WO2020184458A1 - 動画像符号化装置、動画像符号化方法、及び動画像符号化プログラム、動画像復号装置、動画像復号方法及び動画像復号プログラム - Google Patents

動画像符号化装置、動画像符号化方法、及び動画像符号化プログラム、動画像復号装置、動画像復号方法及び動画像復号プログラム Download PDF

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WO2020184458A1
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prediction
motion vector
block
affine
unit
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PCT/JP2020/009770
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徹 熊倉
福島　茂
宏之 倉重
英樹 竹原
博哉 中村
智 坂爪
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株式会社Ｊｖｃケンウッド
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/513—Processing of motion vectors
    • H04N19/517—Processing of motion vectors by encoding
    • H04N19/52—Processing of motion vectors by encoding by predictive encoding

Definitions

  • the present invention relates to an image coding and decoding technique for dividing an image into blocks and performing prediction.
  • the image to be processed is divided into blocks which are a set of a predetermined number of pixels, and processing is performed in block units. Coding efficiency is improved by dividing into appropriate blocks and appropriately setting in-screen prediction (intra prediction) and inter-screen prediction (inter prediction).
  • Patent Document 1 describes a technique for applying an affine transformation at the time of inter-prediction.
  • moving images it is not uncommon for an object to undergo deformation such as enlargement / reduction and rotation, and efficient coding becomes possible by applying the technique of Patent Document 1.
  • Patent Document 1 since the technique of Patent Document 1 involves image conversion, there is a problem that the processing load is large. In view of the above problems, the present invention provides a low-load and efficient coding technique.
  • the image coding apparatus acquires a plurality of control points having motion vectors, determines a reference position of the subblock, and sets the control point and the reference position at the reference position. Based on this, the motion vector of the sub-block is derived, and a motion compensation prediction unit that performs motion compensation in sub-block units is provided.
  • the motion compensation prediction unit is divided into a first sub-block having a first size, and the first sub-block
  • the reference position for deriving the motion vector of one subblock is the center position of the second subblock having a second size smaller than the first size.
  • the encoding/decoding processing target image is equally divided into a predetermined size.
  • This unit is defined as a tree block.
  • the size of the tree block is 128 ⁇ 128 pixels in FIG. 4, the size of the tree block is not limited to this, and any size may be set.
  • the tree blocks of the processing target (corresponding to the coding target in the coding process and the decoding target in the decoding process) are switched in the raster scan order, that is, in the order of left to right and top to bottom.
  • the inside of each tree block can be further recursively divided.
  • the block to be coded / decoded after the tree block is recursively divided is defined as the coded block.
  • tree blocks and coded blocks are collectively defined as blocks. Efficient encoding is possible by performing appropriate block division.
  • the size of the tree block may be a fixed value previously agreed between the coding device and the decoding device, or the size of the tree block determined by the coding device may be transmitted to the decoding device.
  • the maximum size of the tree block is 128x128 pixels, and the minimum size of the tree block is 16x16 pixels.
  • the maximum size of the coded block is 64x64 pixels, and the minimum size of the coded block is 4x4 pixels.
  • Intra prediction (MODE_INTRA) that performs prediction from the processed image signal of the processing target image and inter prediction (MODE_INTER) that performs prediction from the image signal of the processed image are switched for each processing target coding block.
  • the processed image is used for an image, an image signal, a tree block, a block, a coded block, etc. obtained by decoding a signal whose coding is completed in the coding process, and an image, an image signal, which has been decoded in the decoding process. Used for tree blocks, blocks, coded blocks, etc.
  • the mode that distinguishes between the intra prediction (MODE_INTRA) and the inter prediction (MODE_INTER) is defined as the prediction mode (PredMode).
  • the prediction mode (PredMode) has an intra prediction (MODE_INTRA) or an inter prediction (MODE_INTER) as a value.
  • L0 prediction (Pred_L0) is available for P-slices.
  • Pred_L0 L0 prediction
  • Pred_L1 L1 prediction
  • Pred_BI bi-prediction
  • the L0 prediction (Pred_L0) is an inter-prediction that refers to a reference picture managed by L0
  • the L1 prediction (Pred_L1) is an inter-prediction that refers to a reference picture managed by L1.
  • the bi-prediction (Pred_BI) is an inter-prediction in which both L0 prediction and L1 prediction are performed, and one reference picture managed in each of L0 and L1 is referred to.
  • Information that identifies L0 prediction, L1 prediction, and bi-prediction is defined as an inter-prediction mode. In the subsequent processing, it is premised that processing is performed for each of L0 and L1 for constants and variables with subscript LX attached to the output.
  • the motion vector predictor mode is a mode in which an index for specifying a motion vector predictor, a differential motion vector, an inter prediction mode, and a reference index are transmitted to determine inter prediction information of a block to be processed.
  • the predicted motion vector is a predicted motion vector candidate derived from a processed block adjacent to the processed block or a block belonging to the processed image and located at the same position as or near (near) the processed block, and a predicted motion. Derived from the index to identify the vector.
  • ⁇ Merge mode> In the merge mode, the processed block adjacent to the processed block or the block belonging to the processed image and located at the same position as or near (near) the processed block without transmitting the differential motion vector and the reference index. This mode derives the inter-prediction information of the block to be processed from the inter-prediction information of.
  • the processed block adjacent to the processing target block and the inter-prediction information of the processed block are defined as spatial merge candidates.
  • Blocks that belong to the processed image and are located at the same position as or near (near) the block to be processed, and inter-prediction information derived from the inter-prediction information of that block are defined as time merge candidates.
  • Each merge candidate is registered in the merge candidate list, and the merge index identifies the merge candidate used in the prediction of the block to be processed.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a reference block referred to for deriving inter-prediction information in the predicted motion vector mode and the merge mode.
  • A0, A1, A2, B0, B1, B2, and B3 are processed blocks adjacent to the processing target block.
  • T0 is a block belonging to the processed image, and is a block located at the same position as the processing target block in the processing target image or in the vicinity (neighborhood) thereof.
  • A1 and A2 are blocks located on the left side of the processing target coding block and adjacent to the processing target coding block.
  • B1 and B3 are blocks located above the processing target coding block and adjacent to the processing target coding block.
  • A0, B0, and B2 are blocks located at the lower left, upper right, and upper left of the coded block to be processed, respectively.
  • Affine transform motion compensation is to perform motion compensation by dividing a coded block into sub-blocks of a predetermined unit and individually determining a motion vector for each of the divided sub-blocks.
  • the motion vector of each sub-block is derived from inter prediction information of a processed block adjacent to the processing target block, or a block belonging to the processed image located at the same position as the processing target block or in the vicinity thereof (nearby) 1 Derived based on one or more control points.
  • the size of the sub block is 4 ⁇ 4 pixels, but the size of the sub block is not limited to this, and the motion vector may be derived in pixel units.
  • FIG. 14 shows an example of affine transformation motion compensation when there are two control points.
  • the two control points have two parameters, a horizontal component and a vertical component. Therefore, the affine transformation when there are two control points is called a four-parameter affine transformation.
  • CP1 and CP2 in FIG. 14 are control points.
  • FIG. 15 shows an example of affine transformation motion compensation when there are three control points. In this case, the three control points have two parameters, a horizontal component and a vertical component. Therefore, the affine transformation when there are three control points is called a 6-parameter affine transformation.
  • CP1, CP2, and CP3 in FIG. 15 are control points.
  • Affine transformation motion compensation can be used in both the predicted motion vector mode and the merge mode.
  • the mode in which the affine transformation motion compensation is applied in the predicted motion vector mode is defined as the subblock predicted motion vector mode
  • the mode in which the affine transformation motion compensation is applied in the merge mode is defined as the subblock merge mode.
  • the syntax for expressing the prediction mode of the coded block will be described with reference to FIGS. 12A, 12B, and 13.
  • the pred_mode_flag of FIG. 12A is a flag indicating whether or not inter prediction is performed. If pred_mode_flag is 0, it is an inter-prediction, and if pred_mode_flag is 1, it is an intra-prediction. Intra prediction information intra_pred_mode is sent in the case of intra prediction, and merge_flag is sent in the case of inter prediction. merge_flag is a flag indicating whether to use the merge mode or the motion vector predictor mode.
  • inter_affine_flag 0
  • the flag inter_affine_flag indicating whether or not to apply the subblock predicted motion vector mode is sent.
  • cu_affine_type_flag is sent.
  • cu_affine_type_flag is a flag for determining the number of control points in the sub-block motion vector predictor mode.
  • merge_subblock_flag is a flag indicating whether or not to apply the subblock merge mode.
  • the POC is a variable associated with the encoded picture, and a value that increases by 1 according to the output order of the picture is set. Depending on the value of POC, it is possible to determine whether the pictures are the same, determine the context between the pictures in the output order, and derive the distance between the pictures. For example, if the POCs of the two pictures have the same value, it can be determined that they are the same picture. If the POCs of the two pictures have different values, it can be determined that the picture with the smaller POC value is the picture to be output first, and the difference between the POCs of the two pictures is the distance between the pictures in the time axis direction. Shown.
  • FIG. 1 is a block diagram of the image coding device 100 according to the first embodiment.
  • the image coding apparatus 100 includes a block division unit 101, an inter prediction unit 102, an intra prediction unit 103, a decoded image memory 104, a prediction method determination unit 105, a residual generation unit 106, an orthogonal transformation/quantization unit 107.
  • a bit string coding unit 108, an inverse quantization / inverse orthogonal conversion unit 109, a decoded image signal superimposing unit 110, and a coding information storage memory 111 are provided.
  • the block division unit 101 recursively divides the input image to generate a coded block.
  • the block division unit 101 includes a 4-division unit that divides the block to be divided in the horizontal direction and a vertical direction, and a 2-3 division unit that divides the block to be divided into either the horizontal direction or the vertical direction. Including.
  • the block division unit 101 sets the generated coding block as a processing target coding block, and supplies the image signal of the processing target coding block to the inter prediction unit 102, the intra prediction unit 103, and the residual generation unit 106. Further, the block partitioning unit 101 supplies information indicating the determined recursive partitioning structure to the bit string coding unit 108. The detailed operation of the block dividing unit 101 will be described later.
  • the inter-prediction unit 102 performs inter-prediction of the coded block to be processed.
  • the inter prediction unit 102 derives a plurality of inter prediction information candidates from the inter prediction information stored in the encoded information storage memory 111 and the decoded image signal stored in the decoded image memory 104, A suitable inter-prediction mode is selected from the plurality of derived candidates, and the selected inter-prediction mode and the prediction image signal corresponding to the selected inter-prediction mode are supplied to the prediction method determination unit 105.
  • the detailed configuration and operation of the inter prediction unit 102 will be described later.
  • the intra prediction unit 103 performs intra prediction of the coded block to be processed.
  • the intra prediction unit 103 refers to the decoded image signal stored in the decoded image memory 104 as a reference pixel, and intra prediction based on the coding information such as the intra prediction mode stored in the coding information storage memory 111. Generates a predicted image signal.
  • the intra prediction unit 103 selects a suitable intra prediction mode from a plurality of intra prediction modes, and predicts a selected intra prediction mode and a prediction image signal corresponding to the selected intra prediction mode. It is supplied to the determination unit 105.
  • 10A and 10B show an example of intra prediction.
  • FIG. 10A shows the correspondence between the prediction direction of the intra prediction and the intra prediction mode number.
  • the intra prediction mode 50 generates an intra prediction image by copying reference pixels in the vertical direction.
  • the intra prediction mode 1 is a DC mode, and is a mode in which all the pixel values of the processing target block are set as the average value of the reference pixels.
  • the intra prediction mode 0 is a Planar mode, which is a mode for creating a two-dimensional intra prediction image from reference pixels in the vertical and horizontal directions.
  • FIG. 10B is an example of generating an intra prediction image in the case of the intra prediction mode 40.
  • the intra prediction unit 103 copies the value of the reference pixel in the direction indicated by the intra prediction mode to each pixel of the processing target block. When the reference pixel in the intra prediction mode is not an integer position, the intra prediction unit 103 determines the reference pixel value by interpolation from the reference pixel values at the surrounding integer positions.
  • the decoded image memory 104 stores the decoded image generated by the decoded image signal superimposing unit 110.
  • the decoded image memory 104 supplies the stored decoded image to the inter prediction unit 102 and the intra prediction unit 103.
  • the prediction method determination unit 105 evaluates each of the intra prediction and the inter prediction by using the coding information, the code amount of the residual, the distortion amount between the predicted image signal and the image signal to be processed, and the like. , Determine the optimal prediction mode.
  • the prediction method determination unit 105 supplies intra-prediction information such as the intra-prediction mode to the bit string coding unit 108 as coding information.
  • the prediction method determination unit 105 uses the inter-prediction information such as the merge index and the information indicating whether or not the sub-block merge mode (sub-block merge flag) is used as the coding information in the bit string coding unit 108. Supply to.
  • the prediction method determination unit 105 indicates whether or not the inter-prediction mode, the predicted motion vector index, the reference indexes of L0 and L1, the differential motion vector, and the subblock predicted motion vector mode.
  • Inter-prediction information such as (sub-block prediction motion vector flag) is supplied to the bit string coding unit 108 as coding information. Further, the prediction method determination unit 105 supplies the determined coding information to the coding information storage memory 111. The prediction method determination unit 105 supplies the residual generation unit 106 and the prediction image signal to the decoded image signal superimposition unit 110.
  • the residual generation unit 106 generates a residual by subtracting the predicted image signal from the image signal to be processed, and supplies the residual to the orthogonal conversion / quantization unit 107.
  • the orthogonal conversion / quantization unit 107 performs orthogonal conversion and quantization on the residual according to the quantization parameter to generate the orthogonal conversion / quantization residual, and the generated residual is used as the bit string coding unit 108. And the inverse quantization / inverse orthogonal conversion unit 109.
  • the bit string coding unit 108 encodes the coding information according to the prediction method determined by the prediction method determination unit 105 for each coding block, in addition to the information in units of sequences, pictures, slices, and coding blocks. Specifically, the bit string coding unit 108 encodes the prediction mode PredMode for each coding block. When the prediction mode is inter-prediction (MODE_INTER), the bit string encoding unit 108 uses a flag for determining whether or not it is in merge mode, a subblock merge flag, a merge index in the case of merge mode, and an inter-prediction mode in the case of not in merge mode.
  • MODE_INTER inter-prediction
  • Encoded information such as a predicted motion vector index, information about a differential motion vector, and a subblock predicted motion vector flag is encoded according to a specified syntax (bit string syntax rule) to generate a first bit string.
  • the prediction mode is intra prediction (MODE_INTRA)
  • the coding information such as the intra prediction mode is encoded according to the specified syntax (syntax rule of the bit string) to generate the first bit string.
  • the bit string coding unit 108 entropy encodes the orthogonal conversion and the quantized residual according to the specified syntax to generate a second bit string.
  • the bit string coding unit 108 multiplexes the first bit string and the second bit string according to the specified syntax, and outputs a bit stream.
  • the inverse quantization/inverse orthogonal transform unit 109 performs inverse quantization and inverse orthogonal transform on the orthogonal transform/quantized residual supplied from the orthogonal transform/quantization unit 107 to calculate the residual, and the calculated residual. The difference is supplied to the decoded image signal superimposing unit 110.
  • the decoded image signal superimposition unit 110 superimposes the predicted image signal according to the determination by the prediction method determination unit 105 and the residuals dequantized and inversely orthogonally converted by the inverse quantization / inverse orthogonal conversion unit 109 to obtain the decoded image. It is generated and stored in the decoded image memory 104.
  • the decoded image signal superimposing unit 110 may store the decoded image in the decoded image memory 104 after performing a filtering process on the decoded image to reduce distortion such as block distortion due to coding.
  • the coded information storage memory 111 stores coded information such as a prediction mode (inter-prediction or intra-prediction) determined by the prediction method determination unit 105.
  • the coding information stored in the coding information storage memory 111 includes inter-prediction information such as a determined motion vector, a reference index of reference lists L0 and L1, and a history prediction motion vector candidate list.
  • the coding information stored in the coding information storage memory 111 includes the merge index and information indicating whether or not the sub-block merge mode is in addition to the above-mentioned information (sub-block merge flag). ) Inter prediction information is included.
  • the coding information stored in the coding information storage memory 111 includes the inter prediction mode, the predicted motion vector index, the differential motion vector, and the subblock prediction in addition to the above-mentioned information.
  • Inter-prediction information such as information indicating whether or not the motion vector mode is set (subblock prediction motion vector flag) is included.
  • the coding information stored in the coding information storage memory 111 includes intra prediction information such as the determined intra prediction mode.
  • FIG. 2 is a block showing a configuration of an image decoding device according to an embodiment of the present invention corresponding to the image coding device of FIG.
  • the image decoding device of the embodiment includes a bit string decoding unit 201, a block division unit 202, an inter prediction unit 203, an intra prediction unit 204, a coded information storage memory 205, an inverse quantization / inverse orthogonal conversion unit 206, and a decoded image signal superimposition.
  • a unit 207 and a decoded image memory 208 are provided.
  • the decoding process of the image decoding device of FIG. 2 corresponds to the decoding process provided inside the image coding device of FIG. 1, the coding information storage memory 205 of FIG. 2 and the inverse quantization / reverse
  • the configurations of the orthogonal transformation unit 206, the decoded image signal superimposing unit 207, and the decoded image memory 208 are as follows: the coding information storage memory 111, the inverse quantization/inverse orthogonal transformation unit 109, and the decoded image signal of the image encoding device in FIG. It has a function corresponding to each configuration of the superimposing unit 110 and the decoded image memory 104.
  • the bit stream supplied to the bit string decoding unit 201 is separated according to the specified syntax rules.
  • the bit string decoding unit 201 decodes the separated first bit string to obtain sequence, picture, slice, coded block unit information, and coded block unit coding information. Specifically, the bit string decoding unit 201 decodes the prediction mode PredMode for determining whether to perform inter-prediction (MODE_INTER) or intra-prediction (MODE_INTRA) for each coded block.
  • the prediction mode is inter-prediction (MODE_INTER)
  • the bit string decoding unit 201 has a flag for determining whether or not it is in merge mode, a merge index in case of merge mode, a subblock merge flag, and inter-prediction in the case of predicted motion vector mode.
  • the coding information (inter prediction information) regarding the mode, the motion vector predictor index, the difference motion vector, the sub-block motion vector predictor flag, etc. is decoded according to the prescribed syntax, and the coding information (inter prediction information) is inter-prediction unit 203, And to the encoded information storage memory 205 via the block division unit 202.
  • the prediction mode is intra prediction (MODE_INTRA)
  • the coding information (intra prediction information) such as the intra prediction mode is decoded according to the specified syntax
  • the coding information (intra prediction information) is decoded in the inter prediction unit 203 or the intra prediction unit. It is supplied to the coded information storage memory 205 via the 204 and the block division unit 202.
  • the bit string decoding unit 201 decodes the separated second bit string, calculates the orthogonal conversion / quantized residual, and supplies the orthogonal conversion / quantized residual to the inverse quantization / inverse orthogonal conversion unit 206. To do.
  • the inter-prediction unit 203 describes the code of the already decoded image signal stored in the coding information storage memory 205 when the prediction mode PredMode of the coded block to be processed is the inter-prediction (MODE_INTER) and the prediction motion vector mode.
  • MODE_INTER inter-prediction
  • a plurality of predicted motion vector candidates are derived using the conversion information, and the derived candidates for the plurality of predicted motion vectors are registered in the predicted motion vector candidate list described later.
  • the inter prediction unit 203 selects a motion vector predictor according to the motion vector predictor index decoded and supplied by the bit string decoding unit 201 from among the plurality of motion vector predictor candidates registered in the motion vector predictor candidate list, A motion vector is calculated from the differential motion vector decoded by the bit string decoding unit 201 and the selected predicted motion vector, and the calculated motion vector is stored in the coding information storage memory 205 together with other coding information.
  • the coding information of the coding block supplied and stored here is the flags predFlagL0 [xP] [yP], predFlagL1 [xP] [yP], which indicate whether to use the prediction modes PredMode, L0 prediction, and L1 prediction.
  • xP and yP are indexes indicating the positions of the upper left pixels of the coding block in the picture.
  • PredMode is inter-prediction (MODE_INTER) and the inter-prediction mode is L0 prediction (Pred_L0)
  • the flag predFlagL0 indicating whether to use L0 prediction is 1, and the flag predFlagL1 indicating whether to use L1 prediction is used. Is 0.
  • the flag predFlagL0 indicating whether or not to use the L0 prediction is 0, and the flag predFlag L1 indicating whether or not to use the L1 prediction is 1.
  • the flag predFlagL0 indicating whether or not to use the L0 prediction and the flag predFlag L1 indicating whether or not to use the L1 prediction are both 1.
  • the prediction mode PredMode of the coded block to be processed is inter-prediction (MODE_INTER) and the merge mode is set, merge candidates are derived.
  • a plurality of merge candidates are derived, registered in the merge candidate list described later, and registered in the merge candidate list.
  • predFlagL0[xP][yP] predFlagL1[xP][yP]
  • L0, L1 reference index refIdxL0[xP][yP] refIdxL1[xP][yP]
  • L0, L1 motion vector mvL0[xP][yP ], MvL1 [xP] [yP] and other inter-prediction information is stored in the coded information storage memory 205.
  • xP and yP are indexes indicating the positions of the upper left pixels of the coding block in the picture. The detailed configuration and operation of the inter prediction unit 203 will be described later.
  • the intra prediction unit 204 performs intra prediction when the prediction mode PredMode of the coded block to be processed is intra prediction (MODE_INTRA).
  • the coding information decoded by the bit string decoding unit 201 includes an intra prediction mode.
  • the intra prediction unit 204 generates a prediction image signal by intra prediction from the decoded image signal stored in the decoded image memory 208 according to the intra prediction mode included in the coding information decoded by the bit string decoding unit 201. Then, the generated predicted image signal is supplied to the decoded image signal superimposing unit 207. Since the intra prediction unit 204 corresponds to the intra prediction unit 103 of the image coding device 100, the same processing as that of the intra prediction unit 103 is performed.
  • the inverse quantization / anti-orthogonal conversion unit 206 performs anti-orthogonal conversion and anti-quantization on the orthogonal conversion / quantized residual decoded by the bit string decoding unit 201, and is inversely orthogonal conversion / anti-quantization. Get the residuals.
  • the decoded image signal superimposing unit 207, the predicted image signal inter-predicted by the inter prediction unit 203, or the predicted image signal intra-predicted by the intra prediction unit 204, and the inverse orthogonal transform/inverse orthogonal transform unit 206 perform the inverse orthogonal transform/inverse orthogonal transform.
  • the decoded image signal is decoded by superimposing the inverse quantized residual, and the decoded image signal is stored in the decoded image memory 208.
  • the decoded image signal superimposing unit 207 may perform a filtering process on the decoded image to reduce block distortion due to coding and then store in the decoded image memory 208. ..
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation of dividing an image into tree blocks and further dividing each tree block.
  • the input image is divided into tree blocks of a predetermined size (step S1001).
  • Each tree block is scanned in a predetermined order, that is, in the order of raster scan (step S1002), and the inside of the tree block to be processed is divided (step S1003).
  • FIG. 7 is a flowchart showing the detailed operation of the division process in step S1003. First, it is determined whether or not to divide the block to be processed into four (step S1101).
  • the processing target block is divided into four (step S1102).
  • Each block obtained by dividing the block to be processed is scanned in the Z scan order, that is, in the order of upper left, upper right, lower left, and lower right (step S1103).
  • FIG. 5 is an example of the Z scan order
  • FIG. 601 of FIG. 6A is an example of dividing the processing target block into four. Numbers 0 to 3 of 601 in FIG. 6A indicate the order of processing.
  • the division process of FIG. 7 is recursively executed for each block divided in step S1101 (step S1104).
  • step S1105) If it is determined that the block to be processed is not divided into four, 2-3 division is performed (step S1105).
  • FIG. 8 is a flowchart showing the detailed operation of the 2-3 division process of step S1105. First, it is determined whether or not the block to be processed is divided into 2-3, that is, whether or not to perform either 2-division or 3-division (step S1201).
  • step S1211 If it is not determined that the block to be processed is divided into 2-3, that is, if it is determined not to be divided, the division is terminated (step S1211). That is, the block divided by the recursive division process is not further recursively divided.
  • step S1202 it is determined whether or not to further divide the block to be processed into two.
  • step S1203 it is determined whether or not to divide the processing target block vertically (vertical direction) (step S1203), and based on the result, the processing target block is vertically (vertically) divided. It is divided into two (step S1204) or the block to be processed is divided into two left and right (horizontal direction) (step S1205).
  • step S1204 the processing target block is divided into upper and lower (vertical) two divisions as shown in 602 of FIG. 6B, and as a result of step S1205, the processing target block is left and right (horizontal) as shown in 604 of FIG. 6D.
  • Direction divided into two.
  • step S1202 if it is not determined that the block to be processed is divided into two, that is, if it is determined to be divided into three, it is determined whether or not to divide the block to be processed in the upper, middle, lower (vertical direction) (step S1206). ), Based on the result, the processing target block is divided into three in the upper, middle and lower directions (vertical direction) (step S1207), or the processing target block is divided into three in the left middle right (horizontal direction) (step S1208). As a result of step S1207, the processing target block is divided into upper, middle and lower (vertical direction) three divisions as shown in 603 of FIG. 6C, and as a result of step S1208, the processing target block is left as shown in 605 of FIG. 6E. It is divided into three parts on the right (horizontal direction).
  • step S1209 After executing any one of step S1204, step S1205, step S1207, and step S1208, each block obtained by dividing the block to be processed is scanned in the order of left to right and top to bottom (step S1209).
  • the numbers 0 to 2 of 602 to 605 in FIGS. 6B to 6E indicate the order of processing.
  • the 2-3 division process of FIG. 8 is recursively executed (step S1210).
  • the necessity of division may be limited depending on the number of divisions, the size of the block to be processed, and the like.
  • the information that limits the necessity of division may be realized in a configuration that does not transmit information by making an agreement in advance between the coding device and the decoding device, or the coding device limits the necessity of division. It may be realized by the configuration which transmits to the decoding apparatus by deciding the information to be performed and recording it in a bit string.
  • each block after division is called the child block.
  • the block division unit 202 divides the tree block by the same processing procedure as the block division unit 101 of the image coding apparatus 100.
  • the block division unit 101 of the image coding device 100 applies an optimization method such as estimation of the optimum shape by image recognition and optimization of the distortion rate to determine the optimum block division shape, whereas the image decoding device
  • the block division unit 202 in 200 is different in that the block division shape is determined by decoding the block division information recorded in the bit string.
  • FIG. 9 shows the syntax (syntax rule of bit string) related to the block division of the first embodiment.
  • coding_quadtree () represents the syntax of the block quadtree processing.
  • multi_type_tree() represents the syntax for block division into two or three divisions.
  • mtt_split_vertical which is a flag indicating whether to divide vertically or horizontally
  • mtt_split_binary which is a flag determining whether to divide into two or three
  • mtt_split_vertical 1 indicates splitting in the vertical direction
  • mtt_split_vertical 0 indicates splitting in the horizontal direction
  • mtt_split_binary 1 indicates that it is divided into two
  • mtt_split_binary 0 indicates that it is divided into three.
  • the inter prediction method according to the embodiment is implemented in the inter prediction unit 102 of the image coding apparatus of FIG. 1 and the inter prediction unit 203 of the image decoding apparatus of FIG.
  • the inter prediction method according to the embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the inter-prediction method is performed in either coding or decoding processing in units of coded blocks.
  • FIG. 16 is a diagram showing a detailed configuration of the inter-prediction unit 102 of the image coding apparatus of FIG.
  • the normal predicted motion vector mode derivation unit 301 derives a plurality of normal predicted motion vector candidates, selects a predicted motion vector, and calculates a difference motion vector between the selected predicted motion vector and the detected motion vector.
  • the detected inter-prediction mode, reference index, motion vector, and calculated difference motion vector become the inter-prediction information of the normal prediction motion vector mode.
  • This inter-prediction information is supplied to the inter-prediction mode determination unit 305.
  • the detailed configuration and processing of the normal prediction motion vector mode derivation unit 301 will be described later.
  • the normal merge mode derivation unit 302 derives a plurality of normal merge candidates, selects the normal merge candidates, and obtains the inter-prediction information of the normal merge mode. This inter prediction information is supplied to the inter prediction mode determination unit 305. The detailed configuration and processing of the normal merge mode derivation unit 302 will be described later.
  • the sub-block prediction motion vector mode derivation unit 303 derives a plurality of sub-block prediction motion vector candidates, selects a sub-block prediction motion vector, and selects a difference motion vector between the selected sub-block prediction motion vector and the detected motion vector. calculate.
  • the detected inter-prediction mode, reference index, motion vector, and calculated difference motion vector become the inter-prediction information of the sub-block prediction motion vector mode. This inter prediction information is supplied to the inter prediction mode determination unit 305.
  • the sub-block merge mode derivation unit 304 derives a plurality of sub-block merge candidates, selects the sub-block merge candidates, and obtains the inter-prediction information of the sub-block merge mode. This inter prediction information is supplied to the inter prediction mode determination unit 305.
  • the inter prediction mode determination unit 305 is based on the inter prediction information supplied from the normal prediction motion vector mode derivation unit 301, the normal merge mode derivation unit 302, the subblock prediction motion vector mode derivation unit 303, and the subblock merge mode derivation unit 304. , Judge inter-prediction information.
  • the inter prediction mode determination unit 305 supplies inter prediction information according to the determination result to the motion compensation prediction unit 306.
  • the motion compensation prediction unit 306 performs inter-prediction for the reference image signal stored in the decoded image memory 104 based on the determined inter-prediction information. The detailed configuration and processing of the motion compensation prediction unit 306 will be described later.
  • FIG. 22 is a diagram showing a detailed configuration of the inter-prediction unit 203 of the image decoding apparatus of FIG.
  • the normal predicted motion vector mode derivation unit 401 derives a plurality of normal predicted motion vector candidates, selects a predicted motion vector, calculates an addition value of the selected predicted motion vector and the decoded differential motion vector, and obtains the motion vector. To do.
  • the decoded inter-prediction mode, reference index, and motion vector are the inter-prediction information of the normal prediction motion vector mode. This inter-prediction information is supplied to the motion compensation prediction unit 406 via the switch 408. The detailed configuration and processing of the normal motion vector predictor mode deriving unit 401 will be described later.
  • the normal merge mode derivation unit 402 derives a plurality of normal merge candidates, selects the normal merge candidates, and obtains the inter-prediction information of the normal merge mode. This inter-prediction information is supplied to the motion compensation prediction unit 406 via the switch 408. The detailed configuration and processing of the normal merge mode derivation unit 402 will be described later.
  • the sub-block prediction motion vector mode derivation unit 403 derives a plurality of sub-block prediction motion vector candidates, selects a sub-block prediction motion vector, and calculates the added value of the selected sub-block prediction motion vector and the decoded difference motion vector. Calculate and use as a motion vector.
  • the decoded inter prediction mode, reference index, and motion vector serve as inter prediction information in the sub-block prediction motion vector mode. This inter-prediction information is supplied to the motion compensation prediction unit 406 via the switch 408.
  • the sub-block merge mode derivation unit 404 derives a plurality of sub-block merge candidates, selects the sub-block merge candidates, and obtains the inter-prediction information of the sub-block merge mode. This inter-prediction information is supplied to the motion compensation prediction unit 406 via the switch 408.
  • the motion compensation prediction unit 406 performs inter-prediction for the reference image signal stored in the decoded image memory 208 based on the determined inter-prediction information.
  • the detailed configuration and processing of the motion compensation prediction unit 406 are the same as those of the motion compensation prediction unit 306 on the coding side.
  • the normal motion vector predictor mode derivation unit 301 in FIG. 17 includes a spatial motion vector predictor candidate derivation unit 321, a temporal motion vector predictor candidate derivation unit 322, a history motion vector predictor candidate derivation unit 323, a motion vector predictor candidate supplementation unit 325, and a normal motion. It includes a vector detection unit 326, a predicted motion vector candidate selection unit 327, and a motion vector subtraction unit 328.
  • the normal prediction motion vector mode derivation unit 401 of FIG. 23 includes a space prediction motion vector candidate derivation unit 421, a time prediction motion vector candidate derivation unit 422, a history prediction motion vector candidate derivation unit 423, a prediction motion vector candidate replenishment unit 425, and a prediction motion. It includes a vector candidate selection unit 426 and a motion vector addition unit 427.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the procedure of the normal motion vector predictor mode deriving processing by the normal motion vector mode deriving section 301 on the encoding side
  • FIG. 25 is the normal motion vector predictor mode deriving processing by the normal motion vector mode deriving section 401 on the decoding side. It is a flowchart which shows a procedure.
  • Normal prediction motion vector mode derivation unit Explanation on the coding side> The procedure for deriving the normal predicted motion vector mode on the coding side will be described with reference to FIG. In the description of the processing procedure of FIG. 19, the word “normal” shown in FIG. 19 may be omitted.
  • the normal motion vector detection unit 326 detects the normal motion vector for each inter-prediction mode and reference index (step S100 in FIG. 19).
  • the difference motion vector of the motion vector used in the inter-prediction of the normal prediction motion vector mode is calculated for each of L0 and L1, respectively (steps S101 to S106 in FIG. 19).
  • the prediction motion vector candidate list mvpListL0 of L0 is calculated and the prediction motion vector mvpL0 is selected. Then, the differential motion vector mvdL0 of the motion vector mvL0 of L0 is calculated.
  • the inter-prediction mode of the block to be processed is L1 prediction (Pred_L1)
  • the prediction motion vector candidate list mvpListL1 of L1 is calculated, the prediction motion vector mvpL1 is selected, and the difference motion vector mvdL1 of the motion vector mvL1 of L1 is calculated. ..
  • the prediction motion vector candidate list mvpList L0 of L0 is calculated, the prediction motion vector mvpL0 of L0 is selected, and L0.
  • the motion vector mvL0 of the motion vector mvL0 is calculated, the predicted motion vector candidate list mvpListL1 of L1 is calculated, the predicted motion vector mvpL1 of L1 is calculated, and the differential motion vector mvdL1 of the motion vector mvL1 of L1 is calculated. To do.
  • L0 and L1 are represented as a common LX.
  • X of LX is 0, and in the process of calculating the differential motion vector of L1, X of LX is 1.
  • the other list is represented as LY.
  • the LX predicted motion vector candidates are calculated to construct the LX predicted motion vector candidate list mvpListLX (step S103 in FIG. 19).
  • the motion vector predictor candidate selection unit 327 selects the motion vector predictor mvpLX of LX from the motion vector predictor vector list of LX mvpListLX (step S104 in FIG. 19).
  • the predicted motion vector candidate list mvpListLX one element (the i-th element counting from 0) is represented as mvpListLX [i].
  • Each difference motion vector that is the difference between the motion vector mvLX and each motion vector predictor candidate mvpListLX[i] stored in the motion vector predictor candidate list mvpListLX is calculated.
  • the code amount when these differential motion vectors are encoded is calculated for each element (predicted motion vector candidate) of the predicted motion vector candidate list mvpListLX. Then, among the elements registered in the predicted motion vector candidate list mvpListLX, the predicted motion vector candidate mvpListLX [i] having the minimum sign amount for each candidate of the predicted motion vector is selected as the predicted motion vector mvpLX, and the candidate mvpListLX [i] is selected. Get index i.
  • the motion vector predictor represented by a smaller number i in the motion vector predictor candidate list mvpListLX select the candidate mvpListLX [i] as the optimal predicted motion vector mvpLX and get its index i.
  • the difference motion vector mvdLX of LX is calculated as (step S105 in FIG. 19).
  • the prediction motion vector candidate list mvpListL0 of L0 is calculated and the prediction motion is predicted. Select the vector mvpL0 and calculate the motion vector mvL0 of L0.
  • the inter-prediction mode of the block to be processed is L1 prediction (Pred_L1)
  • the prediction motion vector candidate list mvpListL1 of L1 is calculated, the prediction motion vector mvpL1 is selected, and the motion vector mvL1 of L1 is calculated.
  • the motion vector predictor candidate list mvpListL0 of L0 is calculated, and the motion vector predictor mvpL0 of L0 is selected, and L0 is calculated.
  • the motion vector mvL0 of L1 is calculated, the predicted motion vector candidate list mvpList L1 of L1 is calculated, the predicted motion vector mvpL1 of L1 is calculated, and the motion vector mvL1 of L1 is calculated respectively.
  • L0 and L1 are represented as a common LX.
  • LX represents an inter-prediction mode used for inter-prediction of the coded block to be processed.
  • X is 0 in the process of calculating the motion vector of L0, and X is 1 in the process of calculating the motion vector of L1.
  • the other reference list is represented as LY.
  • the LX predicted motion vector candidates are calculated and the LX predicted motion vector candidate list mvpListLX is constructed (step S203 in FIG. 25).
  • the spatial motion vector predictor candidate deriving unit 421, the temporal motion vector predictor candidate deriving unit 422, the history motion vector predictor candidate deriving unit 423, and the motion vector predictor candidate supplementing unit 425 include a plurality of motion predictive motions. Calculate vector candidates and build a predicted motion vector candidate list mvpListLX. The detailed processing procedure of step S203 of FIG. 25 will be described later using the flowchart of FIG.
  • the predicted motion vector candidate selection unit 426 selects the predicted motion vector candidate mvpListLX [mvpIdxLX] corresponding to the index mvpIdxLX of the predicted motion vector decoded and supplied by the bit string decoding unit 201 from the predicted motion vector candidate list mvpListLX. It is taken out as the predicted motion vector mvpLX (step S204 in FIG. 25).
  • the motion vector mvLX of LX is calculated as (step S205 in FIG. 25).
  • FIG. 20 shows a normal predicted motion vector mode derivation having a function common to the normal predicted motion vector mode derivation unit 301 of the image coding device and the normal predicted motion vector mode derivation unit 401 of the image decoding device according to the embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the processing procedure of processing.
  • the normal prediction motion vector mode derivation unit 301 and the normal prediction motion vector mode derivation unit 401 include a prediction motion vector candidate list mvpListLX.
  • the motion vector predictor candidate list mvpListLX has a list structure, and is provided with a storage area for storing, as elements, a motion vector predictor vector index indicating a location in the motion vector predictor candidate list and a motion vector predictor candidate corresponding to the index. ..
  • the number of the predicted motion vector index starts from 0, and the predicted motion vector candidate is stored in the storage area of the predicted motion vector candidate list mvpListLX.
  • the predicted motion vector candidate list mvpListLX can register at least two predicted motion vector candidates (inter-prediction information). Further, 0 is set in the variable numCurrMvpCand indicating the number of predicted motion vector candidates registered in the predicted motion vector candidate list mvpListLX.
  • Spatial prediction motion vector candidate derivation units 321 and 421 derive prediction motion vector candidates from blocks adjacent to the left side.
  • the inter-prediction information of the block (A0 or A1 in FIG. 11) adjacent to the left side that is, the flag indicating whether or not the predicted motion vector candidate can be used, the motion vector, the reference index, and the like are referred to for the predicted motion.
  • the vector mvLXA is derived, and the derived mvLXA is added to the predicted motion vector candidate list mvpListLX (step S301 in FIG. 20). Note that X is 0 for L0 prediction and X is 1 for L1 prediction (the same applies hereinafter).
  • the spatial prediction motion vector candidate derivation units 321 and 421 derive the prediction motion vector candidates from the adjacent blocks on the upper side.
  • the inter prediction information of the block (B0, B1, or B2 in FIG. 11) adjacent to the upper side that is, a flag indicating whether or not the motion vector predictor candidate can be used, and the motion vector and the reference index are referred to.
  • the predicted motion vector mvLXB is derived, and if the derived mvLXA and mvLXB are not equal, mvLXB is added to the predicted motion vector candidate list mvpListLX (step S302 in FIG. 20). The processing of steps S301 and S302 in FIG.
  • the reference index refIdxN (N indicates A or B, and so on) is derived.
  • the time prediction motion vector candidate derivation units 322 and 422 derive candidates for the prediction motion vector from the block in the picture whose time is different from the current processing target picture.
  • the flag availableFlagLXCol indicating whether the predicted motion vector candidates of the coded blocks of the pictures at different times are available, and the motion vector mvLXCol, the reference index refIdxCol, and the reference list listCol are derived, and the mvLXCol is used as the predicted motion vector candidate. It is added to the list mvpListLX (step S303 in FIG. 20).
  • time prediction motion vector candidate derivation unit 322 and 422 can be omitted in units of sequence (SPS), picture (PPS), or slice.
  • the historical motion vector predictor candidate derivation units 323 and 423 add the historical motion vector predictor candidates registered in the historical motion vector predictor candidate list HmvpCandList to the motion vector predictor candidate list mvpListLX. (Step S304 in FIG. 20). The details of the registration processing procedure in step S304 will be described later with reference to the flowchart of FIG.
  • the predicted motion vector candidate supplementing units 325 and 425 add the predicted motion vector candidates having a predetermined value such as (0,0) until the predicted motion vector candidate list mvpListLX is satisfied (S305 in FIG. 20).
  • the normal merge mode derivation unit 302 of FIG. 18 includes a spatial merge candidate derivation unit 341, a time merge candidate derivation unit 342, an average merge candidate derivation unit 344, a history merge candidate derivation unit 345, a merge candidate replenishment unit 346, and a merge candidate selection unit 347. including.
  • the normal merge mode derivation unit 402 of FIG. 24 includes a spatial merge candidate derivation unit 441, a time merge candidate derivation unit 442, an average merge candidate derivation unit 444, a history merge candidate derivation unit 445, a merge candidate replenishment unit 446, and a merge candidate selection unit 447. including.
  • FIG. 21 describes a procedure of the normal merge mode derivation process having a function common to the normal merge mode derivation unit 302 of the image coding device and the normal merge mode derivation unit 402 of the image decoding device according to the embodiment of the present invention. It is a flowchart.
  • the normal merge mode derivation unit 302 and the normal merge mode derivation unit 402 include a merge candidate list mergeCandList.
  • Merge candidate list The mergeCandList has a list structure, and has a merge index indicating the location inside the merge candidate list and a storage area for storing the merge candidates corresponding to the indexes as elements. The number of the merge index starts from 0, and the merge candidates are stored in the storage area of the merge candidate list mergeCandList.
  • the merge candidate of the merge index i registered in the merge candidate list mergeCandList is represented by mergeCandList [i].
  • the merge candidate list mergeCandList can register at least 6 merge candidates (inter-prediction information). Further, 0 is set in the variable numCurrMergeCand indicating the number of merge candidates registered in the merge candidate list mergeCandList.
  • the processing target block is obtained from the coding information stored in the coding information storage memory 111 of the image coding device or the coding information storage memory 205 of the image decoding device.
  • Spatial merge candidates from blocks adjacent to each other (B1, A1, B0, A0, B2 in FIG. 11) are derived in the order of B1, A1, B0, A0, B2, and the derived spatial merge candidates are merge candidates. It is registered in the list mergeCandList (step S401 in FIG. 21).
  • N indicating either B1, A1, B0, A0, B2 or the time merge candidate Col is defined.
  • Flags availableFlagN indicating whether the inter-prediction information of block N can be used as a spatial merge candidate, reference index refIdxL0N of L0 of spatial merge candidate N, and reference index refIdxL1N of L1 and L0 prediction indicating whether L0 prediction is performed.
  • the motion vectors mvL0N of the L1 prediction flags predFlag L1N and L0 indicating whether or not the flags predFlag L0N and L1 prediction are performed, and the motion vector mvL1N of L1 are derived.
  • the merge candidate is derived without referring to the inter-prediction information of the block included in the coded block to be processed
  • the inter-prediction information of the block included in the coded block to be processed is derived. Spatial merge candidates using is not derived.
  • the time merge candidate derivation unit 342 and the time merge candidate derivation unit 442 derive the time merge candidates from the pictures at different times and register the derived time merge candidates in the merge candidate list mergeCandList (FIG. 21).
  • Step S402 Flags availableFlagCol indicating whether time merge candidates are available, L0 prediction flags predFlagL0Col indicating whether L0 prediction of time merge candidates is performed, and L1 prediction flags predFlagL1Col indicating whether L1 prediction is performed, and L0.
  • the motion vector mvL0Col and the motion vector mvL1Col of L1 are derived.
  • time merge candidate derivation unit 342 and the time merge candidate derivation unit 442 can be omitted in units of sequence (SPS), picture (PPS), or slice.
  • the history merge candidate derivation unit 345 and the history merge candidate derivation unit 445 register the history prediction motion vector candidates registered in the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList in the merge candidate list mergeCandList (step S403 in FIG. 21). .. If the number of merge candidates numCurrMergeCand registered in the merge candidate list mergeCandList is smaller than the maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand, the number of merge candidates registered in the merge candidate list mergeCandList numCurrMergeCand is limited to the maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand. History merge candidates are derived and registered in the merge candidate list mergeCandList.
  • the average merge candidate derivation unit 344 and the average merge candidate derivation unit 444 derive the average merge candidate from the merge candidate list mergeCandList and add the derived average merge candidate to the merge candidate list mergeCandList (step of FIG. 21). S404). If the number of merge candidates numCurrMergeCand registered in the merge candidate list mergeCandList is smaller than the maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand, the number of merge candidates registered in the merge candidate list mergeCandList numCurrMergeCand is limited to the maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand.
  • the average merge candidate is derived and registered in the merge candidate list mergeCandList.
  • the average merge candidate has a motion vector obtained by averaging the motion vectors of the first merge candidate and the second merge candidate registered in the merge candidate list mergeCandList for each L0 prediction and L1 prediction. It is a good merge candidate.
  • the merge candidate replenishment unit 346 and the merge candidate replenishment unit 446 if the number of merge candidates numCurrMergeCand registered in the merge candidate list mergeCandList is smaller than the maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand, they are registered in the merge candidate list mergeCandList.
  • the existing number of merge candidates numCurrMergeCand derives additional merge candidates up to the maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand and registers them in the merge candidate list mergeCandList (step S405 in FIG. 21).
  • merge candidates whose motion vector has a value of (0,0) and whose prediction mode is L0 prediction (Pred_L0) are added.
  • a merge candidate whose motion vector has a value of (0,0) and whose prediction mode is bi-prediction (Pred_BI) is added.
  • the reference index when adding a merge candidate is different from the reference index already added.
  • the merge candidate selection unit 347 and the merge candidate selection unit 447 select the merge candidate from the merge candidates registered in the merge candidate list mergeCandList.
  • the merge candidate selection unit 347 on the coding side selects the merge candidate by calculating the code amount and the strain amount, and sets the merge index indicating the selected merge candidate and the inter-prediction information of the merge candidate in the inter-prediction mode determination unit. It is supplied to the motion compensation prediction unit 306 via the 305.
  • the merge candidate selection unit 447 on the decoding side selects the merge candidate based on the decoded merge index, and supplies the selected merge candidate to the motion compensation prediction unit 406.
  • FIG. 40 is a block diagram of the sub-block prediction motion vector mode derivation unit 303 in the coding apparatus of the present application.
  • the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 361 derives the affine inheritance prediction motion vector candidate. Details of affine inheritance prediction motion vector candidate derivation will be described later.
  • the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 362 derives the affine construction prediction motion vector candidate. The details of deriving the affine construction prediction motion vector candidate will be described later.
  • the affine identical predicted motion vector candidate deriving unit 363 derives the affine identical predicted motion vector candidate. Details of deriving affine identical prediction motion vector candidates will be described later.
  • the subblock motion vector detection unit 366 detects a subblock motion vector suitable for the subblock prediction motion vector mode, and supplies the detected vector to the subblock prediction motion vector candidate selection unit 367 and the difference calculation unit 368.
  • the subblock prediction motion vector candidate selection unit 367 is a subblock prediction motion vector candidate derived by the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 361, the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 362, and the affine same prediction motion vector candidate derivation unit 363.
  • Subblock prediction motion vector candidates are selected based on the motion vector supplied from the subblock motion vector detection unit 366, and information on the selected subblock prediction motion vector candidates is provided in the inter-prediction mode determination unit 305, It is supplied to the difference calculation unit 368.
  • the difference calculation unit 368 interprets the difference prediction motion vector obtained by subtracting the subblock prediction motion vector selected by the subblock prediction motion vector candidate selection unit 367 from the motion vector vector supplied from the subblock motion vector detection unit 366. It is supplied to the prediction mode determination unit 305.
  • FIG. 41 is a block diagram of the sub-block prediction motion vector mode derivation unit 403 in the decoding device of the present application.
  • the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 461 derives the affine inheritance prediction motion vector candidate.
  • the processing of the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 461 is the same as the processing of the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 361 in the coding apparatus of the present application.
  • the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 462 derives the affine construction prediction motion vector candidate.
  • the processing of the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 462 is the same as the processing of the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 362 in the coding apparatus of the present application.
  • the affine identical predicted motion vector candidate derivation unit 463 derives the affine identical predicted motion vector candidate.
  • the processing of the affine identical prediction motion vector candidate derivation unit 463 is the same as the processing of the affine identical prediction motion vector candidate derivation unit 363 in the coding apparatus of the present application.
  • the subblock prediction motion vector candidate selection unit 467 is a subblock prediction motion vector candidate derived by the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 461, the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 462, and the affine same prediction motion vector candidate derivation unit 463.
  • Subblock prediction motion vector candidates are selected based on the prediction motion vector index transmitted and decoded from the encoding device, and information about the selected subblock prediction motion vector candidates is added to the motion compensation prediction unit 406. It is supplied to the calculation unit 467.
  • the addition calculation unit 467 adds a motion vector generated by adding a differential motion vector transmitted and decoded from the encoding device to the subblock prediction motion vector selected by the subblock prediction motion vector candidate selection unit 466, and motion compensation prediction. Supply to unit 406.
  • the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 361 will be described.
  • the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 461 is the same as the affine inheritance prediction motion vector candidate derivation unit 361.
  • FIG. 44 is a diagram illustrating affine inheritance prediction motion vector candidate derivation.
  • the affine inheritance prediction motion vector candidate can be obtained by searching for the motion vector of the affine control point of the spatially adjacent encoded / decoded blocks.
  • a maximum of one affine is provided from each of the blocks (A0, A1) adjacent to the left side of the coded / decoded block and the blocks (B0, B1, B2) adjacent to the upper side of the coded / decoded block. Search the mode and use it as the Affin inheritance prediction motion vector.
  • FIG. 48 is a flowchart for deriving affine inheritance prediction motion vector candidates.
  • the blocks (A0, A1) adjacent to the left side of the block to be encoded / decoded are set as the left group (S3101), and it is determined whether or not the block including A0 is a block using affine guarantee (affine mode). (S3102).
  • the affine model used by A0 is acquired (S3103), and the process proceeds to the processing of the block adjacent to the upper side.
  • A0 is not in affine mode (S3102: NO)
  • the target of deriving the affine inheritance prediction motion vector candidate is set to A0-> A1, and acquisition of affine mode is attempted from the block including A1.
  • the blocks (B0, B1, B2) adjacent to the upper side of the block to be encoded / decoded are set as the upper group (S3104), and it is determined whether or not the block including B0 is in the affine mode (S3105).
  • the affine model used by B0 is acquired (S3106), and the process ends.
  • the target for deriving the affine inheritance prediction motion vector candidate is set to B0-> B1, and acquisition of affine mode is attempted from the block including B1.
  • the target for deriving the affine inheritance prediction motion vector candidate is set to B1-> B2, and the acquisition of the affine mode is attempted from the block including B2.
  • the groups are divided into the left block and the upper block, and the affine model is searched for the left block in the order from the lower left to the upper left block, and for the left block, the affine model is searched for in the order from the upper right to the upper left block. Therefore, it is possible to acquire two affine models that are as different as possible, and it is possible to derive an affine prediction motion vector candidate in which one of the affine prediction motion vectors has a smaller difference motion vector.
  • the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 362 will be described.
  • the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 462 is the same as the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 362.
  • the affine construction prediction motion vector candidate constructs the motion vector information of the affine control point from the motion information of spatially adjacent blocks.
  • FIG. 45 is a diagram for explaining the derivation of affine construction prediction motion vector candidates.
  • Affine-constructed predicted motion vector candidates can be obtained by constructing a new affine model by combining motion vectors of spatially adjacent encoded / decoded blocks.
  • the motion vector of the upper left affine control point CP0 is derived from the blocks (B2, B3, A2) adjacent to the upper left side of the coded / decoded target block, and adjacent to the upper right side of the coded / decoded target block.
  • the motion vector of the upper right affine control point CP1 is derived from the blocks (B1, B0), and the motion vector of the lower left affine control point CP2 is derived from the blocks (A1, A0) adjacent to the lower left side of the block to be encoded / decoded.
  • FIG. 49 is a flowchart for deriving the affine construction prediction motion vector candidate.
  • the upper left control point CP0, the upper right control point CP1, and the lower left affine control point CP2 are derived (S3201).
  • the upper left affine control point CP0 is calculated by searching for a reference block having the same reference image as the coded / decoded target block in the priority order of the B2, B3, and A2 reference blocks.
  • the upper right affine control point CP1 is calculated by searching for a reference block having the same reference image as the coded / decoded target block in the order of priority of the B1 and B0 reference blocks.
  • the lower left affine control point CP2 is calculated by searching for a reference block having the same reference image as the coded / decoded target block in the order of priority of the A1 and A0 reference blocks.
  • the three affine control points mode is selected as the affine construction prediction motion vector (S3202: YES)
  • all three affine control points (CP0, CP1, CP2) are derived (S3203: YES)
  • an affine model using the three affine control points (CP0, CP1, CP2) is used as an affine construction prediction motion vector (S3203: YES). S3204).
  • the affine same prediction motion vector candidate derivation unit 363 will be described.
  • the affine same prediction motion vector candidate derivation unit 463 is the same as the affine same prediction motion vector candidate derivation unit 363.
  • the affine same predicted motion vector candidate can be obtained by deriving the same motion vector at each affine control point.
  • each affine control point information can be obtained by deriving each affine control point information and setting all affine control points to be the same in any of CP0 to CP2, similarly to the affine construction prediction motion vector candidate derivation unit 362 and 462. .. It can also be obtained by setting the derived time motion vector at all affine control points in the same manner as in the normal predicted motion vector mode.
  • FIG. 42 is a block diagram of the sub-block merge mode derivation unit 304 in the coding device of the present application.
  • the subblock merge mode derivation unit 304 includes a subblock merge candidate list subblockMergeCandList. This is the same as the merge candidate list mergeCandList in the normal merge mode derivation unit 302, except that the candidate list is different for each subblock.
  • the sub-block time merge candidate derivation unit 381 derives the sub-block time merge candidate.
  • the details of deriving the subblock time merge candidate will be described later.
  • the affine inheritance merge candidate derivation unit 382 derives the affine inheritance merge candidate. Details of affine inheritance merge candidate derivation will be described later.
  • the affine construction merge candidate derivation unit 383 derives the affine construction merge candidate. Details of deriving affine construction merge candidates will be described later.
  • the affine fixed merge candidate derivation unit 384 derives the affine fixed merge candidate. Details of deriving affine fixed merge candidates will be described later.
  • the sub-block merge candidate selection unit 386 is a sub-block merge candidate derived unit 381, an affine inheritance merge candidate derivation unit 382, an affine construction merge candidate derivation unit 383, and an affine fixed merge candidate derivation unit 384.
  • a sub-block merge candidate is selected from the list, and information about the selected sub-block merge candidate is supplied to the inter-prediction mode determination unit 305.
  • FIG. 43 is a block diagram of the sub-block merge mode derivation unit 404 in the decoding device of the present application.
  • the subblock merge mode derivation unit 404 includes a subblock merge candidate list subblockMergeCandList. This is the same as the subblock merge mode derivation unit 304.
  • the sub-block time merge candidate derivation unit 481 derives the sub-block time merge candidate.
  • the processing of the sub-block time merge candidate derivation unit 481 is the same as the processing of the sub-block time merge candidate derivation unit 381.
  • the affine inheritance merge candidate derivation unit 482 derives the affine inheritance merge candidate.
  • the processing of the affine inheritance merge candidate derivation unit 482 is the same as the processing of the affine inheritance merge candidate derivation unit 382.
  • the affine construction merge candidate derivation unit 483 derives the affine construction merge candidate.
  • the processing of the affine construction merge candidate derivation unit 483 is the same as the processing of the affine construction merge candidate derivation unit 383.
  • the affine fixed merge candidate derivation unit 485 derives the affine fixed merge candidate.
  • the processing of the affine fixed merge candidate derivation unit 485 is the same as the processing of the affine fixed merge candidate derivation unit 485.
  • the sub-block merge candidate selection unit 486 is a sub-block merge candidate derived unit 481, an affine inheritance merge candidate derivation unit 482, an affine construction merge candidate derivation unit 483, and a sub-block merge candidate derived in the affine fixed merge candidate derivation unit 484.
  • a subblock merge candidate is selected based on the index transmitted and decoded from the encoding device, and information about the selected subblock merge candidate is supplied to the motion compensation prediction unit 406.
  • the affine inheritance merge candidate derivation unit 382 will be described.
  • the affine inheritance merge candidate derivation unit 482 is the same as the affine inheritance merge candidate derivation unit 382.
  • the affine inheritance merge candidate inherits the affine model of the affine control point from the affine model of spatially adjacent blocks.
  • the affine model is determined by the size of spatially adjacent blocks and the motion information of the affine control points.
  • FIG. 46 is a diagram for explaining affine inheritance merge candidate derivation.
  • the derivation of the affine merge inheritance merge mode candidate can be obtained by searching the motion vector of the affine control point of the spatially adjacent encoded / decoded blocks in the same manner as the derivation of the affine inheritance prediction motion vector.
  • a maximum of one affine is provided from each of the blocks (A0, A1) adjacent to the left side of the coded / decoded block and the blocks (B0, B1, B2) adjacent to the upper side of the coded / decoded block. Search for a mode and use it for affine merge mode.
  • FIG. 50 is a flowchart for deriving affine inheritance merge candidates.
  • the blocks (A0, A1) adjacent to the left side of the block to be encoded / decoded are set as the left group (S3301), and it is determined whether or not the block including A0 is in the affine mode (S3302).
  • S3302 the affine model used by A0 is acquired (S3303), and the process proceeds to the processing of the block adjacent to the upper side.
  • A0 is not in affine mode (S3302: NO)
  • the target of deriving the affine inheritance merge candidate is set to A0-> A1, and acquisition of affine mode is attempted from the block including A1.
  • the blocks (B0, B1, B2) adjacent to the upper side of the block to be encoded / decoded are set as the upper group (S3304), and it is determined whether or not the block including B0 is in the affine mode (S3305).
  • the affine model used by B0 is acquired (S3306), and the process ends.
  • the target of deriving the affine inheritance merge candidate is set to B0-> B1, and acquisition of affine mode is attempted from the block including B1.
  • the target of deriving the affine inheritance merge candidate is set to B1-> B2, and the acquisition of the affine mode is attempted from the block including B2.
  • the affine construction merge candidate derivation unit 383 will be described.
  • the affine construction merge candidate derivation unit 483 is the same as the affine construction merge candidate derivation unit 383.
  • FIG. 47 is a diagram for explaining the derivation of affine construction merge candidates.
  • the affine construction merge candidate constructs an affine model of an affine control point from the motion information and time-coded blocks of spatially adjacent blocks.
  • the motion vector of the upper left affine control point CP0 is derived from the blocks (B2, B3, A2) adjacent to the upper left side of the coded / decoded target block, and adjacent to the upper right side of the coded / decoded target block.
  • the motion vector of the upper right affine control point CP1 is derived from the blocks (B1, B0)
  • the motion vector of the lower left affine control point CP2 is derived from the blocks (A1, A0) adjacent to the lower left side of the coded / decoded block.
  • the motion vector of the lower right affine control point CP3 is derived from the time coded block (T0) adjacent to the lower right side of the coded / decoded block.
  • FIG. 51 is a flowchart for deriving affine construction merge candidates.
  • the upper left affine control point CP0, the upper right affine control point CP1, the lower left affine control point CP2, and the lower right affine control point CP3 are derived (S3401).
  • the upper left affine control point CP0 is calculated by searching for blocks having motion information in the order of priority of B2, B3, and A2 blocks.
  • the upper right affine control point CP1 is calculated by searching for blocks having motion information in the order of priority of B1 and B0 blocks.
  • the lower left affine control point CP2 is calculated by searching for blocks having motion information in the order of priority of A1 and A0 blocks.
  • the lower right affine control point CP3 is calculated by searching the motion information of the time block.
  • an affine model with three affine control points can be constructed by the derived upper left affine control point CP0, upper right affine control point CP1, and lower left affine control point CP2 (S3402), and the affine model can be constructed.
  • S3402 YES
  • a three-affine control point affine model with an upper left affine control point CP0, an upper right affine control point CP1, and a lower left affine control point CP2 is selected as an affine merge candidate (S3403).
  • an affine model with three affine control points can be constructed by the derived upper left affine control point CP0, upper right affine control point CP1, and lower right affine control point CP3 (S3404), and the affine model can be constructed.
  • S3404: YES the three affine control point affine models with the upper left affine control point CP0, the upper right affine control point CP1, and the lower right affine control point CP3 are selected as affine merge candidates (S3405).
  • an affine model with three affine control points can be constructed by the derived upper left affine control point CP0, lower left affine control point CP2, and lower right affine control point CP3 (S3406), and the affine model can be constructed.
  • (S3406: YES) the three affine control point affine model by the upper left affine control point CP0, the lower left affine control point CP2, and the lower right affine control point CP3 is set as an affine merge candidate (S3407).
  • an affine model with two affine control points can be constructed by the derived upper left affine control point CP0 and the upper right affine control point CP1 (S3408), and if it can be constructed (S3408: YES). ),
  • the two affine control point affine models with the upper left affine control point CP0 and the upper right affine control point CP1 are affine merge candidates (S3409).
  • an affine model with two affine control points can be constructed by the derived upper left affine control point CP0 and lower left affine control point CP2 (S3410), and if it can be constructed (S3410: YES). ),
  • the two affine control point affine models with the upper left affine control point CP0 and the lower left affine control point CP2 are affine merge candidates (S3411).
  • affine model is constructed under the following conditions. 1. 1. The reference images of all affine control points are the same. (Affine conversion possible) 2. 2. It has different motion vectors at at least one affine control point. (Cannot be expressed by translation)
  • the upper left affine control point CP0 is included for all the affine construction merge candidates.
  • the upper left affine control point CP0 is most likely to have encoded / decoded blocks when processing the image in the order of left-to-right and top-to-bottom raster scans, that is, motion information is present. Most likely.
  • the amount of processing for determining whether or not the reference images are the same when combining the affine control points is reduced.
  • the affine control points of the upper right affine control point CP1, the lower left affine control point CP2, and the lower right affine control point CP3 it is possible to preferentially search for the same reference image as the upper left affine control point CP0. become. In that case, affine construction merge candidates having the same reference image can be derived, effective affine construction merge candidates with the same reference image can be derived, and affine merge candidates with high coding efficiency can be derived.
  • the affine fixed merge candidate derivation unit 385 will be described.
  • the affine fixed merge candidate derivation unit 485 is the same as the affine fixed merge candidate derivation unit 385.
  • the affine fixed merge candidate fixes the motion information of the affine control point with the fixed motion information. Specifically, the motion vector of each affine control point is fixed at (0,0).
  • FIG. 26 is a flowchart for explaining the procedure of initialization/update process of the history motion vector predictor candidate list.
  • the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList is updated by the coded information storage memory 111 and the coded information storage memory 205.
  • the history prediction motion vector candidate list update unit may be installed in the inter prediction unit 102 and the inter prediction unit 203 to update the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList.
  • the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList is set when the normal prediction motion vector mode or the normal merge mode is selected by the prediction method determination unit 105.
  • the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList is updated when the prediction information decoded by the bit string decoding unit 201 is in the normal prediction motion vector mode or the normal merge mode.
  • the inter-prediction information used when performing inter-prediction in the normal prediction motion vector mode or the normal merge mode is registered in the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList as the inter-prediction information candidate hMvpCand.
  • the inter-prediction information candidate hMvpCand includes the reference index refIdxL0 of L0 and the reference index refIdxL1 of L1, the L0 prediction flag predFlag L0 indicating whether L0 prediction is performed, and the L1 prediction flag predFlag L1 indicating whether L1 prediction is performed.
  • the motion vector mvL0 of L0 and the motion vector mvL1 of L1 are included.
  • Inter-prediction information candidates among the elements that is, inter-prediction information registered in the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList provided in the coding information storage memory 111 on the coding side and the coding information storage memory 205 on the decoding side. If the inter-prediction information with the same value as hMvpCand exists, delete the element from the historical prediction motion vector candidate list HmvpCandList. On the other hand, if there is no inter-prediction information with the same value as the inter-prediction information candidate hMvpCand, the first element of the historical prediction motion vector candidate list HmvpCandList is deleted, and the inter-prediction information candidate is at the end of the historical prediction motion vector candidate list HmvpCandList. Add hMvpCand.
  • the number of elements of the history motion vector predictor candidate list HmvpCandList provided in the coding information storage memory 111 on the coding side and the coding information storage memory 205 on the decoding side of the present invention is set to six.
  • the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList for each slice is initialized (step S2101 in FIG. 26). Empty all elements of the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList at the beginning of the slice, and the number of history prediction motion vector candidates registered in the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList (current number of candidates) The value of NumHmvpCand becomes 0. Set.
  • history prediction motion vector candidate list HmvpCandList is initialized in slice units (the first coded block of the slice), it may be performed in picture units, tile units, or tree block line units.
  • a flag FALSE (false) indicating whether the same candidate exists or not is set, and a deletion target index removeIdx indicating a deletion target candidate is set to 0 (step S2103 in FIG. 26).
  • step S2104 It is determined whether or not the inter-prediction information candidate hMvpCand to be registered exists (step S2104 in FIG. 26).
  • the prediction method determination unit 105 on the coding side determines the normal prediction motion vector mode or the normal merge mode, or when the bit string decoding unit 201 on the decoding side decodes the decoding as the normal prediction motion vector mode or the normal merge mode.
  • the inter-prediction information be the inter-prediction information candidate hMvpCand to be registered.
  • the coding side prediction method determination unit 105 determines the intra prediction mode, subblock prediction motion vector mode, or subblock merge mode, or the decoding side bit string decoding unit 201 determines the intra prediction mode, subblock prediction motion vector mode.
  • step S2104 NO in FIG. 26. If the inter-prediction information candidate hMvpCand to be registered exists, the process of step S2105 or less is performed (step S2104: YES in FIG. 26).
  • FIG. 27 is a flowchart of the same element confirmation processing procedure. Number of history prediction motion vector candidates When the value of NumHmvpCand is 0 (step S2121: NO in FIG. 27), the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList is empty and the same candidate does not exist, so steps S2122 to S2125 in FIG. 27 are skipped. Then, the same element confirmation processing procedure is terminated.
  • step S2123 When the value of the number of historically predicted motion vector candidates NumHmvpCand is larger than 0 (YES in step S2121 in FIG. 27), the process of step S2123 is repeated from 0 to NumHmvpCand-1 in the historical predicted motion vector index hMvpIdx (step in FIG. 27). S2122 to S2125). First, it is compared whether or not the hMvpCandList [hMvpIdx], which is the xth element of the historical prediction motion vector candidate list counting from 0, is the same as the inter-prediction information candidate hMvpCand (step S2123 in FIG. 27). If they are the same (step S2123: YES in FIG.
  • a TRUE (true) value is set in the flag electricalCandExist indicating whether or not the same candidate exists, and the removal target index removeIdx indicating the position of the element to be deleted is currently set.
  • FIG. 28 is a flowchart of the element shift / addition processing procedure of the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList in step S2106 of FIG.
  • First it is determined whether to remove the elements stored in the historical prediction motion vector candidate list HmvpCandList and then add a new element, or to add a new element without removing the elements. Specifically, it is compared whether or not TRUE (true) or NumHmvpCand is 6 in the flag identicalCandExist indicating whether or not the same candidate exists (step S2141 in FIG. 28).
  • step S2141 YES in FIG. 28
  • the historical prediction motion vector candidate list HmvpCandList Add a new element after removing the element stored in.
  • Set the initial value of index i to the value of removeIdx + 1.
  • the element shift process in step S2143 is repeated from this initial value to NumHmvpCand. (Steps S2142 to S2144 in FIG. 28).
  • the element is shifted forward (step S2143 in FIG.
  • step S2142 the inter-prediction information candidate hMvpCand is added to the (NumHmvpCand-1) th HmvpCandList [NumHmvpCand-1] counting from 0, which corresponds to the end of the history prediction motion vector candidate list (step S2145 in FIG. 28), and this history prediction is performed.
  • the element shift / addition process of the motion vector candidate list HmvpCandList is completed.
  • TRUE (true) and NumHmvpCand do not satisfy any of the conditions 6 in the flag electricalCandExist indicating whether or not the same candidate exists (step S2141: NO in FIG.
  • the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList it is stored in the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList.
  • the inter-prediction information candidate hMvpCand is added to the end of the history motion vector predictor candidate list without removing the elements (step S2146 in FIG. 28).
  • the last of the history prediction motion vector candidate list is the HmvpCandList [NumHmvpCand] which is the NumHmvpCand th from 0.
  • NuMHmvpCand is incremented by 1, and the element shift and additional processing of this history prediction motion vector candidate list HmvpCandList are completed.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating an example of the update process of the history prediction motion vector candidate list.
  • the elements in front of the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList are compared with the new inter prediction information in order.
  • HMVP2 If the new element has the same value as the third element from the beginning of the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList, HMVP2, the element HMVP2 is deleted from the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList, and the elements behind HMVP3 ⁇ Shift (copy) HMVP5 forward one by one, add a new element to the end of the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList (Fig. 31B), and complete the update of the history prediction motion vector candidate list HmvpCandList (Fig. 31C). ).
  • FIG. 29 is a flowchart for explaining the procedure of the history motion vector predictor candidate derivation process.
  • step S2201 in FIG. 29 When the current number of predicted motion vector candidates numCurrMvpCand is less than 2, which is the maximum number of elements in the predicted motion vector candidate list mvpListLX, and when the value of the number of historical predicted motion vector candidates NumHmvpCand is greater than 0 (step S2201 in FIG. 29). YES), the processes of steps S2202 to S2209 of FIG. 29 are performed.
  • steps S2203 to S2208 of FIG. 29 are repeated until the index i is 1 to 4 and the number of historical motion vector predictor candidates numCheckedHMVPCand, whichever is smaller (steps S2202 to S2209 of FIG. 29).
  • the current number of predicted motion vector candidates numCurrMvpCand is 2 or more, which is the maximum number of elements of the predicted motion vector candidate list mvpListLX (steps S2203: NO in FIG. 29)
  • the processing of steps S2204 to S2209 in FIG. 29 is omitted.
  • the history motion vector predictor candidate derivation process procedure ends.
  • step S2203 When the current number of predicted motion vector candidates numCurrMvpCand is smaller than 2, which is the maximum number of elements of the predicted motion vector candidate list mvpListLX (step S2203: YES in FIG. 29), the processes after step S2204 in FIG. 29 are performed.
  • steps S2205 to S2207 are performed for Y's 0 and 1 (L0 and L1), respectively (steps S2204 to S2208 in FIG. 29).
  • the processing of steps S2206 to S2209 in FIG. 29 is omitted.
  • the history motion vector predictor candidate derivation process procedure ends.
  • step S2205 YES in FIG. 29
  • the processes after step S2206 in FIG. 29 are performed.
  • Step S2206 add the LY motion vector of the historical motion vector candidate HmvpCandList [NumHmvpCand-i] to the numCurrMvpCand th element mvpListLX [numCurrMvpCand] counting from 0 in the predicted motion vector candidate list (step in FIG. 29).
  • step S2207 the number of current predicted motion vector candidates numCurrMvpCand is incremented by 1.
  • the additional processing of step S2207 is skipped.
  • steps S2205 to S2207 of FIG. 29 are performed at both L0 and L1 (steps S2204 to S2208 of FIG. 29).
  • the index i is incremented by 1 and the index i is 4 or less than the smaller value of the number of historical prediction motion vector candidates NuMHmvpCand, the processing of steps S2203 and subsequent steps is performed again (steps S2202 to S2209 in FIG. 29).
  • step S404 of FIG. 21 which is a process common to the history merge candidate derivation unit 345 of the normal merge mode derivation unit 302 on the coding side and the history merge candidate derivation unit 445 of the normal merge mode derivation unit 402 on the decoding side.
  • the method of deriving the history merge candidate from the history merge candidate list HmvpCandList, which is a procedure, will be described in detail.
  • FIG. 30 is a flowchart for explaining the history merge candidate derivation processing procedure.
  • the initialization process is performed (step S2301 in FIG. 30).
  • the initial value of the index hMvpIdx is set to 1, and the additional processing from step S2303 to step S2310 in FIG. 30 is repeated from this initial value to NumHmvpCand (steps S2302 to S2311 in FIG. 30). If the number of elements registered in the current merge candidate list numCurrMergeCand is not less than or equal to (maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand-1), merge candidates have been added to all the elements in the merge candidate list. The process ends (NO in step S2303 in FIG. 30).
  • step S2304 If the number of elements registered in the current merge candidate list numCurrMergeCand is (maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand-1) or less, the processing in step S2304 and subsequent steps is performed. A FALSE value is set in sameMotion (step S2304 in FIG. 30). Subsequently, the initial value of the index i is set to 0, and the processes of steps S2306 and S2307 of FIG. 30 are performed from this initial value to numOrigMergeCand-1 (S2305 to S2308 of FIG. 30).
  • Historical motion vector Prediction Candidate list counts from 0 (NumHmvpCand-hMvpIdx) th element HmvpCandList [NumHmvpCand-hMvpIdx] counts from 0 in the merge candidate list and compares whether it has the same value as the i-th element mergeCandList [i] (Step S2306 in FIG. 30).
  • the same value of the merge candidate means that the merge candidate has the same value when all the constituent elements (inter prediction mode, reference index, motion vector) of the merge candidate have the same value.
  • step S2309 in FIG. 30 When sameMotion is FALSE (false) (in step S2309 in FIG. 30) YES), that is, the (NumHmvpCand-hMvpIdx)th element HmvpCandList[NumHmvpCand-hMvpIdx] counting from 0 in the history motion vector predictor candidate list does not exist in mergeCandList, so the history is predicted in numCurrMergeCandth mergeCandList[numCurrMergeCand] in the merge candidate list.
  • the (NumHmvpCand-hMvpIdx)th element HmvpCandList[NumHmvpCand-hMvpIdx] counted from 0 in the motion vector candidate list is added, and numCurrMergeCand is incremented by 1 (step S2310 in FIG. 30).
  • the index hMvpIdx is incremented by 1 (step S2302 in FIG. 30), and the repetition of steps S2302 to S2311 in FIG. 30 is repeated.
  • step S403 in FIG. 21 which is a process common to the average merge candidate derivation unit 344 of the normal merge mode derivation unit 302 on the coding side and the average merge candidate derivation unit 444 of the normal merge mode derivation unit 402 on the decoding side.
  • the method of deriving the average merge candidate which is a procedure, will be described in detail.
  • FIG. 39 is a flowchart illustrating the procedure for deriving the average merge candidate.
  • the initialization process is performed (step S1301 in FIG. 39).
  • Set the variable numOrigMergeCand to the number of elements registered in the current merge candidate list, numCurrMergeCand.
  • Step S1302 to S1303 in FIG. 39 If the number of elements registered in the current merge candidate list numCurrMergeCand is not less than or equal to (maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand-1), merge candidates have been added to all the elements in the merge candidate list. The process ends (step S1304 in FIG. 39). If the number of elements registered in the current merge candidate list numCurrMergeCand is (maximum number of merge candidates MaxNumMergeCand-1) or less, the processing in step S1305 and subsequent steps is performed.
  • step S1305 in FIG. 39 It is determined whether or not the i-th motion information mergeCandList [i] of the merge candidate list and the j-th motion information mergeCandList [j] of the merge candidate list are both invalid (step S1305 in FIG. 39), and both are invalid. In that case, move to the next element without deriving the average merge candidates of mergeCandList [i] and mergeCandList [j]. If both mergeCandList [i] and mergeCandList [j] are not invalid, the following processing is repeated with X as 0 and 1 (steps S1306 to 1314 in FIG. 39).
  • step S1308 of FIG. 39 If the LX prediction of mergeCandList [j] is valid, that is, if both the LX prediction of mergeCandList [i] and the LX prediction of mergeCandList [j] are valid, then the motion vector of the LX prediction of mergeCandList [i] and the mergeCandList Derivation of the average merge candidate of the LX prediction having the motion vector of the LX prediction averaged the movement vector of the LX prediction of [j] and the reference index of the LX prediction of mergeCandList [i] is set to the LX prediction of the averageCand, and the averageCand Enable LX prediction (step S1309 in FIG. 39). In step S1308 of FIG.
  • mergeCandList [i] The average merge candidate of the LX prediction having the motion vector and the reference index of the LX prediction is derived and set to the LX prediction of the averageCand, and the LX prediction of the averageCand is enabled (step S1310 in FIG. 39). If the LX prediction of mergeCandList [i] is not valid in step S1307 of FIG. 39, it is determined whether or not the LX prediction of mergeCandList [j] is valid (step S1311 of FIG. 39).
  • step S1311 of FIG. 39 If the LX prediction of mergeCandList [j] is valid, that is, if the LX prediction of mergeCandList [i] is invalid and the LX prediction of mergeCandList [j] is valid, then the motion vector of the LX prediction of mergeCandList [j]
  • the average merge candidate of the LX prediction having the reference index is derived and set to the LX prediction of the averageCand, and the LX prediction of the averageCand is enabled (step S1312 in FIG. 39). In step S1311 of FIG.
  • the motion compensation prediction unit 306 acquires the position and size of the block currently subject to prediction processing in coding. Further, the motion compensation prediction unit 306 acquires the inter prediction information from the inter prediction mode determination unit 305. A reference index and a motion vector are derived from the acquired inter prediction information, and the reference picture specified by the reference index in the decoded image memory 104 is the same as the image signal of the block that is the target of the prediction process for the motion vector. A prediction signal is generated after acquiring the image signal of the position moved from the position.
  • the inter prediction mode in inter prediction is prediction from a single reference picture such as L0 prediction or L1 prediction
  • the prediction signal acquired from one reference picture is used as the motion compensation prediction signal
  • the inter prediction mode is BI.
  • the weighted average of the prediction signals acquired from the two reference pictures is used as the motion compensation prediction signal
  • the motion compensation prediction signal is used to determine the prediction method.
  • Supply to unit 105 the weighted average ratio of bi-prediction is set to 1:1, but the weighted average may be performed using another ratio. For example, the weighting ratio may be increased as the picture interval between the picture to be predicted and the reference picture is closer. Further, the weighting ratio may be calculated by using the correspondence table between the combination of picture intervals and the weighting ratio.
  • the motion compensation prediction unit 406 has the same function as the motion compensation prediction unit 306 on the encoding side.
  • the motion compensation prediction unit 406 transfers the inter-prediction information from the normal prediction motion vector mode derivation unit 401, the normal merge mode derivation unit 402, the subblock prediction motion vector mode derivation unit 403, and the subblock merge mode derivation unit 404 to the switch 408. Get through.
  • the motion compensation prediction unit 406 supplies the obtained motion compensation prediction signal to the decoded image signal superimposing unit 207.
  • ⁇ About inter-prediction mode The process of performing prediction from a single reference picture is defined as uni-prediction, and in the case of uni-prediction, either one of the two reference pictures registered in the reference lists L0 and L1 called L0 prediction or L1 prediction was used. Make a prediction.
  • FIG. 32 shows a case where the reference picture (RefL0Pic) of L0 is at a time before the processing target picture (CurPic) in a simple prediction.
  • FIG. 33 shows a case where the reference picture of the L0 prediction is at a time after the processing target picture in the simple prediction.
  • the L0 prediction reference picture in FIGS. 32 and 33 may be replaced with the L1 prediction reference picture (RefL1Pic) to perform simple prediction.
  • FIG. 34 shows a case where the reference picture of the L0 prediction is at a time before the processing target picture and the reference picture of the L1 prediction is at a time after the processing target picture in the bi-prediction.
  • FIG. 35 shows a case where the reference picture of the L0 prediction and the reference picture of the L1 prediction are at a time before the processing target picture in the bi-prediction.
  • FIG. 36 shows a case where the reference picture of the L0 prediction and the reference picture of the L1 prediction are at a time after the processing target picture in the bi-prediction.
  • L0 prediction and L1 prediction may be performed using the same reference picture. It should be noted that the determination of whether the motion compensation prediction is performed by simple prediction or double prediction is determined based on, for example, information (for example, a flag) indicating whether or not to use L0 prediction and whether or not to use L1 prediction. To.
  • ⁇ About reference index> In the embodiment of the present invention, in order to improve the accuracy of motion compensation prediction, it is possible to select the optimum reference picture from a plurality of reference pictures in motion compensation prediction. Therefore, the reference picture used in the motion compensation prediction is used as a reference index, and the reference index is encoded in the bitstream together with the differential motion vector.
  • the motion compensation prediction unit 306 is used when the inter-prediction information by the normal prediction motion vector mode derivation unit 301 is selected in the inter-prediction mode determination unit 305. Acquires this inter-prediction information from the inter-prediction mode determination unit 305, derives the inter-prediction mode, reference index, and motion vector of the block currently being processed, and generates a motion compensation prediction signal. The generated motion compensation prediction signal is supplied to the prediction method determination unit 105.
  • the motion compensation prediction unit 406 is normally used when the switch 408 is connected to the normal prediction motion vector mode derivation unit 401 in the process of decoding, as shown by the inter prediction unit 203 on the decoding side of FIG.
  • the inter-prediction information by the prediction motion vector mode derivation unit 401 is acquired, the inter-prediction mode, the reference index, and the motion vector of the block currently being processed are derived, and the motion compensation prediction signal is generated.
  • the generated motion compensation prediction signal is supplied to the decoded image signal superimposing unit 207.
  • the motion compensation prediction unit 306 is used when the inter-prediction information by the normal merge mode derivation unit 302 is selected in the inter-prediction mode determination unit 305.
  • This inter-prediction information is acquired from the inter-prediction mode determination unit 305, the inter-prediction mode, reference index, and motion vector of the block currently being processed are derived, and a motion compensation prediction signal is generated.
  • the generated motion compensation prediction signal is supplied to the prediction method determination unit 105.
  • the motion compensation prediction unit 406 is in the normal merge mode when the switch 408 is connected to the normal merge mode derivation unit 402 in the decoding process, as shown by the inter prediction unit 203 on the decoding side in FIG.
  • the inter prediction information by the derivation unit 402 is acquired, the inter prediction mode, the reference index, and the motion vector of the block currently being processed are derived, and the motion compensation prediction signal is generated.
  • the generated motion compensation prediction signal is supplied to the decoded image signal superimposing unit 207.
  • ⁇ Motion compensation processing based on subblock predicted motion vector mode> In the motion compensation prediction unit 306, as shown by the inter prediction unit 102 on the coding side of FIG. 16, when the inter prediction information by the subblock prediction motion vector mode derivation unit 303 is selected in the inter prediction mode determination unit 305. For this, the inter prediction information is acquired from the inter prediction mode determination unit 305, the inter prediction mode, the reference index, and the motion vector of the currently processed block are derived, and the motion compensation prediction signal is generated. The generated motion compensation prediction signal is supplied to the prediction method determination unit 105.
  • the motion compensation prediction unit 406 when the switch 408 is connected to the sub-block motion vector predictor mode derivation unit 403 in the decoding process, as shown in the inter prediction unit 203 on the decoding side in FIG. 22,
  • the inter-prediction motion vector mode deriving unit 403 acquires inter-prediction information, derives the inter-prediction mode, reference index, and motion vector of the block currently being processed, and generates a motion compensation prediction signal.
  • the generated motion compensation prediction signal is supplied to the decoded image signal superimposing unit 207.
  • the motion compensation prediction unit 306 is shown in the inter prediction unit 102 on the coding side of FIG. 16 when the inter prediction information by the subblock merge mode derivation unit 304 is selected in the inter prediction mode determination unit 305. , This inter prediction information is acquired from the inter prediction mode determination unit 305, the inter prediction mode, the reference index, and the motion vector of the block currently being processed are derived, and the motion compensation prediction signal is generated. The generated motion compensation prediction signal is supplied to the prediction method determination unit 105.
  • the motion compensation prediction unit 406 as shown in the inter prediction unit 203 on the decoding side in FIG. 22, when the switch 408 is connected to the sub block merge mode derivation unit 404 in the decoding process, the sub block The inter prediction information by the merge mode deriving unit 404 is acquired, the inter prediction mode, the reference index, and the motion vector of the block currently being processed are derived, and the motion compensation prediction signal is generated. The generated motion compensation prediction signal is supplied to the decoded image signal superimposing unit 207.
  • motion compensation by the affine model can be used based on the following flags.
  • Motion compensation by the affine model uses 2 to 4 corners of the coded block as control points, derives the motion vector of the subblock from the motion vector of the control point, and performs motion compensation in subblock units.
  • the division unit to the sub-block is switched according to the condition that the movement information of the control point is bi-prediction prediction or single prediction.
  • the subblock size is set in units of 4x4 pixels
  • the subblock size is set in units of 8x4 pixels.
  • the sub-block size is 8x4 pixel unit, which is a long block size in the horizontal direction. The effect of can be obtained. Further, when the movement information of the control point is a simple prediction, the same effect can be obtained even if the sub-block size is a square such as 8x8 pixel unit.
  • step S1401 It is determined whether the upper left control point CP0 is a dual prediction (step S1401).
  • CP0 is bi-prediction
  • step S1402 and step S1403 the values of subBlockWidth and xSbIdxOffset are different.
  • numSubBlockWidh The number of subblocks in the horizontal direction numSubBlockWidh and the number of subblocks in the vertical direction numSubBlockHeight are derived respectively.
  • the horizontal size and the vertical size of the coded block to be processed are cbWidth and cbHeight, respectively
  • the motion vector change amounts dHorX, dHorY, dVerX, dVerY of the subblock are calculated (step S1404).
  • dHorX represents the subblock horizontal change amount of the horizontal component of the motion vector
  • dHorY represents the subblock vertical change amount of the horizontal component of the motion vector
  • dVerX represents the subblock horizontal change of the vertical component of the motion vector
  • dVerY represents the subblock vertical change of the horizontal component of the motion vector.
  • dHorX (cp1MvX --cp0MvX) / (cbWidth / 4)
  • dHorY (cp1MvY --cp0MvY) / (cbWidth / 4)
  • dVerX (cp2MvX --cp0MvX) / (cbHeight / 4)
  • dVerY (cp2MvY --cp0MvY) / (cbHeight / 4) Derived by.
  • the motion vector of CP0 is (cp0MvX, cp0MvY)
  • the motion vector of CP1 is (cp1MvX, cp1MvY)
  • the motion vector of CP2 is (cp2MvX, cp2MvY).
  • Each subblock of the coded block is scanned in a predetermined order (step S1405, step S1406), and the motion vector of each subblock is derived.
  • xPosCb and yPoxCb for deriving the motion vector of the subblock are set respectively.
  • xPosCb x + 0.5
  • yPosCb y + 0.5
  • x and y indicate the relative positional relationship when the upper left of the subblock to be processed is (0,0).
  • Step S1407 By adding 0.5 to x, y, the motion vector reference position xPosCb, yPosCb of the subblock is derived, and the motion vector mvSubX (x, y), mvSubY (x, y) of the subblock (x, y) is derived. (Step S1407).
  • FIG. 53A shows the coordinate values (x, y) when the 16x16 size coded block is divided into 4x4 subblocks and the motion vector reference positions xPosCb and yPosCb of the subblocks.
  • FIG. 53B shows the 16x16 size coded block. The coordinate values (x, y) and the motion vector reference positions of the subblocks xPosCb and yPosCb when the is divided into 8x4 subblocks are shown. In this embodiment, when the block is divided into 4x4 subblocks, the motion vector reference positions xPosCb and yPosCb of the subblocks are centered on the 4x4 subblocks as shown in FIG. 53A.
  • the motion vector reference positions xPosCb and yPosCb of the subblocks do not become the center of the 8x4 subblocks, and the xPosCb and yPosCb positions when divided into 4x4 subblocks. Take the same position as.
  • the reference position of the motion information of the MxN subblock corresponds to the reference position of one NxN subblock when the MxN block is divided into a plurality of NxN subblocks.
  • FIG. 53C shows the coordinate values (x, y) when the 16x16 size coded block is divided into 8x8 subblocks and the motion vector reference positions xPosCb and yPosCb of the subblocks. Even in this case, when divided into 4x4 subblocks, as shown in FIG. 53A, the motion vector reference positions xPosCb and yPosCb of the subblocks are centered on the 4x4 subblocks. On the other hand, when divided into 8x8 subblocks, as shown in FIG.
  • the motion vector reference positions xPosCb and yPosCb of the subblocks do not become the center of the 8x4 subblocks, and the xPosCb and yPosCb positions when divided into 4x4 subblocks. Take the same position as.
  • the division size can be appropriately switched according to the image characteristics, and the coding efficiency can be improved.
  • the following flags are reflected in the following flags based on the inter-prediction conditions determined by the inter-prediction mode determination unit 305 in the coding process, and are encoded in the bit stream.
  • Sps_affine_enabled_flag indicates whether or not motion compensation by the affine model can be used in inter-prediction. If sps_affine_enabled_flag is 0, the motion compensation by the affine model is suppressed in sequence units. Also, inter_affine_flag and cu_affine_type_flag are not transmitted in the CU (coding block) syntax of the coded video sequence. If sps_affine_enabled_flag is 1, motion compensation by the affine model can be used in the coded video sequence.
  • Sps_affine_type_flag indicates whether or not motion compensation by the 6-parameter affine model can be used in inter-prediction. If sps_affine_type_flag is 0, it is suppressed so that it is not motion compensation by the 6-parameter affine model. Also, cu_affine_type_flag is not transmitted in the CU syntax of the encoded video sequence. If sps_affine_type_flag is 1, motion compensation by a 6-parameter affine model can be used in a coded video sequence. If sps_affine_type_flag does not exist, it shall be 0.
  • inter_affine_flag When decoding P or B slices, if inter_affine_flag is 1 in the CU currently being processed, an affine model is used to generate a motion compensation prediction signal for the CU currently being processed. Motion compensation is used. If inter_affine_flag is 0, the affine model is not used for the CU currently being processed. If inter_affine_flag does not exist, it shall be 0.
  • a reference index or motion vector is derived in sub-block units, so a motion-compensated prediction signal is generated using the reference index or motion vector to be processed in sub-block units.
  • the 4-parameter affine model is a mode in which the motion vector of a subblock is derived from the four parameters of the horizontal component and the vertical component of the motion vector of each of the two control points, and the motion is compensated for each subblock.
  • the triangular merge mode is a kind of merge mode, and is a mode in which the coding / decoding block is divided into partitions in the diagonal direction to predict motion compensation.
  • the triangular merge mode is a type of geometric division merge mode that divides the coding / decoding block into blocks with a shape other than a rectangle.
  • the geometric division merge mode the coding / decoding block is diagonally divided into two right triangles.
  • the geometric division merge mode is expressed by a combination of two parameters, for example, an index (angleIdx) indicating a division angle and an index (distanceIdx) indicating a distance from the center of the encoded block.
  • 64 patterns are defined as the geometric division merge mode and fixed-length coding is performed.
  • One mode indicates that the coded block is divided diagonally, which corresponds to the triangular merge mode.
  • the triangular merge mode will be described with reference to FIGS. 38A and 38B.
  • 38A and 38B show an example of prediction of a coding / decoding block which is a 16x16 triangular merge mode.
  • the encoding/decoding block in the triangular merge mode is divided into 4 ⁇ 4 sub-blocks, and each sub-block is divided into 3 of a uni-prediction partition 0 (UNI0), a uni-prediction partition 1 (UNI1), and a bi-prediction partition 2 (BI). Assigned to one partition.
  • the subblock on the upper side of the diagonal is assigned to partition 0
  • the subblock on the lower side of the diagonal is assigned to partition 1
  • the subblock on the diagonal is assigned to partition 2.
  • merge_triangle_split_dir the partition is assigned as shown in FIG. 38A
  • merge_triangle_split_dir is 1, the partition is assigned as shown in FIG. 38B.
  • the motion prediction of partition 0 uses the motion information of uni-prediction designated by the merge triangle index 0.
  • uni-prediction motion information specified by merge triangle index 1 is used.
  • double prediction motion information that combines the simple prediction motion information specified by the merge triangular index 0 and the simple prediction motion information specified by the merge triangular index 1 is used.
  • the single-prediction motion information is composed of one set of motion vector and reference index
  • the bi-prediction motion information is composed of two sets of motion vector and reference index.
  • the motion information is simple-predicted motion information or bi-predicted motion information.
  • the merge candidate selection units 347 and 447 use the derived merge candidate list mergeCandList as the triangular merge candidate list triangleMergeCandList.
  • the bitstream output by the image coding apparatus has a specific data format so that it can be decoded according to the coding method used in the embodiments. There is.
  • the image decoding device corresponding to this image coding device can decode the bit stream of this specific data format.
  • a transmission device that converts the bitstream output by the image encoding device into encoded data in a data format suitable for the transmission form of the communication path and transmits it to the network, and a transmission device that receives the encoded data from the network and sends the bitstream.
  • a receiving device that restores the data and supplies it to the image decoding device is provided.
  • the transmitting device includes a memory for buffering a bit stream output by the image coding device, a packet processing unit for packetizing the bit stream, and a transmitting unit for transmitting the encoded data packetized via the network.
  • the receiving device receives the encoded data packetized via the network, a memory for buffering the received encoded data, and packet-processes the encoded data to generate a bit stream for image decoding. And a packet processing unit provided to the device.
  • the display device may be used.
  • the display unit reads the decoded image signal generated by the decoded image signal superimposing unit 207 and stored in the decoded image memory 208 and displays it on the screen.
  • the image pickup device may be used.
  • the image pickup unit inputs the captured image signal to the block division unit 101.
  • FIG. 37 shows an example of the hardware configuration of the encoding/decoding device of this embodiment.
  • the coding / decoding device includes the configuration of the image coding device and the image decoding device according to the embodiment of the present invention.
  • the coding / decoding device 9000 includes a CPU 9001, a codec IC 9002, an I / O interface 9003, a memory 9004, an optical disk drive 9005, a network interface 9006, and a video interface 9009, and each part is connected by a bus 9010.
  • the image coding unit 9007 and the image decoding unit 9008 are typically implemented as a codec IC9002.
  • the image coding process of the image coding device according to the embodiment of the present invention is executed by the image coding unit 9007, and the image decoding process in the image decoding device according to the embodiment of the present invention is performed by the image decoding unit 9008.
  • the I / O interface 9003 is realized by, for example, a USB interface, and is connected to an external keyboard 9104, mouse 9105, or the like.
  • the CPU 9001 controls the encoding/decoding device 9000 so as to execute an operation desired by the user, based on the user operation input via the I/O interface 9003.
  • User operations using the keyboard 9104, mouse 9105, and the like include selection of which function to execute, coding or decoding, setting of coding quality, bitstream input / output destination, image input / output destination, and the like.
  • the optical disc drive 9005 When the user desires an operation of reproducing the image recorded on the disc recording medium 9100, the optical disc drive 9005 reads a bit stream from the inserted disc recording medium 9100 and reads the read bit stream via the bus 9010. It is sent to the image decoding unit 9008 of the codec IC9002.
  • the image decoding unit 9008 executes the image decoding process in the image decoding apparatus according to the embodiment of the present invention on the input bit stream, and sends the decoded image to the external monitor 9103 via the video interface 9009.
  • the encoding/decoding device 9000 has a network interface 9006 and can be connected to an external distribution server 9106 or a mobile terminal 9107 via the network 9101.
  • the network interface 9006 operates from the input disk recording medium 9100. Instead of reading the bitstream, the bitstream is acquired from the network 9101.
  • the bit stream recorded in the memory 9004 is subjected to the image decoding process in the image decoding apparatus according to the embodiment of the present invention. To do.
  • the video interface 9009 inputs an image from the camera 9102, and the image coding unit 9007 of the codec IC 9002 via the bus 9010. Send to.
  • the image coding unit 9007 executes the image coding process in the image coding device according to the embodiment of the present invention on the image input via the video interface 9009 to create a bit stream. Then, the bit stream is sent to the memory 9004 via the bus 9010. If the user desires to record the bitstream on the disc recording medium 9100 instead of the memory 9004, the optical disc drive 9005 writes the bitstream to the inserted disc recording medium 9100.
  • Such a hardware configuration is realized, for example, by replacing the codec IC 9002 with the image encoding unit 9007 or the image decoding unit 9008.
  • the above processing related to coding and decoding may be realized as a transmission, storage, and reception device using hardware, and is stored in a ROM (read-only memory), a flash memory, or the like. It may be realized by firmware or software such as a computer.
  • the firmware program and software program may be recorded on a recording medium readable by a computer or the like and provided, or may be provided from a server via a wired or wireless network, or terrestrial or satellite digital broadcasting data broadcasting. May be provided as.
  • the present invention can be used in an image coding and decoding technique for dividing an image into blocks and performing prediction.
  • 100 image coding device 101 block division unit, 102 inter prediction unit, 103 intra prediction unit, 104 decoded image memory, 105 prediction method determination unit, 106 residual generation unit, 107 orthogonal transform/quantization unit, 108 bit string coding Part, 109 dequantization/inverse orthogonal transformation part, 110 decoded image signal superposition part, 111 encoded information storage memory, 200 image decoding device, 201 bit string decoding part, 202 block division part, 203 inter prediction part 204 intra prediction part, 205 encoded information storage memory 206 dequantization/inverse orthogonal transformation unit, 207 decoded image signal superimposing unit, 208 decoded image memory.

Landscapes

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Abstract

動きベクトルを有する複数の制御点を取得し、サブブロックの基準位置を決定し、前記制御点と、基準位置に基づきサブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う動き補償予測部を備え、動き補償予測部は、第一のサイズを有する第一のサブブロックに分割し、第一のサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置を、第一のサイズより小さい第二のサイズを有する第二のサブブロックの中心位置とする。

Description

動画像符号化装置、動画像符号化方法、及び動画像符号化プログラム、動画像復号装置、動画像復号方法及び動画像復号プログラム
　本発明は、画像をブロックに分割し、予測を行う画像符号化及び復号技術に関する。
　画像の符号化及び復号では、処理の対象となる画像を所定数の画素の集合であるブロックに分割し、ブロック単位で処理をする。適切なブロックに分割し、画面内予測（イントラ予測）、画面間予測（インター予測）を適切に設定することにより、符号化効率が向上する。
　動画像の符号化・復号では、符号化・復号済みのピクチャから予測するインター予測により符号化効率を向上している。特許文献１には、インター予測の際に、アフィン変換を適用する技術が記載されている。動画像では、物体が拡大・縮小、回転といった変形を伴うことは珍しいことではなく、特許文献１の技術を適用することにより、効率的な符号化が可能となる。
特開平９－１７２６４４号公報
　しかしながら、特許文献１の技術は画像の変換を伴うものであるため、処理負荷が多大という課題がある。本発明は上記の課題に鑑み、低負荷で効率的な符号化技術を提供する。
　上記課題を解決するために、本発明の態様の画像符号化装置は、動きベクトルを有する複数の制御点を取得し、前記サブブロックの基準位置を決定し、前記制御点と、前記基準位置に基づき前記サブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う動き補償予測部を備え、前記動き補償予測部は、第一のサイズを有する第一のサブブロックに分割し、前記第一のサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置を、前記第一のサイズより小さい第二のサイズを有する第二のサブブロックの中心位置とする。
　本発明によれば、高効率な画像符号化・復号処理を低負荷で実現することができる。
本発明の実施の形態に係る画像符号化装置のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る画像復号装置のブロック図である。 ツリーブロックを分割する動作を説明するためのフローチャートである。 入力された画像をツリーブロックに分割する様子を示す図である。 ｚ－スキャンを説明する図である。 ブロックの分割形状を示す図である。 ブロックの分割形状を示す図である。 ブロックの分割形状を示す図である。 ブロックの分割形状を示す図である。 ブロックの分割形状を示す図である。 ブロックを４分割する動作を説明するためのフローチャートである。 ブロックを２分割または３分割する動作を説明するためのフローチャートである。 ブロック分割の形状を表現するためのシンタックスである。 イントラ予測を説明するための図である。 イントラ予測を説明するための図である。 インター予測の参照ブロックを説明するための図である。 符号化ブロック予測モードを表現するためのシンタックスである。 符号化ブロック予測モードを表現するためのシンタックスである。 インター予測に関するシンタックスエレメントとモードの対応を示す図である。 制御点２点のアフィン変換動き補償を説明するための図である。 制御点３点のアフィン変換動き補償を説明するための図である。 図１のインター予測部１０２の詳細な構成のブロック図である。 図１６の通常予測動きベクトルモード導出部３０１の詳細な構成のブロック図である。 図１６の通常マージモード導出部３０２の詳細な構成のブロック図である。 図１６の通常予測動きベクトルモード導出部３０１の通常予測動きベクトルモード導出処理を説明するためのフローチャートである。 通常予測動きベクトルモード導出処理の処理手順を表すフローチャートである。 通常マージモード導出処理の処理手順を説明するフローチャートである。 図２のインター予測部２０３の詳細な構成のブロック図である。 図２２の通常予測動きベクトルモード導出部４０１の詳細な構成のブロック図である。 図２２の通常マージモード導出部４０２の詳細な構成のブロック図である。 図２２の通常予測動きベクトルモード導出部４０１の通常予測動きベクトルモード導出処理を説明するためのフローチャートである。 履歴予測動きベクトル候補リスト初期化・更新処理手順を説明する図である。 履歴予測動きベクトル候補リスト初期化・更新処理手順における、同一要素確認処理手順のフローチャートである。 履歴予測動きベクトル候補リスト初期化・更新処理手順における、要素シフト処理手順のフローチャートである。 履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を説明するフローチャートである。 履歴マージ候補導出処理手順を説明するフローチャートである。 履歴予測動きベクトル候補リスト更新処理の一例を説明するための図である。 履歴予測動きベクトル候補リスト更新処理の一例を説明するための図である。 履歴予測動きベクトル候補リスト更新処理の一例を説明するための図である。 Ｌ０予測であってＬ０の参照ピクチャ（ＲｅｆＬ０Ｐｉｃ）が処理対象ピクチャ（ＣｕｒＰｉｃ）より前の時刻にある場合の動き補償予測を説明するための図である。 Ｌ０予測であってＬ０予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合の動き補償予測を説明するための図である。 双予測であってＬ０予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより前の時刻にあって、Ｌ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合の動き補償予測の予測方向を説明するための図である。 双予測であってＬ０予測の参照ピクチャとＬ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより前の時刻にある場合の動き補償予測の予測方向を説明するための図である。 双予測であってＬ０予測の参照ピクチャとＬ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合の動き補償予測の予測方向を説明するための図である。 本発明の実施の形態の符号化復号装置のハードウェア構成の一例を説明するための図である。 三角マージモードの予測を説明する図である。 三角マージモードの予測を説明する図である。 平均マージ候補導出処理手順を説明するフローチャートである。 本願の符号化装置におけるサブブロック予測動きベクトルモード導出部３０３のブロック図である。 本願の復号装置におけるサブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３のブロック図である。 本願の符号化装置におけるサブブロックマージモード導出部３０４のブロック図である。 本願の復号装置におけるサブブロックマージモード導出部４０４のブロック図である。 アフィン継承予測動きベクトル候補導出を説明する図である。 アフィン構築予測動きベクトル候補導出を説明する図である。 アフィン継承マージ候補導出を説明する図である。 アフィン構築マージ候補導出を説明する図である。 アフィン継承予測動きベクトル候補導出のフローチャートである。 アフィン構築予測動きベクトル候補導出のフローチャートである。 アフィン継承マージ候補導出のフローチャートである。 アフィン構築マージ候補導出のフローチャートである。 アフィン変換動き補償処理を説明するフローチャートである。 サブブロックの動きベクトルを導出する基準位置を説明する図である。 サブブロックの動きベクトルを導出する基準位置を説明する図である。 サブブロックの動きベクトルを導出する基準位置を説明する図である。
　本実施の形態において使用する技術、及び技術用語を定義する。
　＜ツリーブロック＞
　実施の形態では、所定の大きさで符号化・復号処理対象画像を均等分割する。この単位をツリーブロックと定義する。図４では、ツリーブロックのサイズを１２８ｘ１２８画素としているが、ツリーブロックのサイズはこれに限定されるものではなく、任意のサイズを設定してよい。処理対象（符号化処理においては符号化対象、復号処理においては復号対象に対応する。）のツリーブロックは、ラスタスキャン順、すなわち左から右、上から下の順序で切り替わる。各ツリーブロックの内部は、さらに再帰的な分割が可能である。ツリーブロックを再帰的に分割した後の、符号化・復号の対象となるブロックを符号化ブロックと定義する。また、ツリーブロック、符号化ブロックを総称してブロックと定義する。適切なブロック分割を行うことにより効率的な符号化が可能となる。ツリーブロックのサイズは、符号化装置と復号装置で予め取り決めた固定値とすることもできるし、符号化装置が決定したツリーブロックのサイズを復号装置に伝送するような構成をとることもできる。ここでは、ツリーブロックの最大サイズを１２８ｘ１２８画素、ツリーブロックの最小サイズを１６ｘ１６画素とする。また、符号化ブロックの最大サイズを６４ｘ６４画素、符号化ブロックの最小サイズを４ｘ４画素とする。
　＜予測モード＞
　処理対象符号化ブロック単位で、処理対象画像の処理済み画像信号から予測を行うイントラ予測（MODE_INTRA）、及び処理済み画像の画像信号から予測を行うインター予測（MODE_INTER）を切り替える。
　処理済み画像は、符号化処理においては符号化が完了した信号を復号した画像、画像信号、ツリーブロック、ブロック、符号化ブロック等に用いられ、復号処理においては復号が完了した画像、画像信号、ツリーブロック、ブロック、符号化ブロック等に用いられる。
　このイントラ予測（MODE_INTRA）とインター予測（MODE_INTER）を識別するモードを予測モード（PredMode）と定義する。予測モード（PredMode）はイントラ予測（MODE_INTRA）、またはインター予測（MODE_INTER）を値として持つ。
　＜インター予測＞
　処理済み画像の画像信号から予測を行うインター予測では、複数の処理済み画像を参照ピクチャとして用いることができる。複数の参照ピクチャを管理するため、Ｌ０（参照リスト０）とＬ１（参照リスト１）の２種類の参照リストを定義し、それぞれ参照インデックスを用いて参照ピクチャを特定する。ＰスライスではＬ０予測（Pred_L0）が利用可能である。ＢスライスではＬ０予測（Pred_L0）、Ｌ１予測（Pred_L1）、双予測（Pred_BI）が利用可能である。Ｌ０予測（Pred_L0）はＬ０で管理されている参照ピクチャを参照するインター予測であり、Ｌ１予測（Pred_L1）はＬ１で管理されている参照ピクチャを参照するインター予測である。双予測（Pred_BI）はＬ０予測とＬ１予測が共に行われ、Ｌ０とＬ１のそれぞれで管理されている１つずつの参照ピクチャを参照するインター予測である。Ｌ０予測、Ｌ１予測、双予測を特定する情報を、インター予測モードと定義する。以降の処理において出力に添え字ＬＸが付いている定数、変数に関しては、Ｌ０、Ｌ１ごとに処理が行われることを前提とする。
　＜予測動きベクトルモード＞
　予測動きベクトルモードは、予測動きベクトルを特定するためのインデックス、差分動きベクトル、インター予測モード、参照インデックスを伝送し、処理対象ブロックのインター予測情報を決定するモードである。予測動きベクトルは、処理対象ブロックに隣接する処理済みブロック、または処理済み画像に属するブロックで処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロックから導出した予測動きベクトル候補と、予測動きベクトルを特定するためのインデックスから導出する。
　＜マージモード＞
　マージモードは、差分動きベクトル、参照インデックスを伝送せずに、処理対象ブロックに隣接する処理済みブロック、または処理済み画像に属するブロックで処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロックのインター予測情報から、処理対象ブロックのインター予測情報を導出するモードである。
　処理対象ブロックに隣接する処理済みブロック、およびその処理済みブロックのインター予測情報を空間マージ候補と定義する。処理済み画像に属するブロックで処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロック、およびそのブロックのインター予測情報から導出されるインター予測情報を時間マージ候補と定義する。各マージ候補はマージ候補リストに登録され、マージインデックスにより、処理対象ブロックの予測で使用するマージ候補を特定する。
　＜隣接ブロック＞
　図１１は、予測動きベクトルモード、マージモードで、インター予測情報を導出するために参照する参照ブロックを説明する図である。Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、処理対象ブロックに隣接する処理済みブロックである。Ｔ０は、処理済み画像に属するブロックで、処理対象画像における処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロックである。
　Ａ１，Ａ２は、処理対象符号化ブロックの左側に位置し、処理対象符号化ブロックに隣接するブロックである。Ｂ１，Ｂ３は、処理対象符号化ブロックの上側に位置し、処理対象符号化ブロックに隣接するブロックである。Ａ０，Ｂ０，Ｂ２はそれぞれ、処理対象符号化ブロックの左下、右上、左上に位置するブロックである。
　予測動きベクトルモード、マージモードにおいて隣接ブロックをどのように扱うかの詳細については後述する。
　＜アフィン変換動き補償＞
　アフィン変換動き補償は、符号化ブロックを所定単位のサブブロックに分割し、分割された各サブブロックに対して個別に動きベクトルを決定して動き補償を行うものである。各サブブロックの動きベクトルは、処理対象ブロックに隣接する処理済みブロック、または処理済み画像に属するブロックで処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロックのインター予測情報から導出する１つ以上の制御点に基づき導出する。本実施の形態では、サブブロックのサイズを４ｘ４画素とするが、サブブロックのサイズはこれに限定されるものではないし、画素単位で動きベクトルを導出してもよい。
　図１４に、制御点が２つの場合のアフィン変換動き補償の例を示す。この場合、２つの制御点が水平方向成分、垂直方向成分の２つのパラメータを有する。このため、制御点が２つの場合のアフィン変換を、４パラメータアフィン変換と呼称する。図１４のＣＰ１、ＣＰ２が制御点である。
　図１５に、制御点が３つの場合のアフィン変換動き補償の例を示す。この場合、３つの制御点が水平方向成分、垂直方向成分の２つのパラメータを有する。このため、制御点が３つの場合のアフィン変換を、６パラメータアフィン変換と呼称する。図１５のＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３が制御点である。
　アフィン変換動き補償は、予測動きベクトルモードおよびマージモードのいずれのモードにおいても利用可能である。予測動きベクトルモードでアフィン変換動き補償を適用するモードをサブブロック予測動きベクトルモードと定義し、マージモードでアフィン変換動き補償を適用するモードをサブブロックマージモードと定義する。
　＜符号化ブロックのシンタックス＞
　図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１３を用いて、符号化ブロックの予測モードを表現するためのシンタックスを説明する。図１２Ａのpred_mode_flagは、インター予測か否かを示すフラグである。pred_mode_flagが0であればインター予測となり、pred_mode_flagが１であればイントラ予測となる。イントラ予測の場合にはイントラ予測の情報intra_pred_modeを送り、インター予測の場合にはmerge_flagを送る。merge_flagは、マージモードとするか、予測動きベクトルモードとするかを示すフラグである。予測動きベクトルモードの場合（merge_flag=0）、サブブロック予測動きベクトルモードを適用するか否かを示すフラグinter_affine_flagを送る。サブブロック予測動きベクトルモードを適用する場合（inter_affine_flag=1）、cu_affine_type_flagを送る。cu_affine_type_flagは、サブブロック予測動きベクトルモードにおいて、制御点の数を決定するためのフラグである。
　一方、マージモードの場合（merge_flag=1）、図１２Ｂのmerge_subblock_flagを送る。merge_subblock_flagは、サブブロックマージモードを適用するか否かを示すフラグである。サブブロックマージモードの場合（merge_subblock_flag=1）、マージインデックスmerge_subblock_idxを送る。一方、サブブロックマージモードでない場合（merge_subblock_flag=0）、三角マージモードを適用するか否かを示すフラグmerge_triangle_flagを送る。三角マージモードを適用する場合（merge_triangle_flag=1）、ブロックを分割する方向merge_triangle_split_dir、および分割された２つのパーティションごとにマージ三角インデックスmerge_triangle_idx0,merge_triangle_idx1を送る。一方、三角マージモードを適用しない場合（merge_triangle_flag=0）、マージインデックスmerge_idxを送る。
　図１３に各シンタックスエレメントの値と、それに対応する予測モードを示す。merge_flag=0,inter_affine_flag=0は、通常予測動きベクトルモード（Inter Pred Mode）に対応する。merge_flag=0,inter_affine_flag=1は、サブブロック予測動きベクトルモード（Inter Affine Mode）に対応する。merge_flag=1,merge_subblock_flag=0,merge_trianlge_flag=0は、通常マージモード（Merge Mode）に対応する。merge_flag=1,merge_subblock_flag=0,merge_trianlge_flag=1は、三角マージモード（Triangle Merge Mode）に対応する。merge_flag=1,merge_subblock_flag=1は、サブブロックマージモード（Affine Merge Mode）に対応する。
　＜ＰＯＣ＞
　ＰＯＣ（Picture Order Count）は符号化されるピクチャに関連付けられる変数であり、ピクチャの出力順序に応じた１ずつ増加する値が設定される。ＰＯＣの値によって、同じピクチャであるかを判別したり、出力順序でのピクチャ間の前後関係を判別したり、ピクチャ間の距離を導出したりすることができる。例えば、２つのピクチャのＰＯＣが同じ値を持つ場合、同一のピクチャであると判断できる。２つのピクチャのＰＯＣが違う値を持つ場合、ＰＯＣの値が小さいピクチャのほうが、先に出力されるピクチャであると判断でき、２つのピクチャのＰＯＣの差が時間軸方向でのピクチャ間距離を示す。
（第１の実施の形態）
　本発明の第１の実施の形態に係る画像符号化装置１００及び画像復号装置２００について説明する。
　図１は、第１の実施の形態に係る画像符号化装置１００のブロック図である。実施の形態の画像符号化装置１００は、ブロック分割部１０１、インター予測部１０２、イントラ予測部１０３、復号画像メモリ１０４、予測方法決定部１０５、残差生成部１０６、直交変換・量子化部１０７、ビット列符号化部１０８、逆量子化・逆直交変換部１０９、復号画像信号重畳部１１０、および符号化情報格納メモリ１１１を備える。
　ブロック分割部１０１は、入力された画像を再帰的に分割して、符号化ブロックを生成する。ブロック分割部１０１は、分割対象となるブロックを水平方向と垂直方向にそれぞれ分割する４分割部と、分割対象となるブロックを水平方向または垂直方向のいずれかに分割する２－３分割部とを含む。ブロック分割部１０１は、生成した符号化ブロックを処理対象符号化ブロックとし、その処理対象符号化ブロックの画像信号を、インター予測部１０２、イントラ予測部１０３および残差生成部１０６に供給する。また、ブロック分割部１０１は、決定した再帰分割構造を示す情報をビット列符号化部１０８に供給する。ブロック分割部１０１の詳細な動作は後述する。
　インター予測部１０２は、処理対象符号化ブロックのインター予測を行う。インター予測部１０２は、符号化情報格納メモリ１１１に格納されているインター予測情報と、復号画像メモリ１０４に格納されている復号済みの画像信号とから、複数のインター予測情報の候補を導出し、導出した複数の候補の中から適したインター予測モードを選択し、選択されたインター予測モード、及び選択されたインター予測モードに応じた予測画像信号を予測方法決定部１０５に供給する。インター予測部１０２の詳細な構成と動作は後述する。
　イントラ予測部１０３は、処理対象符号化ブロックのイントラ予測を行う。イントラ予測部１０３は、復号画像メモリ１０４に格納されている復号済みの画像信号を参照画素として参照し、符号化情報格納メモリ１１１に格納されているイントラ予測モード等の符号化情報に基づくイントラ予測により予測画像信号を生成する。イントラ予測では、イントラ予測部１０３は、複数のイントラ予測モードの中から適したイントラ予測モードを選択し、選択されたイントラ予測モード、及び選択されたイントラ予測モードに応じた予測画像信号を予測方法決定部１０５に供給する。
　図１０Ａ及び図１０Ｂにイントラ予測の例を示す。図１０Ａは、イントラ予測の予測方向とイントラ予測モード番号の対応を示したものである。例えば、イントラ予測モード５０は、垂直方向に参照画素をコピーすることによりイントラ予測画像を生成する。イントラ予測モード１は、ＤＣモードであり、処理対象ブロックのすべての画素値を参照画素の平均値とするモードである。イントラ予測モード０は、Ｐｌａｎａｒモードであり、垂直方向・水平方向の参照画素から２次元的なイントラ予測画像を作成するモードである。図１０Ｂは、イントラ予測モード４０の場合のイントラ予測画像を生成する例である。イントラ予測部１０３は、処理対象ブロックの各画素に対し、イントラ予測モードの示す方向の参照画素の値をコピーする。イントラ予測部１０３は、イントラ予測モードの参照画素が整数位置でない場合には、周辺の整数位置の参照画素値から補間により参照画素値を決定する。
　復号画像メモリ１０４は、復号画像信号重畳部１１０で生成した復号画像を格納する。復号画像メモリ１０４は、格納している復号画像を、インター予測部１０２、イントラ予測部１０３に供給する。
　予測方法決定部１０５は、イントラ予測とインター予測のそれぞれに対して、符号化情報及び残差の符号量、予測画像信号と処理対象画像信号との間の歪量等を用いて評価することにより、最適な予測モードを決定する。イントラ予測の場合は、予測方法決定部１０５は、イントラ予測モード等のイントラ予測情報を符号化情報としてビット列符号化部１０８に供給する。インター予測のマージモードの場合は、予測方法決定部１０５は、マージインデックス、サブブロックマージモードか否かを示す情報（サブブロックマージフラグ）等のインター予測情報を符号化情報としてビット列符号化部１０８に供給する。インター予測の予測動きベクトルモードの場合は、予測方法決定部１０５は、インター予測モード、予測動きベクトルインデックス、Ｌ０、Ｌ１の参照インデックス、差分動きベクトル、サブブロック予測動きベクトルモードか否かを示す情報（サブブロック予測動きベクトルフラグ）等のインター予測情報を符号化情報としてビット列符号化部１０８に供給する。さらに、予測方法決定部１０５は、決定した符号化情報を符号化情報格納メモリ１１１に供給する。予測方法決定部１０５は、残差生成部１０６及び予測画像信号を復号画像信号重畳部１１０に供給する。
　残差生成部１０６は、処理対象の画像信号から予測画像信号を減ずることにより残差を生成し、直交変換・量子化部１０７に供給する。
　直交変換・量子化部１０７は、残差に対して量子化パラメータに応じて直交変換及び量子化を行い直交変換・量子化された残差を生成し、生成した残差をビット列符号化部１０８と逆量子化・逆直交変換部１０９とに供給する。
　ビット列符号化部１０８は、シーケンス、ピクチャ、スライス、符号化ブロック単位の情報に加えて、符号化ブロック毎に予測方法決定部１０５によって決定された予測方法に応じた符号化情報を符号化する。具体的には、ビット列符号化部１０８は、符号化ブロック毎の予測モードPredModeを符号化する。予測モードがインター予測（MODE_INTER）の場合、ビット列符号化部１０８は、マージモードか否かを判別するフラグ、サブブロックマージフラグ、マージモードの場合はマージインデックス、マージモードでない場合はインター予測モード、予測動きベクトルインデックス、差分動きベクトルに関する情報、サブブロック予測動きベクトルフラグ等の符号化情報（インター予測情報）を規定のシンタックス（ビット列の構文規則）に従って符号化し、第１のビット列を生成する。予測モードがイントラ予測（MODE_INTRA）の場合、イントラ予測モード等の符号化情報（イントラ予測情報）を規定のシンタックス（ビット列の構文規則）に従って符号化し、第１のビット列を生成する。また、ビット列符号化部１０８は、直交変換及び量子化された残差を規定のシンタックスに従ってエントロピー符号化して第２のビット列を生成する。ビット列符号化部１０８は、第１のビット列と第２のビット列を規定のシンタックスに従って多重化し、ビットストリームを出力する。
　逆量子化・逆直交変換部１０９は、直交変換・量子化部１０７から供給された直交変換・量子化された残差を逆量子化及び逆直交変換して残差を算出し、算出した残差を復号画像信号重畳部１１０に供給する。
　復号画像信号重畳部１１０は、予測方法決定部１０５による決定に応じた予測画像信号と逆量子化・逆直交変換部１０９で逆量子化及び逆直交変換された残差を重畳して復号画像を生成し、復号画像メモリ１０４に格納する。なお、復号画像信号重畳部１１０は、復号画像に対して符号化によるブロック歪等の歪を減少させるフィルタリング処理を施した後、復号画像メモリ１０４に格納してもよい。
　符号化情報格納メモリ１１１は、予測方法決定部１０５で決定した、予測モード（インター予測またはイントラ予測）等の符号化情報を格納する。インター予測の場合は、符号化情報格納メモリ１１１が格納する符号化情報には、決定した動きベクトル、参照リストＬ０、Ｌ１の参照インデックス、履歴予測動きベクトル候補リスト等のインター予測情報が含まれる。またインター予測のマージモードの場合は、符号化情報格納メモリ１１１が格納する符号化情報には、上述の各情報に加え、マージインデックス、サブブロックマージモードか否かを示す情報（サブブロックマージフラグ）のインター予測情報が含まれる。またインター予測の予測動きベクトルモードの場合は、符号化情報格納メモリ１１１が格納する符号化情報には、上述の各情報に加え、インター予測モード、予測動きベクトルインデックス、差分動きベクトル、サブブロック予測動きベクトルモードか否かを示す情報（サブブロック予測動きベクトルフラグ）等のインター予測情報が含まれる。イントラ予測の場合は、符号化情報格納メモリ１１１が格納する符号化情報には、決定したイントラ予測モード等のイントラ予測情報が含まれる。
　図２は、図１の画像符号化装置に対応した本発明の実施の形態に係る画像復号装置の構成を示すブロックである。実施の形態の画像復号装置は、ビット列復号部２０１、ブロック分割部２０２、インター予測部２０３、イントラ予測部２０４、符号化情報格納メモリ２０５、逆量子化・逆直交変換部２０６、復号画像信号重畳部２０７、および復号画像メモリ２０８を備える。
　図２の画像復号装置の復号処理は、図１の画像符号化装置の内部に設けられている復号処理に対応するものであるから、図２の符号化情報格納メモリ２０５、逆量子化・逆直交変換部２０６、復号画像信号重畳部２０７、および復号画像メモリ２０８の各構成は、図１の画像符号化装置の符号化情報格納メモリ１１１、逆量子化・逆直交変換部１０９、復号画像信号重畳部１１０、および復号画像メモリ１０４の各構成とそれぞれ対応する機能を有する。
　ビット列復号部２０１に供給されるビットストリームは、規定のシンタックスの規則に従って分離される。ビット列復号部２０１は、分離された第１のビット列を復号し、シーケンス、ピクチャ、スライス、符号化ブロック単位の情報、及び、符号化ブロック単位の符号化情報を得る。具体的には、ビット列復号部２０１は、符号化ブロック単位でインター予測（MODE_INTER）かイントラ予測（MODE_INTRA）かを判別する予測モードPredModeを復号する。予測モードがインター予測（MODE_INTER）の場合、ビット列復号部２０１は、マージモードか否かを判別するフラグ、マージモードの場合はマージインデックス、サブブロックマージフラグ、予測動きベクトルモードである場合はインター予測モード、予測動きベクトルインデックス、差分動きベクトル、サブブロック予測動きベクトルフラグ等に関する符号化情報（インター予測情報）を規定のシンタックスに従って復号し、符号化情報（インター予測情報）をインター予測部２０３、およびブロック分割部２０２を介して符号化情報格納メモリ２０５に供給する。予測モードがイントラ予測（MODE_INTRA）の場合、イントラ予測モード等の符号化情報（イントラ予測情報）を規定のシンタックスに従って復号し、符号化情報（イントラ予測情報）をインター予測部２０３またはイントラ予測部２０４、およびブロック分割部２０２を介して符号化情報格納メモリ２０５に供給する。ビット列復号部２０１は、分離した第２のビット列を復号して直交変換・量子化された残差を算出し、直交変換・量子化された残差を逆量子化・逆直交変換部２０６に供給する。
　インター予測部２０３は、処理対象の符号化ブロックの予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）で予測動きベクトルモードである時に、符号化情報格納メモリ２０５に記憶されている既に復号された画像信号の符号化情報を用いて、複数の予測動きベクトルの候補を導出して、導出した複数の予測動きベクトルの候補を、後述する予測動きベクトル候補リストに登録する。インター予測部２０３は、予測動きベクトル候補リストに登録された複数の予測動きベクトルの候補の中から、ビット列復号部２０１で復号され供給される予測動きベクトルインデックスに応じた予測動きベクトルを選択し、ビット列復号部２０１で復号された差分動きベクトルと選択された予測動きベクトルから動きベクトルを算出し、算出した動きベクトルを他の符号化情報とともに符号化情報格納メモリ２０５に格納する。ここで供給・格納する符号化ブロックの符号化情報は、予測モードPredMode、Ｌ０予測、及びＬ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0[xP][yP], predFlagL1[xP][yP]、Ｌ０、Ｌ１の参照インデックスrefIdxL0[xP][yP], refIdxL1[xP][yP]、Ｌ０、Ｌ１の動きベクトルmvL0[xP][yP], mvL1[xP][yP]等である。ここで、xP、yPはピクチャ内での符号化ブロックの左上の画素の位置を示すインデックスである。予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）で、インター予測モードがＬ０予測（Pred_L0）の場合、Ｌ０予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0は１、Ｌ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL1は０である。インター予測モードがＬ１予測（Pred_L1）の場合、Ｌ０予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0は０、Ｌ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL1は１である。インター予測モードが双予測（Pred_BI）の場合、Ｌ０予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0、Ｌ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL1は共に１である。さらに、処理対象の符号化ブロックの予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）でマージモードの時に、マージ候補を導出する。符号化情報格納メモリ２０５に記憶されている既に復号された符号化ブロックの符号化情報を用いて、複数のマージの候補を導出して後述するマージ候補リストに登録し、マージ候補リストに登録された複数のマージ候補の中からビット列復号部２０１で復号され供給されるマージインデックスに対応したマージ候補を選択し、選択されたマージ候補のＬ０予測、及びＬ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0[xP][yP], predFlagL1[xP][yP]、Ｌ０、Ｌ１の参照インデックスrefIdxL0[xP][yP], refIdxL1[xP][yP]、Ｌ０、Ｌ１の動きベクトルmvL0[xP][yP], mvL1[xP][yP]等のインター予測情報を符号化情報格納メモリ２０５に格納する。ここで、xP、yPはピクチャ内での符号化ブロックの左上の画素の位置を示すインデックスである。インター予測部２０３の詳細な構成と動作は後述する。
　イントラ予測部２０４は、処理対象の符号化ブロックの予測モードPredModeがイントラ予測（MODE_INTRA）の時に、イントラ予測を行う。ビット列復号部２０１で復号された符号化情報にはイントラ予測モードが含まれている。イントラ予測部２０４は、ビット列復号部２０１で復号された符号化情報に含まれるイントラ予測モードに応じて、復号画像メモリ２０８に格納されている復号済みの画像信号からイントラ予測により予測画像信号を生成し、生成した予測画像信号を復号画像信号重畳部２０７に供給する。イントラ予測部２０４は、画像符号化装置１００のイントラ予測部１０３に対応するものであるから、イントラ予測部１０３と同様の処理を行う。
　逆量子化・逆直交変換部２０６は、ビット列復号部２０１で復号された直交変換・量子化された残差に対して逆直交変換及び逆量子化を行い、逆直交変換・逆量子化された残差を得る。
　復号画像信号重畳部２０７は、インター予測部２０３でインター予測された予測画像信号、またはイントラ予測部２０４でイントラ予測された予測画像信号と、逆量子化・逆直交変換部２０６により逆直交変換・逆量子化された残差とを重畳することにより、復号画像信号を復号し、復号した復号画像信号を復号画像メモリ２０８に格納する。復号画像メモリ２０８に格納する際には、復号画像信号重畳部２０７は、復号画像に対して符号化によるブロック歪等を減少させるフィルタリング処理を施した後、復号画像メモリ２０８に格納してもよい。
　次に、画像符号化装置１００におけるブロック分割部１０１の動作について説明する。図３は、画像をツリーブロックに分割し、各ツリーブロックをさらに分割する動作を示すフローチャートである。まず、入力された画像を、所定サイズのツリーブロックに分割する（ステップＳ１００１）。各ツリーブロックについては、所定の順序、すなわちラスタスキャン順に走査し（ステップＳ１００２）、処理対象のツリーブロックの内部を分割する（ステップＳ１００３）。
　図７は、ステップＳ１００３の分割処理の詳細動作を示すフローチャートである。まず、処理対象のブロックを４分割するか否かを判断する（ステップＳ１１０１）。
　処理対象ブロックを４分割すると判断した場合は、処理対象ブロックを４分割する（ステップＳ１１０２）。処理対象ブロックを分割した各ブロックについて、Ｚスキャン順、すなわち左上、右上、左下、右下の順に走査する（ステップＳ１１０３）。図５は、Ｚスキャン順の例であり、図６Ａの６０１は、処理対象ブロックを４分割した例である。図６Ａの６０１の番号０～３は処理の順番を示したものである。そしてステップＳ１１０１で分割した各ブロックについて、図７の分割処理を再帰的に実行する（ステップＳ１１０４）。
　処理対象ブロックを４分割しないと判断した場合は、２－３分割を行う（ステップＳ１１０５）。
　図８は、ステップＳ１１０５の２－３分割処理の詳細動作を示すフローチャートである。まず、処理対象のブロックを２－３分割するか否か、すなわち２分割または３分割の何れかを行うか否かを判断する（ステップＳ１２０１）。
　処理対象ブロックを２－３分割すると判断しない場合、すなわち分割しないと判断した場合は、分割を終了する（ステップＳ１２１１）。つまり、再帰的な分割処理により分割されたブロックに対して、さらなる再帰的な分割処理はしない。
　処理対象のブロックを２－３分割すると判断した場合は、さらに処理対象ブロックを２分割するか否か（ステップＳ１２０２）を判断する。
　処理対象ブロックを２分割すると判断した場合は、処理対象ブロックを上下（垂直方向）に分割するか否かを判断し（ステップＳ１２０３）、その結果に基づき、処理対象ブロックを上下（垂直方向）に２分割する（ステップＳ１２０４）か、処理対象ブロックを左右（水平方向）に２分割する（ステップＳ１２０５）。ステップＳ１２０４の結果、処理対象ブロックは、図６Ｂの６０２に示す通り、上下（垂直方向）２分割に分割され、ステップＳ１２０５の結果、処理対象ブロックは、図６Ｄの６０４に示す通り、左右（水平方向）２分割に分割される。
　ステップＳ１２０２において、処理対象のブロックを２分割すると判断しなかった場合、すなわち３分割すると判断した場合は、処理対象ブロックを上中下（垂直方向）に分割するか否かを判断し（ステップＳ１２０６）、その結果に基づき、処理対象ブロックを上中下（垂直方向）に３分割する（ステップＳ１２０７）か、処理対象ブロックを左中右（水平方向）に３分割する（ステップＳ１２０８）。ステップＳ１２０７の結果、処理対象ブロックは、図６Ｃの６０３に示す通り、上中下（垂直方向）３分割に分割され、ステップＳ１２０８の結果、処理対象ブロックは、図６Ｅの６０５に示す通り、左中右（水平方向）３分割に分割される。
　ステップＳ１２０４、ステップＳ１２０５、ステップＳ１２０７、ステップＳ１２０８のいずれかを実行後、処理対象ブロックを分割した各ブロックについて、左から右、上から下の順に走査する（ステップＳ１２０９）。図６Ｂ～Ｅの６０２から６０５の番号０～２は処理の順番を示したものである。分割した各ブロックについて、図８の２－３分割処理を再帰的に実行する（ステップＳ１２１０）。
　ここで説明した再帰的なブロック分割は、分割する回数、または、処理対象のブロックのサイズ等により、分割要否を制限してもよい。分割要否を制限する情報は、符号化装置と復号化装置の間で予め取り決めを行うことで、情報の伝達を行わない構成で実現してもよいし、符号化装置が分割要否を制限する情報を決定し、ビット列に記録することにより、復号化装置に伝達する構成で実現してもよい。
　あるブロックを分割したとき、分割前のブロックを親ブロックと呼び、分割後の各ブロックを子ブロックと呼ぶ。
　次に、画像復号装置２００におけるブロック分割部２０２の動作について説明する。ブロック分割部２０２は、画像符号化装置１００のブロック分割部１０１と同様の処理手順でツリーブロックを分割するものである。ただし、画像符号化装置１００のブロック分割部１０１では、画像認識による最適形状の推定や歪レート最適化等最適化手法を適用し、最適なブロック分割の形状を決定するのに対し、画像復号装置２００におけるブロック分割部２０２は、ビット列に記録されたブロック分割情報を復号することにより、ブロック分割形状を決定する点が異なる。
　第１の実施の形態のブロック分割に関するシンタックス（ビット列の構文規則）を図９に示す。coding_quadtree()はブロックの４分割処理にかかるシンタックスを表す。multi_type_tree()はブロックの２分割または３分割処理にかかるシンタックスを表す。qt_splitはブロックを４分割するか否かを示すフラグである。ブロックを４分割する場合は、qt_split=1とし、４分割しない場合は、qt_split=0とする。４分割する場合(qt_split=1)、４分割した各ブロックについて、再帰的に４分割処理をする(coding_quadtree(0), coding_quadtree(1), coding_quadtree(2), coding_quadtree(3)、引数の０～３は図６Ａの６０１の番号に対応する。)。４分割しない場合(qt_split=0)は、multi_type_tree()に従い、後続の分割を決定する。mtt_splitは、さらに分割をするか否かを示すフラグである。さらに分割をする場合(mtt_split=1)、垂直方向に分割するか水平方向に分割するかを示すフラグであるmtt_split_verticalと、２分割するか３分割するかを決定するフラグであるmtt_split_binaryを伝送する。mtt_split_vertical=1は、垂直方向に分割することを示し、mtt_split_vertical=0は、水平方向に分割することを示す。mtt_split_binary=1は、２分割することを示し、mtt_split_binary=0は３分割することを示す。２分割する場合(mtt_split_binary=1)、２分割した各ブロックについて、再帰的に分割処理をする(multi_type_tree(0), multi_type_tree(1)、引数の０～１は図６Ｂ～Ｄの６０２または６０４の番号に対応する。)。３分割する場合(mtt_split_binary=0)、３分割した各ブロックについて、再帰的に分割処理をする(multi_type_tree(0), multi_type_tree(1), multi_type_tree(2)、０～２は図６Ｂの６０３または図６Ｅの６０５の番号に対応する。)。mtt_split=0となるまで、再帰的にmulti_type_treeを呼び出すことにより、階層的なブロック分割を行う。
　＜インター予測＞
　実施の形態に係るインター予測方法は、図１の画像符号化装置のインター予測部１０２および図２の画像復号装置のインター予測部２０３において実施される。
　実施の形態によるインター予測方法について、図面を用いて説明する。インター予測方法は符号化ブロック単位で符号化及び復号の処理の何れでも実施される。
　＜符号化側のインター予測部１０２の説明＞
　図１６は図１の画像符号化装置のインター予測部１０２の詳細な構成を示す図である。通常予測動きベクトルモード導出部３０１は、複数の通常予測動きベクトル候補を導出して予測動きベクトルを選択し、選択した予測動きベクトルと、検出された動きベクトルとの差分動きベクトルを算出する。検出されたインター予測モード、参照インデックス、動きベクトル、算出された差分動きベクトルが通常予測動きベクトルモードのインター予測情報となる。このインター予測情報がインター予測モード判定部３０５に供給される。通常予測動きベクトルモード導出部３０１の詳細な構成と処理については後述する。
　通常マージモード導出部３０２では複数の通常マージ候補を導出して通常マージ候補を選択し、通常マージモードのインター予測情報を得る。このインター予測情報がインター予測モード判定部３０５に供給される。通常マージモード導出部３０２の詳細な構成と処理については後述する。
　サブブロック予測動きベクトルモード導出部３０３では複数のサブブロック予測動きベクトル候補を導出してサブブロック予測動きベクトルを選択し、選択したサブブロック予測動きベクトルと、検出した動きベクトルとの差分動きベクトルを算出する。検出されたインター予測モード、参照インデックス、動きベクトル、算出された差分動きベクトルがサブブロック予測動きベクトルモードのインター予測情報となる。このインター予測情報がインター予測モード判定部３０５に供給される。
　サブブロックマージモード導出部３０４では複数のサブブロックマージ候補を導出してサブブロックマージ候補を選択し、サブブロックマージモードのインター予測情報を得る。このインター予測情報がインター予測モード判定部３０５に供給される。
　インター予測モード判定部３０５では通常予測動きベクトルモード導出部３０１、通常マージモード導出部３０２、サブブロック予測動きベクトルモード導出部３０３、サブブロックマージモード導出部３０４から供給されるインター予測情報に基づいて、インター予測情報を判定する。インター予測モード判定部３０５から判定結果に応じたインター予測情報が動き補償予測部３０６に供給される。
　動き補償予測部３０６では判定されたインター予測情報に基づいて、復号画像メモリ１０４に格納されている参照画像信号に対してインター予測を行う。動き補償予測部３０６の詳細な構成と処理については後述する。
　＜復号側のインター予測部２０３の説明＞
　図２２は図２の画像復号装置のインター予測部２０３の詳細な構成を示す図である。
　通常予測動きベクトルモード導出部４０１は複数の通常予測動きベクトル候補を導出して予測動きベクトルを選択し、選択した予測動きベクトルと、復号した差分動きベクトルとの加算値を算出して動きベクトルとする。復号されたインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルが通常予測動きベクトルモードのインター予測情報となる。このインター予測情報がスイッチ４０８を経由して動き補償予測部４０６に供給される。通常予測動きベクトルモード導出部４０１の詳細な構成と処理については後述する。
　通常マージモード導出部４０２では複数の通常マージ候補を導出して通常マージ候補を選択し、通常マージモードのインター予測情報を得る。このインター予測情報がスイッチ４０８を経由して動き補償予測部４０６に供給される。通常マージモード導出部４０２の詳細な構成と処理については後述する。
　サブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３では複数のサブブロック予測動きベクトル候補を導出してサブブロック予測動きベクトルを選択し、選択したサブブロック予測動きベクトルと、復号した差分動きベクトルとの加算値を算出して動きベクトルとする。復号されたインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルがサブブロック予測動きベクトルモードのインター予測情報となる。このインター予測情報がスイッチ４０８を経由して動き補償予測部４０６に供給される。
　サブブロックマージモード導出部４０４では複数のサブブロックマージ候補を導出してサブブロックマージ候補を選択し、サブブロックマージモードのインター予測情報を得る。このインター予測情報がスイッチ４０８を経由して動き補償予測部４０６に供給される。
　動き補償予測部４０６では判定されたインター予測情報に基づいて、復号画像メモリ２０８に格納されている参照画像信号に対してインター予測を行う。動き補償予測部４０６の詳細な構成と処理については符号化側の動き補償予測部３０６と同様である。
　＜通常予測動きベクトルモード導出部（通常AMVP）＞
　図１７の通常予測動きベクトルモード導出部３０１は、空間予測動きベクトル候補導出部３２１、時間予測動きベクトル候補導出部３２２、履歴予測動きベクトル候補導出部３２３、予測動きベクトル候補補充部３２５、通常動きベクトル検出部３２６、予測動きベクトル候補選択部３２７、動きベクトル減算部３２８を含む。
　図２３の通常予測動きベクトルモード導出部４０１は、空間予測動きベクトル候補導出部４２１、時間予測動きベクトル候補導出部４２２、履歴予測動きベクトル候補導出部４２３、予測動きベクトル候補補充部４２５、予測動きベクトル候補選択部４２６、動きベクトル加算部４２７を含む。
　符号化側の通常予測動きベクトルモード導出部３０１および復号側の通常予測動きベクトルモード導出部４０１の処理手順について、それぞれ図１９、図２５のフローチャートを用いて説明する。図１９は符号化側の通常動きベクトルモード導出部３０１による通常予測動きベクトルモード導出処理手順を示すフローチャートであり、図２５は復号側の通常動きベクトルモード導出部４０１による通常予測動きベクトルモード導出処理手順を示すフローチャートである。
　＜通常予測動きベクトルモード導出部（通常AMVP）：符号化側の説明＞
　図１９を参照して符号化側の通常予測動きベクトルモード導出処理手順を説明する。図１９の処理手順の説明において、図１９に示した通常という言葉を省略することがある。
　まず、通常動きベクトル検出部３２６でインター予測モードおよび参照インデックス毎に通常動きベクトルを検出する（図１９のステップＳ１００）。
　続いて、空間予測動きベクトル候補導出部３２１、時間予測動きベクトル候補導出部３２２、履歴予測動きベクトル候補導出部３２３、予測動きベクトル候補補充部３２５、予測動きベクトル候補選択部３２７、動きベクトル減算部３２８で、通常予測動きベクトルモードのインター予測で用いる動きベクトルの差分動きベクトルをＬ０、Ｌ１毎にそれぞれ算出する（図１９のステップＳ１０１～Ｓ１０６）。具体的には処理対象ブロックの予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）で、インター予測モードがＬ０予測（Pred_L0）の場合、Ｌ０の予測動きベクトル候補リストmvpListL0を算出して、予測動きベクトルmvpL0を選択し、Ｌ０の動きベクトルmvL0の差分動きベクトルmvdL0を算出する。処理対象ブロックのインター予測モードがＬ１予測（Pred_L1）の場合、Ｌ１の予測動きベクトル候補リストmvpListL1を算出して、予測動きベクトルmvpL1を選択し、Ｌ１の動きベクトルmvL1の差分動きベクトルmvdL1を算出する。処理対象ブロックのインター予測モードが双予測（Pred_BI）の場合、Ｌ０予測とＬ１予測が共に行われ、Ｌ０の予測動きベクトル候補リストmvpListL0を算出して、Ｌ０の予測動きベクトルmvpL0を選択し、Ｌ０の動きベクトルmvL0の差分動きベクトルmvdL0を算出するとともに、Ｌ１の予測動きベクトル候補リストmvpListL1を算出して、Ｌ１の予測動きベクトルmvpL1を算出し、Ｌ１の動きベクトルmvL1の差分動きベクトルmvdL1をそれぞれ算出する。
　Ｌ０、Ｌ１それぞれについて、差分動きベクトル算出処理を行うが、Ｌ０、Ｌ１ともに共通の処理となる。したがって、以下の説明においてはＬ０、Ｌ１を共通のＬＸとして表す。Ｌ０の差分動きベクトルを算出する処理ではＬＸのＸが０であり、Ｌ１の差分動きベクトルを算出する処理ではＬＸのＸが１である。また、ＬＸの差分動きベクトルを算出する処理中に、ＬＸではなく、もう一方のリストの情報を参照する場合、もう一方のリストをＬＹとして表す。
　ＬＸの動きベクトルmvLXを使用する場合（図１９のステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＬＸの予測動きベクトルの候補を算出してＬＸの予測動きベクトル候補リストmvpListLXを構築する（図１９のステップＳ１０３）。通常予測動きベクトルモード導出部３０１の中の空間予測動きベクトル候補導出部３２１、時間予測動きベクトル候補導出部３２２、履歴予測動きベクトル候補導出部３２３、予測動きベクトル候補補充部３２５で複数の予測動きベクトルの候補を導出して予測動きベクトル候補リストmvpListLXを構築する。図１９のステップＳ１０３の詳細な処理手順については図２０のフローチャートを用いて後述する。
　続いて、予測動きベクトル候補選択部３２７により、ＬＸの予測動きベクトル候補リストmvpListLXからＬＸの予測動きベクトルmvpLXを選択する（図１９のステップＳ１０４）。ここで、予測動きベクトル候補リストmvpListLXの中で、ある１つの要素（０から数えてｉ番目の要素）をmvpListLX[i]として表す。動きベクトルmvLXと予測動きベクトル候補リストmvpListLXの中に格納された各予測動きベクトルの候補mvpListLX[i]との差分であるそれぞれの差分動きベクトルを算出する。それら差分動きベクトルを符号化したときの符号量を予測動きベクトル候補リストmvpListLXの要素（予測動きベクトル候補）ごとに算出する。そして、予測動きベクトル候補リストmvpListLXに登録された各要素の中で、予測動きベクトルの候補毎の符号量が最小となる予測動きベクトルの候補mvpListLX[i]を予測動きベクトルmvpLXとして選択し、そのインデックスiを取得する。予測動きベクトル候補リストmvpListLXの中で最小の発生符号量となる予測動きベクトルの候補が複数存在する場合には、予測動きベクトル候補リストmvpListLXの中のインデックスiが小さい番号で表される予測動きベクトルの候補mvpListLX[i]を最適な予測動きベクトルmvpLXとして選択し、そのインデックスiを取得する。
　続いて、動きベクトル減算部３２８で、ＬＸの動きベクトルmvLXから選択されたＬＸの予測動きベクトルmvpLXを減算し、
　　mvdLX = mvLX - mvpLX
としてＬＸの差分動きベクトルmvdLXを算出する（図１９のステップＳ１０５）。
　＜通常予測動きベクトルモード導出部（通常AMVP）：復号側の説明＞
　次に、図２５を参照して復号側の通常予測動きベクトルモード処理手順を説明する。復号側では、空間予測動きベクトル候補導出部４２１、時間予測動きベクトル候補導出部４２２、履歴予測動きベクトル候補導出部４２３、予測動きベクトル候補補充部４２５で、通常予測動きベクトルモードのインター予測で用いる動きベクトルをＬ０，Ｌ１毎にそれぞれ算出する（図２５のステップＳ２０１～Ｓ２０６）。具体的には処理対象ブロックの予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）で、処理対象ブロックのインター予測モードがＬ０予測（Pred_L0）の場合、Ｌ０の予測動きベクトル候補リストmvpListL0を算出して、予測動きベクトルmvpL0を選択し、Ｌ０の動きベクトルmvL0を算出する。処理対象ブロックのインター予測モードがＬ１予測（Pred_L1）の場合、Ｌ１の予測動きベクトル候補リストmvpListL1を算出して、予測動きベクトルmvpL1を選択し、Ｌ１の動きベクトルmvL1を算出する。処理対象ブロックのインター予測モードが双予測（Pred_BI）の場合、Ｌ０予測とＬ１予測が共に行われ、Ｌ０の予測動きベクトル候補リストmvpListL0を算出して、Ｌ０の予測動きベクトルmvpL0を選択し、Ｌ０の動きベクトルmvL0を算出するとともに、Ｌ１の予測動きベクトル候補リストmvpListL1を算出して、Ｌ１の予測動きベクトルmvpL1を算出し、Ｌ１の動きベクトルmvL1をそれぞれ算出する。
　符号化側と同様に、復号側でもＬ０、Ｌ１それぞれについて、動きベクトル算出処理を行うが、Ｌ０、Ｌ１ともに共通の処理となる。したがって、以下の説明においてはＬ０、Ｌ１を共通のＬＸとして表す。ＬＸは処理対象の符号化ブロックのインター予測に用いるインター予測モードを表す。Ｌ０の動きベクトルを算出する処理ではＸが０であり、Ｌ１の動きベクトルを算出する処理ではＸが１である。また、ＬＸの動きベクトルを算出する処理中に、算出対象のＬＸと同じ参照リストではなく、もう一方の参照リストの情報を参照する場合、もう一方の参照リストをＬＹとして表す。
　ＬＸの動きベクトルmvLXを使用する場合（図２５のステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＬＸの予測動きベクトルの候補を算出してＬＸの予測動きベクトル候補リストmvpListLXを構築する（図２５のステップＳ２０３）。通常予測動きベクトルモード導出部４０１の中の空間予測動きベクトル候補導出部４２１、時間予測動きベクトル候補導出部４２２、履歴予測動きベクトル候補導出部４２３、予測動きベクトル候補補充部４２５で複数の予測動きベクトルの候補を算出し、予測動きベクトル候補リストmvpListLXを構築する。図２５のステップＳ２０３の詳細な処理手順については図２０のフローチャートを用いて後述する。
　続いて、予測動きベクトル候補選択部４２６で予測動きベクトル候補リストmvpListLXからビット列復号部２０１にて復号されて供給される予測動きベクトルのインデックスmvpIdxLXに対応する予測動きベクトルの候補mvpListLX[mvpIdxLX]を選択された予測動きベクトルmvpLXとして取り出す（図２５のステップＳ２０４）。
　続いて、動きベクトル加算部４２７でビット列復号部２０１にて復号されて供給されるＬＸの差分動きベクトルmvdLXとＬＸの予測動きベクトルmvpLXを加算し、
　　mvLX = mvpLX + mvdLX
としてＬＸの動きベクトルmvLXを算出する（図２５のステップＳ２０５）。
　＜通常予測動きベクトルモード導出部（通常AMVP）：動きベクトルの予測方法＞
　図２０は本発明の実施の形態に係る画像符号化装置の通常予測動きベクトルモード導出部３０１及び画像復号装置の通常予測動きベクトルモード導出部４０１とで共通する機能を有する通常予測動きベクトルモード導出処理の処理手順を表すフローチャートである。
　通常予測動きベクトルモード導出部３０１及び通常予測動きベクトルモード導出部４０１では、予測動きベクトル候補リストmvpListLXを備えている。予測動きベクトル候補リストmvpListLXはリスト構造を成し、予測動きベクトル候補リスト内部の所在を示す予測動きベクトルインデックスと、インデックスに対応する予測動きベクトル候補とを要素として格納する記憶領域が設けられている。予測動きベクトルインデックスの数字は０から開始され、予測動きベクトル候補リストmvpListLXの記憶領域に、予測動きベクトル候補が格納される。本実施の形態においては、予測動きベクトル候補リストmvpListLXは少なくとも２個の予測動きベクトル候補（インター予測情報）を登録することができるものとする。さらに、予測動きベクトル候補リストmvpListLXに登録されている予測動きベクトル候補数を示す変数numCurrMvpCandに０を設定する。
　空間予測動きベクトル候補導出部３２１及び４２１は、左側に隣接するブロックからの予測動きベクトルの候補を導出する。この処理では、左側に隣接するブロック（図１１のＡ０またはＡ１）のインター予測情報、すなわち予測動きベクトル候補が利用できるか否かを示すフラグ、及び動きベクトル、参照インデックス等を参照して予測動きベクトルmvLXA導出し、導出したmvLXAを予測動きベクトル候補リストmvpListLXに追加する（図２０のステップＳ３０１）。なお、Ｌ０予測のときＸは０、Ｌ１予測のときＸは１とする（以下同様）。続いて、空間予測動きベクトル候補導出部３２１及び４２１は、上側に隣接するブロックからの予測動きベクトルの候補を導出する。この処理では、上側に隣接するブロック（図１１のＢ０，Ｂ１，またはＢ２）のインター予測情報、すなわち予測動きベクトル候補が利用できるか否かを示すフラグ、及び動きベクトル、参照インデックス等を参照して予測動きベクトルmvLXBを導出し、それぞれ導出したmvLXAとmvLXBとが等しくなければ、mvLXBを予測動きベクトル候補リストmvpListLXに追加する（図２０のステップＳ３０２）。図２０のステップＳ３０１とＳ３０２の処理は参照する隣接ブロックの位置と数が異なる点以外は共通であり、符号化ブロックの予測動きベクトル候補が利用できるか否かを示すフラグavailableFlagLXN、及び動きベクトルmvLXN、参照インデックスrefIdxN（ＮはＡまたはＢを示す、以下同様）を導出する。
　続いて、時間予測動きベクトル候補導出部３２２及び４２２は、現在の処理対象ピクチャとは時間が異なるピクチャにおけるブロックからの予測動きベクトルの候補を導出する。この処理では、異なる時間のピクチャの符号化ブロックの予測動きベクトル候補が利用できるか否かを示すフラグavailableFlagLXCol、及び動きベクトルmvLXCol、参照インデックスrefIdxCol、参照リストlistColを導出し、mvLXColを予測動きベクトル候補リストmvpListLXに追加する（図２０のステップＳ３０３）。
　なお、シーケンス（ＳＰＳ）、ピクチャ（ＰＰＳ）、またはスライスの単位で時間予測動きベクトル候補導出部３２２及び４２２の処理を省略することができるものとする。
　続いて、履歴予測動きベクトル候補導出部３２３及び４２３は履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録されている履歴予測動きベクトル候補を予測動きベクトル候補リストmvpListLXに追加する。（図２０のステップＳ３０４）。このステップＳ３０４の登録処理手順の詳細については図２９のフローチャートを用いて後述する。
　続いて予測動きベクトル候補補充部３２５及び４２５は予測動きベクトル候補リストmvpListLXを満たすまで、（０，０）等の、所定の値の予測動きベクトル候補を追加する（図２０のＳ３０５）。
　＜通常マージモード導出部（通常マージ）＞
　図１８の通常マージモード導出部３０２は、空間マージ候補導出部３４１、時間マージ候補導出部３４２、平均マージ候補導出部３４４、履歴マージ候補導出部３４５、マージ候補補充部３４６、マージ候補選択部３４７を含む。
　図２４の通常マージモード導出部４０２は、空間マージ候補導出部４４１、時間マージ候補導出部４４２、平均マージ候補導出部４４４、履歴マージ候補導出部４４５、マージ候補補充部４４６、マージ候補選択部４４７を含む。
　図２１は本発明の実施の形態に係る画像符号化装置の通常マージモード導出部３０２及び画像復号装置の通常マージモード導出部４０２とで共通する機能を有する通常マージモード導出処理の手順を説明するフローチャートである。
　以下、諸過程を順を追って説明する。なお、以下の説明においては特に断りのない限りスライスタイプslice_typeがＢスライスの場合について説明するが、Ｐスライスの場合にも適用できる。ただし、スライスタイプslice_typeがＰスライスの場合、インター予測モードとしてＬ０予測（Pred_L0）だけがあり、Ｌ１予測（Pred_L1）、双予測（Pred_BI）がないので、Ｌ１に纏わる処理を省略することができる。
　通常マージモード導出部３０２及び通常マージモード導出部４０２では、マージ候補リストmergeCandListを備えている。マージ候補リストmergeCandListはリスト構造を成し、マージ候補リスト内部の所在を示すマージインデックスと、インデックスに対応するマージ候補を要素として格納する記憶領域が設けられている。マージインデックスの数字は０から開始され、マージ候補リストmergeCandListの記憶領域に、マージ候補が格納される。以降の処理では、マージ候補リストmergeCandListに登録されたマージインデックスｉのマージ候補は、mergeCandList[i]で表すこととする。本実施の形態においては、マージ候補リストmergeCandListは少なくとも６個のマージ候補（インター予測情報）を登録することができるものとする。さらに、マージ候補リストmergeCandListに登録されているマージ候補数を示す変数numCurrMergeCandに０を設定する。
　空間マージ候補導出部３４１及び空間マージ候補導出部４４１では、画像符号化装置の符号化情報格納メモリ１１１または画像復号装置の符号化情報格納メモリ２０５に格納されている符号化情報から、処理対象ブロックに隣接するそれぞれのブロック（図１１のＢ１、Ａ１、Ｂ０、Ａ０、Ｂ２）からの空間マージ候補をＢ１、Ａ１、Ｂ０、Ａ０、Ｂ２の順に導出して、導出された空間マージ候補をマージ候補リストmergeCandListに登録する（図２１のステップＳ４０１）。ここで、Ｂ１、Ａ１、Ｂ０、Ａ０、Ｂ２または時間マージ候補Ｃｏｌのいずれかを示すＮを定義する。ブロックＮのインター予測情報が空間マージ候補として利用できるか否かを示すフラグavailableFlagN、空間マージ候補ＮのＬ０の参照インデックスrefIdxL0N及びＬ１の参照インデックスrefIdxL1N、Ｌ０予測が行われるか否かを示すＬ０予測フラグpredFlagL0NおよびＬ１予測が行われるか否かを示すＬ１予測フラグpredFlagL1N、Ｌ０の動きベクトルmvL0N、Ｌ１の動きベクトルmvL1Nを導出する。ただし、本実施の形態においては処理対象となる符号化ブロックに含まれるブロックのインター予測情報を参照せずに、マージ候補を導出するので、処理対象の符号化ブロックに含まれるブロックのインター予測情報を用いる空間マージ候補は導出しない。
　続いて、時間マージ候補導出部３４２及び時間マージ候補導出部４４２では、異なる時間のピクチャからの時間マージ候補を導出して、導出された時間マージ候補をマージ候補リストmergeCandListに登録する（図２１のステップＳ４０２）。時間マージ候補が利用できるか否かを示すフラグavailableFlagCol、時間マージ候補のＬ０予測が行われるか否かを示すＬ０予測フラグpredFlagL0ColおよびＬ１予測が行われるか否かを示すＬ１予測フラグpredFlagL1Col、及びＬ０の動きベクトルmvL0Col、Ｌ１の動きベクトルmvL1Colを導出する。
　なお、シーケンス（ＳＰＳ）、ピクチャ（ＰＰＳ）、またはスライスの単位で時間マージ候補導出部３４２及び時間マージ候補導出部４４２の処理を省略することができるものとする。
　続いて、履歴マージ候補導出部３４５及び履歴マージ候補導出部４４５では、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録されている履歴予測動きベクトル候補をマージ候補リストmergeCandListに登録する（図２１のステップＳ４０３）。
　なお、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが、最大マージ候補数MaxNumMergeCandより小さい場合、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが最大マージ候補数MaxNumMergeCandを上限として履歴マージ候補は導出されて、マージ候補リストmergeCandListに登録される。
　続いて、平均マージ候補導出部３４４及び平均マージ候補導出部４４４では、マージ候補リストmergeCandListから平均マージ候補を導出して、導出された平均マージ候補をマージ候補リストmergeCandListに追加する（図２１のステップＳ４０４）。
　なお、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが、最大マージ候補数MaxNumMergeCandより小さい場合、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが最大マージ候補数MaxNumMergeCandを上限として平均マージ候補は導出されて、マージ候補リストmergeCandListに登録される。
　ここで、平均マージ候補は、マージ候補リストmergeCandListに登録されている第１のマージ候補と第２のマージ候補の有する動きベクトルをＬ０予測及びＬ１予測毎に平均して得られる動きベクトルを有する新たなマージ候補である。
　続いて、マージ候補補充部３４６及びマージ候補補充部４４６では、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが、最大マージ候補数MaxNumMergeCandより小さい場合、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが最大マージ候補数MaxNumMergeCandを上限として追加マージ候補を導出して、マージ候補リストmergeCandListに登録する（図２１のステップＳ４０５）。最大マージ候補数MaxNumMergeCandを上限として、Ｐスライスでは、動きベクトルが（０，０）の値を持つ予測モードがＬ０予測（Pred_L0）のマージ候補を追加する。Ｂスライスでは、動きベクトルが（０，０）の値を持つ予測モードが双予測（Pred_BI）のマージ候補を追加する。マージ候補を追加する際の参照インデックスは、すでに追加した参照インデックスと異なる。
　続いて、マージ候補選択部３４７及びマージ候補選択部４４７では、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補からマージ候補を選択する。符号化側のマージ候補選択部３４７では、符号量とひずみ量を算出することによりマージ候補を選択し、選択されたマージ候補を示すマージインデックス、マージ候補のインター予測情報を、インター予測モード判定部３０５を介して動き補償予測部３０６に供給する。一方、復号側のマージ候補選択部４４７では、復号されたマージインデックスに基づいて、マージ候補を選択し、選択されたマージ候補を動き補償予測部４０６に供給する。
　＜サブブロック予測動きベクトルモード導出＞
　サブブロック予測動きベクトルモード導出について説明する。
　図４０は、本願の符号化装置におけるサブブロック予測動きベクトルモード導出部３０３のブロック図である。
　まず、アフィン継承予測動きベクトル候補導出部３６１において、アフィン継承予測動きベクトル候補を導出する。アフィン継承予測動きベクトル候補導出の詳細については後述する。
　続いて、アフィン構築予測動きベクトル候補導出部３６２において、アフィン構築予測動きベクトル候補を導出する。アフィン構築予測動きベクトル候補導出の詳細については後述する。
　続いて、アフィン同一予測動きベクトル候補導出部３６３において、アフィン同一予測動きベクトル候補を導出する。アフィン同一予測動きベクトル候補導出の詳細については後述する。
　サブブロック動きベクトル検出部３６６は、サブブロック予測動きベクトルモードに適するサブブロック動きベクトルを検出し、検出したベクトルをサブブロック予測動きベクトル候補選択部３６７、差分演算部３６８に供給する。
　サブブロック予測動きベクトル候補選択部３６７は、アフィン継承予測動きベクトル候補導出部３６１、アフィン構築予測動きベクトル候補導出部３６２、アフィン同一予測動きベクトル候補導出部３６３において導出されたサブブロック予測動きベクトル候補の中から、サブブロック動きベクトル検出部３６６から供給された動きベクトルに基づいて、サブブロック予測動きベクトル候補を選択し、選択されたサブブロック予測動きベクトル候補に関する情報をインター予測モード判定部３０５、差分演算部３６８に供給する。
　差分演算部３６８は、サブブロック動きベクトル検出部３６６から供給された動きベクトルベクトルから、サブブロック予測動きベクトル候補選択部３６７で選択されたサブブロック予測動きベクトルを減算した差分予測動きベクトルを、インター予測モード判定部３０５に供給する。
　図４１は、本願の復号装置におけるサブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３のブロック図である。
　まず、アフィン継承予測動きベクトル候補導出部４６１において、アフィン継承予測動きベクトル候補を導出する。アフィン継承予測動きベクトル候補導出部４６１の処理は本願の符号化装置におけるアフィン継承予測動きベクトル候補導出部３６１の処理と同一である。
　続いて、アフィン構築予測動きベクトル候補導出部４６２において、アフィン構築予測動きベクトル候補を導出する。アフィン構築予測動きベクトル候補導出部４６２の処理は本願の符号化装置におけるアフィン構築予測動きベクトル候補導出部３６２の処理と同一である。
　続いて、アフィン同一予測動きベクトル候補導出部４６３において、アフィン同一予測動きベクトル候補を導出する。アフィン同一予測動きベクトル候補導出部４６３の処理は本願の符号化装置におけるアフィン同一予測動きベクトル候補導出部３６３の処理と同一である。
　サブブロック予測動きベクトル候補選択部４６７は、アフィン継承予測動きベクトル候補導出部４６１、アフィン構築予測動きベクトル候補導出部４６２、アフィン同一予測動きベクトル候補導出部４６３において導出されたサブブロック予測動きベクトル候補の中から、符号化装置から伝送され復号される予測動きベクトルインデックスに基づいて、サブブロック予測動きベクトル候補を選択し、選択されたサブブロック予測動きベクトル候補に関する情報を動き補償予測部４０６、加算演算部４６７に供給する。
　加算演算部４６７は、サブブロック予測動きベクトル候補選択部４６６で選択されたサブブロック予測動きベクトルに、符号化装置から伝送され復号される差分動きベクトルを加算して生成した動きベクトルを動き補償予測部４０６に供給する。
　＜アフィン継承予測動きベクトル候補導出＞
　アフィン継承予測動きベクトル候補導出部３６１について説明する。アフィン継承予測動きベクトル候補導出部４６１についてもアフィン継承予測動きベクトル候補導出部３６１と同様である。
　アフィン継承予測動きベクトル候補は、アフィン制御点の動きベクトル情報を継承する。図４４は、アフィン継承予測動きベクトル候補導出を説明する図である。
　アフィン継承予測動きベクトル候補は、空間的に隣接する符号化済・復号済ブロックの有するアフィン制御点の動きベクトルを探索することで得られる。
　具体的には、符号化・復号対象ブロックの左側に隣接するブロック（Ａ０，Ａ１）と、符号化・復号対象ブロックの上側に隣接するブロック（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２）から、それぞれ最大１つのアフィンモードを探索し、アフィン継承予測動きベクトルとする。
　図４８は、アフィン継承予測動きベクトル候補導出のフローチャートである。
　まず、符号化・復号対象ブロックの左側に隣接するブロック（Ａ０，Ａ１）を左グループとし（Ｓ３１０１）、Ａ０を含むブロックがアフィン保障を用いたブロック（アフィンモード）であるか否かを判断する（Ｓ３１０２）。Ａ０がアフィンモードである場合（Ｓ３１０２：ＹＥＳ）、Ａ０が使用したアフィンモデルを取得し（Ｓ３１０３）、上側に隣接するブロックの処理に移る。Ａ０がアフィンモードでない場合（Ｓ３１０２：ＮＯ）、アフィン継承予測動きベクトル候補導出の対象をＡ０－＞Ａ１とし、Ａ１を含むブロックからアフィンモードの取得を試みる。
　続いて、符号化・復号対象ブロックの上側に隣接するブロック（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２）を上グループとし（Ｓ３１０４）、Ｂ０を含むブロックがアフィンモードであるか否かを判断する（Ｓ３１０５）。Ｂ０がアフィンモードである場合（Ｓ３１０５：ＹＥＳ）、Ｂ０が使用したアフィンモデルを取得し（Ｓ３１０６）、処理を終了する。Ｂ０がアフィンモードでない場合（Ｓ３１０５：ＮＯ）、アフィン継承予測動きベクトル候補導出の対象をＢ０－＞Ｂ１とし、Ｂ１を含むブロックからアフィンモードの取得を試みる。さらに、Ｂ１がアフィンモードでない場合（Ｓ３１０５：ＮＯ）、アフィン継承予測動きベクトル候補導出の対象をＢ１－＞Ｂ２とし、Ｂ２を含むブロックからアフィンモードの取得を試みる。
　このように、左側ブロックと上側ブロックにグループを分けて、左側ブロックについては、左下から左上のブロックの順にアフィンモデルを探索し、左側ブロックについては、右上から左上のブロックの順にアフィンモデルを探索することで、可能な限り異なる２つのアフィンモデルを取得することができ、アフィン予測動きベクトルのいずれかが差分動きベクトルの小さくなるアフィン予測動きベクトル候補を導出することができる。
　＜アフィン構築予測動きベクトル候補導出＞
　アフィン構築予測動きベクトル候補導出部３６２について説明する。アフィン構築予測動きベクトル候補導出部４６２についてもアフィン構築予測動きベクトル候補導出部３６２と同様である。
　アフィン構築予測動きベクトル候補は、空間的に隣接するブロックの動き情報からアフィン制御点の動きベクトル情報を構築する。
　図４５は、アフィン構築予測動きベクトル候補導出を説明する図である。
　アフィン構築予測動きベクトル候補は、空間的に隣接する符号化済・復号済ブロックの有する動きベクトルを組み合わせて新たなアフィンモデルを構築することで得られる。
具体的には、符号化・復号対象ブロックの左上側に隣接するブロック（Ｂ２，Ｂ３，Ａ２）から左上アフィン制御点ＣＰ０の動きベクトルを導出し、符号化・復号対象ブロックの右上側に隣接するブロック（Ｂ１，Ｂ０）から右上アフィン制御点ＣＰ１の動きベクトルを導出し、符号化・復号対象ブロックの左下側に隣接するブロック（Ａ１，Ａ０）から左下アフィン制御点ＣＰ２の動きベクトルを導出する。
　図４９は、アフィン構築予測動きベクトル候補導出のフローチャートである。
　まず、左上制御点ＣＰ０、右上制御点ＣＰ１、左下アフィン制御点ＣＰ２を導出する（Ｓ３２０１）。左上アフィン制御点ＣＰ０は、符号化・復号対象ブロックと同一の参照画像をもつ参照ブロックを、Ｂ２、Ｂ３、Ａ２参照ブロックの優先順で探索することで算出される。右上アフィン制御点ＣＰ１は、符号化・復号対象ブロックと同一の参照画像をもつ参照ブロックを、Ｂ１、Ｂ０参照ブロックの優先順で探索することで算出される。左下アフィン制御点ＣＰ２は、符号化・復号対象ブロックと同一の参照画像をもつ参照ブロックを、Ａ１、Ａ０参照ブロックの優先順で探索することで算出される。
　アフィン構築予測動きベクトルとして、アフィン制御点３本モードを選択する場合（Ｓ３２０２：ＹＥＳ）、３つのアフィン制御点（ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２）がすべて導出されたか否かを判断する（Ｓ３２０３）。３つのアフィン制御点（ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２）がすべて導出された場合（Ｓ３２０３：ＹＥＳ）、３つのアフィン制御点（ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２）を用いたアフィンモデルをアフィン構築予測動きベクトルとする（Ｓ３２０４）。アフィン制御点３本モードを選択せず、アフィン制御点２本モードを選択した場合（Ｓ３２０２：ＮＯ）、２つのアフィン制御点（ＣＰ０，ＣＰ１）がすべて導出されたか否かを判断する（Ｓ３２０５）。２つのアフィン制御点（ＣＰ０，ＣＰ１）がすべて導出された場合（Ｓ３２０５：ＹＥＳ）、２つのアフィン制御点（ＣＰ０，ＣＰ１）を用いたアフィンモデルをアフィン構築予測動きベクトルとする（Ｓ３２０６）。
　＜アフィン同一予測動きベクトル候補導出＞
　アフィン同一予測動きベクトル候補導出部３６３について説明する。アフィン同一予測動きベクトル候補導出部４６３についてもアフィン同一予測動きベクトル候補導出部３６３と同様である。
　アフィン同一予測動きベクトル候補は、各アフィン制御点で同一の動きベクトルを導出することで得られる。
　具体的には、アフィン構築予測動きベクトル候補導出部３６２・４６２と同様に、各アフィン制御点情報を導出し、すべてのアフィン制御点をＣＰ０～ＣＰ２のいずれかで同一に設定することで得られる。また、通常予測動きベクトルモードと同様に導出した時間動きベクトルをすべてのアフィン制御点に設定することでも得られる。
　＜サブブロックマージモード導出＞
　サブブロックマージモード導出について説明する。
　図４２は、本願の符号化装置におけるサブブロックマージモード導出部３０４のブロック図である。サブブロックマージモード導出部３０４は、サブブロックマージ候補リストsubblockMergeCandListを備えている。これは、通常マージモード導出部３０２におけるマージ候補リストmergeCandListと同様のものであり、サブブロック単位で異なる候補リストとなる点のみが異なる。
　まず、サブブロック時間マージ候補導出部３８１において、サブブロック時間マージ候補を導出する。サブブロック時間マージ候補導出の詳細については後述する。
　続いて、アフィン継承マージ候補導出部３８２において、アフィン継承マージ候補を導出する。アフィン継承マージ候補導出の詳細については後述する。
　続いて、アフィン構築マージ候補導出部３８３において、アフィン構築マージ候補を導出する。アフィン構築マージ候補導出の詳細については後述する。
　続いて、アフィン固定マージ候補導出部３８４において、アフィン固定マージ候補を導出する。アフィン固定マージ候補導出の詳細については後述する。
　サブブロックマージ候補選択部３８６は、サブブロック時間マージ候補導出部３８１、アフィン継承マージ候補導出部３８２、アフィン構築マージ候補導出部３８３、アフィン固定マージ候補導出部３８４において導出されたサブブロックマージ候補の中から、サブブロックマージ候補を選択し、選択されたサブブロックマージ候補に関する情報をインター予測モード判定部３０５に供給する。
　図４３は、本願の復号装置におけるサブブロックマージモード導出部４０４のブロック図である。サブブロックマージモード導出部４０４は、サブブロックマージ候補リストsubblockMergeCandListを備えている。これは、サブブロックマージモード導出部３０４と同じものである。
　まず、サブブロック時間マージ候補導出部４８１において、サブブロック時間マージ候補を導出する。サブブロック時間マージ候補導出部４８１の処理はサブブロック時間マージ候補導出部３８１の処理と同一である。
　続いて、アフィン継承マージ候補導出部４８２において、アフィン継承マージ候補を導出する。アフィン継承マージ候補導出部４８２の処理はアフィン継承マージ候補導出部３８２の処理と同一である。
　続いて、アフィン構築マージ候補導出部４８３において、アフィン構築マージ候補を導出する。アフィン構築マージ候補導出部４８３の処理はアフィン構築マージ候補導出部３８３の処理と同一である。
　続いて、アフィン固定マージ候補導出部４８５において、アフィン固定マージ候補を導出する。アフィン固定マージ候補導出部４８５の処理はアフィン固定マージ候補導出部４８５の処理と同一である。
　サブブロックマージ候補選択部４８６は、サブブロック時間マージ候補導出部４８１、アフィン継承マージ候補導出部４８２、アフィン構築マージ候補導出部４８３、アフィン固定マージ候補導出部４８４において導出されたサブブロックマージ候補の中から、符号化装置から伝送され復号されるインデックスに基づいて、サブブロックマージ候補を選択し、選択されたサブブロックマージ候補に関する情報を動き補償予測部４０６に供給する。
　＜サブブロック時間マージ候補導出＞
　サブブロック時間マージ候補導出部３８１の動作については後述する。
　＜アフィン継承マージ候補導出＞
　アフィン継承マージ候補導出部３８２について説明する。アフィン継承マージ候補導出部４８２についてもアフィン継承マージ候補導出部３８２と同様である。
　アフィン継承マージ候補は、空間的に隣接するブロックの有するアフィンモデルからアフィン制御点のアフィンモデルを継承する。アフィンモデルは、空間的に隣接するブロックの大きさとアフィン制御点の動き情報によって決定される。
　図４６は、アフィン継承マージ候補導出を説明する図である。アフィンマージ継承マージモード候補の導出は、アフィン継承予測動きベクトルの導出と同様に、空間的に隣接する符号化済・復号済ブロックの有するアフィン制御点の動きベクトルを探索することで得られる。
　具体的には、符号化・復号対象ブロックの左側に隣接するブロック（Ａ０，Ａ１）と、符号化・復号対象ブロックの上側に隣接するブロック（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２）から、それぞれ最大１つのアフィンモードを探索し、アフィンマージモードに使用する。
　図５０は、アフィン継承マージ候補導出のフローチャートである。
　まず、符号化・復号対象ブロックの左側に隣接するブロック（Ａ０，Ａ１）を左グループとし（Ｓ３３０１）、Ａ０を含むブロックがアフィンモードであるか否かを判断する（Ｓ３３０２）。Ａ０がアフィンモードである場合（Ｓ３１０２：ＹＥＳ）、Ａ０が使用したアフィンモデルを取得し（Ｓ３３０３）、上側に隣接するブロックの処理に移る。Ａ０がアフィンモードでない場合（Ｓ３３０２：ＮＯ）、アフィン継承マージ候補導出の対象をＡ０－＞Ａ１とし、Ａ１を含むブロックからアフィンモードの取得を試みる。
　続いて、符号化・復号対象ブロックの上側に隣接するブロック（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２）を上グループとし（Ｓ３３０４）、Ｂ０を含むブロックがアフィンモードであるか否かを判断する（Ｓ３３０５）。Ｂ０がアフィンモードである場合（Ｓ３３０５：ＹＥＳ）、Ｂ０が使用したアフィンモデルを取得し（Ｓ３３０６）、処理を終了する。Ｂ０がアフィンモードでない場合（Ｓ３３０５：ＮＯ）、アフィン継承マージ候補導出の対象をＢ０－＞Ｂ１とし、Ｂ１を含むブロックからアフィンモードの取得を試みる。さらに、Ｂ１がアフィンモードでない場合（Ｓ３３０５：ＮＯ）、アフィン継承マージ候補導出の対象をＢ１－＞Ｂ２とし、Ｂ２を含むブロックからアフィンモードの取得を試みる。
　＜アフィン構築マージ候補導出＞
　アフィン構築マージ候補導出部３８３について説明する。アフィン構築マージ候補導出部４８３についてもアフィン構築マージ候補導出部３８３と同様である。
　図４７は、アフィン構築マージ候補導出を説明する図である。アフィン構築マージ候補は、空間的に隣接するブロックの有する動き情報及び時間符号化ブロックからアフィン制御点のアフィンモデルを構築する。
　具体的には、符号化・復号対象ブロックの左上側に隣接するブロック（Ｂ２，Ｂ３，Ａ２）から左上アフィン制御点ＣＰ０の動きベクトルを導出し、符号化・復号対象ブロックの右上側に隣接するブロック（Ｂ１，Ｂ０）から右上アフィン制御点ＣＰ１の動きベクトルを導出し、符号化・復号対象ブロックの左下側に隣接するブロック（Ａ１，Ａ０）から左下アフィン制御点ＣＰ２の動きベクトルを導出し、符号化・復号対象ブロックの右下側に隣接する時間符号化ブロック（Ｔ０）から右下アフィン制御点ＣＰ３の動きベクトルを導出する。
　図５１は、アフィン構築マージ候補導出のフローチャートである。
　まず、左上アフィン制御点ＣＰ０、右上アフィン制御点ＣＰ１、左下アフィン制御点ＣＰ２、右下アフィン制御点ＣＰ３を導出する（Ｓ３４０１）。左上アフィン制御点ＣＰ０は、動き情報を有するブロックを、Ｂ２、Ｂ３、Ａ２ブロックの優先順で探索することで算出される。右上アフィン制御点ＣＰ１は、動き情報を有するブロックを、Ｂ１、Ｂ０ブロックの優先順で探索することで算出される。左下アフィン制御点ＣＰ２は、動き情報を有するブロックを、Ａ１、Ａ０ブロックの優先順で探索することで算出される。右下アフィン制御点ＣＰ３は、時間ブロックの動き情報を探索することで算出される。
　続いて、導出された左上アフィン制御点ＣＰ０、右上アフィン制御点ＣＰ１、左下アフィン制御点ＣＰ２により３本アフィン制御点によるアフィンモデルを構築可能であるか否かを判断し（Ｓ３４０２）、構築可能である場合（Ｓ３４０２：ＹＥＳ）、左上アフィン制御点ＣＰ０、右上アフィン制御点ＣＰ１、左下アフィン制御点ＣＰ２による３本アフィン制御点アフィンモデルをアフィンマージ候補とする（Ｓ３４０３）。
　続いて、導出された左上アフィン制御点ＣＰ０、右上アフィン制御点ＣＰ１、右下アフィン制御点ＣＰ３により３本アフィン制御点によるアフィンモデルを構築可能であるか否かを判断し（Ｓ３４０４）、構築可能である場合（Ｓ３４０４：ＹＥＳ）、左上アフィン制御点ＣＰ０、右上アフィン制御点ＣＰ１、右下アフィン制御点ＣＰ３による３本アフィン制御点アフィンモデルをアフィンマージ候補とする（Ｓ３４０５）。
　続いて、導出された左上アフィン制御点ＣＰ０、左下アフィン制御点ＣＰ２、右下アフィン制御点ＣＰ３により３本アフィン制御点によるアフィンモデルを構築可能であるか否かを判断し（Ｓ３４０６）、構築可能である場合（Ｓ３４０６：ＹＥＳ）、左上アフィン制御点ＣＰ０、左下アフィン制御点ＣＰ２、右下アフィン制御点ＣＰ３による３本アフィン制御点アフィンモデルをアフィンマージ候補とする（Ｓ３４０７）。
　続いて、導出された左上アフィン制御点ＣＰ０、右上アフィン制御点ＣＰ１により２本アフィン制御点によるアフィンモデルを構築可能であるか否かを判断し（Ｓ３４０８）、構築可能である場合（Ｓ３４０８：ＹＥＳ）、左上アフィン制御点ＣＰ０、右上アフィン制御点ＣＰ１による２本アフィン制御点アフィンモデルをアフィンマージ候補とする（Ｓ３４０９）。
　続いて、導出された左上アフィン制御点ＣＰ０、左下アフィン制御点ＣＰ２により２本アフィン制御点によるアフィンモデルを構築可能であるか否かを判断し（Ｓ３４１０）、構築可能である場合（Ｓ３４１０：ＹＥＳ）、左上アフィン制御点ＣＰ０、左下アフィン制御点ＣＰ２による２本アフィン制御点アフィンモデルをアフィンマージ候補とする（Ｓ３４１１）。
　ここで、アフィンモデルを構築あるか否かは、下記の条件で判断する。
１．すべてのアフィン制御点の参照画像が同一である。（アフィン変換可能）
２．少なくとも１つのアフィン制御点で異なる動きベクトルをもつ。（平行移動で表現できない）
　このように、実施の形態１では、すべてのアフィン構築マージ候補に対して左上アフィン制御点ＣＰ０を含める。左上アフィン制御点ＣＰ０は、画像に対して左から右、上から下のラスタスキャン順序で処理する場合、符号化済・復号済ブロックが存在する可能性が最も高く、即ち、動き情報が存在する可能性が最も高い。
　左上アフィン制御点ＣＰ０を用いて、アフィン構築マージ候補を導出することで、アフィン制御点を組み合わせる際の参照画像が同一であるか否かの判定の処理量が削減される。また、右上アフィン制御点ＣＰ１，左下アフィン制御点ＣＰ２，右下アフィン制御点ＣＰ３のアフィン制御点の導出（Ｓ３４０１）において、左上アフィン制御点ＣＰ０と同一の参照画像を優先して探索することも可能になる。その場合、参照画像が同一となるアフィン構築マージ候補が導出され、参照画像が同一であり有効なアフィン構築マージ候補を導出でき、符号化効率の高いアフィンマージ候補を導出できる。
　＜アフィン固定マージ候補導出＞
　アフィン固定マージ候補導出部３８５について説明する。アフィン固定マージ候補導出部４８５についてもアフィン固定マージ候補導出部３８５と同様である。アフィン固定マージ候補は、固定された動き情報でアフィン制御点の動き情報を固定する。具体的には、各アフィン制御点の動きベクトルを（０，０）に固定する。
　＜履歴予測動きベクトル候補リストの更新＞
　次に、符号化側の符号化情報格納メモリ１１１及び復号側の符号化情報格納メモリ２０５に備える履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化方法および更新方法について詳細に説明する。図２６は履歴予測動きベクトル候補リスト初期化・更新処理手順を説明するフローチャートである。
　本実施の形態では、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新は、符号化情報格納メモリ１１１及び符号化情報格納メモリ２０５で実施されるものとする。インター予測部１０２及びインター予測部２０３の中に履歴予測動きベクトル候補リスト更新部を設置して履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新を実施させてもよい。
　スライスの先頭で履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期設定を行い、符号化側では予測方法決定部１０５で通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードが選択された場合に履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListを更新し、復号側では、ビット列復号部２０１で復号された予測情報が通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードの場合に履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListを更新する。
　通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードでインター予測を行う際に用いるインター予測情報を、インター予測情報候補hMvpCandとして履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録する。インター予測情報候補hMvpCandには、Ｌ０の参照インデックスrefIdxL0およびＬ１の参照インデックスrefIdxL1、Ｌ０予測が行われるか否かを示すＬ０予測フラグpredFlagL0およびＬ１予測が行われるか否かを示すＬ１予測フラグpredFlagL1、Ｌ０の動きベクトルmvL0、Ｌ１の動きベクトルmvL1が含まれる。
　符号化側の符号化情報格納メモリ１１１及び復号側の符号化情報格納メモリ２０５に備える履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録されている要素（すなわち、インター予測情報）の中に、インター予測情報候補hMvpCandと同じ値のインター予測情報が存在する場合は、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListからその要素を削除する。一方、インター予測情報候補hMvpCandと同じ値のインター予測情報が存在しない場合は、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの先頭の要素を削除し、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの最後に、インター予測情報候補hMvpCandを追加する。
　本発明の符号化側の符号化情報格納メモリ１１１及び復号側の符号化情報格納メモリ２０５に備える履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素の数は６とする。
　まず、スライス単位での履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化を行う（図２６のステップＳ２１０１）。スライスの先頭で履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListのすべての要素を空にし、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録されている履歴予測動きベクトル候補の数（現在の候補数）NumHmvpCandの値は0に設定する。
　なお、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化をスライス単位（スライスの最初の符号化ブロック）で実施するとしたが、ピクチャ単位、タイル単位やツリーブロック行単位で実施しても良い。
　続いて、スライス内の符号化ブロック毎に以下の履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新処理を繰り返し行なう（図２６のステップＳ２１０２～Ｓ２１０７）。
　まず、符号化ブロック単位での初期設定を行う。同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにFALSE（偽）の値を設定し、削除対象の候補を示す削除対象インデックスremoveIdxに０を設定する（図２６のステップＳ２１０３）。
　登録対象のインター予測情報候補hMvpCandが存在するか否かを判定する（図２６のステップＳ２１０４）。符号化側の予測方法決定部１０５で通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードと判定された場合、または復号側のビット列復号部２０１で通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードとして復号された場合、そのインター予測情報を登録対象のインター予測情報候補hMvpCandとする。符号化側の予測方法決定部１０５でイントラ予測モード、サブブロック予測動きベクトルモードまたはサブブロックマージモードと判定された場合、または復号側のビット列復号部２０１でイントラ予測モード、サブブロック予測動きベクトルモードまたはサブブロックマージモードとして復号された場合、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新処理を行わず、登録対象のインター予測情報候補hMvpCandは存在しない。登録対象のインター予測情報候補hMvpCandが存在しない場合はステップＳ２１０５～Ｓ２１０６をスキップする（図２６のステップＳ２１０４：ＮＯ）。登録対象のインター予測情報候補hMvpCandが存在する場合はステップＳ２１０５以下の処理を行う（図２６のステップＳ２１０４：ＹＥＳ）。
　続いて、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの各要素の中に登録対象のインター予測情報候補hMvpCandと同じ値の要素（インター予測情報）、すなわち同一の要素が存在するか否かを判定する（図２６のステップＳ２１０５）。図２７はこの同一要素確認処理手順のフローチャートである。履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値が０の場合（図２７のステップＳ２１２１：ＮＯ）、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListは空で、同一候補は存在しないので図２７のステップＳ２１２２～Ｓ２１２５をスキップし、本同一要素確認処理手順を終了する。履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値が0より大きい場合（図２７のステップＳ２１２１のＹＥＳ）、履歴予測動きベクトルインデックスhMvpIdxが0からNumHmvpCand-1まで、ステップＳ２１２３の処理を繰り返す（図２７のステップＳ２１２２～Ｓ２１２５）。まず、履歴予測動きベクトル候補リストの０から数えてhMvpIdx番目の要素HmvpCandList[hMvpIdx]がインター予測情報候補hMvpCandと同一か否かを比較する（図２７のステップＳ２１２３）。同一の場合（図２７のステップＳ２１２３：ＹＥＳ）、同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにTRUE（真）の値を設定し、削除対象の要素の位置を示す削除対象インデックスremoveIdxに現在の履歴予測動きベクトルインデックスhMvpIdxの値を設定し、本同一要素確認処理を終了する。同一でない場合（図２７のステップＳ２１２３：ＮＯ）、hMvpIdxを1インクリメントし、履歴予測動きベクトルインデックスhMvpIdxがNumHmvpCand-1以下であれば、ステップＳ２１２３以降の処理を行う。
　再び図２６のフローチャートに戻り、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素のシフト及び追加処理を行う（図２６のステップＳ２１０６）。図２８は図２６のステップＳ２１０６の履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素シフト／追加処理手順のフローチャートである。まず、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに格納されている要素を除いてから新たな要素を追加するか、要素を除かずに新たな要素追加するかを判定する。具体的には同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにTRUE（真）またはNumHmvpCandが6か否かを比較する（図２８のステップＳ２１４１）。同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにTRUE（真）または現在の候補数NumHmvpCandが6のいずれかの条件を満たす場合（図２８のステップＳ２１４１：ＹＥＳ）、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに格納されている要素を除いてから新たな要素を追加する。インデックスiの初期値をremoveIdx + 1の値に設定する。この初期値からNumHmvpCandまで、ステップＳ２１４３の要素シフト処理を繰り返す。（図２８のステップＳ２１４２～Ｓ２１４４）。HmvpCandList[ i -　1 ]にHmvpCandList[ i ]の要素をコピーすることで要素を前方にシフトし（図２８のステップＳ２１４３）、iを１インクリメントする（図２８のステップＳ２１４２～Ｓ２１４４）。続いて、履歴予測動きベクトル候補リストの最後に相当する０から数えて(NumHmvpCand-1)番目 HmvpCandList[NumHmvpCand-1]にインター予測情報候補hMvpCandを追加し（図２８のステップＳ２１４５）、本履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素シフト・追加処理を終了する。一方、同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにTRUE（真）およびNumHmvpCandが6のいずれの条件も満たさない場合（図２８のステップＳ２１４１：ＮＯ）、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに格納されている要素を除かずに、履歴予測動きベクトル候補リストの最後にインター予測情報候補hMvpCandを追加する（図２８のステップＳ２１４６）。ここで、履歴予測動きベクトル候補リストの最後とは、０から数えてNumHmvpCand番目のHmvpCandList[NumHmvpCand]である。また、NumHmvpCandを１インクリメントして、本履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素シフトおよび追加処理を終了する。
　図３１は履歴予測動きベクトル候補リストの更新処理の一例を説明する図である。６つの要素（インター予測情報）を登録済みの履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに新たな要素を追加する場合、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの前方の要素から順に新たなインター予測情報と比較して（図３１Ａ）、新たな要素が履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの先頭から３番目の要素HMVP2と同じ値であれば、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListから要素HMVP2を削除して後方の要素HMVP3～HMVP5を前方に１つずつシフト（コピー）し、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの最後に新たな要素を追加して（図３１Ｂ）、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新を完了する（図３１Ｃ）。
　＜履歴予測動きベクトル候補導出処理＞
　次に、符号化側の通常予測動きベクトルモード導出部３０１の履歴予測動きベクトル候補導出部３２３、復号側の通常予測動きベクトルモード導出部４０１の履歴予測動きベクトル候補導出部４２３で共通の処理である図２０のステップＳ３０４の処理手順である履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListからの履歴予測動きベクトル候補の導出方法について詳細に説明する。図２９は履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を説明するフローチャートである。
　現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数（ここでは２とする）以上または履歴予測動きベクトル候補の数がNumHmvpCandの値が0の場合（図２９のステップＳ２２０１のＮＯ）、図２９のステップＳ２２０２からＳ２２０９の処理を省略し、履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を終了する。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２より小さい場合、かつ履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値が０より大きい場合（図２９のステップＳ２２０１のＹＥＳ）、図２９のステップＳ２２０２からＳ２２０９の処理を行う。
　続いて、インデックスｉが１から、４と履歴予測動きベクトル候補の数numCheckedHMVPCandのいずれか小さい値まで、図２９のステップＳ２２０３からＳ２２０８の処理を繰り返す（図２９のステップＳ２２０２～Ｓ２２０９）。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２以上の場合（図２９のステップＳ２２０３：ＮＯ）、図２９のステップＳ２２０４からＳ２２０９の処理を省略し、本履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を終了する。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２より小さい場合（図２９のステップＳ２２０３：ＹＥＳ）、図２９のステップＳ２２０４以降の処理を行う。
　続いて、ステップＳ２２０５からＳ２２０７までの処理をＹが０と１（Ｌ０とＬ１）についてそれぞれ行う（図２９のステップＳ２２０４～Ｓ２２０８）。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２以上の場合（図２９のステップＳ２２０５：ＮＯ）、図２９のステップＳ２２０６からＳ２２０９の処理を省略し、本履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を終了する。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２より小さい場合（図２９のステップＳ２２０５：ＹＥＳ）、図２９のステップＳ２２０６以降の処理を行う。
　続いて、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの中に、符号化／復号対象動きベクトルの参照インデックスrefIdxLXと同じ参照インデックスの要素であり、予測動きベクトルリストmvpListLXのどの要素とも異なる要素の場合（図２９のステップＳ２２０６：ＹＥＳ）、予測動きベクトル候補リストの０から数えてnumCurrMvpCand番目の要素mvpListLX[numCurrMvpCand]に履歴予測動きベクトル候補HmvpCandList[NumHmvpCand - i]のLYの動きベクトルを追加し（図２９のステップＳ２２０７）、現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandを１インクリメントする。履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの中に、符号化／復号対象動きベクトルの参照インデックスrefIdxLXと同じ参照インデックスの要素であり、予測動きベクトルリストmvpListLXのどの要素とも異なる要素がない場合（図２９のステップＳ２２０６：ＮＯ）、ステップＳ２２０７の追加処理をスキップする。
　以上の図２９のステップＳ２２０５からＳ２２０７の処理をＬ０とＬ１で双方ともに行う（図２９のステップＳ２２０４～Ｓ２２０８）。インデックスｉを１インクリメントし、インデックスｉが４と履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandのいずれか小さい値以下の場合、再びステップＳ２２０３以降の処理を行う（図２９のステップＳ２２０２～Ｓ２２０９）。
　＜履歴マージ候補導出処理＞
　次に、符号化側の通常マージモード導出部３０２の履歴マージ候補導出部３４５、復号側の通常マージモード導出部４０２の履歴マージ候補導出部４４５で共通の処理である図２１のステップＳ４０４の処理手順である履歴マージ候補リストHmvpCandListからの履歴マージ候補の導出方法について詳細に説明する。図３０は履歴マージ候補導出処理手順を説明するフローチャートである。
　まず、初期化処理を行う（図３０のステップＳ２３０１）。isPruned[i]の0から(numCurrMergeCand -1)番目のそれぞれの要素にFALSEの値を設定し、変数numOrigMergeCandに現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandを設定する。
　続いて、インデックスhMvpIdxの初期値を1に設定し、この初期値からNumHmvpCandまで、図３０のステップＳ２３０３からステップＳ２３１０までの追加処理を繰り返す（図３０のステップＳ２３０２～Ｓ２３１１）。現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandが(最大マージ候補数MaxNumMergeCand-1)以下でなければ、マージ候補リストのすべての要素にマージ候補が追加されたので、本履歴マージ候補導出処理を終了する（図３０のステップＳ２３０３のＮＯ）。現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandが(最大マージ候補数MaxNumMergeCand-1)以下の場合、ステップＳ２３０４以降の処理を行う。sameMotionにFALSE（偽）の値を設定する（図３０のステップＳ２３０４）。続いて、インデックスiの初期値を0に設定し、この初期値からnumOrigMergeCand-1まで図３０のステップＳ２３０６、Ｓ２３０７の処理を行う（図３０のＳ２３０５～Ｓ２３０８）。履歴動きベクトル予測候補リストの０から数えて(NumHmvpCand - hMvpIdx)番目の要素HmvpCandList[NumHmvpCand- hMvpIdx]がマージ候補リストの０から数えてi番目の要素mergeCandList[i]と同じ値か否かを比較する（図３０のステップＳ２３０６）。
　マージ候補の同じ値とはマージ候補が持つすべての構成要素（インター予測モード、参照インデックス、動きベクトル）の値が同じ場合にマージ候補が同じ値とする。マージ候補が同じ値、かつisPruned[i]がFALSEの場合（図３０のステップＳ２３０６のＹＥＳ）、sameMotionおよびisPruned[i]共にTRUE（真）を設定する（図３０のステップＳ２３０７）。同じ値でない場合（図３０のステップＳ２３０６のＮＯ）、ステップＳ２３０７の処理をスキップする。図３０のステップＳ２３０５からステップＳ２３０８までの繰り返し処理が完了したらsameMotionがFALSE（偽）か否かを比較し（図３０のステップＳ２３０９）、sameMotionが FALSE（偽）の場合（図３０のステップＳ２３０９のＹＥＳ）、すなわち履歴予測動きベクトル候補リストの０から数えて(NumHmvpCand - hMvpIdx)番目の要素HmvpCandList[NumHmvpCand - hMvpIdx]はmergeCandListに存在しないので、マージ候補リストのnumCurrMergeCand番目のmergeCandList[numCurrMergeCand]に履歴予測動きベクトル候補リストの０から数えて(NumHmvpCand - hMvpIdx)番目の要素HmvpCandList[NumHmvpCand - hMvpIdx]を追加し、numCurrMergeCandを1インクリメントする（図３０のステップＳ２３１０）。インデックスhMvpIdxを１インクリメントし（図３０のステップＳ２３０２）、図３０のステップＳ２３０２～Ｓ２３１１の繰り返し処理を行う。
　履歴予測動きベクトル候補リストのすべての要素の確認が完了するか、マージ候補リストのすべての要素にマージ候補が追加されたら、本履歴マージ候補の導出処理を完了する。
　＜平均マージ候補導出処理＞
　次に、符号化側の通常マージモード導出部３０２の平均マージ候補導出部３４４、復号側の通常マージモード導出部４０２の平均マージ候補導出部４４４で共通の処理である図２１のステップＳ４０３の処理手順である平均マージ候補の導出方法について詳細に説明する。図３９は平均マージ候補導出処理手順を説明するフローチャートである。
　まず、初期化処理を行う（図３９のステップＳ１３０１）。変数numOrigMergeCandに現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandを設定する。
　続いて、マージ候補リストの先頭から順に走査し、２つの動き情報を決定する。１つ目の動き情報を示すインデックスi=0、２つ目の動き情報を示すインデックスj=1とする。（図３９のステップＳ１３０２～Ｓ１３０３）。現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandが(最大マージ候補数MaxNumMergeCand-1)以下でなければ、マージ候補リストのすべての要素にマージ候補が追加されたので、本履歴マージ候補導出処理を終了する（図３９のステップＳ１３０４）。現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandが(最大マージ候補数MaxNumMergeCand-1)以下の場合は、ステップＳ１３０５以降の処理を行う。
　マージ候補リストのi番目の動き情報mergeCandList[i]とマージ候補リストのj番目の動き情報mergeCandList[j]がともに無効であるか否かを判定し（図３９のステップＳ１３０５）、ともに無効である場合は、mergeCandList[i]とmergeCandList[j]の平均マージ候補の導出を行わず、次の要素に移る。mergeCandList[i]とmergeCandList[j]がともに無効でない場合は、Xを0と1として以下の処理を繰り返す（図３９のステップＳ１３０６からＳ１３１４）。
　mergeCandList[i]のLX予測が有効であるかを判定する（図３９のステップＳ１３０７）。mergeCandList[i]のLX予測が有効である場合は、mergeCandList[j]のLX予測が有効であるかを判定する（図３９のステップＳ１３０８）。mergeCandList[j]のLX予測が有効である場合、すなわち、mergeCandList[i]のLX予測とmergeCandList[j]のLX予測がともに有効である場合は、mergeCandList[i]のLX予測の動きベクトルとmergeCandList[j]のLX予測の動きベクトルを平均したLX予測の動きベクトルとmergeCandList[i]のLX予測の参照インデックスを有するLX予測の平均マージ候補を導出してaverageCandのLX予測に設定し、averageCandのLX予測を有効とする（図３９のステップＳ１３０９）。図３９のステップＳ１３０８で、mergeCandList[j]のLX予測が有効でない場合、すなわち、mergeCandList[i]のLX予測が有効、かつmergeCandList[j]のLX予測が無効である場合は、mergeCandList[i]のLX予測の動きベクトルと参照インデックスを有するLX予測の平均マージ候補を導出してaverageCandのLX予測に設定し、averageCandのLX予測を有効とする（図３９のステップＳ１３１０）。図３９のステップＳ１３０７で、mergeCandList[i]のLX予測が有効でない場合、mergeCandList[j]のLX予測が有効であるか否かを判定する（図３９のステップＳ１３１１）。mergeCandList[j]のLX予測が有効である場合、すなわちmergeCandList[i]のLX予測が無効、かつmergeCandList[j] のLX予測が有効である場合は、mergeCandList[j]のLX予測の動きベクトルと参照インデックスを有するLX予測の平均マージ候補を導出してaverageCandのLX予測に設定し、averageCandのLX予測を有効とする（図３９のステップＳ１３１２）。図３９のステップＳ１３１１で、mergeCandList[j]のLX予測が有効でない場合、すなわちmergeCandList[i]のLX予測、mergeCandList[j]のLX予測がともに無効である場合は、averageCandのLX予測を無効とする（図３９のステップＳ１３１２）。
　以上のように生成されたL0予測、L1予測またはBI予測の平均マージ候補averageCandを、マージ候補リストのnumCurrMergeCand番目のmergeCandList[numCurrMergeCand]に追加し、numCurrMergeCandを1インクリメントする（図３９のステップＳ１３１５）。以上で、平均マージ候補の導出処理を完了する。
　なお、平均マージ候補は動きベクトルの水平成分と動きベクトルの垂直成分それぞれで平均される。
　＜動き補償予測処理＞
　動き補償予測部３０６は、符号化において現在予測処理の対象となっているブロックの位置およびサイズを取得する。また、動き補償予測部３０６は、インター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得する。取得したインター予測情報から参照インデックスおよび動きベクトルを導出し、復号画像メモリ１０４内の参照インデックスで特定される参照ピクチャを、動きベクトルの分だけ予測処理の対象となっているブロックの画像信号と同一位置より移動させた位置の画像信号を取得した後に予測信号を生成する。
　インター予測におけるインター予測モードがL0予測やL1予測のような、単一の参照ピクチャからの予測の場合には、１つの参照ピクチャから取得した予測信号を動き補償予測信号とし、インター予測モードがBI予測のような、予測モードが２つの参照ピクチャからの予測の場合には、２つの参照ピクチャから取得した予測信号を重みづけ平均したものを動き補償予測信号とし、動き補償予測信号を予測方法決定部１０５に供給する。ここでは双予測の重みづけ平均の比率を１：１とするが、他の比率を用いて重みづけ平均を行っても良い。例えば、予測対象となっているピクチャと参照ピクチャとのピクチャ間隔が近いものほど重みづけの比率が大きくなるようにしてもよい。また、重みづけ比率の算出をピクチャ間隔の組み合わせと重みづけ比率との対応表を用いて行うようにしても良い。
　動き補償予測部４０６は、符号化側の動き補償予測部３０６と同様の機能をもつ。動き補償予測部４０６は、インター予測情報を、通常予測動きベクトルモード導出部４０１、通常マージモード導出部４０２、サブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３、サブブロックマージモード導出部４０４から、スイッチ４０８を介して取得する。動き補償予測部４０６は、得られた動き補償予測信号を、復号画像信号重畳部２０７に供給する。
　＜インター予測モードについて＞
　単一の参照ピクチャからの予測を行う処理を単予測と定義し、単予測の場合はＬ０予測またはＬ１予測という、参照リストＬ０、Ｌ１に登録された２つの参照ピクチャのいずれか一方を利用した予測を行う。
　図３２は単予測であってＬ０の参照ピクチャ（ＲｅｆＬ０Ｐｉｃ）が処理対象ピクチャ（ＣｕｒＰｉｃ）より前の時刻にある場合を示している。図３３は単予測であってＬ０予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合を示している。同様に、図３２および図３３のＬ０予測の参照ピクチャをＬ１予測の参照ピクチャ（ＲｅｆＬ１Ｐｉｃ）に置き換えて単予測を行うこともできる。
　２つの参照ピクチャからの予測を行う処理を双予測と定義し、双予測の場合はＬ０予測とＬ１予測の双方を利用してＢＩ予測と表現する。図３４は双予測であってＬ０予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより前の時刻にあって、Ｌ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合を示している。図３５は双予測であってＬ０予測の参照ピクチャとＬ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより前の時刻にある場合を示している。図３６は双予測であってＬ０予測の参照ピクチャとＬ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合を示している。
　このように、Ｌ０／Ｌ１の予測種別と時間の関係は、Ｌ０が過去方向、Ｌ１が未来方向とは限定されずに用いることが可能である。また双予測の場合に、同一の参照ピクチャを用いてＬ０予測及びＬ１予測のそれぞれを行ってもよい。なお、動き補償予測を単予測で行うか双予測で行うかの判断は、例えばＬ０予測を利用するか否か及びＬ１予測を利用するか否かを示す情報（例えば、フラグ）に基づき判断される。
　＜参照インデックスについて＞
　本発明の実施の形態では、動き補償予測の精度向上のために、動き補償予測において複数の参照ピクチャの中から最適な参照ピクチャを選択することを可能とする。そのため、動き補償予測で利用した参照ピクチャを参照インデックスとして利用するとともに、参照インデックスを差分動きベクトルとともにビットストリーム中に符号化する。
　＜通常予測動きベクトルモードに基づく動き補償処理＞
　動き補償予測部３０６は、図１６の符号化側におけるインター予測部１０２でも示されるように、インター予測モード判定部３０５において、通常予測動きベクトルモード導出部３０１によるインター予測情報が選択された場合には、このインター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、予測方法決定部１０５に供給される。
　同様に、動き補償予測部４０６は、図２２の復号側におけるインター予測部２０３でも示されるように、復号の過程でスイッチ４０８が通常予測動きベクトルモード導出部４０１に接続された場合には、通常予測動きベクトルモード導出部４０１によるインター予測情報を取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、復号画像信号重畳部２０７に供給される。
　＜通常マージモードに基づく動き補償処理＞
　動き補償予測部３０６は、図１６の符号化側におけるインター予測部１０２でも示されるように、インター予測モード判定部３０５において、通常マージモード導出部３０２によるインター予測情報が選択された場合には、このインター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、予測方法決定部１０５に供給される。
　同様に、動き補償予測部４０６は、図２２の復号側におけるインター予測部２０３でも示されるように、復号の過程でスイッチ４０８が通常マージモード導出部４０２に接続された場合には、通常マージモード導出部４０２によるインター予測情報を取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、復号画像信号重畳部２０７に供給される。
　＜サブブロック予測動きベクトルモードに基づく動き補償処理＞
　動き補償予測部３０６は、図１６の符号化側におけるインター予測部１０２でも示されるように、インター予測モード判定部３０５において、サブブロック予測動きベクトルモード導出部３０３によるインター予測情報が選択された場合には、このインター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、予測方法決定部１０５に供給される。
　同様に、動き補償予測部４０６は、図２２の復号側におけるインター予測部２０３でも示されるように、復号の過程でスイッチ４０８がサブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３に接続された場合には、サブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３によるインター予測情報を取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、復号画像信号重畳部２０７に供給される。
　＜サブブロックマージモードに基づく動き補償処理＞
　動き補償予測部３０６は、図１６の符号化側におけるインター予測部１０２でも示されるように、インター予測モード判定部３０５において、サブブロックマージモード導出部３０４によるインター予測情報が選択された場合には、このインター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、予測方法決定部１０５に供給される。
　同様に、動き補償予測部４０６は、図２２の復号側におけるインター予測部２０３でも示されるように、復号の過程でスイッチ４０８がサブブロックマージモード導出部４０４に接続された場合には、サブブロックマージモード導出部４０４によるインター予測情報を取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、復号画像信号重畳部２０７に供給される。
　＜アフィン変換予測に基づく動き補償処理＞
　通常予測動きベクトルモード、および通常マージモードでは、以下のフラグに基づいてアフィンモデルによる動き補償が利用できる。アフィンモデルによる動き補償は符号化ブロックの２～４個の角を制御点とし、制御点の動きベクトルからサブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う。
　本実施の形態では、アフィンモードのメモリバンド帯域を削減するため、制御点の動き情報が双予測予測であるか単予測であるかの条件に従い、サブブロックへの分割単位を切り換える。単予測予測である場合は、サブブロックサイズを４ｘ４画素単位とし、双予測である場合は、サブブロックサイズを８ｘ４画素単位とする。双予測予測である場合の小さなサブブロックサイズを制限することにより、動き補償の参照画像をメモリから取得する際のメモリバンド帯域を抑制することできる。一方、単予測ではより小さなサブブロック分割を許容することにより、単予測のときの予測画像の精度を向上させることにより、符号化効率を向上させることができる。
　上記の制御点の動き情報が単予測である場合のサブブロックサイズは８ｘ４画素単位と水平方向が長いブロックサイズとしているが、４ｘ８画素単位のように垂直方向が長いブロックサイズに変更しても同様の効果を得ることができる。さらに、制御点の動き情報が単予測である場合のサブブロックサイズは８ｘ８画素単位のように正方形としても同様の効果を得ることが出来る。
　ここで、制御点からサブブロックの動きベクトルを導出する処理を図５２のフローチャートを用いて説明する。
　左上制御点ＣＰ０が双予測であるかどうかを判定する（ステップＳ１４０１）。ＣＰ０が双予測である場合は、サブブロックの水平方向サイズsubBlockWidthと、サブブロックの垂直方向サイズをそれぞれ、subBlockWidth = 8, subBlockHeight = 4と設定する。さらに、各サブブロックを指定するためのインデックスオフセット値xSbIdxOffset, ySbIdxOffsetをそれぞれ、xSbIdxOffset = 2, ySbIdxOffset = 1と設定する（ステップＳ１４０２）。ＣＰ０が双予測でない場合、すなわち単予測である場合は、サブブロックの水平方向サイズsubBlockWidthと、サブブロックの垂直方向サイズをそれぞれ、subBlockWidth = 4, subBlockHeight = 4と設定する。さらに、各サブブロックを指定するためのインデックスオフセット値xSbIdxOffset, ySbIdxOffsetをそれぞれ、xSbIdxOffset = 1, ySbIdxOffset = 1と設定する（ステップＳ１４０２）ステップＳ１４０２とステップＳ１４０３では、subBlockWidthとxSbIdxOffsetの値が異なる。
　水平方向のサブブロック数numSubBlockWidhと垂直方向のサブブロック数numSubBlockHeightをそれぞれ導出する。ここで、処理対象の符号化ブロックの水平方向サイズと垂直方向のサイズをそれぞれcbWidth, cbHeightとすると、numSubBlockWidth, numSubBlockHeightは、
numSubBlockWidth = cbWidth / subBlockWidth,
numSubBlockHeight = cbHeight / subBlockHeight
により導出する(ステップＳ１４０３)
　サブブロックの動きベクトル変化量dHorX, dHorY, dVerX, dVerYを計算する（ステップＳ１４０４）。ここで、dHorXは動きベクトルの水平方向成分のサブブロック水平方向変化量を表し、dHorYは動きベクトルの水平方向成分のサブブロック垂直方向変化量を表す。同様に、dVerXは動きベクトルの垂直方向成分のサブブロック水平方向変化量を表し、 dVerYは動きベクトルの水平方向成分のサブブロック垂直方向変化量を表す。dHorX, dHorY, dVerX, dVerYを、それぞれ、
dHorX = (cp1MvX - cp0MvX) / (cbWidth/4)
dHorY = (cp1MvY - cp0MvY) / (cbWidth/4)
dVerX = (cp2MvX - cp0MvX) / (cbHeight/4)
dVerY = (cp2MvY - cp0MvY) / (cbHeight/4)
により導出する。ただし、ＣＰ０の動きベクトルを（cp0MvX, cp0MvY）、ＣＰ１の動きベクトルを（cp1MvX, cp1MvY）、ＣＰ２の動きベクトルを（cp2MvX, cp2MvY）とする。
　符号化ブロックの各サブブロックを所定順に走査し（ステップＳ１４０５、ステップＳ１４０６）、各サブブロックの動きベクトルを導出する。
　サブブロックの動きベクトルを導出する基準位置xPosCb, yPoxCbをそれぞれ、
xPosCb = x + 0.5,
yPosCb = y + 0.5
により導出する。x, yは処理対象サブブロックの左上を(0,0)とした場合の相対的な位置関係を示す。
　x, yに0.5を加算することにより、サブブロックの動きベクトル基準位置xPosCb, yPosCbを導出し、サブブロック(x,y)の動きベクトルmvSubX(x,y), mvSubY(x,y)を導出する（ステップＳ１４０７）。
mvSub(x,y), mvSuv(x,y)はそれぞれ、
mvSub(x,y) = cp0MvX + dHorX*xPosCb + dHorY*yPosCb,
mvSuv(x,y) = cp0MvY + dVerX*xPosCb + dVerY*yPosCb
により導出する。すべてのサブブロックに対するmvSub(x,y), mvSuv(x,y)を導出し本手順を終了する。
　図５３Ａに、１６ｘ１６サイズの符号化ブロックを４ｘ４サブブロックに分割した場合の座標値(x,y)とサブブロックの動きベクトル基準位置xPosCb, yPosCbを示し、図５３Ｂは、１６ｘ１６サイズの符号化ブロックを８ｘ４サブブロックに分割した場合の座標値(x,y)とサブブロックの動きベクトル基準位置xPosCb, yPosCbを示す。本実施例においては、４ｘ４サブブロックに分割した場合は、図５３Ａに示す通り、サブブロックの動きベクトル基準位置xPosCb, yPosCbは４ｘ４サブブロックの中心を取る。一方、８ｘ４サブブロックに分割した場合は、図５３Ｂに示す通り、サブブロックの動きベクトル基準位置xPosCb, yPosCbは８ｘ４サブブロックの中心とはならず、４ｘ４サブブロックに分割した場合のxPosCb, yPosCb位置と同一の位置を取る。
　本実施例では８ｘ４サブブロックと４ｘ４サブブロックについて説明したが、サブブロックサイズはこれに限定されない。ＭｘＮサブブロックの動き情報の基準位置は、ＭｘＮブロックを複数のＮｘＮサブブロックに分割した場合の一のＮｘＮサブブロックの基準位置に一致する。
　図５３Ｃに、１６ｘ１６サイズの符号化ブロックを８ｘ８サブブロックに分割した場合の座標値(x,y)とサブブロックの動きベクトル基準位置xPosCb, yPosCbを示す。この場合においても、４ｘ４サブブロックに分割した場合は、図５３Ａに示す通り、サブブロックの動きベクトル基準位置xPosCb, yPosCbは４ｘ４サブブロックの中心を取る。一方、８ｘ８サブブロックに分割した場合は、図５３Ｃに示す通り、サブブロックの動きベクトル基準位置xPosCb, yPosCbは８ｘ４サブブロックの中心とはならず、４ｘ４サブブロックに分割した場合のxPosCb, yPosCb位置と同一の位置を取る。
　本実施例の構成を取ることにより、以下の作用効果を奏する。
　サブブロックの分割サイズが切り替わる場合であってもサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置は切り換わらないため、サブブロックの動きベクトルを導出するための処理が簡略化できるという効果がある。
　サブブロックの動きベクトルを導出するための処理が簡略化できることにより、画像特性により分割サイズを適宜切り換えることが可能となり、符号化効率を向上させることができる。
　以下のフラグは、符号化処理においてインター予測モード判定部３０５により決定されるインター予測の条件に基づいて以下のフラグに反映され、ビットストリーム中に符号化される。復号処理においては、ビットストリーム中の以下のフラグに基づいてアフィンモデルによる動き補償を行うか否かを特定する。
　sps_affine_enabled_flagは、インター予測において、アフィンモデルによる動き補償が利用できるか否かを表す。sps_affine_enabled_flagが０であれば、シーケンス単位でアフィンモデルによる動き補償ではないように抑制される。また、inter_affine_flag とcu_affine_type_flag は、符号化ビデオシーケンスのＣＵ（符号化ブロック）シンタックスにおいて伝送されない。sps_affine_enabled_flagが１であれば、符号化ビデオシーケンスにおいてアフィンモデルによる動き補償を利用できる。
　sps_affine_type_flagは、インター予測において、6パラメータアフィンモデルによる動き補償が利用できるか否かを表す。sps_affine_type_flagが０であれば、6パラメータアフィンモデルによる動き補償ではないように抑制される。また、cu_affine_type_flagは、符号化ビデオシーケンスのＣＵシンタックスにおいて伝送されない。sps_affine_type_flagが１であれば、符号化ビデオシーケンスにおいて6パラメータアフィンモデルによる動き補償を利用できる。sps_affine_type_flagが存在しない場合には、０であるものとする。
　PまたはBスライスを復号している場合、現在処理対象となっているＣＵにおいて、inter_affine_flagが１であれば、現在処理対象となっているＣＵの動き補償予測信号を生成するために、アフィンモデルによる動き補償が用いられる。inter_affine_flagが０であれば、現在処理対象となっているＣＵにアフィンモデルは用いられない。inter_affine_flagが存在しない場合には、０であるものとする。
　PまたはBスライスを復号している場合、現在処理対象となっているＣＵにおいて、cu_affine_type_flagが１であれば、現在処理対象となっているＣＵの動き補償予測信号を生成するために、6パラメータアフィンモデルによる動き補償が用いられる。cu_affine_type_flagが０であれば、現在処理対象となっているＣＵの動き補償予測信号を生成するために、4パラメータアフィンモデルによる動き補償が用いられる。
　アフィンモデルによる動き補償では、サブブロック単位で参照インデックスや動きベクトルが導出されることから、サブブロック単位で処理対象となっている参照インデックスや動きベクトルを用いて動き補償予測信号を生成する。
　4パラメータアフィンモデルは２つの制御点のそれぞれの動きベクトルの水平成分及び垂直成分の４つのパラメータからサブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行うモードである。
　＜三角マージモード＞
　三角マージモードは、マージモードの一種であり、符号化・復号ブロック内を斜め方向のパーティションに分けて動き補償予測するモードである。三角マージモードは、符号化・復号ブロックを矩形ではない形状のブロックに分割する幾何学分割マージモードの一種であり、幾何学分割マージモードにおいて、符号化・復号ブロックを対角線で二つの直角三角形に分割するモードに相当する。
　幾何学分割マージモードは、例えば、分割角度を示すインデックス（angleIdx）、および符号化ブロックの中心からの距離を示すインデックス(distanceIdx)の２つのパラメータの組み合わせにより表現される。一例では、幾何学分割マージモードとして６４パターンを定義し、固定長符号化する。６４パターンのうち、分割角度を示すインデックスが符号化ブロックの対角線をなす角度（例えば４５度(３６０度を３２分割で表現する構成においては、angleIdx=4)又は１３５度(３６０度を３２分割で表現する構成においては、angleIdx=12)）を示し、かつ符号化ブロックの中心からの距離を示すインデックスが最小（distanceIdx=0, 分割境界が符号化ブロックの中心を通ることを示す）となる２つのモードは、符号化ブロックを対角線で分割することを示し、三角マージモードに相当する。
　図３８Ａ及び図３８Ｂを用いて三角マージモードについて説明する。図３８Ａ及び図３８Ｂは１６ｘ１６の三角マージモードである符号化・復号ブロックの予測の一例を示す。三角マージモードの符号化・復号ブロックは４ｘ４のサブブロックに分割され、各サブブロックは単予測のパーティション０（ＵＮＩ０）、単予測のパーティション１（ＵＮＩ１）、双予測のパーティション２（ＢＩ）の３つのパーティションに割り当てられる。ここでは、対角線の上側にあるサブブロックをパーティション０に、対角線の下側にあるサブブロックをパーティション１に、対角線上のサブブロックをパーティション２にそれぞれ割り当てる。merge_triangle_split_dirが０であれば、図３８Ａのようにパーティションが割り当てられ、merge_triangle_split_dirが１であれば、図３８Ｂのようにパーティションが割り当てられる。
　パーティション０の動き補償予測には、マージ三角インデックス０で指定される単予測の動き情報が用いられる。パーティション１の動き補償予測には、マージ三角インデックス１で指定される単予測の動き情報が用いられる。パーティション２の動き補償予測には、マージ三角インデックス０で指定される単予測の動き情報とマージ三角インデックス１で指定される単予測の動き情報を組み合わせた双予測の動き情報が用いられる。
　ここで、単予測の動き情報とは動きベクトルと参照インデックスの１組であり、双予測の動き情報とは動きベクトルと参照インデックスの２組で構成される。また、動き情報とは単予測の動き情報または双予測の動き情報のことである。
　マージ候補選択部３４７および４４７は、導出されたマージ候補リストmergeCandListを三角マージ候補リストtriangleMergeCandListとして使用する。
　以上に述べた全ての実施の形態は、複数を組み合わせても良い。
　以上に述べた全ての実施の形態において、画像符号化装置が出力するビットストリームは、実施の形態で用いられた符号化方法に応じて復号することができるように特定のデータフォーマットを有している。また、この画像符号化装置に対応する画像復号装置は、この特定のデータフォーマットのビットストリームを復号することができる。
　画像符号化装置と画像復号装置の間でビットストリームをやりとりするために、有線または無線のネットワークが用いられる場合、通信路の伝送形態に適したデータ形式にビットストリームを変換して伝送してもよい。その場合、画像符号化装置が出力するビットストリームを通信路の伝送形態に適したデータ形式の符号化データに変換してネットワークに送信する送信装置と、ネットワークから符号化データを受信してビットストリームに復元して画像復号装置に供給する受信装置とが設けられる。送信装置は、画像符号化装置が出力するビットストリームをバッファするメモリと、ビットストリームをパケット化するパケット処理部と、ネットワークを介してパケット化された符号化データを送信する送信部とを含む。受信装置は、ネットワークを介してパケット化された符号化データを受信する受信部と、受信された符号化データをバッファするメモリと、符号化データをパケット処理してビットストリームを生成し、画像復号装置に提供するパケット処理部とを含む。
　また、画像復号装置で復号された画像を表示する表示部を構成に追加することで、表示装置としても良い。その場合、表示部は、復号画像信号重畳部２０７により生成され、復号画像メモリ２０８に格納された復号画像信号を読み出して画面に表示する。
　また、撮像部を構成に追加し、撮像した画像を画像符号化装置に入力することで、撮像装置としても良い。その場合、撮像部は、撮像した画像信号をブロック分割部１０１に入力する。
　図３７に、本実施の形態の符号化復号装置のハードウェア構成の一例を示す。符号化復号装置は、本発明の実施の形態に係る画像符号化装置、および画像復号装置の構成を包含する。係る符号化復号装置９０００は、ＣＰＵ９００１、コーデックＩＣ９００２、Ｉ／Ｏインターフェース９００３、メモリ９００４、光学ディスクドライブ９００５、ネットワークインターフェース９００６、ビデオインターフェース９００９を有し、各部はバス９０１０により接続される。
　画像符号化部９００７と画像復号部９００８は、典型的にはコーデックＩＣ９００２として実装される。本発明の実施の形態に係る画像符号化装置の画像符号化処理は、画像符号化部９００７により実行され、本発明の実施の形態に係る画像復号装置における画像復号処理は、画像復号部９００８により実行される。Ｉ／Ｏインターフェース９００３は、例えばＵＳＢインターフェースにより実現され、外部のキーボード９１０４、マウス９１０５等と接続する。ＣＰＵ９００１は、Ｉ／Ｏインターフェース９００３を介して入力したユーザー操作に基づき、ユーザーの所望する動作を実行するように符号化復号装置９０００を制御する。キーボード９１０４、マウス９１０５等によるユーザーの操作としては、符号化、復号のどちらの機能を実行するかの選択、符号化品質の設定、ビットストリームの入出力先、画像の入出力先等がある。
　ユーザーがディスク記録媒体９１００に記録された画像を再生する操作を所望する場合、光学ディスクドライブ９００５は、挿入されたディスク記録媒体９１００からビットストリームを読出し、読み出したビットストリームを、バス９０１０を介してコーデックＩＣ９００２の画像復号部９００８に送る。画像復号部９００８は入力したビットストリームに対して本発明の実施の形態に係る画像復号装置における画像復号処理を実行し、復号画像を、ビデオインターフェース９００９を介して外部のモニタ９１０３へ送る。また、符号化復号装置９０００は、ネットワークインターフェース９００６を有し、ネットワーク９１０１を介して、外部の配信サーバ９１０６や、携帯端末９１０７と接続可能である。ユーザーがディスク記録媒体９１００に記録された画像に変えて、配信サーバ９１０６や携帯端末９１０７に記録された画像を再生することを所望する場合は、ネットワークインターフェース９００６は、入力されたディスク記録媒体９１００からビットストリームを読出すことに変えて、ネットワーク９１０１よりビットストリームを取得する。また、ユーザーがメモリ９００４に記録された画像を再生することを所望する場合は、メモリ９００４に記録されたビットストリームに対して、本発明の実施の形態に係る画像復号装置における画像復号処理を実行する。
　ユーザーが外部のカメラ９１０２で撮像した画像を符号化しメモリ９００４に記録する操作を所望する場合、ビデオインターフェース９００９は、カメラ９１０２から画像を入力し、バス９０１０を介し、コーデックＩＣ９００２の画像符号化部９００７に送る。画像符号化部９００７は、ビデオインターフェース９００９を介して入力した画像に対して本発明の実施の形態に係る画像符号化装置における画像符号化処理を実行し、ビットストリームを作成する。そしてビットストリームを、バス９０１０を介し、メモリ９００４へ送る。ユーザーがメモリ９００４に変えて、ディスク記録媒体９１００にビットストリームを記録することを所望する場合は、光学ディスクドライブ９００５は、挿入されたディスク記録媒体９１００に対しビットストリームの書き出しを行う。
　画像符号化装置を有し画像復号装置を有さないハードウェア構成や、画像復号装置を有し画像符号化装置を有さないハードウェア構成を実現することも可能である。そのようなハードウェア構成は、例えばコーデックＩＣ９００２が、画像符号化部９００７、または画像復号部９００８にそれぞれ置き換わることにより実現される。
　以上の符号化及び復号に関する処理は、ハードウェアを用いた伝送、蓄積、受信装置として実現しても良いのは勿論のこと、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）やフラッシュメモリ等に記憶されているファームウェアや、コンピュータ等のソフトウェアによって実現しても良い。そのファームウェアプログラム、ソフトウェアプログラムをコンピュータ等で読み取り可能な記録媒体に記録して提供しても良いし、有線あるいは無線のネットワークを通してサーバから提供しても良いし、地上波あるいは衛星ディジタル放送のデータ放送として提供しても良い。
　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　本発明は、画像をブロックに分割して予測を行う画像符号化及び復号技術に利用できる。
　１００　画像符号化装置、　１０１　ブロック分割部、　１０２　インター予測部、　１０３　イントラ予測部、１０４　復号画像メモリ、　１０５　予測方法決定部、　１０６　残差生成部、　１０７　直交変換・量子化部、　１０８　ビット列符号化部、　１０９　逆量子化・逆直交変換部、　１１０　復号画像信号重畳部、　１１１　符号化情報格納メモリ、　２００　画像復号装置、　２０１　ビット列復号部、　２０２　ブロック分割部、　２０３　インター予測部　２０４　イントラ予測部、　２０５　符号化情報格納メモリ　２０６　逆量子化・逆直交変換部、　２０７　復号画像信号重畳部、　２０８　復号画像メモリ。

Claims (6)

  1. 　符号化ブロックをサブブロックに分割して、前記サブブロック単位で動きベクトルを導出してアフィン符号化を行う動画像符号化装置であって、
    　動きベクトルを有する複数の制御点を取得し、前記サブブロックの基準位置を決定し、前記制御点と、前記基準位置に基づき前記サブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う動き補償予測部
    を備え、
    　前記動き補償予測部は、第一のサイズを有する第一のサブブロックに分割し、
    　前記第一のサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置を、前記第一のサイズより小さい第二のサイズを有する第二のサブブロックの中心位置とする
    　ことを特徴とする動画像符号化装置。
  2. 　符号化ブロックをサブブロックに分割して、前記サブブロック単位で動きベクトルを導出してアフィン符号化を行う動画像符号化方法であって、
    　動きベクトルを有する複数の制御点を取得し、前記サブブロックの基準位置を決定し、前記制御点と、前記基準位置に基づき前記サブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う動き補償予測ステップ
    を備え、
    　前記動き補償予測ステップは、第一のサイズを有する第一のサブブロックに分割し、
    　前記第一のサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置を、前記第一のサイズより小さい第二のサイズを有する第二のサブブロックの中心位置とする
    　ことを特徴とする動画像符号化方法。
  3. 　符号化ブロックをサブブロックに分割して、前記サブブロック単位で動きベクトルを導出してアフィン符号化を行う動画像符号化プログラムであって、
    　動きベクトルを有する複数の制御点を取得し、前記サブブロックの基準位置を決定し、前記制御点と、前記基準位置に基づき前記サブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う動き補償予測ステップ
    　をコンピュータに実行させ、
    　前記動き補償予測ステップは、第一のサイズを有する第一のサブブロックに分割し、
    　前記第一のサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置を、前記第一のサイズより小さい第二のサイズを有する第二のサブブロックの中心位置とする
    　ことを特徴とする動画像符号化プログラム。
  4. 　符号化ブロックをサブブロックに分割して、前記サブブロック単位で動きベクトルを導出してアフィン符号化を行う動画像復号装置であって、
    　動きベクトルを有する複数の制御点を取得し、前記サブブロックの基準位置を決定し、前記制御点と、前記基準位置に基づき前記サブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う動き補償予測部
    を備え、
    　前記動き補償予測部は、第一のサイズを有する第一のサブブロックに分割し、
    　前記第一のサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置を、前記第一のサイズより小さい第二のサイズを有する第二のサブブロックの中心位置とする
    　ことを特徴とする動画像復号装置。
  5. 　符号化ブロックをサブブロックに分割して、前記サブブロック単位で動きベクトルを導出してアフィン符号化を行う動画像復号方法であって、
    　動きベクトルを有する複数の制御点を取得し、前記サブブロックの基準位置を決定し、前記制御点と、前記基準位置に基づき前記サブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う動き補償予測ステップ
    を備え、
    　前記動き補償予測ステップは、第一のサイズを有する第一のサブブロックに分割し、
    　前記第一のサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置を、前記第一のサイズより小さい第二のサイズを有する第二のサブブロックの中心位置とする
    　ことを特徴とする動画像復号方法。
  6. 　符号化ブロックをサブブロックに分割して、前記サブブロック単位で動きベクトルを導出してアフィン符号化を行う動画像復号プログラムであって、
    　動きベクトルを有する複数の制御点を取得し、前記サブブロックの基準位置を決定し、前記制御点と、前記基準位置に基づき前記サブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行う動き補償予測ステップ
    　をコンピュータに実行させ、
    　前記動き補償予測ステップは、第一のサイズを有する第一のサブブロックに分割し、
    　前記第一のサブブロックの動きベクトルを導出するための基準位置を、前記第一のサイズより小さい第二のサイズを有する第二のサブブロックの中心位置とする
    　ことを特徴とする動画像復号プログラム。
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