
　なお、本開示の各態様で説明する処理および／または構成の実施の仕方は、上記の例に限定されるものではない。例えば、実施の形態１において開示する動画像／画像符号化装置または動画像／画像復号化装置とは異なる目的で利用される装置において実施されてもよいし、各態様において説明した処理および／または構成を単独で実施してもよい。また、異なる態様において説明した処理および／または構成を組み合わせて実施してもよい。
　［符号化装置の概要］
　まず、実施の形態１に係る符号化装置の概要を説明する。図１は、実施の形態１に係る符号化装置１００の機能構成を示すブロック図である。符号化装置１００は、動画像／画像をブロック単位で符号化する動画像／画像符号化装置である。
　図１に示すように、符号化装置１００は、画像をブロック単位で符号化する装置であって、分割部１０２と、減算部１０４と、変換部１０６と、量子化部１０８と、エントロピー符号化部１１０と、逆量子化部１１２と、逆変換部１１４と、加算部１１６と、ブロックメモリ１１８と、ループフィルタ部１２０と、フレームメモリ１２２と、イントラ予測部１２４と、インター予測部１２６と、予測制御部１２８と、を備える。
　符号化装置１００は、例えば、汎用プロセッサ及びメモリにより実現される。この場合、メモリに格納されたソフトウェアプログラムがプロセッサにより実行されたときに、プロセッサは、分割部１０２、減算部１０４、変換部１０６、量子化部１０８、エントロピー符号化部１１０、逆量子化部１１２、逆変換部１１４、加算部１１６、ループフィルタ部１２０、イントラ予測部１２４、インター予測部１２６及び予測制御部１２８として機能する。また、符号化装置１００は、分割部１０２、減算部１０４、変換部１０６、量子化部１０８、エントロピー符号化部１１０、逆量子化部１１２、逆変換部１１４、加算部１１６、ループフィルタ部１２０、イントラ予測部１２４、インター予測部１２６及び予測制御部１２８に対応する専用の１以上の電子回路として実現されてもよい。
　以下に、符号化装置１００に含まれる各構成要素について説明する。
　［分割部］
　分割部１０２は、入力動画像に含まれる各ピクチャを複数のブロックに分割し、各ブロックを減算部１０４に出力する。例えば、分割部１０２は、まず、ピクチャを固定サイズ（例えば１２８ｘ１２８）のブロックに分割する。この固定サイズのブロックは、符号化ツリーユニット（ＣＴＵ）と呼ばれることがある。そして、分割部１０２は、再帰的な四分木（ｑｕａｄｔｒｅｅ）及び／又は二分木（ｂｉｎａｒｙ　ｔｒｅｅ）ブロック分割に基づいて、固定サイズのブロックの各々を可変サイズ（例えば６４ｘ６４以下）のブロックに分割する。この可変サイズのブロックは、符号化ユニット（ＣＵ）、予測ユニット（ＰＵ）あるいは変換ユニット（ＴＵ）と呼ばれることがある。なお、本実施の形態では、ＣＵ、ＰＵ及びＴＵは区別される必要はなく、ピクチャ内の一部又はすべてのブロックがＣＵ、ＰＵ、ＴＵの処理単位となってもよい。
　図２は、実施の形態１におけるブロック分割の一例を示す図である。図２において、実線は四分木ブロック分割によるブロック境界を表し、破線は二分木ブロック分割によるブロック境界を表す。
　ここでは、ブロック１０は、１２８ｘ１２８画素の正方形ブロック（１２８ｘ１２８ブロック）である。この１２８ｘ１２８ブロック１０は、まず、４つの正方形の６４ｘ６４ブロックに分割される（四分木ブロック分割）。
　左上の６４ｘ６４ブロックは、さらに２つの矩形の３２ｘ６４ブロックに垂直に分割され、左の３２ｘ６４ブロックはさらに２つの矩形の１６ｘ６４ブロックに垂直に分割される（二分木ブロック分割）。その結果、左上の６４ｘ６４ブロックは、２つの１６ｘ６４ブロック１１、１２と、３２ｘ６４ブロック１３とに分割される。
　右上の６４ｘ６４ブロックは、２つの矩形の６４ｘ３２ブロック１４、１５に水平に分割される（二分木ブロック分割）。
　左下の６４ｘ６４ブロックは、４つの正方形の３２ｘ３２ブロックに分割される（四分木ブロック分割）。４つの３２ｘ３２ブロックのうち左上のブロック及び右下のブロックはさらに分割される。左上の３２ｘ３２ブロックは、２つの矩形の１６ｘ３２ブロックに垂直に分割され、右の１６ｘ３２ブロックはさらに２つの１６ｘ１６ブロックに水平に分割される（二分木ブロック分割）。右下の３２ｘ３２ブロックは、２つの３２ｘ１６ブロックに水平に分割される（二分木ブロック分割）。その結果、左下の６４ｘ６４ブロックは、１６ｘ３２ブロック１６と、２つの１６ｘ１６ブロック１７、１８と、２つの３２ｘ３２ブロック１９、２０と、２つの３２ｘ１６ブロック２１、２２とに分割される。
　右下の６４ｘ６４ブロック２３は分割されない。
　以上のように、図２では、ブロック１０は、再帰的な四分木及び二分木ブロック分割に基づいて、１３個の可変サイズのブロック１１～２３に分割される。このような分割は、ＱＴＢＴ（ｑｕａｄ－ｔｒｅｅ　ｐｌｕｓ　ｂｉｎａｒｙ　ｔｒｅｅ）分割と呼ばれることがある。
　なお、図２では、１つのブロックが４つ又は２つのブロックに分割されていたが（四分木又は二分木ブロック分割）、分割はこれに限定されない。例えば、１つのブロックが３つのブロックに分割されてもよい（三分木ブロック分割）。このような三分木ブロック分割を含む分割は、ＭＢＴ（ｍｕｌｔｉ　ｔｙｐｅ　ｔｒｅｅ）分割と呼ばれることがある。
　［減算部］
　減算部１０４は、分割部１０２によって分割されたブロック単位で原信号（原サンプル）から予測信号（予測サンプル）を減算する。つまり、減算部１０４は、符号化対象ブロック（以下、カレントブロックという）の予測誤差（残差ともいう）を算出する。そして、減算部１０４は、算出された予測誤差を変換部１０６に出力する。
　原信号は、符号化装置１００の入力信号であり、動画像を構成する各ピクチャの画像を表す信号（例えば輝度（ｌｕｍａ）信号及び２つの色差（ｃｈｒｏｍａ）信号）である。以下において、画像を表す信号をサンプルともいうこともある。
　［変換部］
　変換部１０６は、空間領域の予測誤差を周波数領域の変換係数に変換し、変換係数を量子化部１０８に出力する。具体的には、変換部１０６は、例えば空間領域の予測誤差に対して予め定められた離散コサイン変換（ＤＣＴ）又は離散サイン変換（ＤＳＴ）を行う。
　なお、変換部１０６は、複数の変換タイプの中から適応的に変換タイプを選択し、選択された変換タイプに対応する変換基底関数（ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｂａｓｉｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて、予測誤差を変換係数に変換してもよい。このような変換は、ＥＭＴ（ｅｘｐｌｉｃｉｔ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｃｏｒｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）又はＡＭＴ（ａｄａｐｔｉｖｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）と呼ばれることがある。
　複数の変換タイプは、例えば、ＤＣＴ－ＩＩ、ＤＣＴ－Ｖ、ＤＣＴ－ＶＩＩＩ、ＤＳＴ－Ｉ及びＤＳＴ－ＶＩＩを含む。図３は、各変換タイプに対応する変換基底関数を示す表である。図３においてＮは入力画素の数を示す。これらの複数の変換タイプの中からの変換タイプの選択は、例えば、予測の種類（イントラ予測及びインター予測）に依存してもよいし、イントラ予測モードに依存してもよい。
　このようなＥＭＴ又はＡＭＴを適用するか否かを示す情報（例えばＡＭＴフラグと呼ばれる）及び選択された変換タイプを示す情報は、ＣＵレベルで信号化される。なお、これらの情報の信号化は、ＣＵレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えば、シーケンスレベル、ピクチャレベル、スライスレベル、タイルレベル又はＣＴＵレベル）であってもよい。
　また、変換部１０６は、変換係数（変換結果）を再変換してもよい。このような再変換は、ＡＳＴ（ａｄａｐｔｉｖｅ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）又はＮＳＳＴ（ｎｏｎ－ｓｅｐａｒａｂｌｅ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）と呼ばれることがある。例えば、変換部１０６は、イントラ予測誤差に対応する変換係数のブロックに含まれるサブブロック（例えば４ｘ４サブブロック）ごとに再変換を行う。ＮＳＳＴを適用するか否かを示す情報及びＮＳＳＴに用いられる変換行列に関する情報は、ＣＵレベルで信号化される。なお、これらの情報の信号化は、ＣＵレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えば、シーケンスレベル、ピクチャレベル、スライスレベル、タイルレベル又はＣＴＵレベル）であってもよい。
　ここで、Ｓｅｐａｒａｂｌｅな変換とは、入力の次元の数だけ方向ごとに分離して複数回変換を行う方式であり、Ｎｏｎ－Ｓｅｐａｒａｂｌｅな変換とは、入力が多次元であった際に２つ以上の次元をまとめて１次元とみなして、まとめて変換を行う方式である。
　例えば、Ｎｏｎ－Ｓｅｐａｒａｂｌｅな変換の１例として、入力が４×４のブロックであった場合にはそれを１６個の要素を持ったひとつの配列とみなし、その配列に対して１６×１６の変換行列で変換処理を行うようなものが挙げられる。
　また、同様に４×４の入力ブロックを１６個の要素を持ったひとつの配列とみなした後に、その配列に対してＧｉｖｅｎｓ回転を複数回行うようなもの（Ｈｙｐｅｒｃｕｂｅ　Ｇｉｖｅｎｓ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）もＮｏｎ－Ｓｅｐａｒａｂｌｅな変換の例である。
　［量子化部］
　量子化部１０８は、変換部１０６から出力された変換係数を量子化する。具体的には、量子化部１０８は、カレントブロックの変換係数を所定の走査順序で走査し、走査された変換係数に対応する量子化パラメータ（ＱＰ）に基づいて当該変換係数を量子化する。そして、量子化部１０８は、カレントブロックの量子化された変換係数（以下、量子化係数という）をエントロピー符号化部１１０及び逆量子化部１１２に出力する。
　所定の順序は、変換係数の量子化／逆量子化のための順序である。例えば、所定の走査順序は、周波数の昇順（低周波から高周波の順）又は降順（高周波から低周波の順）で定義される。
　量子化パラメータとは、量子化ステップ（量子化幅）を定義するパラメータである。例えば、量子化パラメータの値が増加すれば量子化ステップも増加する。つまり、量子化パラメータの値が増加すれば量子化誤差が増大する。
　［エントロピー符号化部］
　エントロピー符号化部１１０は、量子化部１０８から入力である量子化係数を可変長符号化することにより符号化信号（符号化ビットストリーム）を生成する。具体的には、エントロピー符号化部１１０は、例えば、量子化係数を二値化し、二値信号を算術符号化する。
　［逆量子化部］
　逆量子化部１１２は、量子化部１０８からの入力である量子化係数を逆量子化する。具体的には、逆量子化部１１２は、カレントブロックの量子化係数を所定の走査順序で逆量子化する。そして、逆量子化部１１２は、カレントブロックの逆量子化された変換係数を逆変換部１１４に出力する。
　［逆変換部］
　逆変換部１１４は、逆量子化部１１２からの入力である変換係数を逆変換することにより予測誤差を復元する。具体的には、逆変換部１１４は、変換係数に対して、変換部１０６による変換に対応する逆変換を行うことにより、カレントブロックの予測誤差を復元する。そして、逆変換部１１４は、復元された予測誤差を加算部１１６に出力する。
　なお、復元された予測誤差は、量子化により情報が失われているので、減算部１０４が算出した予測誤差と一致しない。すなわち、復元された予測誤差には、量子化誤差が含まれている。
　［加算部］
　加算部１１６は、逆変換部１１４からの入力である予測誤差と予測制御部１２８からの入力である予測サンプルとを加算することによりカレントブロックを再構成する。そして、加算部１１６は、再構成されたブロックをブロックメモリ１１８及びループフィルタ部１２０に出力する。再構成ブロックは、ローカル復号ブロックと呼ばれることもある。
　［ブロックメモリ］
　ブロックメモリ１１８は、イントラ予測で参照されるブロックであって符号化対象ピクチャ（以下、カレントピクチャという）内のブロックを格納するための記憶部である。具体的には、ブロックメモリ１１８は、加算部１１６から出力された再構成ブロックを格納する。
　［ループフィルタ部］
　ループフィルタ部１２０は、加算部１１６によって再構成されたブロックにループフィルタを施し、フィルタされた再構成ブロックをフレームメモリ１２２に出力する。ループフィルタとは、符号化ループ内で用いられるフィルタ（インループフィルタ）であり、例えば、デブロッキング・フィルタ（ＤＦ）、サンプルアダプティブオフセット（ＳＡＯ）及びアダプティブループフィルタ（ＡＬＦ）などを含む。
　ＡＬＦでは、符号化歪みを除去するための最小二乗誤差フィルタが適用され、例えばカレントブロック内の２ｘ２サブブロックごとに、局所的な勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）の方向及び活性度（ａｃｔｉｖｉｔｙ）に基づいて複数のフィルタの中から選択された１つのフィルタが適用される。
　具体的には、まず、サブブロック（例えば２ｘ２サブブロック）が複数のクラス（例えば１５又は２５クラス）に分類される。サブブロックの分類は、勾配の方向及び活性度に基づいて行われる。例えば、勾配の方向値Ｄ（例えば０～２又は０～４）と勾配の活性値Ａ（例えば０～４）とを用いて分類値Ｃ（例えばＣ＝５Ｄ＋Ａ）が算出される。そして、分類値Ｃに基づいて、サブブロックが複数のクラス（例えば１５又は２５クラス）に分類される。
　勾配の方向値Ｄは、例えば、複数の方向（例えば水平、垂直及び２つの対角方向）の勾配を比較することにより導出される。また、勾配の活性値Ａは、例えば、複数の方向の勾配を加算し、加算結果を量子化することにより導出される。
　このような分類の結果に基づいて、複数のフィルタの中からサブブロックのためのフィルタが決定される。
　ＡＬＦで用いられるフィルタの形状としては例えば円対称形状が利用される。図４Ａ～図４Ｃは、ＡＬＦで用いられるフィルタの形状の複数の例を示す図である。図４Ａは、５ｘ５ダイヤモンド形状フィルタを示し、図４Ｂは、７ｘ７ダイヤモンド形状フィルタを示し、図４Ｃは、９ｘ９ダイヤモンド形状フィルタを示す。フィルタの形状を示す情報は、ピクチャレベルで信号化される。なお、フィルタの形状を示す情報の信号化は、ピクチャレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えば、シーケンスレベル、スライスレベル、タイルレベル、ＣＴＵレベル又はＣＵレベル）であってもよい。
　ＡＬＦのオン／オフは、例えば、ピクチャレベル又はＣＵレベルで決定される。例えば、輝度についてはＣＵレベルでＡＬＦを適用するか否かが決定され、色差についてはピクチャレベルでＡＬＦを適用するか否かが決定される。ＡＬＦのオン／オフを示す情報は、ピクチャレベル又はＣＵレベルで信号化される。なお、ＡＬＦのオン／オフを示す情報の信号化は、ピクチャレベル又はＣＵレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えば、シーケンスレベル、スライスレベル、タイルレベル又はＣＴＵレベル）であってもよい。
　選択可能な複数のフィルタ（例えば１５又は２５までのフィルタ）の係数セットは、ピクチャレベルで信号化される。なお、係数セットの信号化は、ピクチャレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えば、シーケンスレベル、スライスレベル、タイルレベル、ＣＴＵレベル、ＣＵレベル又はサブブロックレベル）であってもよい。
　［フレームメモリ］
　フレームメモリ１２２は、インター予測に用いられる参照ピクチャを格納するための記憶部であり、フレームバッファと呼ばれることもある。具体的には、フレームメモリ１２２は、ループフィルタ部１２０によってフィルタされた再構成ブロックを格納する。
　［イントラ予測部］
　イントラ予測部１２４は、ブロックメモリ１１８に格納されたカレントピクチャ内のブロックを参照してカレントブロックのイントラ予測（画面内予測ともいう）を行うことで、予測信号（イントラ予測信号）を生成する。具体的には、イントラ予測部１２４は、カレントブロックに隣接するブロックのサンプル（例えば輝度値、色差値）を参照してイントラ予測を行うことでイントラ予測信号を生成し、イントラ予測信号を予測制御部１２８に出力する。
　例えば、イントラ予測部１２４は、予め規定された複数のイントラ予測モードのうちの１つを用いてイントラ予測を行う。複数のイントラ予測モードは、１以上の非方向性予測モードと、複数の方向性予測モードと、を含む。
　１以上の非方向性予測モードは、例えばＨ．２６５／ＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ－Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ）規格（非特許文献１）で規定されたＰｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを含む。
　複数の方向性予測モードは、例えばＨ．２６５／ＨＥＶＣ規格で規定された３３方向の予測モードを含む。なお、複数の方向性予測モードは、３３方向に加えてさらに３２方向の予測モード（合計で６５個の方向性予測モード）を含んでもよい。図５Ａは、イントラ予測における６７個のイントラ予測モード（２個の非方向性予測モード及び６５個の方向性予測モード）を示す図である。実線矢印は、Ｈ．２６５／ＨＥＶＣ規格で規定された３３方向を表し、破線矢印は、追加された３２方向を表す。
　なお、色差ブロックのイントラ予測において、輝度ブロックが参照されてもよい。つまり、カレントブロックの輝度成分に基づいて、カレントブロックの色差成分が予測されてもよい。このようなイントラ予測は、ＣＣＬＭ（ｃｒｏｓｓ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｌｉｎｅａｒ　ｍｏｄｅｌ）予測と呼ばれることがある。このような輝度ブロックを参照する色差ブロックのイントラ予測モード（例えばＣＣＬＭモードと呼ばれる）は、色差ブロックのイントラ予測モードの１つとして加えられてもよい。
　イントラ予測部１２４は、水平／垂直方向の参照画素の勾配に基づいてイントラ予測後の画素値を補正してもよい。このような補正をともなうイントラ予測は、ＰＤＰＣ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｉｎｔｒａ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）と呼ばれることがある。ＰＤＰＣの適用の有無を示す情報（例えばＰＤＰＣフラグと呼ばれる）は、例えばＣＵレベルで信号化される。なお、この情報の信号化は、ＣＵレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えば、シーケンスレベル、ピクチャレベル、スライスレベル、タイルレベル又はＣＴＵレベル）であってもよい。
　［インター予測部］
　インター予測部１２６は、フレームメモリ１２２に格納された参照ピクチャであってカレントピクチャとは異なる参照ピクチャを参照してカレントブロックのインター予測（画面間予測ともいう）を行うことで、予測信号（インター予測信号）を生成する。インター予測は、カレントブロック又はカレントブロック内のサブブロック（例えば４ｘ４ブロック）の単位で行われる。例えば、インター予測部１２６は、カレントブロック又はサブブロックについて参照ピクチャ内で動き探索（ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）を行う。そして、インター予測部１２６は、動き探索により得られた動き情報（例えば動きベクトル）を用いて動き補償を行うことでカレントブロック又はサブブロックのインター予測信号を生成する。そして、インター予測部１２６は、生成されたインター予測信号を予測制御部１２８に出力する。
　動き補償に用いられた動き情報は信号化される。動きベクトルの信号化には、予測動きベクトル（ｍｏｔｉｏｎ　ｖｅｃｔｏｒ　ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ）が用いられてもよい。つまり、動きベクトルと予測動きベクトルとの間の差分が信号化されてもよい。
　なお、動き探索により得られたカレントブロックの動き情報だけでなく、隣接ブロックの動き情報も用いて、インター予測信号が生成されてもよい。具体的には、動き探索により得られた動き情報に基づく予測信号と、隣接ブロックの動き情報に基づく予測信号と、を重み付け加算することにより、カレントブロック内のサブブロック単位でインター予測信号が生成されてもよい。このようなインター予測（動き補償）は、ＯＢＭＣ（ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ　ｂｌｏｃｋ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）と呼ばれることがある。
　このようなＯＢＭＣモードでは、ＯＢＭＣのためのサブブロックのサイズを示す情報（例えばＯＢＭＣブロックサイズと呼ばれる）は、シーケンスレベルで信号化される。また、ＯＢＭＣモードを適用するか否かを示す情報（例えばＯＢＭＣフラグと呼ばれる）は、ＣＵレベルで信号化される。なお、これらの情報の信号化のレベルは、シーケンスレベル及びＣＵレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えばピクチャレベル、スライスレベル、タイルレベル、ＣＴＵレベル又はサブブロックレベル）であってもよい。
　ＯＢＭＣモードについて、より具体的に説明する。図５Ｂ及び図５Ｃは、ＯＢＭＣ処理による予測画像補正処理の概要を説明するためのフローチャート及び概念図である。
　まず、符号化対象ブロックに割り当てられた動きベクトル（ＭＶ）を用いて通常の動き補償による予測画像（Ｐｒｅｄ）を取得する。
　次に、符号化済みの左隣接ブロックの動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ）を符号化対象ブロックに適用して予測画像（Ｐｒｅｄ＿Ｌ）を取得し、前記予測画像とＰｒｅｄ＿Ｌとを重みを付けて重ね合わせることで予測画像の１回目の補正を行う。
　同様に、符号化済みの上隣接ブロックの動きベクトル（ＭＶ＿Ｕ）を符号化対象ブロックに適用して予測画像（Ｐｒｅｄ＿Ｕ）を取得し、前記１回目の補正を行った予測画像とＰｒｅｄ＿Ｕとを重みを付けて重ね合わせることで予測画像の２回目の補正を行い、それを最終的な予測画像とする。
　なお、ここでは左隣接ブロックと上隣接ブロックを用いた２段階の補正の方法を説明したが、右隣接ブロックや下隣接ブロックを用いて２段階よりも多い回数の補正を行う構成とすることも可能である。
　なお、重ね合わせを行う領域はブロック全体の画素領域ではなく、ブロック境界近傍の一部の領域のみであってもよい。
　なお、ここでは１枚の参照ピクチャからの予測画像補正処理について説明したが、複数枚の参照ピクチャから予測画像を補正する場合も同様であり、各々の参照ピクチャから補正した予測画像を取得した後に、得られた予測画像をさらに重ね合わせることで最終的な予測画像とする。
　なお、前記処理対象ブロックは、予測ブロック単位であっても、予測ブロックをさらに分割したサブブロック単位であってもよい。
　ＯＢＭＣ処理を適用するかどうかの判定の方法として、例えば、ＯＢＭＣ処理を適用するかどうかを示す信号であるｏｂｍｃ＿ｆｌａｇを用いる方法がある。具体的な一例としては、符号化装置において、符号化対象ブロックが動きの複雑な領域に属しているかどうかを判定し、動きの複雑な領域に属している場合はｏｂｍｃ＿ｆｌａｇとして値１を設定してＯＢＭＣ処理を適用して符号化を行い、動きの複雑な領域に属していない場合はｏｂｍｃ＿ｆｌａｇとして値０を設定してＯＢＭＣ処理を適用せずに符号化を行う。一方、復号化装置では、ストリームに記述されたｏｂｍｃ＿ｆｌａｇを復号化するとことで、その値に応じてＯＢＭＣ処理を適用するかどうかを切替えて復号化を行う。
　なお、動き情報は信号化されずに、復号装置側で導出されてもよい。例えば、Ｈ．２６５／ＨＥＶＣ規格で規定されたマージモードが用いられてもよい。また例えば、復号装置側で動き探索を行うことにより動き情報が導出されてもよい。この場合、カレントブロックの画素値を用いずに動き探索が行われる。
　ここで、復号装置側で動き探索を行うモードについて説明する。この復号装置側で動き探索を行うモードは、ＰＭＭＶＤ（ｐａｔｔｅｒｎ　ｍａｔｃｈｅｄ　ｍｏｔｉｏｎ　ｖｅｃｔｏｒ　ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）モード又はＦＲＵＣ（ｆｒａｍｅ　ｒａｔｅ　ｕｐ－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）モードと呼ばれることがある。
　ＦＲＵＣ処理の一例を図５Ｄに示す。まず、カレントブロックに空間的又は時間的に隣接する符号化済みブロックの動きベクトルを参照して、各々が予測動きベクトルを有する複数の候補のリスト（マージリストと共通であってもよい）が生成される。次に、候補リストに登録されている複数の候補ＭＶの中からベスト候補ＭＶを選択する。例えば、候補リストに含まれる各候補の評価値が算出され、評価値に基づいて１つの候補が選択される。
　そして、選択された候補の動きベクトルに基づいて、カレントブロックのための動きベクトルが導出される。具体的には、例えば、選択された候補の動きベクトル（ベスト候補ＭＶ）がそのままカレントブロックのための動きベクトルとして導出される。また例えば、選択された候補の動きベクトルに対応する参照ピクチャ内の位置の周辺領域において、パターンマッチングを行うことにより、カレントブロックのための動きベクトルが導出されてもよい。すなわち、ベスト候補ＭＶの周辺の領域に対して同様の方法で探索を行い、さらに評価値が良い値となるＭＶがあった場合は、ベスト候補ＭＶを前記ＭＶに更新して、それをカレントブロックの最終的なＭＶとしてもよい。なお、当該処理を実施しない構成とすることも可能である。
　サブブロック単位で処理を行う場合も全く同様の処理としてもよい。
　なお、評価値は、動きベクトルに対応する参照ピクチャ内の領域と、所定の領域との間のパターンマッチングによって再構成画像の差分値を求めることにより算出される。なお、差分値に加えてそれ以外の情報を用いて評価値を算出してもよい。
　パターンマッチングとしては、第１パターンマッチング又は第２パターンマッチングが用いられる。第１パターンマッチング及び第２パターンマッチングは、それぞれ、バイラテラルマッチング（ｂｉｌａｔｅｒａｌ　ｍａｔｃｈｉｎｇ）及びテンプレートマッチング（ｔｅｍｐｌａｔｅ　ｍａｔｃｈｉｎｇ）と呼ばれることがある。
　第１パターンマッチングでは、異なる２つの参照ピクチャ内の２つのブロックであってカレントブロックの動き軌道（ｍｏｔｉｏｎ　ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）に沿う２つのブロックの間でパターンマッチングが行われる。したがって、第１パターンマッチングでは、上述した候補の評価値の算出のための所定の領域として、カレントブロックの動き軌道に沿う他の参照ピクチャ内の領域が用いられる。
　図６は、動き軌道に沿う２つのブロック間でのパターンマッチング（バイラテラルマッチング）の一例を説明するための図である。図６に示すように、第１パターンマッチングでは、カレントブロック（Ｃｕｒ　ｂｌｏｃｋ）の動き軌道に沿う２つのブロックであって異なる２つの参照ピクチャ（Ｒｅｆ０、Ｒｅｆ１）内の２つのブロックのペアの中で最もマッチするペアを探索することにより２つの動きベクトル（ＭＶ０、ＭＶ１）が導出される。具体的には、カレントブロックに対して、候補ＭＶで指定された第１の符号化済み参照ピクチャ（Ｒｅｆ０）内の指定位置における再構成画像と、前記候補ＭＶを表示時間間隔でスケーリングした対称ＭＶで指定された第２の符号化済み参照ピクチャ（Ｒｅｆ１）内の指定位置における再構成画像との差分を導出し、得られた差分値を用いて評価値を算出する。複数の候補ＭＶの中で最も評価値が良い値となる候補ＭＶを最終ＭＶとして選択するとよい。
　連続的な動き軌道の仮定の下では、２つの参照ブロックを指し示す動きベクトル（ＭＶ０、ＭＶ１）は、カレントピクチャ（Ｃｕｒ　Ｐｉｃ）と２つの参照ピクチャ（Ｒｅｆ０、Ｒｅｆ１）との間の時間的な距離（ＴＤ０、ＴＤ１）に対して比例する。例えば、カレントピクチャが時間的に２つの参照ピクチャの間に位置し、カレントピクチャから２つの参照ピクチャへの時間的な距離が等しい場合、第１パターンマッチングでは、鏡映対称な双方向の動きベクトルが導出される。
　第２パターンマッチングでは、カレントピクチャ内のテンプレート（カレントピクチャ内でカレントブロックに隣接するブロック（例えば上及び／又は左隣接ブロック））と参照ピクチャ内のブロックとの間でパターンマッチングが行われる。したがって、第２パターンマッチングでは、上述した候補の評価値の算出のための所定の領域として、カレントピクチャ内のカレントブロックに隣接するブロックが用いられる。
　図７は、カレントピクチャ内のテンプレートと参照ピクチャ内のブロックとの間でのパターンマッチング（テンプレートマッチング）の一例を説明するための図である。図７に示すように、第２パターンマッチングでは、カレントピクチャ（Ｃｕｒ　Ｐｉｃ）内でカレントブロック（Ｃｕｒ　ｂｌｏｃｋ）に隣接するブロックと最もマッチするブロックを参照ピクチャ（Ｒｅｆ０）内で探索することによりカレントブロックの動きベクトルが導出される。具体的には、カレントブロックに対して、左隣接および上隣接の両方もしくはどちらか一方の符号化済み領域の再構成画像と、候補ＭＶで指定された符号化済み参照ピクチャ（Ｒｅｆ０）内の同等位置における再構成画像との差分を導出し、得られた差分値を用いて評価値を算出し、複数の候補ＭＶの中で最も評価値が良い値となる候補ＭＶをベスト候補ＭＶとして選択するとよい。
　このようなＦＲＵＣモードを適用するか否かを示す情報（例えばＦＲＵＣフラグと呼ばれる）は、ＣＵレベルで信号化される。また、ＦＲＵＣモードが適用される場合（例えばＦＲＵＣフラグが真の場合）、パターンマッチングの方法（第１パターンマッチング又は第２パターンマッチング）を示す情報（例えばＦＲＵＣモードフラグと呼ばれる）がＣＵレベルで信号化される。なお、これらの情報の信号化は、ＣＵレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えば、シーケンスレベル、ピクチャレベル、スライスレベル、タイルレベル、ＣＴＵレベル又はサブブロックレベル）であってもよい。
　ここで、等速直線運動を仮定したモデルに基づいて動きベクトルを導出するモードについて説明する。このモードは、ＢＩＯ（ｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｌｏｗ）モードと呼ばれることがある。
　図８は、等速直線運動を仮定したモデルを説明するための図である。図８において、（ｖｘ，ｖｙ）は、速度ベクトルを示し、τ０、τ１は、それぞれ、カレントピクチャ（Ｃｕｒ　Ｐｉｃ）と２つの参照ピクチャ（Ｒｅｆ０，Ｒｅｆ１）との間の時間的な距離を示す。（ＭＶｘ０，ＭＶｙ０）は、参照ピクチャＲｅｆ０に対応する動きベクトルを示し、（ＭＶｘ１、ＭＶｙ１）は、参照ピクチャＲｅｆ１に対応する動きベクトルを示す。
　このとき速度ベクトル（ｖｘ，ｖｙ）の等速直線運動の仮定の下では、（ＭＶｘ０，ＭＶｙ０）及び（ＭＶｘ１，ＭＶｙ１）は、それぞれ、（ｖｘτ０，ｖｙτ０）及び（－ｖｘτ１，－ｖｙτ１）と表され、以下のオプティカルフロー等式（１）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Ｉ（ｋ）は、動き補償後の参照画像ｋ（ｋ＝０，１）の輝度値を示す。このオプティカルフロー等式は、（i）輝度値の時間微分と、（ii）水平方向の速度及び参照画像の空間勾配の水平成分の積と、（iii）垂直方向の速度及び参照画像の空間勾配の垂直成分の積と、の和が、ゼロと等しいことを示す。このオプティカルフロー等式とエルミート補間（Ｈｅｒｍｉｔｅ　ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）との組み合わせに基づいて、マージリスト等から得られるブロック単位の動きベクトルが画素単位で補正される。
　なお、等速直線運動を仮定したモデルに基づく動きベクトルの導出とは異なる方法で、復号装置側で動きベクトルが導出されてもよい。例えば、複数の隣接ブロックの動きベクトルに基づいてサブブロック単位で動きベクトルが導出されてもよい。
　ここで、複数の隣接ブロックの動きベクトルに基づいてサブブロック単位で動きベクトルを導出するモードについて説明する。このモードは、アフィン動き補償予測（ａｆｆｉｎｅ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）モードと呼ばれることがある。
　図９Ａは、複数の隣接ブロックの動きベクトルに基づくサブブロック単位の動きベクトルの導出を説明するための図である。図９Ａにおいて、カレントブロックは、１６の４ｘ４サブブロックを含む。ここでは、隣接ブロックの動きベクトルに基づいてカレントブロックの左上角制御ポイントの動きベクトルｖ０が導出され、隣接サブブロックの動きベクトルに基づいてカレントブロックの右上角制御ポイントの動きベクトルｖ１が導出される。そして、２つの動きベクトルｖ０及びｖ１を用いて、以下の式（２）により、カレントブロック内の各サブブロックの動きベクトル（ｖｘ，ｖｙ）が導出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、ｘ及びｙは、それぞれ、サブブロックの水平位置及び垂直位置を示し、ｗは、予め定められた重み係数を示す。
　このようなアフィン動き補償予測モードでは、左上及び右上角制御ポイントの動きベクトルの導出方法が異なるいくつかのモードを含んでもよい。このようなアフィン動き補償予測モードを示す情報（例えばアフィンフラグと呼ばれる）は、ＣＵレベルで信号化される。なお、このアフィン動き補償予測モードを示す情報の信号化は、ＣＵレベルに限定される必要はなく、他のレベル（例えば、シーケンスレベル、ピクチャレベル、スライスレベル、タイルレベル、ＣＴＵレベル又はサブブロックレベル）であってもよい。
　［予測制御部］
　予測制御部１２８は、イントラ予測信号及びインター予測信号のいずれかを選択し、選択した信号を予測信号として減算部１０４及び加算部１１６に出力する。
　ここで、マージモードにより符号化対象ピクチャの動きベクトルを導出する例を説明する。図９Ｂは、マージモードによる動きベクトル導出処理の概要を説明するための図である。
　まず、予測ＭＶの候補を登録した予測ＭＶリストを生成する。予測ＭＶの候補としては、符号化対象ブロックの空間的に周辺に位置する複数の符号化済みブロックが持つＭＶである空間隣接予測ＭＶ、符号化済み参照ピクチャにおける符号化対象ブロックの位置を投影した近辺のブロックが持つＭＶである時間隣接予測ＭＶ、空間隣接予測ＭＶと時間隣接予測ＭＶのＭＶ値を組合わせて生成したＭＶである結合予測ＭＶ、および値がゼロのＭＶであるゼロ予測ＭＶ等がある。
　次に、予測ＭＶリストに登録されている複数の予測ＭＶの中から１つの予測ＭＶを選択することで、符号化対象ブロックのＭＶとして決定する。
　さらに可変長符号化部では、どの予測ＭＶを選択したかを示す信号であるｍｅｒｇｅ＿ｉｄｘをストリームに記述して符号化する。
　なお、図９Ｂで説明した予測ＭＶリストに登録する予測ＭＶは一例であり、図中の個数とは異なる個数であったり、図中の予測ＭＶの一部の種類を含まない構成であったり、図中の予測ＭＶの種類以外の予測ＭＶを追加した構成であったりしてもよい。
　なお、マージモードにより導出した符号化対象ブロックのＭＶを用いて、後述するＤＭＶＲ処理を行うことによって最終的なＭＶを決定してもよい。
　ここで、ＤＭＶＲ処理を用いてＭＶを決定する例について説明する。
　図９Ｃは、ＤＭＶＲ処理の概要を説明するための概念図である。
　まず、処理対象ブロックに設定された最適ＭＶＰを候補ＭＶとして、前記候補ＭＶに従って、Ｌ０方向の処理済みピクチャである第１参照ピクチャ、およびＬ１方向の処理済みピクチャである第２参照ピクチャから参照画素をそれぞれ取得し、各参照画素の平均をとることでテンプレートを生成する。
　次に、前記テンプレートを用いて、第１参照ピクチャおよび第２参照ピクチャの候補ＭＶの周辺領域をそれぞれ探索し、最もコストが最小となるＭＶを最終的なＭＶとして決定する。なお、コスト値はテンプレートの各画素値と探索領域の各画素値との差分値およびＭＶ値等を用いて算出する。
　なお、符号化装置および復号化装置では、ここで説明した処理の概要は基本的に共通である。
　なお、ここで説明した処理そのものでなくても、候補ＭＶの周辺を探索して最終的なＭＶを導出することができる処理であれば、他の処理を用いてもよい。
　ここで、ＬＩＣ処理を用いて予測画像を生成するモードについて説明する。
　図９Ｄは、ＬＩＣ処理による輝度補正処理を用いた予測画像生成方法の概要を説明するための図である。
　まず、符号化済みピクチャである参照ピクチャから符号化対象ブロックに対応する参照画像を取得するためのＭＶを導出する。
　次に、符号化対象ブロックに対して、左隣接および上隣接の符号化済み周辺参照領域の輝度画素値と、ＭＶで指定された参照ピクチャ内の同等位置における輝度画素値とを用いて、参照ピクチャと符号化対象ピクチャとで輝度値がどのように変化したかを示す情報を抽出して輝度補正パラメータを算出する。
　ＭＶで指定された参照ピクチャ内の参照画像に対して前記輝度補正パラメータを用いて輝度補正処理を行うことで、符号化対象ブロックに対する予測画像を生成する。
　なお、図９Ｄにおける前記周辺参照領域の形状は一例であり、これ以外の形状を用いてもよい。
　また、ここでは１枚の参照ピクチャから予測画像を生成する処理について説明したが、複数枚の参照ピクチャから予測画像を生成する場合も同様であり、各々の参照ピクチャから取得した参照画像に同様の方法で輝度補正処理を行ってから予測画像を生成する。
　ＬＩＣ処理を適用するかどうかの判定の方法として、例えば、ＬＩＣ処理を適用するかどうかを示す信号であるｌｉｃ＿ｆｌａｇを用いる方法がある。具体的な一例としては、符号化装置において、符号化対象ブロックが輝度変化が発生している領域に属しているかどうかを判定し、輝度変化が発生している領域に属している場合はｌｉｃ＿ｆｌａｇとして値１を設定してＬＩＣ処理を適用して符号化を行い、輝度変化が発生している領域に属していない場合はｌｉｃ＿ｆｌａｇとして値０を設定してＬＩＣ処理を適用せずに符号化を行う。一方、復号化装置では、ストリームに記述されたｌｉｃ＿ｆｌａｇを復号化するとことで、その値に応じてＬＩＣ処理を適用するかどうかを切替えて復号化を行う。
　ＬＩＣ処理を適用するかどうかの判定の別の方法として、例えば、周辺ブロックでＬＩＣ処理を適用したかどうかに従って判定する方法もある。具体的な一例としては、符号化対象ブロックがマージモードであった場合、マージモード処理におけるＭＶの導出の際に選択した周辺の符号化済みブロックがＬＩＣ処理を適用して符号化したかどうかを判定し、その結果に応じてＬＩＣ処理を適用するかどうかを切替えて符号化を行う。なお、この例の場合、復号化における処理も全く同様となる。
　［復号装置の概要］
　次に、上記の符号化装置１００から出力された符号化信号（符号化ビットストリーム）を復号可能な復号装置の概要について説明する。図１０は、実施の形態１に係る復号装置２００の機能構成を示すブロック図である。復号装置２００は、動画像／画像をブロック単位で復号する動画像／画像復号装置である。
　図１０に示すように、復号装置２００は、エントロピー復号部２０２と、逆量子化部２０４と、逆変換部２０６と、加算部２０８と、ブロックメモリ２１０と、ループフィルタ部２１２と、フレームメモリ２１４と、イントラ予測部２１６と、インター予測部２１８と、予測制御部２２０と、を備える。
　復号装置２００は、例えば、汎用プロセッサ及びメモリにより実現される。この場合、メモリに格納されたソフトウェアプログラムがプロセッサにより実行されたときに、プロセッサは、エントロピー復号部２０２、逆量子化部２０４、逆変換部２０６、加算部２０８、ループフィルタ部２１２、イントラ予測部２１６、インター予測部２１８及び予測制御部２２０として機能する。また、復号装置２００は、エントロピー復号部２０２、逆量子化部２０４、逆変換部２０６、加算部２０８、ループフィルタ部２１２、イントラ予測部２１６、インター予測部２１８及び予測制御部２２０に対応する専用の１以上の電子回路として実現されてもよい。
　以下に、復号装置２００に含まれる各構成要素について説明する。
　［エントロピー復号部］
　エントロピー復号部２０２は、符号化ビットストリームをエントロピー復号する。具体的には、エントロピー復号部２０２は、例えば、符号化ビットストリームから二値信号に算術復号する。そして、エントロピー復号部２０２は、二値信号を多値化（ｄｅｂｉｎａｒｉｚｅ）する。これにより、エントロピー復号部２０２は、ブロック単位で量子化係数を逆量子化部２０４に出力する。
　［逆量子化部］
　逆量子化部２０４は、エントロピー復号部２０２からの入力である復号対象ブロック（以下、カレントブロックという）の量子化係数を逆量子化する。具体的には、逆量子化部２０４は、カレントブロックの量子化係数の各々について、当該量子化係数に対応する量子化パラメータに基づいて当該量子化係数を逆量子化する。そして、逆量子化部２０４は、カレントブロックの逆量子化された量子化係数（つまり変換係数）を逆変換部２０６に出力する。
　［逆変換部］
　逆変換部２０６は、逆量子化部２０４からの入力である変換係数を逆変換することにより予測誤差を復元する。
　例えば符号化ビットストリームから読み解かれた情報がＥＭＴ又はＡＭＴを適用することを示す場合（例えばＡＭＴフラグが真）、逆変換部２０６は、読み解かれた変換タイプを示す情報に基づいてカレントブロックの変換係数を逆変換する。
　また例えば、符号化ビットストリームから読み解かれた情報がＮＳＳＴを適用することを示す場合、逆変換部２０６は、変換係数に逆再変換を適用する。
　［加算部］
　加算部２０８は、逆変換部２０６からの入力である予測誤差と予測制御部２２０からの入力である予測サンプルとを加算することによりカレントブロックを再構成する。そして、加算部２０８は、再構成されたブロックをブロックメモリ２１０及びループフィルタ部２１２に出力する。
　［ブロックメモリ］
　ブロックメモリ２１０は、イントラ予測で参照されるブロックであって復号対象ピクチャ（以下、カレントピクチャという）内のブロックを格納するための記憶部である。具体的には、ブロックメモリ２１０は、加算部２０８から出力された再構成ブロックを格納する。
　［ループフィルタ部］
　ループフィルタ部２１２は、加算部２０８によって再構成されたブロックにループフィルタを施し、フィルタされた再構成ブロックをフレームメモリ２１４及び表示装置等に出力する。
　符号化ビットストリームから読み解かれたＡＬＦのオン／オフを示す情報がＡＬＦのオンを示す場合、局所的な勾配の方向及び活性度に基づいて複数のフィルタの中から１つのフィルタが選択され、選択されたフィルタが再構成ブロックに適用される。
　［フレームメモリ］
　フレームメモリ２１４は、インター予測に用いられる参照ピクチャを格納するための記憶部であり、フレームバッファと呼ばれることもある。具体的には、フレームメモリ２１４は、ループフィルタ部２１２によってフィルタされた再構成ブロックを格納する。
　［イントラ予測部］
　イントラ予測部２１６は、符号化ビットストリームから読み解かれたイントラ予測モードに基づいて、ブロックメモリ２１０に格納されたカレントピクチャ内のブロックを参照してイントラ予測を行うことで、予測信号（イントラ予測信号）を生成する。具体的には、イントラ予測部２１６は、カレントブロックに隣接するブロックのサンプル（例えば輝度値、色差値）を参照してイントラ予測を行うことでイントラ予測信号を生成し、イントラ予測信号を予測制御部２２０に出力する。
　なお、色差ブロックのイントラ予測において輝度ブロックを参照するイントラ予測モードが選択されている場合は、イントラ予測部２１６は、カレントブロックの輝度成分に基づいて、カレントブロックの色差成分を予測してもよい。
　また、符号化ビットストリームから読み解かれた情報がＰＤＰＣの適用を示す場合、イントラ予測部２１６は、水平／垂直方向の参照画素の勾配に基づいてイントラ予測後の画素値を補正する。
　［インター予測部］
　インター予測部２１８は、フレームメモリ２１４に格納された参照ピクチャを参照して、カレントブロックを予測する。予測は、カレントブロック又はカレントブロック内のサブブロック（例えば４ｘ４ブロック）の単位で行われる。例えば、インター予測部２１８は、符号化ビットストリームから読み解かれた動き情報（例えば動きベクトル）を用いて動き補償を行うことでカレントブロック又はサブブロックのインター予測信号を生成し、インター予測信号を予測制御部２２０に出力する。
　なお、符号化ビットストリームから読み解かれた情報がＯＢＭＣモードを適用することを示す場合、インター予測部２１８は、動き探索により得られたカレントブロックの動き情報だけでなく、隣接ブロックの動き情報も用いて、インター予測信号を生成する。
　また、符号化ビットストリームから読み解かれた情報がＦＲＵＣモードを適用することを示す場合、インター予測部２１８は、符号化ストリームから読み解かれたパターンマッチングの方法（バイラテラルマッチング又はテンプレートマッチング）に従って動き探索を行うことにより動き情報を導出する。そして、インター予測部２１８は、導出された動き情報を用いて動き補償を行う。
　また、インター予測部２１８は、ＢＩＯモードが適用される場合に、等速直線運動を仮定したモデルに基づいて動きベクトルを導出する。また、符号化ビットストリームから読み解かれた情報がアフィン動き補償予測モードを適用することを示す場合には、インター予測部２１８は、複数の隣接ブロックの動きベクトルに基づいてサブブロック単位で動きベクトルを導出する。
　［予測制御部］
　予測制御部２２０は、イントラ予測信号及びインター予測信号のいずれかを選択し、選択した信号を予測信号として加算部２０８に出力する。
　［比較例］
　本実施の形態に係る画面間予測処理について説明する前に、本実施の形態の手法を用いない場合の画面間予測処理の例について説明する。
　まず、比較例１について説明する。図１１は、比較例１に係る動画像符号化方法及び動画像復号化方法における予測ブロック単位の画面間予測処理のフローチャートである。図１１に示す処理は、画面間予測処理の処理単位である予測ブロック単位で繰り返し行われる。なお、以下では、符号化装置１００に含まれるインター予測部１２６の動作を主に説明するが、復号装置２００に含まれるインター予測部２１８の動作も同様である。
　ＦＲＵＣ制御情報が０を示す場合（Ｓ１０１で０）、インター予測部１２６は、通常画面間予測方式に従って予測ブロック単位で動きベクトル（ＭＶ）を導出する（Ｓ１０２）。ここで、通常画面間予測方式とは、ＦＲＵＣ方式を用いない従来の方式であり、例えば、符号化側で動きベクトルを導出し、導出された動きベクトルを示す情報が符号化側から復号側に伝送される方式である。
　次に、インター予測部１２６は、予測ブロック単位の動きベクトルを用いて予測ブロック単位で動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０３）。
　一方、ＦＲＵＣ制御情報が１を示す場合（Ｓ１０１で１）、インター予測部１２６は、テンプレートＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０４）。その後、インター予測部１２６は、予測ブロックを分割したサブブロック単位で、テンプレートＦＲＵＣ方式に従って動きベクトルの導出する（Ｓ１０５）。
　一方、ＦＲＵＣ制御情報が２を示す場合（Ｓ１０１で２）、インター予測部１２６は、バイラテラルＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０６）。その後、インター予測部１２６は、予測ブロックを分割したサブブロック単位で、バイラテラルＦＲＵＣ方式に従って動きベクトルを導出する（Ｓ１０７）。
　そして、インター予測部１２６は、テンプレートＦＲＵＣ方式又はバイラテラルＦＲＵＣ方式に従ってサブブロック単位の動きベクトルを導出した後、導出されたサブブロック単位の動きベクトルを用いてサブブロック単位で動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０８）。
　このように、ＦＲＵＣ処理において、ブロック単位で動きベクトルを導出した後に、サブブロック単位で動きベクトルの補正を行うことで、細かな動きに追従可能となる。これにより、符号化効率の向上を実現できる。一方で、画素単位で変形が発生するブロックには充分に対応できていない可能性がある。
　次に、比較例２について説明する。図１２は、比較例２に係る動画像符号化方法及び動画像復号化方法における予測ブロック単位の画面間予測処理のフローチャートである。比較例２では、動き補償処理としてＢＩＯ処理が用いられる。つまり、図１２に示す処理は、図１１に示す処理に対してステップＳ１０３及びＳ１０８がステップＳ１０３Ａ及びＳ１０８Ａに変更されている。
　ＦＲＵＣ制御情報が０を示す場合（Ｓ１０１で０）、インター予測部１２６は、通常画面間予測方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０２）。次に、インター予測部１２６は、予測ブロック単位の動きベクトルを用いて、予測ブロック単位のＢＩＯ処理による動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０３Ａ）。
　一方、ＦＲＵＣ制御情報が１を示す場合（Ｓ１０１で１）、インター予測部１２６は、テンプレートＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０４）。その後、インター予測部１２６は、予測ブロックを分割したサブブロック単位で、テンプレートＦＲＵＣ方式に従って動きベクトルを導出する（Ｓ１０５）。
　一方、ＦＲＵＣ制御情報が２を示す場合（Ｓ１０１で２）、インター予測部１２６は、バイラテラルＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０６）。その後、インター予測部１２６は、予測ブロックを分割したサブブロック単位で、バイラテラルＦＲＵＣ方式に従って動きベクトルを導出する（Ｓ１０７）。
　そして、インター予測部１２６は、テンプレートＦＲＵＣ方式又はバイラテラルＦＲＵＣ方式に従ってサブブロック単位の動きベクトルを導出した後、導出されたサブブロック単位の動きベクトルを用いてサブブロック単位のＢＩＯ処理による動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０８Ａ）。
　このように、比較例２では、インター予測部１２６は、ＦＲＵＣ処理の後にＢＩＯ処理を行うことで、画素単位で予測画像の補正を行うことができる。これにより、変形が発生するブロックに対しても符号化効率を向上させることができる可能性がある。
　一方で、ＦＲＵＣ処理とＢＩＯ処理の両方を行うため処理量が増加するという問題がある。
　また、通常画面間予測方式では予測ブロック単位でＢＩＯ処理が行われ、ＦＲＵＣ方式ではサブブロック単位でＢＩＯ処理が行われる。このように、通常画面間予測方式とＦＲＵＣ方式とでＢＩＯ処理の入力となる動きベクトルの単位が異なるため、２種類のＢＩＯ処理の機能を実装することが必要となるという問題もある。
　［画面間予測処理］
　本実施の形態に係るインター予測部１２６により画面間予測処理について説明する。インター予測部１２６は、画面間予測処理において、通常画面間予測方式と、ＦＲＵＣ方式との、少なくとも２種類の動きベクトル導出方式を実行可能である。通常画面間予測方式では、処理対象ブロックの動きベクトルに関する情報がストリームに符号化される。ＦＲＵＣ方式では、処理対象ブロックの動きベクトルに関する情報はストリームに符号化されず、符号化側と復号化側とで共通の方法で、処理済み領域の再構成画像及び処理済み参照ピクチャを用いて動きベクトルが導出される。
　インター予測部１２６は、さらに、処理済み参照ピクチャに対し予測ブロック毎に動きベクトルを用いて動き補償を行って予測画像を取得すると共に、輝度の勾配値を取得することで局所動き推定値を導出し、導出した局所動き推定値を用いて補正した予測画像を生成するＢＩＯ処理を行う。インター予測部１２６は、ＦＲＵＣ方式では予測ブロック単位の処理を行い、予測ブロック単位の動きベクトルを導出する。また、インター予測部１２６は、ＢＩＯ処理では、いずれの動きベクトル導出方式を用いた場合でも常に予測ブロック単位の動きベクトルを入力として、予測ブロック単位の共通の処理を用いて予測画像を生成する。
　以下、本実施の形態に係るインター予測部１２６による画面間予測処理について説明する。図１３は、本実施の形態に係る動画像符号化方法及び動画像復号化方法における予測ブロック単位の画面間予測処理のフローチャートである。図１３に示す処理は、画面間予測処理の処理単位である予測ブロック単位で繰り返し行われる。なお、以下では、符号化装置１００に含まれるインター予測部１２６の動作を主に説明するが、復号装置２００に含まれるインター予測部２１８の動作も同様である。
　ＦＲＵＣ制御情報が０を示す場合（Ｓ１０１で０）、図１２に示す処理と同様に、インター予測部１２６は、通常画面間予測方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０２）。次に、インター予測部１２６は、予測ブロック単位の動きベクトルを用いて、予測ブロック単位のＢＩＯ処理による動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０３Ａ）。
　一方、ＦＲＵＣ制御情報が１を示す場合（Ｓ１０１で１）、インター予測部１２６は、テンプレートＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０４）。また、ＦＲＵＣ制御情報が２を示す場合（Ｓ１０１で２）、インター予測部１２６は、バイラテラルＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０６）。なお、図１３に示す処理では、図１２に示す処理と異なり、インター予測部１２６は、ＦＲＵＣ方式が用いられる場合にサブブロック単位の動きベクトルの導出を行わない。
　そして、インター予測部１２６は、テンプレートＦＲＵＣ方式又はバイラテラルＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位の動きベクトルを導出した後、導出された予測ブロック単位の動きベクトルを用いて予測ブロック単位のＢＩＯ処理による動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０３Ａ）。
　このように、本実施の形態では、インター予測部１２６は、ＦＲＵＣ制御情報が、通常画面間予測方式、テンプレートＦＲＵＣ方式及びバイラテラルＦＲＵＣ方式のいずれを示している場合でも、インター予測部１２６は、予測ブロック単位の動きベクトルを導出する。そして、インター予測部１２６は、予測ブロック単位のＢＩＯ処理を行う。つまり、いずれの場合でも処理単位は予測ブロック単位であり、処理単位が同一となる。
　なお、上記で示したＦＲＵＣ制御情報の番号は一例であり、これ以外の番号を用いてもよい。また、テンプレートＦＲＵＣ方式、及びバイラテラルＦＲＵＣ方式のうち一方のみが用いられてもよい。また、符号化時と復号化時とで共通の処理を用いることができる。
　ここで、図１２に示す比較例２では、サブブロック単位で動きベクトルの補正を行うサブブロック単位のＦＲＵＣ処理と、画素単位で予測画像の補正を行うＢＩＯ処理との両方が行われている。サブブロック単位のＦＲＵＣ処理と、ＢＩＯ処理とは、いずれも予測ブロックより細かい単位で補正を行う処理であり、同様の性質を持ち、その効果は類似する。図１３に示す処理では、これらの処理をＢＩＯ処理に集約している。また、図１３に示す処理では、処理量の多いサブブロック単位のＦＲＵＣ処理を行わないことにより、処理量を低減できる。また、ＦＲＵＣ方式が用いられる場合のＢＩＯ処理についてもサブブロック単位から予測ブロック単位に変更されており、処理量を低減できる。
　このように、図１３に示す本実施の形態に係る処理は、図１２に示す比較例２と比較して、処理量の増加を抑えつつ、変形が発生するブロックに対しても符号化効率を向上させることができる可能性がある。
　さらに、図１３に示す本実施の形態に係る処理では、ＦＲＵＣ制御情報がいずれの値の場合も、予測ブロック単位の動きベクトルを入力とするＢＩＯ処理を行うので、図１２に示す比較例２と比較して、サブブロック単位の動きベクトルを入力とするＢＩＯ処理が不要となる。これにより、実装の簡略化が可能となる。
　なお、ステップＳ１０３ＡのＢＩＯ処理は、複数の動きベクトル導出方式において、完全に同一である必要はない。つまり、通常画面間予測方式が用いられる場合と、テンプレートＦＲＵＣ方式が用いられる場合と、バイラテラルＦＲＵＣ方式が用いられる場合とのうち、いずれか、又は夫々において、用いられるＢＩＯ処理が異なってもよい。
　また、複数の動きベクトル導出方式のうち少なくともいずれか一つについて、ステップＳ１０３ＡのＢＩＯ処理を、画素単位または予測ブロックよりも小さな単位で予測画像の補正を行いつつ予測画像を生成する別の処理（ＢＩＯ処理の変形例を含む）に置き換えてもよい。その場合も、上述した同様の性質を持つ２つの処理を１つの処理に集約することができるので、比較例２と比較して処理量の増加を抑えつつ、変形が発生するブロックに対しても符号化効率を向上させることができる可能性がある。
　また、複数の動きベクトル導出方式のうち少なくとも一つについて、ステップＳ１０３ＡのＢＩＯ処理を、予測ブロック単位の動きベクトルを入力として予測画像の補正を行いつつ予測画像を生成する別の処理に置き換えてもよい。その場合も、上述したサブブロック単位の動きベクトルを入力とする処理が不要となり、実装の簡略化が可能となる。
　また、ＢＩＯ処理を行うか否かが切り替えられてもよい。例えば、インター予測部１２６は、ＢＩＯ処理を行う場合には、図１３に示す処理を行い、ＢＩＯ処理を行わない場合には、図１１に示す処理を行ってもよい。または、インター予測部１２６は、ＢＩＯ処理を行わない場合においても、図１３と同様にサブブロック単位の動きベクトル導出処理を行わなくてもよい。つまり、インター予測部１２６は、図１３に示すステップＳ１０８Ａの処理を、ＢＩＯ処理を含まない予測ブロック単位の動き補償処理に置き換えた処理を行ってもよい。
　［画面間予測処理の変形例］
　以下、本実施の形態に係る画面間予測処理の変形例について説明する。図１４は、本実施の形態の変形例に係る動画像符号化方法及び動画像復号化方法における画面間予測処理のフローチャートである。図１４に示す処理は、画面間予測処理の処理単位である予測ブロック単位で繰り返し行われる。
　ＦＲＵＣ制御情報が０を示す場合（Ｓ１０１で０）、図１３に示す処理と同様に、インター予測部１２６は、通常画面間予測方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０２）。次に、インター予測部１２６は、予測ブロック単位の動きベクトルを用いて、予測ブロック単位のＢＩＯ処理による動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０３Ａ）。
　また、ＦＲＵＣ制御情報が１を示す場合（Ｓ１０１で１）、図１３に示す処理と同様に、インター予測部１２６は、テンプレートＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０４）。次に、インター予測部１２６は、予測ブロック単位の動きベクトルを用いて、予測ブロック単位のＢＩＯ処理による動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０３Ａ）。
　一方、ＦＲＵＣ制御情報が２を示す場合（Ｓ１０１で２）、インター予測部１２６は、バイラテラルＦＲＵＣ方式に従って予測ブロック単位で動きベクトルを導出する（Ｓ１０６）。その後、インター予測部１２６は、予測ブロックを分割したサブブロック単位で、バイラテラルＦＲＵＣ方式に従って動きベクトルを導出する（Ｓ１０７）。
　次に、インター予測部１２６は、導出されたサブブロック単位の動きベクトルを用いてサブブロック単位で動き補償を行うことにより、画面間予測画像を取得する（Ｓ１０８）。なお、ここでの動き補償は、ＢＩＯ処理ではなく通常の動き補償である。
　このように、インター予測部１２６は、通常画面間予測方式が用いられる場合（Ｓ１０１で０）と、テンプレートＦＲＵＣ方式が用いられる場合（Ｓ１０１で１）とには、導出された予測ブロック単位の動きベクトルを用いて、予測ブロック単位のＢＩＯ処理による動き補償を行うことで画面間予測画像を取得する。一方、バイララテラルＦＲＵＣ方式が用いられる場合（Ｓ１０１で２）には、インター予測部１２６は、サブブロック単位の動きベクトルを用いた、ＢＩＯ処理を適用しない通常の動き補償を行うことで画面間予測画像を取得する。
　なお、ＦＲＵＣ制御情報の番号は一例であり、これ以外の番号を用いてもよい。また、復号２００に含まれるインター予測部２１８においても、符号化装置１００に含まれるインター予測部１２６と同様の処理が行われる。
　また、ここでは、インター予測部１２６は、テンプレートＦＲＵＣ方式が用いられる場合に、予測ブロック単位で動きベクトルを導出し、予測ブロック単位のＢＩＯ処理を行い、バイラテラルＦＲＵＣ方式が用いられる場合に、サブブロック単位で動きベクトルを導出し、サブブロック単位の通常の動き補償処理を行っているが、バイラテラルＦＲＵＣ方式が用いられる場合に、予測ブロック単位で動きベクトルを導出し、予測ブロック単位のＢＩＯ処理を行い、テンプレートＦＲＵＣ方式が用いられる場合に、サブブロック単位で動きベクトルを導出し、サブブロック単位の通常の動き補償処理を行ってもよい。
　なお、テンプレートＦＲＵＣ方式とバイラテラルＦＲＵＣ方式とでは、サブブロック単位で動きベクトルを導出することによる符号化効率の改善の効果は、バイラテラルＦＲＵＣ方式のほうが大きい。よって、図１４に示すように、バイラテラルＦＲＵＣ方式においてサブブロック単位で動きベクトルを導出することが好ましい。
　また、図１４では、テンプレートＦＲＵＣ方式とバイラテラルＦＲＵＣ方式との両方が用いられているがいずれか一方のみが用いられてもよい。この場合、当該ＦＲＵＣ方式が用いられる場合には、インター予測部１２６は、サブブロック単位で動きベクトルを導出し、通常の動き補償処理を行う。
　また、ステップＳ１０３ＡのＢＩＯ処理は、複数の動きベクトル導出方式において、完全に同一である必要はない。つまり、通常画面間予測方式が用いられる場合と、テンプレートＦＲＵＣ方式が用いられる場合とにおいて、用いられるＢＩＯ処理が異なってもよい。
　また、複数の動きベクトル導出方式のうち少なくともいずれか一つについて、ステップＳ１０３ＡのＢＩＯ処理を、画素単位または予測ブロックよりも小さな単位で予測画像の補正を行いつつ予測画像を生成する別の処理（ＢＩＯ処理の変形例を含む）に置き換えてもよい。
　また、複数の動きベクトル導出方式のうち少なくとも一つについて、ステップＳ１０３ＡのＢＩＯ処理を、予測ブロック単位の動きベクトルを入力として予測画像の補正を行いつつ予測画像を生成する別の処理に置き換えてもよい。
　図１４に示す処理は、ＦＲＵＣ方式において、サブブロック単位での動きベクトルの補正を行うサブブロック単位のＦＲＵＣ処理と、画素単位で予測画像の補正を行うＢＩＯ処理との、どちらか一方のみを適用する。これにより、図１４に示す処理は、図１３に示す処理と比較してほぼ同等の処理量でありながら、各ＦＲＵＣ方式にとって相乗効果の大きな方法を使用することが可能となる。これにより、符号化効率を向上させることができる。
　以上のように、符号化装置１００は、図１５に示す処理を行う。なお、復号装置２００における処理も同様である。符号化装置１００は、第１動作モードでは、（Ｓ１１１で第１動作モード）、第１画面間予測方式により、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し（Ｓ１１２）、予測ブロック単位で、導出された第１動きベクトルを用いた第１動き補償処理を行う（Ｓ１１３）。ここで第１動き補償処理は、例えば、ＢＩＯ処理であり、導出された第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する動き補償処理である。
　また、符号化装置１００は、第２動作モードでは（Ｓ１１１で第２動作モード）、第２画面間予測方式により、予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し（Ｓ１１４）、サブブロック単位で、第２動きベクトルを用いた第２動き補償処理を行う（Ｓ１１５）。ここで第２動き補償処理とは、例えば、ＢＩＯ処理を適用しない動き補償処理であり、第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する動き補償処理である。
　これによれば、符号化装置１００は、第１動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。また、符号化装置１００は、第２動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第２動き補償処理をサブブロック単位で行う。ここで、第２動き補償処理は、輝度の空間的な勾配を参照しないため第１動き補償処理に比べて処理量が少ない。さらに、符号化装置１００は、このような２つの動作モードを有することで符号化効率を向上できる。このように、符号化装置１００は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　例えば、第１画面間予測方式は、第２画面間予測方式と異なる。具体的には、第２画面間予測方式は、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる画面間予測方式であり、例えば、ＦＲＵＣ方式である。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、第１画面間予測方式は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域の再構成画像と、参照ピクチャ内の領域の再構成画像との適合度合いを用いる第３画面間予測方式（例えば、テンプレートＦＲＵＣ方式）と、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第４画面間予測方式（例えば、バイラテラルＦＲＵＣ方式）とのうちの一方であり、第２画面間予測方式は、第３画面間予測方式と第４画面間予測方式とのうちの他方である。
　例えば、第１画面間予測方式は第３画面間予測方式（例えば、テンプレートＦＲＵＣ方式）であり、第２画面間予測方式は第４画面間予測方式（例えば、バイラテラルＦＲＵＣ方式）である。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、第１画面間予測方式は、対象予測ブロックと、参照ピクチャに含まれる領域の再構成画像との適合度合いを用いる画面間予測方式（通常画面間予測方式）であり、符号化装置１００は、導出された第１動きベクトルを特定するための情報を含む符号化ビットストリームを生成する。また、復号装置２００は、第１画面間予測方式では、符号化ビットストリームから、第１動きベクトルを予測ブロック単位で特定するための情報を取得し、当該情報を用いて第１動きベクトルを導出する。
　［テンプレートＦＲＵＣ方式及びバイラテラルＦＲＵＣ方式］
　以下、テンプレートＦＲＵＣ方式又はバイラテラルＦＲＵＣ方式に従って動きベクトルを導出する方法を説明する。ブロック単位の動きベクトルを導出する方法と、サブブロック単位の動きベクトルを導出する方法とは、基本的に同じである。下記の説明では、ブロックの動きベクトルを導出する方法、及び、サブブロックの動きベクトルを導出する方法を処理対象領域の動きベクトルを導出する方法として説明する。
　図１６は、符号化装置１００及び復号装置２００において処理対象領域の動きベクトルの導出に用いられるテンプレートＦＲＵＣ方式を示す概念図である。テンプレートＦＲＵＣ方式では、処理対象領域の動きベクトルの情報の符号化及び復号が行われることなく、符号化装置１００と復号装置２００との間で共通の方法を用いて動きベクトルが導出される。
　また、テンプレートＦＲＵＣ方式では、処理対象領域に隣接する領域である隣接領域の再構成画像と、参照ピクチャにおける領域である対応隣接領域の再構成画像とを用いて動きベクトルが導出される。
　ここで、隣接領域は、処理対象領域に対して、左に隣接する領域、及び、上に隣接する領域のうち一方又は両方の領域である。
　また、対応隣接領域は、処理対象領域の動きベクトルの候補である候補動きベクトルを用いて指定される領域である。具体的には、対応隣接領域は、隣接領域から候補動きベクトルによって指し示される領域である。また、処理対象領域から候補動きベクトルによって指し示される対応領域に対する対応隣接領域の相対的な位置は、処理対象領域に対する隣接領域の相対的な位置に等しい。
　図１７は、符号化装置１００及び復号装置２００において処理対象領域の動きベクトルの導出に用いられるバイラテラルＦＲＵＣ方式を示す概念図である。バイラテラルＦＲＵＣ方式では、テンプレートＦＲＵＣ方式と同様に、処理対象領域の動きベクトルの情報の符号化及び復号が行われることなく、符号化装置１００と復号装置２００との間で共通の方法を用いて動きベクトルが導出される。
　また、バイラテラルＦＲＵＣ方式では、２つの参照ピクチャにおける２つの領域の２つの再構成画像を用いて動きベクトルが導出される。例えば、図１７のように、第１参照ピクチャにおける対応領域の再構成画像と、第２参照ピクチャにおける対称領域の再構成画像とを用いて動きベクトルが導出される。
　ここで、対応領域及び対称領域のそれぞれは、処理対象領域の動きベクトルの候補である候補動きベクトルを用いて指定される領域である。具体的には、対応領域は、処理対象領域から候補動きベクトルによって指し示される領域である。対称領域は、処理対象領域から対称動きベクトルによって指し示される領域である。対称動きベクトルは、双方向予測の候補動きベクトルの組を構成する動きベクトルである。対称動きベクトルは、候補動きベクトルをスケーリングすることで導出される動きベクトルであってもよい。
　図１８は、符号化装置１００のインター予測部１２６がテンプレートＦＲＵＣ方式又はバイラテラルＦＲＵＣ方式に従って動きベクトルを導出する動作を示すフローチャートである。復号装置２００のインター予測部２１８は、符号化装置１００のインター予測部１２６と同様に動作する。
　まず、インター予測部１２６は、処理対象領域に対して時間的又は空間的に周辺の１つ以上の処理済み領域のそれぞれの動きベクトルを参照して、候補動きベクトルを導出する。
　バイラテラルＦＲＵＣ方式では、ここで、インター予測部１２６は、双方向予測の候補動きベクトルを導出する。つまり、インター予測部１２６は、２つの動きベクトルのセットとして候補動きベクトルを導出する。
　具体的には、バイラテラルＦＲＵＣ方式において、処理済み領域の動きベクトルが、双方向予測の動きベクトルである場合、インター予測部１２６は、双方向予測の動きベクトルをそのまま双方向予測の候補動きベクトルとして導出する。処理済み領域の動きベクトルが、片方向予測の動きベクトルである場合、インター予測部１２６は、片方向予測の動きベクトルからスケーリング等によって双方向予測の動きベクトルを導出することにより、双方向予測の候補動きベクトルを導出してもよい。
　より具体的には、インター予測部１２６は、バイラテラルＦＲＵＣ方式において、第１参照ピクチャを参照する動きベクトルを表示時間間隔に従ってスケーリングすることにより、第２参照ピクチャを参照する動きベクトルを導出する。これにより、インター予測部１２６は、片方向予測の動きベクトルと、スケーリングされた動きベクトルとの組を構成する候補動きベクトルを双方向予測の候補動きベクトルとして導出する。
　あるいは、バイラテラルＦＲＵＣ方式において、インター予測部１２６は、処理済み領域の動きベクトルが双方向予測の動きベクトルである場合に、処理済み領域の動きベクトルを候補動きベクトルとして導出してもよい。そして、インター予測部１２６は、処理済み領域の動きベクトルが片方向予測の動きベクトルである場合に、処理済み領域の動きベクトルを候補動きベクトルとして導出しなくてもよい。
　テンプレートＦＲＵＣ方式では、処理済み領域の動きベクトルが、双方向予測の動きベクトルか片方向予測の動きベクトルかによらず、インター予測部１２６は、処理済み領域の動きベクトルを候補動きベクトルとして導出する。
　そして、インター予測部１２６は、候補動きベクトルで構成される候補動きベクトルリストを生成する（Ｓ２０１）。ここで、インター予測部１２６は、処理対象領域がサブブロックである場合、すなわち、サブブロック単位の動きベクトルを導出する場合、ブロック単位の動きベクトルを候補動きベクトルとして候補動きベクトルリストに含めてもよい。その際、インター予測部１２６は、ブロック単位の動きベクトルを最も優先される候補動きベクトルとして候補動きベクトルリストに含めてもよい。
　また、バイラテラルＦＲＵＣ方式において、ブロック単位の動きベクトルが片方向予測の動きベクトルである場合、インター予測部１２６は、片方向予測の動きベクトルからスケーリング等によって双方向予測の候補動きベクトルを導出してもよい。例えば、インター予測部１２６は、周辺の動きベクトルが片方向予測の動きベクトルである場合と同様に、片方向予測の動きベクトルからスケーリング等によって双方向予測の候補動きベクトルを導出してもよい。
　そして、インター予測部１２６は、片方向予測の動きベクトルから双方向予測の候補動きベクトルとして導出された候補動きベクトルを候補動きベクトルリストに含めてもよい。
　あるいは、バイラテラルＦＲＵＣ方式において、インター予測部１２６は、ブロック単位の動きベクトルが双方向予測の動きベクトルである場合に、ブロック単位の動きベクトルを候補動きベクトルとして候補動きベクトルリストに含めてもよい。そして、インター予測部１２６は、ブロック単位の動きベクトルが片方向予測の動きベクトルである場合に、ブロック単位の動きベクトルを候補動きベクトルとして候補動きベクトルリストに含めなくてもよい。
　そして、インター予測部１２６は、候補動きベクトルリストに含まれる１つ以上の候補動きベクトルの中から、ベスト候補動きベクトルを選択する（Ｓ２０２）。その際、インター予測部１２６は、１つ以上の候補動きベクトルのそれぞれについて、２つの評価対象領域の２つの再構成画像の適合度合いに従って、評価値を算出する。
　具体的には、テンプレートＦＲＵＣ方式において、２つの評価対象領域は、図１６のような隣接領域及び対応隣接領域であり、バイラテラルＦＲＵＣ方式において、２つの評価対象領域は、図１７のような対応領域及び対称領域である。上述した通り、テンプレートＦＲＵＣ方式に用いられる対応隣接領域、並びに、バイラテラルＦＲＵＣ方式に用いられる対応領域及び対称領域は、候補動きベクトルに従って定められる。
　例えば、インター予測部１２６は、２つの評価対象領域の２つの再構成画像の適合度合いが高いほど良い評価値を算出する。具体的には、インター予測部１２６は、２つの評価対象領域の２つの再構成画像の差分値を導出する。そして、インター予測部１２６は、差分値を用いて評価値を算出する。例えば、インター予測部１２６は、差分値が小さいほど良い評価値を算出する。
　また、評価値の算出には、差分値のみではなく、その他の情報が用いられてもよい。つまり、インター予測部１２６は、差分値、及び、その他の情報を用いて、評価値を算出してもよい。例えば、１つ以上の候補動きベクトルの優先順位、及び、優先順位に基づく符号量等が、評価値に影響を与えてもよい。
　そして、インター予測部１２６は、１つ以上の候補動きベクトルの中から最も評価値が良い候補動きベクトルをベスト候補動きベクトルとして選択する。
　そして、インター予測部１２６は、ベスト候補動きベクトルの周辺を探索することにより、処理対象領域の動きベクトルを導出する（Ｓ２０３）。
　すなわち、インター予測部１２６は、ベスト候補動きベクトルによって指し示される領域の周辺の領域を指し示す動きベクトルに対して、同様に評価値を算出する。そして、インター予測部１２６は、ベスト候補動きベクトルよりも評価値が良い動きベクトルが存在する場合、ベスト候補動きベクトルよりも評価値が良い動きベクトルでベスト候補動きベクトルを更新する。そして、インター予測部１２６は、更新されたベスト候補動きベクトルを処理対象領域の最終的な動きベクトルとして導出する。
　なお、インター予測部１２６は、ベスト候補動きベクトルの周辺を探索する処理（Ｓ２０３）を行わず、ベスト候補動きベクトルを処理対象領域の最終的な動きベクトルとして導出してもよい。また、ベスト候補動きベクトルは、評価値が最も良い候補動きベクトルに限られない。評価値が基準以上である１つ以上の候補動きベクトルのうちの１つが所定の優先順位に従ってベスト候補動きベクトルとして選択されてもよい。
　また、ここで、処理対象領域及び処理済み領域に関連する処理は、例えば、符号化又は復号の処理である。より具体的には、処理対象領域及び処理済み領域に関連する処理は、動きベクトルを導出する処理であってもよい。あるいは、処理対象領域及び処理済み領域に関連する処理は、再構成の処理であってもよい。
　［ＢＩＯ処理］
　図１９は、符号化装置１００及び復号装置２００におけるＢＩＯ処理を示す概念図である。ＢＩＯ処理では、処理対象ブロックの動きベクトルを用いて処理対象ブロックの動き補償を行うことにより得られる画像における輝度の空間的な勾配を参照して、処理対象ブロックの予測画像が生成される。
　ＢＩＯ処理の前に、処理対象ブロックの２つの動きベクトルであるＬ０動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ０）及びＬ１動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ１）が導出される。Ｌ０動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ０）は、処理済みピクチャであるＬ０参照ピクチャを参照するための動きベクトルであり、Ｌ１動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ１）は、処理済みピクチャであるＬ１参照ピクチャを参照するための動きベクトルである。Ｌ０参照ピクチャ及びＬ１参照ピクチャは、処理対象ブロックの双予測処理において同時に参照される２つの参照ピクチャである。
　Ｌ０動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ０）及びＬ１動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ１）を導出するための方法として、通常画面間予測モード、マージモード又はＦＲＵＣモードなどが用いられてもよい。例えば、通常画面間予測モードでは、符号化装置１００において、処理対象ブロックの画像を用いて動き検出を行うことにより動きベクトルが導出され、動きベクトルの情報が符号化される。また、通常画面間予測モードでは、復号装置２００において、動きベクトルの情報を復号することにより動きベクトルが導出される。
　そして、ＢＩＯ処理において、Ｌ０参照ピクチャを参照し、Ｌ０動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ０）を用いて処理対象ブロックの動き補償を行うことにより、Ｌ０予測画像が取得される。例えば、Ｌ０動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ０）によって処理対象ブロックからＬ０参照ピクチャにおいて指し示されるブロック及びその周辺を含むＬ０参照画素範囲の画像に対して、動き補償フィルタを適用することにより、Ｌ０予測画像が取得されてもよい。
　また、Ｌ０予測画像の各画素における輝度の空間的な勾配を示すＬ０勾配画像が取得される。例えば、Ｌ０動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ０）によって処理対象ブロックからＬ０参照ピクチャにおいて指し示されるブロック及びその周辺を含むＬ０参照画素範囲における各画素の輝度を参照して、Ｌ０勾配画像が取得される。
　また、Ｌ１参照ピクチャを参照し、Ｌ１動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ１）を用いて処理対象ブロックの動き補償を行うことにより、Ｌ１予測画像が取得される。例えば、Ｌ１動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ１）によって処理対象ブロックからＬ１参照ピクチャにおいて指し示されるブロック及びその周辺を含むＬ１参照画素範囲の画像に対して、動き補償フィルタを適用することにより、Ｌ１予測画像が取得されてもよい。
　また、Ｌ１予測画像の各画素における輝度の空間的な勾配を示すＬ１勾配画像が取得される。例えば、Ｌ１動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ１）によって処理対象ブロックからＬ１参照ピクチャにおいて指し示されるブロック及びその周辺を含むＬ１参照画素範囲における各画素の輝度を参照して、Ｌ１勾配画像が取得される。
　そして、処理対象ブロックの各画素について、局所動き推定値が導出される。具体的には、その際、Ｌ０予測画像において対応する画素位置の画素値、Ｌ０勾配画像において対応する画素位置の勾配値、Ｌ１予測画像において対応する画素位置の画素値、及び、Ｌ１勾配画像において対応する画素位置の勾配値が用いられる。局所動き推定値は、補正動きベクトル（補正ＭＶ）とも称され得る。
　そして、処理対象ブロックの各画素について、Ｌ０勾配画像において対応する画素位置の勾配値、Ｌ１勾配画像において対応する画素位置の勾配値、及び、局所動き推定値を用いて、画素補正値が導出される。そして、処理対象ブロックの各画素について、Ｌ０予測画像において対応する画素位置の画素値、Ｌ１予測画像において対応する画素位置の画素値、及び、画素補正値を用いて、予測画素値が導出される。これにより、ＢＩＯ処理が適用された予測画像が導出される。
　つまり、Ｌ０予測画像において対応する画素位置の画素値、及び、Ｌ１予測画像において対応する画素位置の画素値によって得られる予測画素値が、画素補正値によって補正される。さらに言い換えれば、Ｌ０予測画像及びＬ１予測画像によって得られる予測画像が、Ｌ０予測画像及びＬ１予測画像における輝度の空間的な勾配を用いて補正される。
　図２０は、符号化装置１００の画面間予測部１２６がＢＩＯ処理として行う動作を示すフローチャートである。復号装置２００の画面間予測部２１８は、符号化装置１００の画面間予測部１２６と同様に動作する。
　まず、画面間予測部１２６は、Ｌ０動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ０）によってＬ０参照ピクチャを参照して、Ｌ０予測画像を取得する（Ｓ４０１）。そして、画面間予測部１２６は、Ｌ０動きベクトルによってＬ０参照ピクチャを参照して、Ｌ０勾配画像を取得する（Ｓ４０２）。
　同様に、画面間予測部１２６は、Ｌ１動きベクトル（ＭＶ＿Ｌ１）によってＬ１参照ピクチャを参照して、Ｌ１予測画像を取得する（Ｓ４０１）。そして、画面間予測部１２６は、Ｌ１動きベクトルによってＬ１参照ピクチャを参照して、Ｌ１勾配画像を取得する（Ｓ４０２）。
　次に、画面間予測部１２６は、処理対象ブロックの各画素について、局所動き推定値を導出する（Ｓ４１１）。その際、Ｌ０予測画像において対応する画素位置の画素値、Ｌ０勾配画像において対応する画素位置の勾配値、Ｌ１予測画像において対応する画素位置の画素値、及び、Ｌ１勾配画像において対応する画素位置の勾配値が用いられる。
　そして、画面間予測部１２６は、処理対象ブロックの各画素について、Ｌ０勾配画像において対応する画素位置の勾配値、Ｌ１勾配画像において対応する画素位置の勾配値、及び、局所動き推定値を用いて、画素補正値を導出する。そして、画面間予測部１２６は、処理対象ブロックの各画素について、Ｌ０予測画像において対応する画素位置の画素値、Ｌ１予測画像において対応する画素位置の画素値、及び、画素補正値を用いて、予測画素値を導出する（Ｓ４１２）。
　上記の動作によって、画面間予測部１２６は、ＢＩＯ処理が適用された予測画像を生成する。
　なお、局所動き推定値及び画素補正値の導出において、具体的には、以下の式（３）が用いられてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（３）において、Ｉｘ ０［ｘ，ｙ］は、Ｌ０勾配画像の画素位置［ｘ，ｙ］における水平方向の勾配値である。Ｉｘ １［ｘ，ｙ］は、Ｌ１勾配画像の画素位置［ｘ，ｙ］における水平方向の勾配値である。Ｉｙ ０［ｘ，ｙ］は、Ｌ０勾配画像の画素位置［ｘ，ｙ］における垂直方向の勾配値である。Ｉｙ １［ｘ，ｙ］は、Ｌ１勾配画像の画素位置［ｘ，ｙ］における垂直方向の勾配値である。
　また、式（３）において、Ｉ０［ｘ，ｙ］は、Ｌ０予測画像の画素位置［ｘ，ｙ］における画素値である。Ｉ１［ｘ，ｙ］は、Ｌ１予測画像の画素位置［ｘ，ｙ］における画素値である。ΔＩ［ｘ，ｙ］は、Ｌ０予測画像の画素位置［ｘ，ｙ］における画素値と、Ｌ１予測画像の画素位置［ｘ，ｙ］における画素値との差分である。
　また、式（３）において、Ωは、例えば、画素位置［ｘ，ｙ］を中心に有する領域に含まれる画素位置の集合である。ｗ［ｉ，ｊ］は、画素位置［ｉ，ｊ］に対する重み係数である。ｗ［ｉ，ｊ］には、同一の値が用いられてもよい。Ｇｘ［ｘ，ｙ］、Ｇｙ［ｘ，ｙ］、ＧｘＧｙ［ｘ，ｙ］、ｓＧｘＧｙ［ｘ，ｙ］、ｓＧｘ ２［ｘ，ｙ］、ｓＧｙ ２［ｘ，ｙ］、ｓＧｘｄＩ［ｘ，ｙ］及びｓＧｙｄＩ［ｘ，ｙ］等は、補助的な算出値である。
　また、式（３）において、ｕ［ｘ，ｙ］は、画素位置［ｘ，ｙ］における局所動き推定値を構成する水平方向の値である。ｖ［ｘ，ｙ］は、画素位置［ｘ，ｙ］における局所動き推定値を構成する垂直方向の値である。ｂ［ｘ，ｙ］は、画素位置［ｘ，ｙ］における画素補正値である。ｐ［ｘ，ｙ］は、画素位置［ｘ，ｙ］における予測画素値である。
　また、上記の説明において、画面間予測部１２６は、画素毎に、局所動き推定値を導出しているが、画素よりも粗く処理対象ブロックよりも細かい画像データ単位であるサブブロック毎に、局所動き推定値を導出してもよい。
　例えば、上記の式（３）において、Ωが、サブブロックに含まれる画素位置の集合であってもよい。そして、ｓＧｘＧｙ［ｘ，ｙ］、ｓＧｘ ２［ｘ，ｙ］、ｓＧｙ ２［ｘ，ｙ］、ｓＧｘｄＩ［ｘ，ｙ］、ｓＧｙｄＩ［ｘ，ｙ］、ｕ［ｘ，ｙ］及びｖ［ｘ，ｙ］が、画素毎ではなく、サブブロック毎に算出されてもよい。
　また、符号化装置１００及び復号装置２００は、共通のＢＩＯ処理を適用することができる。つまり、符号化装置１００及び復号装置２００は、同じ方法でＢＩＯ処理を適用することができる。
　［符号化装置の実装例］
　図２１は、実施の形態１に係る符号化装置１００の実装例を示すブロック図である。符号化装置１００は、回路１６０及びメモリ１６２を備える。例えば、図１及び図１１に示された符号化装置１００の複数の構成要素は、図２１に示された回路１６０及びメモリ１６２によって実装される。
　回路１６０は、情報処理を行う回路であり、メモリ１６２にアクセス可能な回路である。例えば、回路１６０は、動画像を符号化する専用又は汎用の電子回路である。回路１６０は、ＣＰＵのようなプロセッサであってもよい。また、回路１６０は、複数の電子回路の集合体であってもよい。また、例えば、回路１６０は、図１等に示された符号化装置１００の複数の構成要素のうち、情報を記憶するための構成要素を除く、複数の構成要素の役割を果たしてもよい。
　メモリ１６２は、回路１６０が動画像を符号化するための情報が記憶される専用又は汎用のメモリである。メモリ１６２は、電子回路であってもよく、回路１６０に接続されていてもよい。また、メモリ１６２は、回路１６０に含まれていてもよい。また、メモリ１６２は、複数の電子回路の集合体であってもよい。また、メモリ１６２は、磁気ディスク又は光ディスク等であってもよいし、ストレージ又は記録媒体等と表現されてもよい。また、メモリ１６２は、不揮発性メモリでもよいし、揮発性メモリでもよい。
　例えば、メモリ１６２には、符号化される動画像が記憶されてもよいし、符号化された動画像に対応するビット列が記憶されてもよい。また、メモリ１６２には、回路１６０が動画像を符号化するためのプログラムが記憶されていてもよい。
　また、例えば、メモリ１６２は、図１等に示された符号化装置１００の複数の構成要素のうち、情報を記憶するための構成要素の役割を果たしてもよい。具体的には、メモリ１６２は、図１に示されたブロックメモリ１１８及びフレームメモリ１２２の役割を果たしてもよい。より具体的には、メモリ１６２には、再構成済みブロック及び再構成済みピクチャ等が記憶されてもよい。
　なお、符号化装置１００において、図１等に示された複数の構成要素の全てが実装されなくてもよいし、上述された複数の処理の全てが行われなくてもよい。図１等に示された複数の構成要素の一部は、他の装置に含まれていてもよいし、上述された複数の処理の一部は、他の装置によって実行されてもよい。そして、符号化装置１００において、図１等に示された複数の構成要素のうちの一部が実装され、上述された複数の処理の一部が行われることによって、動き補償が効率的に行われる。
　具体的には、符号化装置１００は、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第１画面間予測方式により第１動きベクトルを導出する（図１３のＳ１０４又はＳ１０６）。ここで、第１画面間予測方式とは、例えば、上述したＦＲＵＣ方式である。具体的には、第１画面間予測方式は、テンプレートＦＲＣＵ方式及びバイラテラルＦＲＵＣ方式の少なくとも一方を含む。つまり、第１画面間予測方式における上記２つの領域は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域と、参照ピクチャ内の領域、又は、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域である。
　言い換えると、第１画面間予測方式とは、符号化側と復号側とで同一の方法により動きベクトルを導出する方式である。また、第１画面間予測方式では、動きベクトルを示す情報は、符号化ストリームにシグナリングされず、符号化側から復号側に伝送されない。また、第１画面間予測方式では、符号化装置１００は、符号化済みの予測ブロックの画素値を用い、かつ、対象予測ブロックの画素値を用いずに動きベクトルを導出する。
　次に、符号化装置１００は、予測ブロック単位で、導出された第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行う（図１３のＳ１０３Ａ）。ここで、第１動き補償処理とは、例えば、上述したＢＩＯ処理であり、輝度勾配を用いた補正を含む。また、第１動き補償処理では、予測ブロックより細かい単位（例えば、画素単位又はブロック単位）で予測画像の補正が行われる。また、第１動き補償処理では、動きベクトルで示される参照ピクチャ内の領域と、当該領域の周辺の画素とを用いて予測画像が生成される。
　これによれば、符号化装置１００は、第１画面間予測方式による動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度勾配を用いた補正を含む第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。よって、符号化装置１００は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　また、符号化装置１００は、予測ブロック単位で、対象予測ブロックと、参照ピクチャに含まれる領域の再構成画像との適合度合いを用いる第２画面間予測方式により第２動きベクトルを導出する（図１３のＳ１０２）。そして、符号化装置１００は、第２動きベクトルを特定するための情報を含む符号化ビットストリームを生成する。
　ここで、第２画面間予測方式とは、例えば、上述した通常画面間予測方式である。言い換えると、第２画面間予測方式とは、符号化側と復号側とで異なる方法により動きベクトルを導出する方式である。具体的には、符号化装置１００は、符号化済みの予測ブロックの画素値と、対象予測ブロックの画素値とを用いて動きベクトルを導出する。そして、符号化装置１００は、導出した動きベクトルを示す情報を、符号化ストリームにシグナリングする。これにより、符号化装置１００で導出された動きベクトルを示す情報が、符号化装置１００から復号装置２００に伝送される。復号装置２００は、符号化ストリームに含まれる当該情報を用いて動きベクトルを導出する。
　次に、符号化装置１００は、予測ブロック単位で、導出された第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第２動き補償処理を行う（図１３のＳ１０３Ａ）。ここで、第２動き補償処理とは、例えば、上述したＢＩＯ処理であり、輝度勾配を用いた補正を含む。また、第２動き補償処理では、予測ブロックより細かい単位（例えば、画素単位又はブロック単位）で予測画像の補正が行われる。また、第２動き補償処理では、動きベクトルで示される参照ピクチャ内の領域と、当該領域の周辺の画素とを用いて予測画像が生成される。
　なお、第２動き補償処理は、第１動き補償処理と同一の処理であってもよいし、一部が異なる処理であってもよい。
　これによれば、第１画面間予測方式が用いられる場合と、第２画面間予測方式が用いられる場合とにおいて、動き補償処理の処理単位を同一にできる。これにより、動き補償処理の実装を容易化できる。
　また、符号化装置１００は、第１動作モードでは、（Ｓ１１１で第１動作モード）、第１画面間予測方式により、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し（Ｓ１１２）、予測ブロック単位で、導出された第１動きベクトルを用いた第１動き補償処理を行う（Ｓ１１３）。ここで第１動き補償処理は、例えば、ＢＩＯ処理であり、導出された第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する動き補償処理である。
　また、符号化装置１００は、第２動作モードでは（Ｓ１１１で第２動作モード）、第２画面間予測方式により、予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し（Ｓ１１４）、サブブロック単位で、第２動きベクトルを用いた第２動き補償処理を行う（Ｓ１１５）。ここで第２動き補償処理とは、例えば、ＢＩＯ処理を適用しない動き補償処理であり、第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する動き補償処理である。
　これによれば、符号化装置１００は、第１動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。また、符号化装置１００は、第２動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第２動き補償処理をサブブロック単位で行う。ここで、第２動き補償処理は、輝度の空間的な勾配を参照しないため第１動き補償処理に比べて処理量が少ない。さらに、符号化装置１００は、このような２つの動作モードを有することで符号化効率を向上できる。このように、符号化装置１００は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　例えば、第１画面間予測方式は、第２画面間予測方式と異なる。具体的には、第２画面間予測方式は、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる画面間予測方式であり、例えば、ＦＲＵＣ方式である。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、第１画面間予測方式は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域の再構成画像と、参照ピクチャ内の領域の再構成画像との適合度合いを用いる第３画面間予測方式（例えば、テンプレートＦＲＵＣ方式）と、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第４画面間予測方式（例えば、バイラテラルＦＲＵＣ方式）とのうちの一方であり、第２画面間予測方式は、第３画面間予測方式と第４画面間予測方式とのうちの他方である。
　例えば、第１画面間予測方式は第３画面間予測方式（例えば、テンプレートＦＲＵＣ方式）であり、第２画面間予測方式は第４画面間予測方式（例えば、バイラテラルＦＲＵＣ方式）である。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、第１画面間予測方式は、対象予測ブロックと、参照ピクチャに含まれる領域の再構成画像との適合度合いを用いる画面間予測方式（通常画面間予測方式）であり、符号化装置１００は、導出された第１動きベクトルを特定するための情報を含む符号化ビットストリームを生成する。
　［復号装置の実装例］
　図２２は、実施の形態１に係る復号装置２００の実装例を示すブロック図である。復号装置２００は、回路２６０及びメモリ２６２を備える。例えば、図１０及び図１２に示された復号装置２００の複数の構成要素は、図２２に示された回路２６０及びメモリ２６２によって実装される。
　回路２６０は、情報処理を行う回路であり、メモリ２６２にアクセス可能な回路である。例えば、回路２６０は、動画像を復号する専用又は汎用の電子回路である。回路２６０は、ＣＰＵのようなプロセッサであってもよい。また、回路２６０は、複数の電子回路の集合体であってもよい。また、例えば、回路２６０は、図１０等に示された復号装置２００の複数の構成要素のうち、情報を記憶するための構成要素を除く、複数の構成要素の役割を果たしてもよい。
　メモリ２６２は、回路２６０が動画像を復号するための情報が記憶される専用又は汎用のメモリである。メモリ２６２は、電子回路であってもよく、回路２６０に接続されていてもよい。また、メモリ２６２は、回路２６０に含まれていてもよい。また、メモリ２６２は、複数の電子回路の集合体であってもよい。また、メモリ２６２は、磁気ディスク又は光ディスク等であってもよいし、ストレージ又は記録媒体等と表現されてもよい。また、メモリ２６２は、不揮発性メモリでもよいし、揮発性メモリでもよい。
　例えば、メモリ２６２には、符号化された動画像に対応するビット列が記憶されてもよいし、復号されたビット列に対応する動画像が記憶されてもよい。また、メモリ２６２には、回路２６０が動画像を復号するためのプログラムが記憶されていてもよい。
　また、例えば、メモリ２６２は、図１０等に示された復号装置２００の複数の構成要素のうち、情報を記憶するための構成要素の役割を果たしてもよい。具体的には、メモリ２６２は、図１０に示されたブロックメモリ２１０及びフレームメモリ２１４の役割を果たしてもよい。より具体的には、メモリ２６２には、再構成済みブロック及び再構成済みピクチャ等が記憶されてもよい。
　なお、復号装置２００において、図１０等に示された複数の構成要素の全てが実装されなくてもよいし、上述された複数の処理の全てが行われなくてもよい。図１０等に示された複数の構成要素の一部は、他の装置に含まれていてもよいし、上述された複数の処理の一部は、他の装置によって実行されてもよい。そして、復号装置２００において、図１０等に示された複数の構成要素のうちの一部が実装され、上述された複数の処理の一部が行われることによって、動き補償が効率的に行われる。
　具体的には、復号装置２００は、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第１画面間予測方式により第１動きベクトルを導出する（図１３のＳ１０４又はＳ１０６）。ここで、第１画面間予測方式とは、例えば、上述したＦＲＵＣ方式である。具体的には、第１画面間予測方式は、テンプレートＦＲＣＵ方式及びバイラテラルＦＲＵＣ方式の少なくとも一方を含む。つまり、第１画面間予測方式における上記２つの領域は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域と、参照ピクチャ内の領域、又は、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域である。
　言い換えると、第１画面間予測方式とは、符号化側と復号側とで同一の方法により動きベクトルを導出する方式である。また、第１画面間予測方式では、動きベクトルを示す情報は、符号化ストリームにシグナリングされず、符号化側から復号側に伝送されない。また、第１画面間予測方式では、復号装置２００は、復号済みの予測ブロックの画素値を用い、かつ、対象予測ブロックの画素値を用いずに動きベクトルを導出する。
　次に、復号装置２００は、予測ブロック単位で、導出された第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行う（図１３のＳ１０３Ａ）。ここで、第１動き補償処理とは、例えば、上述したＢＩＯ処理であり、輝度勾配を用いた補正を含む。また、第１動き補償処理では、予測ブロックより細かい単位（例えば、画素単位又はブロック単位）で予測画像の補正が行われる。また、第１動き補償処理では、動きベクトルで示される参照ピクチャ内の領域と、当該領域の周辺の画素とを用いて予測画像が生成される。
　これによれば、復号装置２００は、第１画面間予測方式による動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度勾配を用いた補正を含む第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。よって、復号装置２００は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　また、復号装置２００は、符号化ビットストリームから、第２動きベクトルを予測ブロック単位で特定するための情報を取得する。復号装置２００は、予測ブロック単位で、上記情報を用いた第２画面間予測方式により第２動きベクトルを導出する（図１３のＳ１０２）。
　ここで、第２画面間予測方式とは、例えば、上述した通常画面間予測方式である。言い換えると、第２画面間予測方式とは、符号化側と復号側とで異なる方法により動きベクトルを導出する方式である。具体的には、符号化装置１００は、符号化済みの予測ブロックの画素値と、対象予測ブロックの画素値とを用いて動きベクトルを導出する。そして、符号化装置１００は、導出した動きベクトルを示す情報を、符号化ストリームにシグナリングする。これにより、符号化装置１００で導出された動きベクトルを示す情報が、符号化装置１００から復号装置２００に伝送される。復号装置２００は、符号化ストリームに含まれる当該情報を用いて動きベクトルを導出する。
　次に、復号装置２００は、予測ブロック単位で、導出された第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第２動き補償処理を行う（図１３のＳ１０３Ａ）。ここで、第２動き補償処理とは、例えば、上述したＢＩＯ処理であり、輝度勾配を用いた補正を含む。また、第２動き補償処理では、予測ブロックより細かい単位（例えば、画素単位又はブロック単位）で予測画像の補正が行われる。また、第２動き補償処理では、動きベクトルで示される参照ピクチャ内の領域と、当該領域の周辺の画素とを用いて予測画像が生成される。
　なお、第２動き補償処理は、第１動き補償処理と同一の処理であってもよいし、一部が異なる処理であってもよい。
　これによれば、第１画面間予測方式が用いられる場合と、第２画面間予測方式が用いられる場合とにおいて、動き補償処理の処理単位を同一にできる。これにより、動き補償処理の実装を容易化できる。
　また、復号装置２００は、第１動作モードでは、（Ｓ１１１で第１動作モード）、第１画面間予測方式により、動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し（Ｓ１１２）、予測ブロック単位で、導出された第１動きベクトルを用いた第１動き補償処理を行う（Ｓ１１３）。ここで第１動き補償処理は、例えば、ＢＩＯ処理であり、導出された第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する動き補償処理である。
　また、復号装置２００は、第２動作モードでは（Ｓ１１１で第２動作モード）、第２画面間予測方式により、予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し（Ｓ１１４）、サブブロック単位で、第２動きベクトルを用いた第２動き補償処理を行う（Ｓ１１５）。ここで第２動き補償処理とは、例えば、ＢＩＯ処理を適用しない動き補償処理であり、第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する動き補償処理である。
　これによれば、復号装置２００は、第１動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第１動き補償処理を予測ブロック単位で行うことで、例えば、サブブロック単位でこれらの処理を行う場合に比べて、処理量を低減できる。また、輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理は、予測ブロック単位より小さい単位での補正を実現できるので、サブブロック単位で処理を行わない場合における符号化効率の低下を抑制できる。また、復号装置２００は、第２動作モードでは、動きベクトルの導出処理及び第２動き補償処理をサブブロック単位で行う。ここで、第２動き補償処理は、輝度の空間的な勾配を参照しないため第１動き補償処理に比べて処理量が少ない。さらに、復号装置２００は、このような２つの動作モードを有することで符号化効率を向上できる。このように、復号装置２００は、符号化効率の低下を抑制しつつ処理量を低減できる。
　例えば、第１画面間予測方式は、第２画面間予測方式と異なる。具体的には、第２画面間予測方式は、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる画面間予測方式であり、例えば、ＦＲＵＣ方式である。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、第１画面間予測方式は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域の再構成画像と、参照ピクチャ内の領域の再構成画像との適合度合いを用いる第３画面間予測方式（例えば、テンプレートＦＲＵＣ方式）と、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第４画面間予測方式（例えば、バイラテラルＦＲＵＣ方式）とのうちの一方であり、第２画面間予測方式は、第３画面間予測方式と第４画面間予測方式とのうちの他方である。
　例えば、第１画面間予測方式は第３画面間予測方式（例えば、テンプレートＦＲＵＣ方式）であり、第２画面間予測方式は第４画面間予測方式（例えば、バイラテラルＦＲＵＣ方式）である。
　これによれば、サブブロック単位での動きベクトルの算出による符号化効率の向上の効果が大きい画面間予測方式をサブブロック単位で行うことができる。よって、符号化効率を向上できる。
　例えば、復号装置２００は、第１画面間予測方式では、符号化ビットストリームから、第２動きベクトルをサブブロック単位で特定するための情報を取得し、当該情報を用いて第２動きベクトルを導出する。
　［補足］
　また、本実施の形態における符号化装置１００及び復号装置２００は、それぞれ、画像符号化装置及び画像復号装置として利用されてもよいし、動画像符号化装置及び動画像復号装置として利用されてもよい。あるいは、符号化装置１００及び復号装置２００は、それぞれ、インター予測装置（画面間予測装置）として利用され得る。
　すなわち、符号化装置１００及び復号装置２００は、それぞれ、インター予測部（画面間予測部）１２６及びインター予測部（画面間予測部）２１８のみに対応していてもよい。そして、変換部１０６及び逆変換部２０６等の他の構成要素は、他の装置に含まれていてもよい。
　また、本実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
　具体的には、符号化装置１００及び復号装置２００のそれぞれは、処理回路（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）と、当該処理回路に電気的に接続された、当該処理回路からアクセス可能な記憶装置（Ｓｔｏｒａｇｅ）とを備えていてもよい。例えば、処理回路は回路１６０又は２６０に対応し、記憶装置はメモリ１６２又は２６２に対応する。
　処理回路は、専用のハードウェア及びプログラム実行部の少なくとも一方を含み、記憶装置を用いて処理を実行する。また、記憶装置は、処理回路がプログラム実行部を含む場合には、当該プログラム実行部により実行されるソフトウェアプログラムを記憶する。
　ここで、本実施の形態の符号化装置１００又は復号装置２００などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
　また、各構成要素は、上述の通り、回路であってもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路であってもよい。また、各構成要素は、汎用的なプロセッサで実現されてもよいし、専用のプロセッサで実現されてもよい。
　また、特定の構成要素が実行する処理を別の構成要素が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。また、符号化復号装置が、符号化装置１００及び復号装置２００を備えていてもよい。
　以上、符号化装置１００及び復号装置２００の態様について、実施の形態に基づいて説明したが、符号化装置１００及び復号装置２００の態様は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、符号化装置１００及び復号装置２００の態様の範囲内に含まれてもよい。
　本態様を本開示における他の態様の少なくとも一部と組み合わせて実施してもよい。また、本態様のフローチャートに記載の一部の処理、装置の一部の構成、シンタックスの一部などを他の態様と組み合わせて実施してもよい。
　（実施の形態２）
　以上の各実施の形態において、機能ブロックの各々は、通常、ＭＰＵ及びメモリ等によって実現可能である。また、機能ブロックの各々による処理は、通常、プロセッサなどのプログラム実行部が、ＲＯＭ等の記録媒体に記録されたソフトウェア（プログラム）を読み出して実行することで実現される。当該ソフトウェアはダウンロード等により配布されてもよいし、半導体メモリなどの記録媒体に記録して配布されてもよい。なお、各機能ブロックをハードウェア（専用回路）によって実現することも、当然、可能である。
　また、各実施の形態において説明した処理は、単一の装置（システム）を用いて集中処理することによって実現してもよく、又は、複数の装置を用いて分散処理することによって実現してもよい。また、上記プログラムを実行するプロセッサは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、又は分散処理を行ってもよい。
　本開示の態様は、以上の実施例に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本開示の態様の範囲内に包含される。
　さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）又は動画像復号化方法（画像復号方法）の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、画像復号方法を用いた画像復号装置、及び両方を備える画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。
　［使用例］
　図２３は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムｅｘ１００の全体構成を示す図である。通信サービスの提供エリアを所望の大きさに分割し、各セル内にそれぞれ固定無線局である基地局ｅｘ１０６、ｅｘ１０７、ｅｘ１０８、ｅｘ１０９、ｅｘ１１０が設置されている。
　このコンテンツ供給システムｅｘ１００では、インターネットｅｘ１０１に、インターネットサービスプロバイダｅｘ１０２又は通信網ｅｘ１０４、及び基地局ｅｘ１０６～ｅｘ１１０を介して、コンピュータｅｘ１１１、ゲーム機ｅｘ１１２、カメラｅｘ１１３、家電ｅｘ１１４、及びスマートフォンｅｘ１１５などの各機器が接続される。当該コンテンツ供給システムｅｘ１００は、上記のいずれかの要素を組合せて接続するようにしてもよい。固定無線局である基地局ｅｘ１０６～ｅｘ１１０を介さずに、各機器が電話網又は近距離無線等を介して直接的又は間接的に相互に接続されていてもよい。また、ストリーミングサーバｅｘ１０３は、インターネットｅｘ１０１等を介して、コンピュータｅｘ１１１、ゲーム機ｅｘ１１２、カメラｅｘ１１３、家電ｅｘ１１４、及びスマートフォンｅｘ１１５などの各機器と接続される。また、ストリーミングサーバｅｘ１０３は、衛星ｅｘ１１６を介して、飛行機ｅｘ１１７内のホットスポット内の端末等と接続される。
　なお、基地局ｅｘ１０６～ｅｘ１１０の代わりに、無線アクセスポイント又はホットスポット等が用いられてもよい。また、ストリーミングサーバｅｘ１０３は、インターネットｅｘ１０１又はインターネットサービスプロバイダｅｘ１０２を介さずに直接通信網ｅｘ１０４と接続されてもよいし、衛星ｅｘ１１６を介さず直接飛行機ｅｘ１１７と接続されてもよい。
　カメラｅｘ１１３はデジタルカメラ等の静止画撮影、及び動画撮影が可能な機器である。また、スマートフォンｅｘ１１５は、一般に２Ｇ、３Ｇ、３．９Ｇ、４Ｇ、そして今後は５Ｇと呼ばれる移動通信システムの方式に対応したスマートフォン機、携帯電話機、又はＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）等である。
　家電ｅｘ１１８は、冷蔵庫、又は家庭用燃料電池コージェネレーションシステムに含まれる機器等である。
　コンテンツ供給システムｅｘ１００では、撮影機能を有する端末が基地局ｅｘ１０６等を通じてストリーミングサーバｅｘ１０３に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、端末（コンピュータｅｘ１１１、ゲーム機ｅｘ１１２、カメラｅｘ１１３、家電ｅｘ１１４、スマートフォンｅｘ１１５、及び飛行機ｅｘ１１７内の端末等）は、ユーザが当該端末を用いて撮影した静止画又は動画コンテンツに対して上記各実施の形態で説明した符号化処理を行い、符号化により得られた映像データと、映像に対応する音を符号化した音データと多重化し、得られたデータをストリーミングサーバｅｘ１０３に送信する。即ち、各端末は、本開示の一態様に係る画像符号化装置として機能する。
　一方、ストリーミングサーバｅｘ１０３は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントは、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータｅｘ１１１、ゲーム機ｅｘ１１２、カメラｅｘ１１３、家電ｅｘ１１４、スマートフォンｅｘ１１５、又は飛行機ｅｘ１１７内の端末等である。配信されたデータを受信した各機器は、受信したデータを復号化処理して再生する。即ち、各機器は、本開示の一態様に係る画像復号装置として機能する。
　［分散処理］
　また、ストリーミングサーバｅｘ１０３は複数のサーバ又は複数のコンピュータであって、データを分散して処理したり記録したり配信するものであってもよい。例えば、ストリーミングサーバｅｘ１０３は、ＣＤＮ（Ｃｏｎｔｅｎｔｓ　Ｄｅｌｉｖｅｒｙ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）により実現され、世界中に分散された多数のエッジサーバとエッジサーバ間をつなぐネットワークによりコンテンツ配信が実現されていてもよい。ＣＤＮでは、クライアントに応じて物理的に近いエッジサーバが動的に割り当てられる。そして、当該エッジサーバにコンテンツがキャッシュ及び配信されることで遅延を減らすことができる。また、何らかのエラーが発生した場合又はトラフィックの増加などにより通信状態が変わる場合に複数のエッジサーバで処理を分散したり、他のエッジサーバに配信主体を切り替えたり、障害が生じたネットワークの部分を迂回して配信を続けることができるので、高速かつ安定した配信が実現できる。
　また、配信自体の分散処理にとどまらず、撮影したデータの符号化処理を各端末で行ってもよいし、サーバ側で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。一例として、一般に符号化処理では、処理ループが２度行われる。１度目のループでフレーム又はシーン単位での画像の複雑さ、又は、符号量が検出される。また、２度目のループでは画質を維持して符号化効率を向上させる処理が行われる。例えば、端末が１度目の符号化処理を行い、コンテンツを受け取ったサーバ側が２度目の符号化処理を行うことで、各端末での処理負荷を減らしつつもコンテンツの質と効率を向上させることができる。この場合、ほぼリアルタイムで受信して復号する要求があれば、端末が行った一度目の符号化済みデータを他の端末で受信して再生することもできるので、より柔軟なリアルタイム配信も可能になる。
　他の例として、カメラｅｘ１１３等は、画像から特徴量抽出を行い、特徴量に関するデータをメタデータとして圧縮してサーバに送信する。サーバは、例えば特徴量からオブジェクトの重要性を判断して量子化精度を切り替えるなど、画像の意味に応じた圧縮を行う。特徴量データはサーバでの再度の圧縮時の動きベクトル予測の精度及び効率向上に特に有効である。また、端末でＶＬＣ（可変長符号化）などの簡易的な符号化を行い、サーバでＣＡＢＡＣ（コンテキスト適応型二値算術符号化方式）など処理負荷の大きな符号化を行ってもよい。
　さらに他の例として、スタジアム、ショッピングモール、又は工場などにおいては、複数の端末によりほぼ同一のシーンが撮影された複数の映像データが存在する場合がある。この場合には、撮影を行った複数の端末と、必要に応じて撮影をしていない他の端末及びサーバを用いて、例えばＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　Ｐｉｃｔｕｒｅ）単位、ピクチャ単位、又はピクチャを分割したタイル単位などで符号化処理をそれぞれ割り当てて分散処理を行う。これにより、遅延を減らし、よりリアルタイム性を実現できる。
　また、複数の映像データはほぼ同一シーンであるため、各端末で撮影された映像データを互いに参照し合えるように、サーバで管理及び／又は指示をしてもよい。または、各端末からの符号化済みデータを、サーバが受信し複数のデータ間で参照関係を変更、又はピクチャ自体を補正或いは差し替えて符号化しなおしてもよい。これにより、一つ一つのデータの質と効率を高めたストリームを生成できる。
　また、サーバは、映像データの符号化方式を変更するトランスコードを行ったうえで映像データを配信してもよい。例えば、サーバは、ＭＰＥＧ系の符号化方式をＶＰ系に変換してもよいし、Ｈ．２６４をＨ．２６５に変換してもよい。
　このように、符号化処理は、端末、又は１以上のサーバにより行うことが可能である。よって、以下では、処理を行う主体として「サーバ」又は「端末」等の記載を用いるが、サーバで行われる処理の一部又は全てが端末で行われてもよいし、端末で行われる処理の一部又は全てがサーバで行われてもよい。また、これらに関しては、復号処理についても同様である。
　［３Ｄ、マルチアングル］
　近年では、互いにほぼ同期した複数のカメラｅｘ１１３及び／又はスマートフォンｅｘ１１５などの端末により撮影された異なるシーン、又は、同一シーンを異なるアングルから撮影した画像或いは映像を統合して利用することも増えてきている。各端末で撮影した映像は、別途取得した端末間の相対的な位置関係、又は、映像に含まれる特徴点が一致する領域などに基づいて統合される。
　サーバは、２次元の動画像を符号化するだけでなく、動画像のシーン解析などに基づいて自動的に、又は、ユーザが指定した時刻において、静止画を符号化し、受信端末に送信してもよい。サーバは、さらに、撮影端末間の相対的な位置関係を取得できる場合には、２次元の動画像だけでなく、同一シーンが異なるアングルから撮影された映像に基づき、当該シーンの３次元形状を生成できる。なお、サーバは、ポイントクラウドなどにより生成した３次元のデータを別途符号化してもよいし、３次元データを用いて人物又はオブジェクトを認識或いは追跡した結果に基づいて、受信端末に送信する映像を、複数の端末で撮影した映像から選択、又は、再構成して生成してもよい。
　このようにして、ユーザは、各撮影端末に対応する各映像を任意に選択してシーンを楽しむこともできるし、複数画像又は映像を用いて再構成された３次元データから任意視点の映像を切り出したコンテンツを楽しむこともできる。さらに、映像と同様に音も複数の相異なるアングルから収音され、サーバは、映像に合わせて特定のアングル又は空間からの音を映像と多重化して送信してもよい。
　また、近年ではＶｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ（ＶＲ）及びＡｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ（ＡＲ）など、現実世界と仮想世界とを対応付けたコンテンツも普及してきている。ＶＲの画像の場合、サーバは、右目用及び左目用の視点画像をそれぞれ作成し、Ｍｕｌｔｉ－Ｖｉｅｗ　Ｃｏｄｉｎｇ（ＭＶＣ）などにより各視点映像間で参照を許容する符号化を行ってもよいし、互いに参照せずに別ストリームとして符号化してもよい。別ストリームの復号時には、ユーザの視点に応じて仮想的な３次元空間が再現されるように互いに同期させて再生するとよい。
　ＡＲの画像の場合には、サーバは、現実空間のカメラ情報に、仮想空間上の仮想物体情報を、３次元的位置又はユーザの視点の動きに基づいて重畳する。復号装置は、仮想物体情報及び３次元データを取得又は保持し、ユーザの視点の動きに応じて２次元画像を生成し、スムーズにつなげることで重畳データを作成してもよい。または、復号装置は仮想物体情報の依頼に加えてユーザの視点の動きをサーバに送信し、サーバは、サーバに保持される３次元データから受信した視点の動きに合わせて重畳データを作成し、重畳データを符号化して復号装置に配信してもよい。なお、重畳データは、ＲＧＢ以外に透過度を示すα値を有し、サーバは、３次元データから作成されたオブジェクト以外の部分のα値が０などに設定し、当該部分が透過する状態で、符号化してもよい。もしくは、サーバは、クロマキーのように所定の値のＲＧＢ値を背景に設定し、オブジェクト以外の部分は背景色にしたデータを生成してもよい。
　同様に配信されたデータの復号処理はクライアントである各端末で行っても、サーバ側で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。一例として、ある端末が、一旦サーバに受信リクエストを送り、そのリクエストに応じたコンテンツを他の端末で受信し復号処理を行い、ディスプレイを有する装置に復号済みの信号が送信されてもよい。通信可能な端末自体の性能によらず処理を分散して適切なコンテンツを選択することで画質のよいデータを再生することができる。また、他の例として大きなサイズの画像データをＴＶ等で受信しつつ、鑑賞者の個人端末にピクチャが分割されたタイルなど一部の領域が復号されて表示されてもよい。これにより、全体像を共有化しつつ、自身の担当分野又はより詳細に確認したい領域を手元で確認することができる。
　また今後は、屋内外にかかわらず近距離、中距離、又は長距離の無線通信が複数使用可能な状況下で、ＭＰＥＧ－ＤＡＳＨなどの配信システム規格を利用して、接続中の通信に対して適切なデータを切り替えながらシームレスにコンテンツを受信することが予想される。これにより、ユーザは、自身の端末のみならず屋内外に設置されたディスプレイなどの復号装置又は表示装置を自由に選択しながらリアルタイムで切り替えられる。また、自身の位置情報などに基づいて、復号する端末及び表示する端末を切り替えながら復号を行うことができる。これにより、目的地への移動中に、表示可能なデバイスが埋め込まれた隣の建物の壁面又は地面の一部に地図情報を表示させながら移動することも可能になる。また、符号化データが受信端末から短時間でアクセスできるサーバにキャッシュされている、又は、コンテンツ・デリバリー・サービスにおけるエッジサーバにコピーされている、などの、ネットワーク上での符号化データへのアクセス容易性に基づいて、受信データのビットレートを切り替えることも可能である。
　［スケーラブル符号化］
　コンテンツの切り替えに関して、図２４に示す、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法を応用して圧縮符号化されたスケーラブルなストリームを用いて説明する。サーバは、個別のストリームとして内容は同じで質の異なるストリームを複数有していても構わないが、図示するようにレイヤに分けて符号化を行うことで実現される時間的／空間的スケーラブルなストリームの特徴を活かして、コンテンツを切り替える構成であってもよい。つまり、復号側が性能という内的要因と通信帯域の状態などの外的要因とに応じてどのレイヤまで復号するかを決定することで、復号側は、低解像度のコンテンツと高解像度のコンテンツとを自由に切り替えて復号できる。例えば移動中にスマートフォンｅｘ１１５で視聴していた映像の続きを、帰宅後にインターネットＴＶ等の機器で視聴したい場合には、当該機器は、同じストリームを異なるレイヤまで復号すればよいので、サーバ側の負担を軽減できる。
　さらに、上記のように、レイヤ毎にピクチャが符号化されており、ベースレイヤの上位にエンハンスメントレイヤが存在するスケーラビリティを実現する構成以外に、エンハンスメントレイヤが画像の統計情報などに基づくメタ情報を含み、復号側が、メタ情報に基づきベースレイヤのピクチャを超解像することで高画質化したコンテンツを生成してもよい。超解像とは、同一解像度におけるＳＮ比の向上、及び、解像度の拡大のいずれであってもよい。メタ情報は、超解像処理に用いる線形或いは非線形のフィルタ係数を特定するため情報、又は、超解像処理に用いるフィルタ処理、機械学習或いは最小２乗演算におけるパラメータ値を特定する情報などを含む。
　または、画像内のオブジェクトなどの意味合いに応じてピクチャがタイル等に分割されており、復号側が、復号するタイルを選択することで一部の領域だけを復号する構成であってもよい。また、オブジェクトの属性（人物、車、ボールなど）と映像内の位置（同一画像における座標位置など）とをメタ情報として格納することで、復号側は、メタ情報に基づいて所望のオブジェクトの位置を特定し、そのオブジェクトを含むタイルを決定できる。例えば、図２５に示すように、メタ情報は、ＨＥＶＣにおけるＳＥＩメッセージなど画素データとは異なるデータ格納構造を用いて格納される。このメタ情報は、例えば、メインオブジェクトの位置、サイズ、又は色彩などを示す。
　また、ストリーム、シーケンス又はランダムアクセス単位など、複数のピクチャから構成される単位でメタ情報が格納されてもよい。これにより、復号側は、特定人物が映像内に出現する時刻などが取得でき、ピクチャ単位の情報と合わせることで、オブジェクトが存在するピクチャ、及び、ピクチャ内でのオブジェクトの位置を特定できる。
　［Ｗｅｂページの最適化］
　図２６は、コンピュータｅｘ１１１等におけるｗｅｂページの表示画面例を示す図である。図２７は、スマートフォンｅｘ１１５等におけるｗｅｂページの表示画面例を示す図である。図２６及び図２７に示すようにｗｅｂページが、画像コンテンツへのリンクであるリンク画像を複数含む場合があり、閲覧するデバイスによってその見え方は異なる。画面上に複数のリンク画像が見える場合には、ユーザが明示的にリンク画像を選択するまで、又は画面の中央付近にリンク画像が近付く或いはリンク画像の全体が画面内に入るまでは、表示装置（復号装置）は、リンク画像として各コンテンツが有する静止画又はＩピクチャを表示したり、複数の静止画又はＩピクチャ等でｇｉｆアニメのような映像を表示したり、ベースレイヤのみ受信して映像を復号及び表示したりする。
　ユーザによりリンク画像が選択された場合、表示装置は、ベースレイヤを最優先にして復号する。なお、ｗｅｂページを構成するＨＴＭＬにスケーラブルなコンテンツであることを示す情報があれば、表示装置は、エンハンスメントレイヤまで復号してもよい。また、リアルタイム性を担保するために、選択される前又は通信帯域が非常に厳しい場合には、表示装置は、前方参照のピクチャ（Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、前方参照のみのＢピクチャ）のみを復号及び表示することで、先頭ピクチャの復号時刻と表示時刻との間の遅延（コンテンツの復号開始から表示開始までの遅延）を低減できる。また、表示装置は、ピクチャの参照関係を敢えて無視して全てのＢピクチャ及びＰピクチャを前方参照にして粗く復号し、時間が経ち受信したピクチャが増えるにつれて正常の復号を行ってもよい。
　［自動走行］
　また、車の自動走行又は走行支援のため２次元又は３次元の地図情報などの静止画又は映像データを送受信する場合、受信端末は、１以上のレイヤに属する画像データに加えて、メタ情報として天候又は工事の情報なども受信し、これらを対応付けて復号してもよい。なお、メタ情報は、レイヤに属してもよいし、単に画像データと多重化されてもよい。
　この場合、受信端末を含む車、ドローン又は飛行機などが移動するため、受信端末は、当該受信端末の位置情報を受信要求時に送信することで、基地局ｅｘ１０６～ｅｘ１１０を切り替えながらシームレスな受信及び復号を実現できる。また、受信端末は、ユーザの選択、ユーザの状況又は通信帯域の状態に応じて、メタ情報をどの程度受信するか、又は地図情報をどの程度更新していくかを動的に切り替えることが可能になる。
　以上のようにして、コンテンツ供給システムｅｘ１００では、ユーザが送信した符号化された情報をリアルタイムでクライアントが受信して復号し、再生することができる。
　［個人コンテンツの配信］
　また、コンテンツ供給システムｅｘ１００では、映像配信業者による高画質で長時間のコンテンツのみならず、個人による低画質で短時間のコンテンツのユニキャスト、又はマルチキャスト配信が可能である。また、このような個人のコンテンツは今後も増加していくと考えられる。個人コンテンツをより優れたコンテンツにするために、サーバは、編集処理を行ってから符号化処理を行ってもよい。これは例えば、以下のような構成で実現できる。
　撮影時にリアルタイム又は蓄積して撮影後に、サーバは、原画又は符号化済みデータから撮影エラー、シーン探索、意味の解析、及びオブジェクト検出などの認識処理を行う。そして、サーバは、認識結果に基いて手動又は自動で、ピントずれ又は手ブレなどを補正したり、明度が他のピクチャに比べて低い又は焦点が合っていないシーンなどの重要性の低いシーンを削除したり、オブジェクトのエッジを強調したり、色合いを変化させるなどの編集を行う。サーバは、編集結果に基いて編集後のデータを符号化する。また撮影時刻が長すぎると視聴率が下がることも知られており、サーバは、撮影時間に応じて特定の時間範囲内のコンテンツになるように上記のように重要性が低いシーンのみならず動きが少ないシーンなどを、画像処理結果に基き自動でクリップしてもよい。または、サーバは、シーンの意味解析の結果に基づいてダイジェストを生成して符号化してもよい。
　なお、個人コンテンツには、そのままでは著作権、著作者人格権、又は肖像権等の侵害となるものが写り込んでいるケースもあり、共有する範囲が意図した範囲を超えてしまうなど個人にとって不都合な場合もある。よって、例えば、サーバは、画面の周辺部の人の顔、又は家の中などを敢えて焦点が合わない画像に変更して符号化してもよい。また、サーバは、符号化対象画像内に、予め登録した人物とは異なる人物の顔が映っているかどうかを認識し、映っている場合には、顔の部分にモザイクをかけるなどの処理を行ってもよい。または、符号化の前処理又は後処理として、著作権などの観点からユーザが画像を加工したい人物又は背景領域を指定し、サーバは、指定された領域を別の映像に置き換える、又は焦点をぼかすなどの処理を行うことも可能である。人物であれば、動画像において人物をトラッキングしながら、顔の部分の映像を置き換えることができる。
　また、データ量の小さい個人コンテンツの視聴はリアルタイム性の要求が強いため、帯域幅にもよるが、復号装置は、まずベースレイヤを最優先で受信して復号及び再生を行う。復号装置は、この間にエンハンスメントレイヤを受信し、再生がループされる場合など２回以上再生される場合に、エンハンスメントレイヤも含めて高画質の映像を再生してもよい。このようにスケーラブルな符号化が行われているストリームであれば、未選択時又は見始めた段階では粗い動画だが、徐々にストリームがスマートになり画像がよくなるような体験を提供することができる。スケーラブル符号化以外にも、１回目に再生される粗いストリームと、１回目の動画を参照して符号化される２回目のストリームとが１つのストリームとして構成されていても同様の体験を提供できる。
　［その他の使用例］
　また、これらの符号化又は復号処理は、一般的に各端末が有するＬＳＩｅｘ５００において処理される。ＬＳＩｅｘ５００は、ワンチップであっても複数チップからなる構成であってもよい。なお、動画像符号化又は復号用のソフトウェアをコンピュータｅｘ１１１等で読み取り可能な何らかの記録メディア（ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、又はハードディスクなど）に組み込み、そのソフトウェアを用いて符号化又は復号処理を行ってもよい。さらに、スマートフォンｅｘ１１５がカメラ付きである場合には、そのカメラで取得した動画データを送信してもよい。このときの動画データはスマートフォンｅｘ１１５が有するＬＳＩｅｘ５００で符号化処理されたデータである。
　なお、ＬＳＩｅｘ５００は、アプリケーションソフトをダウンロードしてアクティベートする構成であってもよい。この場合、端末は、まず、当該端末がコンテンツの符号化方式に対応しているか、又は、特定サービスの実行能力を有するかを判定する。端末がコンテンツの符号化方式に対応していない場合、又は、特定サービスの実行能力を有さない場合、端末は、コーデック又はアプリケーションソフトをダウンロードし、その後、コンテンツ取得及び再生する。
　また、インターネットｅｘ１０１を介したコンテンツ供給システムｅｘ１００に限らず、デジタル放送用システムにも上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置（画像符号化装置）又は動画像復号化装置（画像復号装置）のいずれかを組み込むことができる。衛星などを利用して放送用の電波に映像と音が多重化された多重化データを載せて送受信するため、コンテンツ供給システムｅｘ１００のユニキャストがし易い構成に対してマルチキャスト向きであるという違いがあるが符号化処理及び復号処理に関しては同様の応用が可能である。
　［ハードウェア構成］
　図２８は、スマートフォンｅｘ１１５を示す図である。また、図２９は、スマートフォンｅｘ１１５の構成例を示す図である。スマートフォンｅｘ１１５は、基地局ｅｘ１１０との間で電波を送受信するためのアンテナｅｘ４５０と、映像及び静止画を撮ることが可能なカメラ部ｅｘ４６５と、カメラ部ｅｘ４６５で撮像した映像、及びアンテナｅｘ４５０で受信した映像等が復号されたデータを表示する表示部ｅｘ４５８とを備える。スマートフォンｅｘ１１５は、さらに、タッチパネル等である操作部ｅｘ４６６と、音声又は音響を出力するためのスピーカ等である音声出力部ｅｘ４５７と、音声を入力するためのマイク等である音声入力部ｅｘ４５６と、撮影した映像或いは静止画、録音した音声、受信した映像或いは静止画、メール等の符号化されたデータ、又は、復号化されたデータを保存可能なメモリ部ｅｘ４６７と、ユーザを特定し、ネットワークをはじめ各種データへのアクセスの認証をするためのＳＩＭｅｘ４６８とのインタフェース部であるスロット部ｅｘ４６４とを備える。なお、メモリ部ｅｘ４６７の代わりに外付けメモリが用いられてもよい。
　また、表示部ｅｘ４５８及び操作部ｅｘ４６６等を統括的に制御する主制御部ｅｘ４６０と、電源回路部ｅｘ４６１、操作入力制御部ｅｘ４６２、映像信号処理部ｅｘ４５５、カメラインタフェース部ｅｘ４６３、ディスプレイ制御部ｅｘ４５９、変調／復調部ｅｘ４５２、多重／分離部ｅｘ４５３、音声信号処理部ｅｘ４５４、スロット部ｅｘ４６４、及びメモリ部ｅｘ４６７とがバスｅｘ４７０を介して接続されている。
　電源回路部ｅｘ４６１は、ユーザの操作により電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することによりスマートフォンｅｘ１１５を動作可能な状態に起動する。
　スマートフォンｅｘ１１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有する主制御部ｅｘ４６０の制御に基づいて、通話及データ通信等の処理を行う。通話時は、音声入力部ｅｘ４５６で収音した音声信号を音声信号処理部ｅｘ４５４でデジタル音声信号に変換し、これを変調／復調部ｅｘ４５２でスペクトラム拡散処理し、送信／受信部ｅｘ４５１でデジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナｅｘ４５０を介して送信する。また受信データを増幅して周波数変換処理及びアナログデジタル変換処理を施し、変調／復調部ｅｘ４５２でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ｅｘ４５４でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ｅｘ４５７から出力する。データ通信モード時は、本体部の操作部ｅｘ４６６等の操作によってテキスト、静止画、又は映像データが操作入力制御部ｅｘ４６２を介して主制御部ｅｘ４６０に送出され、同様に送受信処理が行われる。データ通信モード時に映像、静止画、又は映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ｅｘ４５５は、メモリ部ｅｘ４６７に保存されている映像信号又はカメラ部ｅｘ４６５から入力された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し、符号化された映像データを多重／分離部ｅｘ４５３に送出する。また、音声信号処理部ｅｘ４５４は、映像又は静止画等をカメラ部ｅｘ４６５で撮像中に音声入力部ｅｘ４５６で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重／分離部ｅｘ４５３に送出する。多重／分離部ｅｘ４５３は、符号化済み映像データと符号化済み音声データを所定の方式で多重化し、変調／復調部（変調／復調回路部）ｅｘ４５２、及び送信／受信部ｅｘ４５１で変調処理及び変換処理を施してアンテナｅｘ４５０を介して送信する。
　電子メール又はチャットに添付された映像、又はウェブページ等にリンクされた映像を受信した場合、アンテナｅｘ４５０を介して受信された多重化データを復号するために、多重／分離部ｅｘ４５３は、多重化データを分離することにより、多重化データを映像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスｅｘ４７０を介して符号化された映像データを映像信号処理部ｅｘ４５５に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ｅｘ４５４に供給する。映像信号処理部ｅｘ４５５は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって映像信号を復号し、ディスプレイ制御部ｅｘ４５９を介して表示部ｅｘ４５８から、リンクされた動画像ファイルに含まれる映像又は静止画が表示される。また音声信号処理部ｅｘ４５４は、音声信号を復号し、音声出力部ｅｘ４５７から音声が出力される。なおリアルタイムストリーミングが普及しているため、ユーザの状況によっては音声の再生が社会的にふさわしくない場も起こりえる。そのため、初期値としては、音声信号は再生せず映像データのみを再生する構成の方が望ましい。ユーザが映像データをクリックするなど操作を行った場合にのみ音声を同期して再生してもよい。
　またここではスマートフォンｅｘ１１５を例に説明したが、端末としては符号化器及び復号化器を両方持つ送受信型端末の他に、符号化器のみを有する送信端末、及び、復号化器のみを有する受信端末という３通りの実装形式が考えられる。さらに、デジタル放送用システムにおいて、映像データに音声データなどが多重化された多重化データを受信又は送信するとして説明したが、多重化データには、音声データ以外に映像に関連する文字データなどが多重化されてもよいし、多重化データではなく映像データ自体が受信又は送信されてもよい。
　なお、ＣＰＵを含む主制御部ｅｘ４６０が符号化又は復号処理を制御するとして説明したが、端末はＧＰＵを備えることも多い。よって、ＣＰＵとＧＰＵで共通化されたメモリ、又は共通に使用できるようにアドレスが管理されているメモリにより、ＧＰＵの性能を活かして広い領域を一括して処理する構成でもよい。これにより符号化時間を短縮でき、リアルタイム性を確保し、低遅延を実現できる。特に動き探索、デブロックフィルタ、ＳＡＯ（Ｓａｍｐｌｅ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｏｆｆｓｅｔ）、及び変換・量子化の処理を、ＣＰＵではなく、ＧＰＵでピクチャなどの単位で一括して行うと効率的である。
　本態様を本開示における他の態様の少なくとも一部と組み合わせて実施してもよい。また、本態様のフローチャートに記載の一部の処理、装置の一部の構成、シンタックスの一部などを他の態様と組み合わせて実施してもよい。
　本開示は、例えば、テレビジョン受像機、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、テレビ会議システム、又は、電子ミラー等に利用可能である。
　　１００　符号化装置
　　１０２　分割部
　　１０４　減算部
　　１０６　変換部
　　１０８　量子化部
　　１１０　エントロピー符号化部
　　１１２、２０４　逆量子化部
　　１１４、２０６　逆変換部
　　１１６、２０８　加算部
　　１１８、２１０　ブロックメモリ
　　１２０、２１２　ループフィルタ部
　　１２２、２１４　フレームメモリ
　　１２４、２１６　イントラ予測部
　　１２６、２１８　インター予測部
　　１２８、２２０　予測制御部
　　１６０、２６０　回路
　　１６２、２６２　メモリ
　　２００　復号装置
　　２０２　エントロピー復号部

Claims (14)

  1. 　回路と、
    　メモリとを備え、
    　前記回路は、前記メモリを用いて、
    　第１動作モードでは、
    　　動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、
    　　前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、
    　第２動作モードでは、
    　　前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、
    　　前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う
    　符号化装置。
  2. 　前記回路は、
    　前記第１動作モードでは、第１画面間予測方式により、前記予測ブロック単位で前記第１動きベクトルを導出し、
    　前記第２動作モードでは、前記第１画面間予測方式と異なる第２画面間予測方式により、前記サブブロック単位で前記第２動きベクトルを導出する
    　請求項１記載の符号化装置。
  3. 　前記第２画面間予測方式は、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる画面間予測方式である
    　請求項２記載の符号化装置。
  4. 　前記第１画面間予測方式は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域の再構成画像と、参照ピクチャ内の領域の再構成画像との適合度合いを用いる第３画面間予測方式と、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第４画面間予測方式とのうちの一方であり、
    　前記第２画面間予測方式は、前記第３画面間予測方式と前記第４画面間予測方式とのうちの他方である
    　請求項３記載の符号化装置。
  5. 　前記第１画面間予測方式は前記第３画面間予測方式であり、
    　前記第２画面間予測方式は前記第４画面間予測方式である
    　請求項４記載の符号化装置。
  6. 　前記第１画面間予測方式は、対象予測ブロックと、参照ピクチャに含まれる領域の再構成画像との適合度合いを用いる画面間予測方式であり、導出された前記第１動きベクトルを特定するための情報を含む符号化ビットストリームが生成される
    　請求項３記載の符号化装置。
  7. 　回路と、
    　メモリとを備え、
    　前記回路は、前記メモリを用いて、
    　第１動作モードでは、
    　　動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、
    　　前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、
    　第２動作モードでは、
    　　前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、
    　　前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う
    　復号装置。
  8. 　前記回路は、
    　前記第１動作モードでは、第１画面間予測方式により、前記予測ブロック単位で前記第１動きベクトルを導出し、
    　前記第２動作モードでは、前記第１画面間予測方式と異なる第２画面間予測方式により、前記サブブロック単位で前記第２動きベクトルを導出する
    　請求項７記載の復号装置。
  9. 　前記第２画面間予測方式は、互いに異なる２つのピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる画面間予測方式である
    　請求項８記載の復号装置。
  10. 　前記第１画面間予測方式は、（１）対象予測ブロックに隣接する対象ピクチャ内の領域の再構成画像と、参照ピクチャ内の領域の再構成画像との適合度合いを用いる第３画面間予測方式と、（２）互いに異なる２つの参照ピクチャ内の２つの領域の２つの再構成画像の適合度合いを用いる第４画面間予測方式とのうちの一方であり、
    　前記第２画面間予測方式は、前記第３画面間予測方式と前記第４画面間予測方式とのうちの他方である
    　請求項９記載の復号装置。
  11. 　前記第１画面間予測方式は前記第３画面間予測方式であり、
    　前記第２画面間予測方式は前記第４画面間予測方式である
    　請求項１０記載の復号装置。
  12. 　前記第１画面間予測方式では、符号化ビットストリームから、前記第１動きベクトルを前記予測ブロック単位で特定するための情報を取得し、前記情報を用いて前記第１動きベクトルを導出する
    　請求項９記載の復号装置。
  13. 　第１動作モードでは、
    　　動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、
    　　前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、
    　第２動作モードでは、
    　　前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、
    　　前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う
    　符号化方法。
  14. 　第１動作モードでは、
    　　動画像に含まれる画像を分割した予測ブロック単位で第１動きベクトルを導出し、
    　　前記予測ブロック単位で、導出された前記第１動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照して予測画像を生成する第１動き補償処理を行い、
    　第２動作モードでは、
    　　前記予測ブロックを分割したサブブロック単位で第２動きベクトルを導出し、
    　　前記サブブロック単位で、前記第２動きベクトルを用いた動き補償により生成された画像における輝度の空間的な勾配を参照せずに予測画像を生成する第２動き補償処理を行う
    　復号方法。
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