WO2006070614A1 - 画像符号化装置、画像符号化方法及びそのプログラム - Google Patents

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Definitions

  • Image encoding apparatus image encoding method and program thereof
  • the present invention relates to an image encoding technique, and more particularly to an image encoding technique for storing an image signal.
  • an image encoding device digitizes an image signal input from the outside, and then performs an encoding process based on a predetermined image encoding method to generate an encoded information sequence, that is, a bit stream. Generate.
  • image encoding method there is ISO / IEC 14496-1 0 Advanced Video Coding which has been standardized in recent years (for example, Non-Patent Document 1).
  • JM (Joint Model) method is known as a reference model for developing this Advanced Video Coding encoder.
  • an image frame is divided into blocks of 16x16 pixel size called MB (Macro Block), and this MB is further divided into blocks of 4x4 pixel size (hereinafter referred to as 4x4 block)
  • a 4x4 block is the minimum unit of encoding.
  • Figure 1 shows an example of block division when the image frame is QCIF (Quarter Common Intermediate Format).
  • QCIF Quanter Common Intermediate Format
  • an image frame is composed of a luminance signal and a color difference signal, but only the luminance signal is handled below for the sake of simplicity.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram showing an example of a conventional image encoding device. With reference to FIG. 2, the operation of the JM method for inputting an image frame and outputting a bit stream will be described.
  • the JM scheme includes an MB buffer 101, a conversion unit 102, a quantization unit 103, an inverse quantization / inverse conversion unit 104, a frame memory 105, an entropy encoding unit 106, a code amount control unit 107, It consists of an intra-frame prediction unit 108, an inter-frame prediction unit 109, an inter-frame prediction unit 110, an intra-frame prediction direction estimation unit 200, a switch SW101, and a switch SW102.
  • the force S with the in-loop filter is omitted for simplicity of explanation.
  • the MB buffer 101 stores a pixel value of an encoding target MB of an input image frame (hereinafter referred to as an input image).
  • the input image supplied from MB buffer 101 is The prediction value supplied from the prediction unit 109 or the intra-frame prediction unit 108 is reduced.
  • An input image with the predicted value reduced is called a prediction error.
  • the prediction error is supplied to the conversion unit 102.
  • a set of pixels composed of predicted values is called a predicted pixel block.
  • the current encoding target block is predicted in the pixel space with reference to the current encoding target image frame and an image frame reconstructed in the past having a different display time.
  • An MB encoded using interframe prediction is called an inter MB.
  • Intra-frame prediction refers to a current encoding target image frame and a previously reconstructed image frame having the same display time, and predicts the current encoding target block in the pixel space.
  • An MB encoded using intra-frame prediction is called an intra MB.
  • a coded image frame consisting only of intra MBs is called an I frame
  • a coded image frame consisting of intra MBs or inter MBs is called a P frame.
  • the conversion unit 102 two-dimensionally converts the prediction error from the MB buffer 101 in units of 4x4 blocks, and converts from the spatial domain to the frequency domain.
  • the prediction error signal converted to the frequency domain is called a conversion coefficient.
  • Orthogonal transformations such as DCT (Discrete Cosine Transform) and Hadamard transformation can be used for the two-dimensional transformation, and the JM method uses integer precision DCT with the base converted to an integer value.
  • the code amount control unit 107 monitors the number of bits of the bit stream output from the entropy coding unit 106 in order to encode the input image frame with the target number of bits. If the number of bits of the output bit stream is larger than the target number of bits, a quantization parameter that increases the quantization step size is output, and conversely, the number of bits of the output bit stream is equal to the target number of bits. If it is less, a quantum parameter that makes the quantization step size small is output. As a result, the code amount control unit 107 encodes the output bit stream so as to approach the target number of bits.
  • the quantization unit 103 quantizes the transform coefficient from the transform unit 102 with a quantization step size corresponding to the quantization parameter supplied from the code amount control unit 107.
  • the quantized transform coefficient is called a level, and the level value is entropy-encoded by the entropy encoding unit 106 and output as a bit string, that is, a bit stream.
  • the quantization parameter is also converted to a bit stream by the entropy coding unit 106.
  • Inverse quantization / inverse transform section 104 performs inverse quantization on the level supplied from quantization section 103 for subsequent encoding, and further performs two-dimensional inverse transform to return to the original space region.
  • the prediction error returned to the original spatial domain is called a reconstructed prediction error because distortion has occurred due to quantization.
  • the frame memory 105 stores a value obtained by adding a predicted value to the reconstructed prediction error as a reconstructed image.
  • the stored reconstructed image is also referred to as a reference frame because it is referred to in the prediction value generation in the subsequent intra-frame prediction and inter-frame prediction.
  • the inter-frame prediction unit 109 generates an inter-frame prediction signal from the reference frame stored in the frame memory 105 based on the inter MB type and the motion vector supplied from the motion vector estimation unit 110.
  • Motion vector estimation section 110 detects an inter MB type and a motion vector that generate an inter-frame prediction value that minimizes the inter MB type cost.
  • the absolute value of the conversion coefficient of the prediction error signal obtained by converting the prediction error signal obtained by SAD (Sum of Absolute Difference) of the prediction error signal by Hadamard transform etc. Summation SATD (Sum of Absolute Transformed Difference) is used to achieve high image quality. For example, in the case of Fig. 3, simply calculating the SAD results in a large value. However, in Fig. 3, the energy of the prediction error signal is concentrated on the DC (Direct Current) component after conversion, so the SAD value is large, but the number of bits after entropy coding is not so high.
  • the intra-frame prediction unit 108 determines whether the reference frame stored in the frame memory 105 is based on the intra MB type and the prediction direction supplied from the intra-frame prediction direction estimation device 200. Intra-frame prediction signals are generated.
  • the JM Intra MB type (hereinafter referred to as the MB type is referred to as the MB type) is an MB type that performs intra-frame prediction from adjacent pixels in units of the encoding target MB (hereinafter referred to as Intral6MB).
  • Intra4MB there is an MB type (hereinafter referred to as Intra4MB) in which intra-frame prediction is performed from adjacent pixels in units of 4x4 blocks in the encoding target MB.
  • Intra4MB can perform intra-frame prediction using the nine types of intra-frame prediction directions shown in Fig. 4.
  • Intral6MB can also perform intraframe prediction using the four types of intraframe prediction directions shown in Fig. 5.
  • the intra-frame prediction direction estimation unit 200 detects an intra MB type and a prediction direction that minimize the intra MB type cost.
  • the intra MB type and prediction direction effective for high image quality coding can be selected by using SATD instead of SAD as in the case of inter MB.
  • the switch SW101 compares the intra MB type cost and the inter MB type cost supplied from the intra-frame prediction direction estimation 200 and the motion vector estimation 110, and selects the prediction value on the MB type side with a low cost. To do.
  • Switch SW102 monitors the prediction value selected by switch SW101, and when interframe prediction is selected, entropy coding unit 106 uses the inter MB type and motion vector supplied from motion vector estimation unit 110. To supply. On the other hand, when intra-frame prediction is selected, the switch SW 102 supplies the intra MB type and the prediction direction supplied from the intra-frame prediction direction estimation unit 200 to the entropy coding unit 106.
  • the JM method By sequentially executing the above processing on the input MB, the JM method encodes an image frame with high quality.
  • Non-Patent Document 1 ISO / IEC 14496-10 Advanced Video Coding
  • Patent Document 1 JP 2004-229315
  • An object of the present invention is to provide an image encoding technique that reduces the number of conversions.
  • Image code that divides an image frame into pixel blocks of multiple NxM pixels with horizontal N pixels and vertical M pixels, and predicts this divided pixel block in the frame in the spatial domain from neighboring pixels reconstructed in the past Device,
  • Conversion means for converting an input pixel block of NxM pixels into NxM conversion coefficients
  • Local conversion means for locally converting NxM pixel intra-frame prediction pixel blocks based on the characteristics of intra-frame prediction
  • And detecting means for detecting the best intra-frame prediction direction by comparing the conversion coefficient of the input pixel block with the conversion coefficient of the intra-frame prediction pixel block in each intra-frame prediction direction.
  • a second invention for solving the above-described problem is the above-described first invention
  • the local conversion means is
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels is locally converted into N horizontal component conversion coefficients
  • the intra-frame prediction pixel block of N ⁇ M pixels is locally converted into M vertical component conversion coefficients
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels is used. Locally transform lock into one DC component transform coefficient
  • a third invention for solving the above-mentioned problem is the above-mentioned first invention
  • the local conversion unit includes:
  • NxM pixel intra-frame prediction pixel block is locally converted into N horizontal component conversion coefficients
  • NxM pixel intra-frame prediction pixel block is locally converted into M vertical component conversion coefficients
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels is locally converted into one DC component conversion coefficient.
  • a fourth invention for solving the above-described problems is
  • the input image frame is divided into a plurality of NxM pixel blocks each having a horizontal N pixel and a vertical M pixel, and the NxM pixel block is predicted in-frame in the spatial region from adjacent pixels reconstructed in the past.
  • the NxM pixel input pixel block is converted into NxM conversion coefficients, and the NxM pixel intra-frame prediction pixel block whose intra-frame prediction direction is vertical is locally converted into N horizontal component conversion coefficients.
  • a second local conversion means for locally converting an NxM-pixel intra-frame prediction pixel block whose intra-frame prediction direction is horizontal into a conversion coefficient of M vertical components
  • a third local conversion means for locally converting an intra-frame prediction pixel block of NxM pixels having a flat intra-frame prediction direction into a conversion coefficient of one DC component
  • And detecting means for detecting the best intra-frame prediction direction by comparing the transform coefficient of the input pixel block with the transform coefficient of the intra-frame prediction pixel block in each intra-frame prediction direction.
  • a fifth invention for solving the above-described problems is as follows:
  • NxM pixel block with input image frame as horizontal N pixels and vertical M pixels
  • An image coding apparatus that predicts the NxM pixel block in the spatial domain from adjacent pixels reconstructed in the past,
  • a conversion means for converting an input pixel block of NxM pixels into NxM conversion coefficients, and an intra-frame prediction pixel block in which the pixels of the prediction pixel in the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels are the same in the vertical direction.
  • a first local transform means for locally transforming into transform coefficients of N horizontal components;
  • Second local conversion means for locally converting an intra-frame prediction pixel block in which the pixel values of the prediction pixels in the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels are the same in the horizontal direction into M vertical component conversion coefficients;
  • a third local conversion means for locally converting an intra-frame prediction pixel block in which all of the pixel values of the prediction pixels in the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels are the same into one DC component conversion coefficient;
  • And detecting means for detecting the best intra-frame prediction direction by comparing the transform coefficient of the input pixel block with the conversion coefficient of the intra-frame prediction pixel block in each intra-frame prediction direction.
  • a sixth invention for solving the above-mentioned problems is any one of the first to fifth inventions described above.
  • the converting means includes
  • a seventh invention for solving the above-described problems is as follows:
  • Image code that divides an image frame into pixel blocks of multiple NxM pixels with horizontal N pixels and vertical M pixels, and predicts this divided pixel block in the frame in the spatial domain from neighboring pixels reconstructed in the past The method,
  • Intra-frame prediction pixels of the input pixel block conversion coefficient and intra-frame prediction direction A detection step of detecting the best intra-frame prediction direction by comparing the transform coefficients of the block;
  • An eighth invention for solving the above-described problems is the above-mentioned seventh invention.
  • the local conversion step is:
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels is locally converted into N horizontal component conversion coefficients
  • the intra-frame prediction pixel block of N ⁇ M pixels is locally converted into M vertical component conversion coefficients
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels is locally converted into one DC component conversion coefficient.
  • a ninth invention for solving the above-described problems is the above-mentioned seventh invention.
  • the local conversion step includes:
  • NxM pixel intra-frame prediction pixel block is locally converted into N horizontal component conversion coefficients
  • NxM pixel intra-frame prediction pixel block is locally converted into M vertical component conversion coefficients
  • this is a step of locally converting the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels into one DC component conversion coefficient.
  • a tenth invention for solving the above-mentioned problems is
  • the input image frame is divided into a plurality of NxM pixel blocks each having a horizontal N pixel and a vertical M pixel, and the NxM pixel block is predicted in-frame in the spatial region from adjacent pixels reconstructed in the past.
  • a second local transformation step for locally transforming an intra-frame prediction pixel block of NxM pixels whose intra-frame prediction direction is horizontal into transform coefficients of M vertical components;
  • a third local transformation step for locally transforming an intra-frame prediction pixel block of NxM pixels having a flat intra-frame prediction direction into a transform coefficient of one DC component
  • the eleventh invention for solving the above-mentioned problems is
  • the input image frame is divided into a plurality of NxM pixel blocks each having a horizontal N pixel and a vertical M pixel, and the NxM pixel block is predicted in-frame in the spatial region from adjacent pixels reconstructed in the past.
  • the second local transformation that locally transforms the intra-frame prediction pixel block in which the pixel values of the prediction pixels in the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels are the same in the horizontal direction into M vertical component conversion coefficients Steps,
  • the conversion step comprises:
  • a thirteenth invention for solving the above-mentioned problems is
  • Image code that divides an image frame into pixel blocks of multiple NxM pixels with horizontal N pixels and vertical M pixels, and predicts this divided pixel block in the frame in the spatial domain from neighboring pixels reconstructed in the past
  • a program for an encoding device comprising:
  • Conversion means for converting an input pixel block of NxM pixels into NxM conversion coefficients
  • Local conversion means for locally converting NxM pixel intra-frame prediction pixel blocks based on the characteristics of intra-frame prediction
  • the conversion coefficient of the input pixel block and the conversion coefficient of the intra-frame prediction pixel block in each intra-frame prediction direction are compared to function as detection means for detecting the best intra-frame prediction direction.
  • a fourteenth invention for solving the above-described problem is the above-described thirteenth invention.
  • the local conversion means is
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels is locally converted into N horizontal component conversion coefficients
  • the intra-frame prediction pixel block of N ⁇ M pixels is locally converted into M vertical component conversion coefficients
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels is locally converted into one DC component conversion coefficient.
  • a fifteenth aspect of the invention for solving the above-described problems is the above-mentioned thirteenth aspect of the invention.
  • NxM pixel intra-frame prediction pixel block is locally converted into N horizontal component conversion coefficients
  • NxM pixel intra-frame prediction pixel block is locally converted into M vertical component conversion coefficients
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels is made to function as a local conversion means for locally converting into a single DC component conversion coefficient. To do.
  • An image code that divides an input image frame into a plurality of NxM pixel blocks each having horizontal N pixels and vertical M pixels, and predicts the NxM pixel block in the spatial region from adjacent pixels reconstructed in the past.
  • a program for the device comprising:
  • the NxM pixel input pixel block is converted into NxM conversion coefficients, and the NxM pixel intra-frame prediction pixel block whose intra-frame prediction direction is vertical is locally converted into N horizontal component conversion coefficients.
  • a second local conversion means for locally converting an NxM-pixel intra-frame prediction pixel block whose intra-frame prediction direction is horizontal into a conversion coefficient of M vertical components
  • a third local conversion means for locally converting an intra-frame prediction pixel block of NxM pixels having a flat intra-frame prediction direction into a conversion coefficient of one DC component
  • the conversion coefficient of the input pixel block and the conversion coefficient of the intra-frame prediction pixel block in each intra-frame prediction direction are compared to function as detection means for detecting the best intra-frame prediction direction.
  • An image code that divides an input image frame into a plurality of NxM pixel blocks each having horizontal N pixels and vertical M pixels, and predicts the NxM pixel block in the spatial region from adjacent pixels reconstructed in the past.
  • a program for the device comprising: A conversion means for converting an input pixel block of NxM pixels into NxM conversion coefficients, and an intra-frame prediction pixel block in which the pixel values of the prediction pixels in the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels are the same in the vertical direction.
  • a first local transformation means for locally transforming into transformation coefficients of horizontal components
  • Second local conversion means for locally converting an intra-frame prediction pixel block in which the pixel values of the prediction pixels in the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels are the same in the horizontal direction into M vertical component conversion coefficients;
  • a third local conversion means for locally converting an intra-frame prediction pixel block in which all of the pixel values of the prediction pixels in the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels are the same into one DC component conversion coefficient;
  • the conversion function of the input pixel block and the conversion coefficient of the intra-frame prediction pixel block in each intra-frame prediction direction are compared to function as detection means for detecting the best intra-frame prediction direction.
  • the conversion means includes:
  • the above-mentioned "local conversion of intra-frame prediction pixel block” is performed by converting only conversion coefficients of effective components (that is, components that may be non-zero) among all the conversion coefficients corresponding to intra-frame prediction pixel blocks. Means to calculate.
  • the intra-frame prediction pixel block of NxM pixels (N and M are natural numbers) is locally converted, if the effective component is a horizontal component, only the conversion coefficient of N horizontal components is calculated. Let the remaining NxM-N transform coefficients be zero. If the effective component is a vertical component, only M vertical component transform coefficients are calculated, and the remaining NxM_M transform coefficients are set to zero. If the effective component is a DC component, only the conversion coefficient of one DC component is calculated, and the remaining N ⁇ M ⁇ 1 conversion coefficients are set to zero.
  • the transformation is an orthogonal transformation (DCT, Hadamard transformation, etc.)
  • the above local transformation matrix calculation
  • the same conversion coefficient as normal conversion can be obtained by calculation without using.
  • Fig. 6 shows the case where the prediction pixel block is 4x4 size and the prediction pixel block conversion is Hadamard transformation (equation (eql)) without gain correction.
  • T [x] is a symbol indicating the Hadamard transform of X.
  • the local transformation described above can reduce the number of Hadamard transforms (ordinary transformations that require matrix computations) required for SATD calculation in intra-frame prediction direction estimation.
  • the present invention is based on the intra-frame prediction characteristics, and among the NxM intra-frame prediction transform coefficients corresponding to the prediction pixel block of NxM pixels for intra-frame prediction, it is locally applied to K transform coefficients less than NxM. And a means for obtaining the residual of the input transform coefficient and the plurality of predictive transform coefficients and detecting the best intra-frame prediction direction using the residual, thereby increasing the image with a small amount of computation. Can be encoded to quality.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image frame.
  • FIG. 2 is a block diagram of the prior art.
  • FIG. 3 is a diagram for showing energy concentration by conversion.
  • FIG. 4 is a diagram for showing an Intra4 prediction direction.
  • FIG. 5 is a diagram for showing an Intral6 prediction direction.
  • FIG. 7 is a block diagram of a conventional intra-frame prediction direction estimation unit.
  • FIG. 8 is a block diagram of an intra-frame prediction direction estimation unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart of intra-frame prediction direction estimation according to the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram of an intra-frame prediction direction estimation unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram of a prediction conversion coefficient generation unit.
  • FIG. 12 is a block diagram of an intra-frame prediction direction estimation unit according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram of an information processing apparatus using the present invention.
  • the intra-frame prediction direction estimation unit 200 has a function of intra-frame prediction direction estimation.
  • the conventional intra-frame prediction direction estimation unit 200 includes an intra-frame prediction unit 108 and a controller.
  • the intra-frame prediction unit 108 receives the estimated prediction direction and the estimated intra MB type supplied from the controller 2001 and the reconstructed image supplied from the frame memory 105 as inputs.
  • the intra-frame prediction value is output.
  • the Hadamard transform unit 2002 receives a prediction error obtained by subtracting the prediction value from the pixel value of the input MB, performs a Hadamard transform on the prediction error signal, and outputs a prediction error Hadamard transform coefficient.
  • the controller 2001 receives the prediction error Hadamard transform coefficient supplied from the Hadamard transform unit 2002 and the quantization parameter supplied from the code amount control 107. Then, the cost described later is calculated from the input prediction error Hadamard transform coefficient and the quantization parameter, and the minimum prediction direction cost / intra MB type cost / best intra-frame prediction direction stored in the intra-frame prediction search memory 2003 is calculated. / Update or view the best MB type.
  • the prediction direction selection / intra MB type selection unit 2004 refers to the minimum prediction direction cost / intra MB type cost / best intra-frame prediction direction / best MB type stored in the intra-frame prediction search memory 2003, and predicts the prediction direction.
  • / Intra MB type / Intra MB type Cost is output externally.
  • Equations (1)-(3) show the generation formula of.
  • pred 4x4 idx (2, x, y) dc (3) 128 if (mbx + bx tdx -1 ⁇ 0 and mby + b4y ldx -1 ⁇ 0)
  • the resolution of the image frame is horizontal width pixels and vertical height pixels
  • the time of the current encoding target frame is t
  • the pixel value of the reconstructed image frame (reference frame) is rec (i, j ) ⁇ 0 t
  • the upper left corner of the encoding target MB in the image frame is (mbx, mby) ⁇ 0 ⁇ mbx ⁇ width_16, 0 ⁇ mby ⁇ height- 16 ⁇ ,
  • the index of the 4x 4 block to be encoded in MB idx ⁇ 0 ⁇ idx ⁇ 15 ⁇ (see the center figure in Fig. 1), the coordinates in the upper left corner of the 4x 4 block at index idx in MB
  • the coordinates inside the 4x4 block in the 4x4 block are (x, y) ⁇ 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇ .
  • the symbols “>>” and “KUGU” in this specification are an arithmetic right shift and an arithmetic left shift, respectively.
  • the upper left corner coordinates of the encoding target MB are (mbx, mby) ⁇ 0 ⁇ mbx ⁇ width- 16, 0 ⁇ mb y ⁇ height- 16 ⁇ , and the MB internal coordinates are (x, y) ⁇ 0 ⁇ x ⁇ 15, 0 ⁇ y ⁇ 15 ⁇ .
  • the prediction pixel block has the same inclination in the vertical direction in the vertical intra-frame prediction, and the prediction pixel inclination in the prediction pixel block in the horizontal intra-frame prediction. Can be confirmed to be the same in the horizontal direction and that the prediction pixel block has a flat slope in the DC intra prediction. That is, it can be confirmed that all the predicted pixel values are the same.
  • Intraframe prediction direction estimation performs best prediction direction estimation of 4x4 blocks, Intra4MB cost calculation, Intra 16MB cost calculation, intra MB type cost calculation, and best intra MB type and prediction direction. Each process is described below in a formal manner. [0062] First, the best prediction direction estimation of the 4x4 block will be described.
  • the prediction direction dir corresponding to this is stored as the 4x4 block best intra-frame prediction direction pred4dir (idx).
  • bitlength (dir) is the function that returns the length of the variable length code amount in the prediction direction dir
  • QP is the MB quantization parameter
  • Equation (11) is the Hadamard transform .
  • the gain correction is different from the normal Hadamard transform.
  • Intral6MB cost calculation calculate B16Cost (dir) of Eq. (15) for each 16x16 prediction direction dir ⁇ 0 dir ⁇ 3 ⁇ , and use the minimum B16Cost as the Intral6MB cost Intral6MBCost and the corresponding prediction direction as the 16x16 block best frame Save as inner prediction direction dirl6.
  • the best intra-frame prediction direction obtained by the intra-frame prediction direction estimation for each intra MB type is set according to the best intra-MB type selected in Equation (22).
  • the 4x4 block intra-frame prediction direction estimated per 1 4x4 block is
  • the present invention provides a technique for reducing the number of Hadamard transforms necessary for calculating SATD used for intra-frame prediction direction estimation without impairing image quality.
  • the configuration of the image encoding device using the present invention differs from the conventional method of FIG. 2 only in the configuration and operation of the intra-frame prediction direction estimation unit 200. Therefore, in the present embodiment, the configuration and operation of the intra-frame prediction direction estimation unit 200 will be described.
  • Intra-frame prediction direction estimation unit 200 in the invention includes conventional intra-frame prediction unit 108, controller 2001, Hadamard transform unit 2002A / 2002B, intra-frame prediction search memory 20 03, prediction direction selection / intra MB type selection.
  • a local transform coefficient generation unit 2055, an input Hadamard transform coefficient memory 2006, and a switch SW2007 are provided.
  • Intra-frame prediction section 108 receives the estimated prediction direction and estimated intra MB type supplied from controller 2001 and the reconstructed image supplied from frame memory 105 as inputs, and outputs an intra-frame prediction value.
  • the Hadamard transform unit 2002A receives the pixel value of the input MB, inputs the Hadamard transform of an image obtained by dividing the input MB into blocks of 4x4 pixels, and inputs the Hadamard transform coefficients of the image divided into blocks of 4x4 pixels. Supply to Hadamard transform coefficient memory 2006.
  • the Hadamard transform unit 2002B receives a prediction error obtained by subtracting the prediction value from the intra-frame prediction unit 108 from the pixel value of the input MB, and performs a Hadamard transform on the input prediction error to obtain a prediction error Hadamard transform. Output coefficients.
  • the Hadamard transform unit 2002A and the Hadamard transform unit 2002B can be configured as one Hadamard transform unit by newly providing a switch that can switch the output by a force input that is configured differently from the Hadamard transform unit 2002A. I add that there is something.
  • the local conversion coefficient generation unit 2005 determines whether or not the prediction value corresponding to the estimated prediction direction / estimated intra MB type supplied from the controller 2001 can be converted locally, and converts it locally. If possible, the predicted value is transformed locally and the predicted Hadamard transform coefficient is output.
  • the input Hadamard transform coefficient memory 2006 stores the input Hadamard transform coefficients supplied by the Hadamard transform unit 2002A, and supplies the stored input Hadamard transform coefficients.
  • SW2007 monitors the estimated prediction direction and the estimated intra MB supplied from the controller 2001, and supplies them via the prediction error Hadamard transform coefficient supplied from the Hadamard transform unit 2002B or the local transform coefficient generation unit 2005.
  • the prediction error Hadamard transform coefficient (the value obtained by subtracting the predicted Hadamard transform coefficient from the input Hadamard transform coefficient) is supplied to the controller 2001.
  • a predicted image corresponding to the estimated prediction direction and the estimated intra MB supplied from the controller 2001 is generated by the local transform coefficient generation unit 2005 using a local transform coefficient generator 2005. If conversion is possible, the prediction error Hadamard transform coefficient supplied via the local transform coefficient generation unit 2005 is supplied to the controller 2001; otherwise, the prediction error Hadamard supplied from the Hadamard transform unit 2002B is supplied. Supply conversion coefficient to controller 2001
  • the controller 2001 receives the prediction error Hadamard transform coefficient supplied from the SW 2007 and the quantization parameter supplied from the code amount control 107, calculates the cost from this input, and stores it in the intra-frame prediction search memory 2003. Update or reference the stored minimum prediction direction cost / intra MB type cost / best intra-frame prediction direction / best MB type.
  • the prediction direction selection / intra MB type selection unit 2004 refers to the minimum prediction direction cost / intra MB type cost / best intra-frame prediction direction / best MB type stored in the intra-frame prediction search memory 2003, and predicts the prediction direction.
  • / Intra MB type / Intra MB type Cost is output externally.
  • step S1000A the input Hadamard transform coefficient sT idx (x, y) ⁇ idx ⁇ ⁇ 5, 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇ , which is the Hadamard transform coefficient of the input image, is expressed by Equation (23) Calculate with In addition, the input Hadamard transform coefficient force DC input Hadamard transform coefficient sTDC (x, y) ⁇ 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇ calculate.
  • idx the input Hadamard transform coefficient force DC input Hadamard transform coefficient sTDC (x, y) ⁇ 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇
  • step S1004A it is determined whether or not the estimated direction counter dir is less than 9. If dir is less than 9, the subsequent process is set to step S1005A, and if not, the subsequent process is set to step S1009A.
  • step S1006A else flagl is 1 if the subsequent processing is step S1006A, otherwise (if flagl is 0) the subsequent processing is step S1007A.
  • step S1006A the 4x4 block corresponding to the prediction direction counter dir and the index idx is converted into the prediction coefficient of the prediction pixel block in the intra-frame prediction direction by the local conversion of Equation (3 2)-(34) according to the prediction direction.
  • Equation (3 2)-(34) Generate the predicted Hadamard transform coefficients pT (x, y) ⁇ 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇ .
  • 4x4 block prediction direction cost B4Cost is calculated by Equation (35).
  • step S1006A the transform coefficient of the prediction pixel block in the 4x4 block intra-frame prediction direction corresponding to the prediction direction counter dir and the index idx is calculated according to the prediction direction without using Hadamard transform (32) _ (34 ) Locally generate predicted Hadamard transform coefficients pT (x, y) ⁇ 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇ . Subsequently, 4x4 block prediction direction cost B4Cost is calculated by Equation (35).
  • Equation (35) It can be confirmed from Equations (32)-(34) that the conversion coefficient of the prediction pixel block can be obtained without using the Hadamard transform.
  • the value of the first term in Eq. (35) corresponds to the SATD value in Eq. (10).
  • step S1007A the 4x4 block prediction direction cost B4Cost is calculated by equation (9), as in the conventional method.
  • step S1008A the 4x4 block best prediction direction cost pred4dir (idx) and 4x4 block best prediction direction cost MinB4Cost (idx) are calculated using the 4x4 block prediction direction cost B4Cost obtained in step S1006 or step S1007A. Update with (36) and (37). Further,,. Ha, [ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ if ⁇ BACost ⁇ MinBACosHidx))
  • step S1009A idx is incremented by 1, and Intra4Cost is updated by equation (38), then the flow proceeds to step S1002A.
  • intra4Cost intra4Cost + MinBACost (idx) (38)
  • step S1010A the Intral6MB cost intral6Cost 16x16 block best intra-frame prediction direction dirl6 and the estimated prediction direction counter dir are calculated as Initialize with 39H41).
  • intra 16Cost ⁇ (39)
  • step S1011A it is determined whether or not the estimated direction counter dir is less than 4. If dir is less than 4, the subsequent process is set to step S1012A, and if not, the subsequent process is set to step S1016A.
  • step S1012A whether the prediction pixel block of 16x16 block intra-frame prediction of the estimation direction counter dir is locally convertible is determined.
  • step S1013A the transform coefficient of the prediction pixel block in the prediction direction in the 16x16 block frame corresponding to the prediction direction counter dir is expressed by equations (43)-(48) according to the prediction direction without using the Hadamard transform. ), Predictive Hadamard transform coefficient pT idx (x, y) ⁇ idx ⁇ ⁇ 5, 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇ for each 4x4 block inside MB And the DC prediction Hadamard transform coefficient pTDC (x, y) ⁇ 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇ corresponding to Eq. (24).
  • the 16x16 block prediction direction cost B16Cost is calculated using Equation (50).
  • pT idx (x, y) 4 x (p idx (0,0,0)-p idx (0,1,0)-p idx (0,2,0) + p ldx (0,3,0) )
  • DAC ⁇ idir ( ⁇ ⁇ sT idx (x, y)-pT idx (x, y) t
  • Equation (52) It can be confirmed from Equations (43) _ (48) that the predicted pixel block is locally transformed without using Hadamard transform. Equation (51) corresponds to SATDAC in Equation (16), and Equation (52) corresponds to SATDC in Equation (17).
  • step S1014A the 16x16 block prediction direction cost B16Cost is calculated by equation (15) as in the conventional method.
  • step S1015A the 16x16 block best prediction direction dirl6 and Int ral6MB cost intral6Cost are updated by equations (53) and (54) based on the 16x16 block prediction direction cost B16Cost obtained in step S1013A or step S1014A. . Furthermore, increment dir by 1 and go to step S1011A.
  • step S1016A the best intra MB type IntraMBType is calculated by equation (21), and the intra MB type cost IntraMBCost is calculated by equation (22).
  • the best intra-frame prediction direction obtained by intra-frame prediction direction estimation for each intra MB type is set according to the best intra-MB type selected in Equation (21) (best Set dirl6 if the intra MB type is Intral6MB, otherwise set pred4dir (idx) ⁇ 0 ⁇ idx ⁇ 15 ⁇ ).
  • SATD can be calculated without using Hadamard transform (ordinary Hadamard transform that requires matrix calculation) for prediction direction estimation of intra-frame prediction in vertical / horizontal / DC. .
  • the number of Hadamard transforms associated with SATD calculation in intra-frame prediction estimation is 6 (9-3) directions in which 4 ⁇ 4 block intra-frame prediction directions that require Hadamard transformation are required, and Hadamard transformation is required. Since the prediction direction within the 16x16 block frame is 1 (4-3) direction and the Hadamard transform of the input signal is one time, a total of 128 (16 * (6 + 1 + 1)) times per MB is sufficient. If the DC component of Intral6MB is included, it will be 130 times.
  • the input pixel block and the prediction pixel block are independently Hadamard transformed, and the SATD is calculated from the difference (hereinafter referred to as the SATD).
  • the difference between the pixel values of the input pixel block and the prediction pixel block is Hadamard transformed to calculate S ATD (hereinafter referred to as the spatial domain difference method).
  • the first embodiment adaptively uses and divides the spatial domain difference method and the transform domain difference method.
  • FIG. 10 shows a configuration of a second embodiment of the invention that realizes functions equivalent to those of the first embodiment by always using a conversion area difference method in order to make the configuration of the apparatus simpler.
  • the intra-frame prediction direction estimation unit 200 of the invention in the second embodiment includes a conventional controller 2001, a Hadamard transform unit 2002, an intra-frame prediction search memory 2003, a prediction direction selection / intra MB type selection unit 2004.
  • the local transformation coefficient generator 2005 input Adama A conversion coefficient memory 2006, a switch SW2007, and a predicted conversion coefficient generation unit 2008.
  • the Hadamard transform unit 2002 receives the pixel value of the input MB, performs Hadamard transform on the image obtained by blocking the input MB into 4x4 pixels, and calculates the Hadamard transform coefficients of the image divided into blocks with 4x4 pixels. Supply to input Hadamard transform coefficient memory 2006.
  • the local conversion coefficient generation unit 2005 determines whether or not the prediction value corresponding to the estimated prediction direction / estimated intra MB type supplied from the controller 2001 can be locally converted, and locally. If conversion is possible, the predicted value is converted locally and the result of the calculation is supplied to SW2007 as a predicted adamard conversion coefficient.
  • the prediction transform coefficient generation unit 2008 includes an intra-frame prediction unit 108 and a Hadamard transform unit 2002.
  • the intra-frame prediction unit 108 inputs the supplied prediction direction, intra MB type, and reconstructed image, and outputs an intra-frame prediction value.
  • the intraframe prediction value is Hadamard transformed by the Hadamard transform unit 2002, and the transformed intraframe prediction value is supplied to SW2007 as a predicted Hadamard transform coefficient.
  • the Hadamard transform unit 2002 receives the pixel value of the input MB, performs Hadamard transform on the image obtained by block-dividing the input MB with 4x4 pixels, and calculates the Hadamard transform coefficients of the image divided into blocks with 4x4 pixels. Supply to input Hadamard transform coefficient memory 2006.
  • the input Hadamard transform coefficient memory 2006 stores the input Hadamard transform coefficients supplied by the Hadamard transform unit 2002A, and supplies the stored input Hadamard transform coefficients.
  • SW2007 monitors the estimated prediction direction and the estimated intra MB supplied from the controller 2001, and the local transform coefficient generator 2005 can locally convert the predicted value corresponding to the estimated predicted direction and the estimated intra MB. If so, the predicted Hadamard transform coefficients supplied from the local transform coefficient generation unit 2005 are connected, and the difference from the input Hadamard transform coefficients is supplied to the controller 2001. On the other hand, if local transformation is not possible by the local transformation coefficient generation unit 2005, the predicted Hadamard transformation coefficient supplied from the prediction transformation coefficient generation unit 2008 is connected, and the difference from the input Hadamard transformation coefficient is supplied to the controller 2001. .
  • the controller 2001 supplies the prediction error Hadamard transform coefficient (difference between the prediction Hadamard transform coefficient and the input Hadamard transform coefficient) and the amount supplied from the code amount control 107.
  • the child parameter is used as an input, and the cost is calculated from this input.
  • the prediction direction selection / intra MB type selection unit 2004 refers to the minimum prediction direction cost / intra MB type cost / best intra-frame prediction direction / best MB type stored in the intra-frame prediction search memory 2003, and predicts the prediction direction.
  • / Intra MB type / Intra MB type Cost is output externally.
  • step S1007A and step S1014A in the flowchart of FIG. 9 shown in the first embodiment. Therefore, the operation of the invention in the second embodiment may be performed by replacing step S1007A / S1014A in FIG. 9 with step S1007B / step S1014B described below. Therefore, only step S1007B / step S1014B will be described.
  • step S1007B the prediction Hadamard transform coefficient pT (x, y) ⁇ 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇ of the 4x4 block intra-frame prediction direction corresponding to the prediction direction counter dir and the index idx 55). Then, 4x4 block prediction direction cost B4Cost is calculated by Equation (35).
  • step S1014B the 6x16 block intra-frame prediction corresponding to the prediction direction counter dir Predictive Hadamard transform coefficients pT ldx (x, y) ⁇ idx ⁇ ⁇ 5, 0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 3 ⁇
  • an image can be encoded with a smaller amount of calculation than in the conventional method without impairing image quality, as in the first embodiment.
  • one Hadamard transform coefficient is calculated by using one local transform coefficient generation unit 2005 and one predictive transform coefficient generation unit 2008.
  • a configuration including a plurality of local transform coefficient generation units and prediction transform coefficient generation units specialized for each intra-frame prediction direction is also possible.
  • FIG. 12 is a block diagram of the intra-frame prediction direction estimation unit 200 showing the third embodiment.
  • FIG. 12 shows a configuration including a plurality of local transform coefficient generation units 2005 and a predicted transform coefficient generation unit 2008 specialized for each intra-frame prediction direction.
  • the apparatus becomes larger than in the first embodiment and the second embodiment. Force Generation of intra-frame prediction value that takes time in calculations other than vertical / horizontal / DC Since all Hadamard transforms can be executed in parallel, the operation of the intra-frame prediction direction estimation unit 200 becomes faster.
  • the pixel value when the pixel value is the same in the vertical direction, the pixel value is locally converted into a horizontal component conversion coefficient.
  • the vertical component conversion coefficient If the pixel values are all the same, the image is converted locally to a DC component conversion coefficient.
  • the slope of the prediction pixel of the prediction pixel block is the same in the vertical direction, or the slope of the prediction pixel of the prediction pixel block is the same in the horizontal direction, or the prediction pixel of the prediction pixel block
  • the present invention can also be applied to intra-frame prediction direction estimation of a chrominance signal using an intra-frame prediction direction with a flat slope.
  • the size of the transform block used for SATD is 4x4 pixels.
  • the present invention is not limited to 4x4 pixel blocks, but can be applied to block sizes such as 8x8 pixel blocks or 16x16 pixel blocks.
  • the power described in the case where the transform used for SATD used for intra-frame prediction direction estimation is the Hadamard transform.
  • the present invention is not limited to the Hadamard transform. It can also be applied to conversions such as integer precision DCT. 1 1 1 Ye (0,0) e (0, l) e (0,2) e (0,3) Yl 2 1 1
  • equations (10), (11), (16), (23), (32), (33), (35), (43 ), (45), (51), (55), (56) can be converted into the following equations (10B), (11B), (16B), (23B),
  • g (i, j) is a parameter to correct the gain of the transform component by integer precision DCT in Eq. (58) and is not limited to the value in Eq. (59).
  • the encoder matrix uses a quantization matrix, a value that takes this into consideration may be used.
  • the transform used for the SATD used for intra-frame prediction direction estimation is the Hadamard transform
  • FIG. 13 is a general block configuration diagram of an information processing system that implements the moving picture coding apparatus according to the present invention.
  • the information processing system shown in FIG. 13 includes a processor A1001, a program memory A1002, and storage media A1003 and A1004.
  • the storage media A1003 and A1004 may be separate storage media, or may be storage areas composed of the same storage medium.
  • a magnetic storage medium such as a hard disk can be used as the storage medium.

Landscapes

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Abstract

　発明が解決しようとする課題は、画質劣化を伴わない方法で、フレーム内予測方向推定でのSATD計算に必要な変換の回数を削減する画像符号化の技術を提供することにある。 　本発明の画像符号化装置は、NxM画素の入力画素ブロックをNxM個の変換係数に変換し、NxM画素のフレーム内予測画素ブロックをフレーム内予測の特性に基づいて局所的に変換し、変換した入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する。

Description

明 細 書
画像符号化装置、画像符号化方法及びそのプログラム
技術分野
[0001] 本発明は画像符号化技術に関し、特に画像信号を蓄積する画像符号化の技術に 関する。
背景技術
[0002] 従来、画像符号化装置は、外部から入力される画像信号をディジタル化した後、所 定の画像符号化方式に準拠した符号化処理を行うことで符号化情報列すなわちビッ トストリームを生成する。画像符号化方式として、近年規格化された ISO/IEC 14496-1 0 Advanced Video Codingがある（例えば非特許文献 1)。また、この Advanced Video Coding符号器の開発の参照モデルとして JM(Joint Model)方式が知られている。
[0003] JM方式においては、画像フレームを MB(Macro Block)とよばれる 16x16画素サイズ のブロックに分割し、さらにこの MBを 4x4画素サイズのブロック分割し（以後、 4x4ブロ ックと呼ぶ）、 4x4ブロックを符号化の最小構成単位とする。図 1は、画像フレームが Q CIF(Quarter Common Intermediate Format)の場合での、ブロック分割の例である。 尚、通常、画像フレームは輝度信号と色差信号とで構成されるが、以下では説明の 簡略化のために、輝度信号のみを取り扱う。
[0004] 図 2は、従来の画像符号化装置の例を示す概略ブロック図である。図 2を参照して 、画像フレームを入力とし、ビットストリームを出力する JM方式の動作を説明する。
[0005] 図 2を参照すると、 JM方式は MBバッファ 101、変換部 102、量子化部 103、逆量子化 /逆変換部 104、フレームメモリ 105、エントロピー符号化部 106、符号量制御部 107、フ レーム内予測部 108、フレーム間予測部 109、フレーム間予測部 110、フレーム内予測 方向推定部 200、スィッチ SW101、及びスィッチ SW102で構成される。尚、実際の JM 方式にはループ内フィルタが存在する力 S、説明の簡略化のため省略している。
[0006] 各構成の動作を以下で説明する。
[0007] MBバッファ 101は、入力される画像フレームの符号化対象 MBの画素値（以後、入 力画像と呼ぶ）を格納する。 MBバッファ 101から供給される入力画像は、フレーム間 予測部 109あるいはフレーム内予測部 108から供給される予測値が減じられる。この 予測値が減じられた入力画像を予測誤差と呼ぶ。予測誤差は、変換部 102に供給さ れる。また予測値で構成される画素の集合を予測画素ブロックと呼ぶ。
[0008] フレーム間予測は、現在の符号化対象の画像フレームと表示時刻が異なる過去に 再構築された画像フレームとを参照して、画素空間で現在の符号化対象ブロックを 予測する。フレーム間予測を用いて符号化された MBをインター MBと呼ぶ。フレーム 内予測は、現在の符号化対象の画像フレームと、表示時刻が同一の過去に再構築 された画像フレームを参照して、画素空間で現在の符号ィ匕対象ブロックを予測する。 フレーム内予測を用いて符号化された MBをイントラ MBと呼ぶ。イントラ MBのみで 構成される符号ィ匕画像フレームを Iフレーム、イントラ MBまたはインター MBで構成さ れる符号ィ匕画像フレームを Pフレームと呼ぶ。
[0009] 変換部 102は、 MBバッファ 101からの予測誤差を 4x4ブロックの単位で 2次元変換し 、空間領域から周波数領域に変換する。周波数領域に変換された予測誤差信号を 変換係数と呼ぶ。 2次元変換には、 DCT(Discrete Cosine Transform)やアダマール変 換などの直交変換が利用でき、 JM方式では基底を整数値化した、整数精度 DCTを 利用する。
[0010] 一方で、符号量制御部 107は、入力される画像フレームを目標のビット数で符号化 するために、エントロピー符号化部 106が出力するビットストリームのビット数を監視す る。そして、出力されるビットストリームのビット数が目標のビット数よりも多ければ量子 化ステップサイズを大とする量子化パラメータを出力し、逆に出力されるビットストリー ムのビット数が目標のビット数よりも少なければ量子化ステップサイズを小とする量子 ィ匕パラメータを出力する。これによつて符号量制御部 107は、出力ビットストリームを目 標のビット数に近づくように符号化する。
[0011] 量子化部 103は、変換部 102からの変換係数を、符号量制御部 107が供給する量子 ィ匕パラメータに対応する量子化ステップサイズで量子化する。量子化された変換係 数はレベルと呼ばれ、レベル値はエントロピー符号化部 106によってエントロピー符号 化されてビット列、すなわちビットストリームとして出力される。また、復号側での逆量 子化のために、量子化パラメータも、エントロピー符号化部 106によってビットストリー ムとして出力される。
[0012] 逆量子化/逆変換部 104は、以降の符号化のために、量子化部 103から供給される レベルを逆量子化し、さらに 2次元逆変換して元の空間領域に戻す。元の空間領域 に戻された予測誤差は、量子化によって歪が発生しているため再構築予測誤差と呼 ぶ。
[0013] フレームメモリ 105は、再構築予測誤差に予測値を加えた値を再構築画像として格 納する。格納された再構築画像は、以降のフレーム内予測およびフレーム間予測で 予測値の生成に参照されるので、参照フレームとも呼ぶ。
[0014] フレーム間予測部 109は、フレームメモリ 105に格納された参照フレームから、動きべ タトル推定部 110から供給されるインター MBタイプおよび動きベクトルに基づき、フレ ーム間予測信号を生成する。
[0015] 動きべクトノレ推定部 110は、インター MBタイプコストを最小にするフレーム間予測値 を生成するインター MBタイプおよび動きベクトルを検出する。 JM方式や特許文献 1で は、インター MBタイプコストには単純に予測誤差信号の SAD(Sum of Absolute Differ ence)でなぐ予測誤差信号をアダマール変換などによって変換した予測誤差信号の 変換係数の絶対値総和 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)を利用する ことで、高画質化を達成している。例えば図 3のような場合、単純に SADを計算すると 大きな値になる。し力し、図 3では、変換後に予測誤差信号は DC(Direct Current)成 分にエネルギーが集中するので、 SADは大きな値になるものの、エントロピー符号ィ匕 後のビット数はさほど多くはなレ、。このため単純に SADよりも、のちの変換の効果を考 慮した SATDを利用する方が符号化効率がよい。また、 SATDの変換には、理想的に は実際の符号器の変換と同じ変換 (JM方式では整数精度 DCT)を利用するのが望ま しいが、計算量を抑えるために、 JM方式や特許文献 1は、計算が単純なアダマール 変換を SATDに採用している。ただし、計算が単純なアダマール変換を SATDに用い たとしても、アダマール変換の計算分だけ SADを用いる場合よりも演算量は増加する 問題点がある。
[0016] フレーム内予測部 108は、フレーム内予測方向推定装置 200から供給されるイントラ MBタイプおよび予測方向に基づき、フレームメモリ 105に格納された参照フレームか らフレーム内予測信号を生成する。尚、 JM方式のイントラ MBの種類 (以後、 MBの種 類を MBタイプと呼ぶ)には、符号化対象 MBの単位で隣接する画素からフレーム内予 測する MBタイプ (以後、 Intral6MBと呼ぶ)と、符号化対象 MB内の 4x4ブロックの単位 で隣接する画素からフレーム内予測する MBタイプ (以後、 Intra4MBと呼ぶ)がある。 In tra4MBは、図 4に示す 9種類のフレーム内予測方向を用いてフレーム内予測が可能 である。また、 Intral6MBは、図 5に示す 4種類のフレーム内予測方向を用いてフレー ム内予測が可能である。
[0017] フレーム内予測方向推定部 200は、イントラ MBタイプコストを最小にするイントラ MB タイプおよび予測方向を検出する。イントラ MBタイプコストには、インター MB同様に SADではなく SATDを利用することで、高画質符号化に有効なイントラ MBタイプおよ び予測方向を選択できる。
[0018] スィッチ SW101は、フレーム内予測方向推定 200および動きベクトル推定 110から供 給されるイントラ MBタイプコストとインター MBタイプコストとを比較し、コストの小さレ、 MBタイプ側の予測値を選択する。
[0019] スィッチ SW102は、スィッチ SW101が選択する予測値を監視し、フレーム間予測が 選択された場合、動きベクトル推定部 110から供給されるインター MBタイプおよび動 きべクトノレをエントロピー符号化部 106に供給する。一方フレーム内予測が選択され た場合、スィッチ SW102は、フレーム内予測方向推定部 200から供給されるイントラ M Bタイプおよび予測方向をエントロピー符号ィヒ部 106に供給する。
[0020] 以上の処理を、入力 MBに対して逐次実行することで、 JM方式は、画像フレームを 高品質に符号ィ匕している。
非特許文献 1 : ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding
特許文献 1：特開 2004-229315
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0021] 上述したように、フレーム内予測方向およびフレーム間予測の推定コストに SATDを 利用した場合、フレーム内予測方向およびフレーム間予測の数だけ、変換が必要で ある。 JM方式では、 1つの MB(16個の 4x4ブロック)の符号化では、 Intral6MBの 4方向 および Intra4x4MBの 9方向すベての予測方向を探索した場合、フレーム内予測の探 索だけでも 208回 (16*(4+9))の変換が必要となる。
[0022] フレーム内予測の探索に必要なアダマール変換の回数を削減する方法として、 SA TDではなく SADを利用する方法、探索する予測方向を削減する方法、常に低域係 数だけを SATDに用いる方法（例えば、特開 2000-78589)などの方法がある力 フレ ーム内予測方向推定の精度が落ち、いずれの場合でも画質劣化が懸念される。
[0023] そこで、本発明が解決しょうとする課題は、上記問題点を鑑みて発明されたもので あって、画質劣化を伴わない方法で、フレーム内予測方向推定での SATD計算に必 要な変換の回数を削減する画像符号化の技術を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0024] 上記課題を解決するための第 1の発明は、
画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロックに分 割し、この分割された画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域でフレ ーム内予測する画像符号ィヒ装置であって、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロックをフレーム内予測の特性に基づいて局所 的に変換する局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と を有することを特徴とする。
[0025] 上記課題を解決するための第 2の発明は、上記第 1の発明において、
前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測の方向である場合、前記局所変換手 段は、
前記フレーム内予測の方向が垂直である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が水平である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が平坦である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する
ことを特徴とする。
[0026] 上記課題を解決するための第 3の発明は、上記第 1の発明において、
前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値 である場合、前記局所変換手段は、
前記画素値が垂直方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が水平方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が全て同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを 1個の D C成分の変換係数に局所的に変換する
ことを特徴とする。
[0027] 上記課題を解決するための第 4の発明は、
入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィヒ装置であって、
前記 NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、 フレーム内予測方向が垂直である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 N個 の水平成分の変換係数に局所的に変換する第 1の局所変換手段と、
フレーム内予測方向が水平である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 M個 の垂直成分の変換係数に局所的に変換する第 2の局所変換手段と、
フレーム内予測方向が平坦である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 1個 の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と を具備することを特徴とする。
[0028] 上記課題を解決するための第 5の発明は、
入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィヒ装置であって、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素ィ直が垂直方向に同 一であるフレーム内予測画素ブロックを、 N個の水平成分の変換係数に局所的に変 換する第 1の局所変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が水平方向に同一 であるフレーム内予測画素ブロックを、 M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換 する第 2の局所変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値がすべて同一であ るフレーム内予測画素ブロックを、 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数を比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と を有することを特徴とする。
[0029] 上記課題を解決するための第 6の発明は、上記第 1から第 5のいずれかの発明に おいて、
前記変換手段は、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換を用いて変換すること
を特徴とする。
[0030] 上記課題を解決するための第 7の発明は、
画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロックに分 割し、この分割された画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域でフレ ーム内予測する画像符号ィヒ方法であって、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換ステップと、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロックをフレーム内予測の特性に基づいて局所 的に変換する局所変換ステップと、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出ステップ と
を有することを特徴とする。
[0031] 上記課題を解決するための第 8の発明は、上記第 7の発明において、
前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測の方向である場合、前記局所変換ス テツプは、
前記フレーム内予測の方向が垂直である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が水平である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が平坦である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する
ステップであることを特徴とする。
[0032] 上記課題を解決するための第 9の発明は、上記第 7の発明において、
前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値 である場合、前記局所変換ステップは、
前記画素値が垂直方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が水平方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測画素ブロック内の予測画素の全て同一な場合、 NxM画素のフ レーム内予測画素ブロックを 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する ステップであることを特徴とする。
[0033] 上記課題を解決するための第 10の発明は、
入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィヒ方法であって、
前記 NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換ステップと フレーム内予測方向が垂直である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 N個 の水平成分の変換係数に局所的に変換する第 1の局所変換ステップと、
フレーム内予測方向が水平である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 M個 の垂直成分の変換係数に局所的に変換する第 2の局所変換ステップと、
フレーム内予測方向が平坦である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 1個 の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換ステップと、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出ステップ と
を有することを特徴とする。
上記課題を解決するための第 11の発明は、
入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィヒ方法であって、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換ステップと、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が垂直方向に同 一であるフレーム内予測画素ブロックを、 N個の水平成分の変換係数に局所的に変 換する第 1の局所変換ステップと、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が水平方向に同 一であるフレーム内予測画素ブロックを、 M個の垂直成分の変換係数に局所的に変 換する第 2の局所変換ステップと、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素ィ直がすべて同一であ るフレーム内予測画素ブロックを、 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換ステップと、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出ステップ と を有することを特徴とする。
[0035] 上記課題を解決するための第 12の発明は、上記第 7から第 11の発明において、 前記変換ステップは、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換のいずれかを用いて変換するステ ップであることを特徴とする。
[0036] 上記課題を解決するための第 13の発明は、
画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロックに分 割し、この分割された画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域でフレ ーム内予測する画像符号化装置のプログラムであって、前記プログラムは前記画像 符号化装置を、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロックをフレーム内予測の特性に基づいて局所 的に変換する局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と して機能させることを特徴とする。
[0037] 上記課題を解決するための第 14の発明は、上記第 13の発明において、
前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測の方向である場合、前記局所変換手 段は、
前記フレーム内予測の方向が垂直である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が水平である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が平坦である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する
局所変換手段として機能させることを特徴とする。
[0038] 上記課題を解決するための第 15の発明は、上記第 13の発明において、
前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値 である場合、前記局所変換手段は、
前記画素値が垂直方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が水平方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測画素ブロック内の予測画素の全て同一な場合、 NxM画素のフ レーム内予測画素ブロックを 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する 局所変換手段として機能させることを特徴とする。
[0039] 上記課題を解決するための第 16の発明は、
入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィ匕装置のプログラムであって、前記プログラムは前記 画像符号化装置を、
前記 NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、 フレーム内予測方向が垂直である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 N個 の水平成分の変換係数に局所的に変換する第 1の局所変換手段と、
フレーム内予測方向が水平である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 M個 の垂直成分の変換係数に局所的に変換する第 2の局所変換手段と、
フレーム内予測方向が平坦である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 1個 の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と して機能させることを特徴とする。
[0040] 上記課題を解決するための第 17の発明は、
入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィ匕装置のプログラムであって、前記プログラムは前記 画像符号化装置を、 NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が垂直方向に同 一であるフレーム内予測画素ブロックを、 N個の水平成分の変換係数に局所的に変 換する第 1の局所変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が水平方向に同一 であるフレーム内予測画素ブロックを、 M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換 する第 2の局所変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値がすべて同一であ るフレーム内予測画素ブロックを、 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数を比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と して機能させることを特徴とする。
[0041] 上記課題を解決するための第 18の発明は、上記第 13から第 17の発明において、 前記変換手段は、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換を用いて変換する変換手段として 機能させること
を特徴とする。
[0042] 上記「フレーム内予測画素ブロックの局所変換」は、フレーム内予測画素ブロックに 対応する全ての変換係数のうち、有効成分（つまり非零となる可能性のある成分）の 変換係数のみを計算することを意味する。
例えば、 NxM画素（N及び Mは自然数である）のフレーム内予測画素ブロックを局所 的に変換する場合、前記有効成分が水平成分であれば、 N個の水平成分の変換係 数のみを計算し、残りの NxM-N個の変換係数を零とする。また、前記有効成分が垂 直成分であれば、 M個の垂直成分の変換係数のみを計算し、残りの NxM_M個の変 換係数を零とする。また、前記有効成分が DC成分であれば、 1個の DC成分の変換 係数のみを計算し、残りの NxM-1個の変換係数を零とする。
変換が直交変換 (DCT、アダマール変換など)であれば、上記局所変換 (行列計算 を用いない計算）によって、通常の変換 (行列計算を用いた計算）と同一の変換係数 が得られる。
上記の具体例として、予測画素ブロックが 4x4サイズ、予測画素ブロックの変換がゲ イン補正なしのアダマール変換 (式 (eql))である場合を図 6に示す。ただし T[x]は Xのァ ダマール変換を示す記号とする。
上述した局所的な変換により、フレーム内予測方向推定での SATD計算に必要なァ ダマール変換 (行列計算が必要な通常の変換）の回数を削減することができる。
Τρ = Τ[ρ]
1 1 1 V Ρ(0,0) 0,1) ρ( ,2) 0，3)γΐ 1 1 1
1 1 -1 -1 1，0) 1，1) p(\,2) p(l,3) 1 1 -1 -1 (eql) 1 -1 -1 1 Ρ(2,0) ρ(2,\) ρ(2,2) Ρ(2,3) 1 -1 -1 1
1 -1 1 -1八 3，0) 7(3,1) ρ(3,2) Ρ(3,3)Α 1 -1 1 -1ノ 発明の効果
[0043] 本発明は、フレーム内予測の特性に基づいてフレーム内予測の NxM画素の予測画 素ブロックに対応する NxM個のフレーム内予測変換係数のうち、 NxM未満の K個の 変換係数に局所的に変換する手段と、入力変換係数と複数の予測変換係数の残差 を求め、残差を用いて最良のフレーム内予測方向を検出する手段を具備することで 、少ない演算量で画像を高品質に符号化できる。
図面の簡単な説明
[0044] [図 1]画像フレームの構成を表す図である。
[図 2]従来技術のブロック図である。
[図 3]変換によるエネルギーの集中を示すための図である。
[図 4]Intra4予測方向を示すための図である。
[図 5]Intral6予測方向を示すための図である。
[図 6]予測画素の傾斜に依存した有効成分の変換係数である。
[図 7]従来におけるフレーム内予測方向推定部のブロック図である。
[図 8]本発明における第 1の実施の形態のフレーム内予測方向推定部のブロック図で ある。 [図 9]本発明のフレーム内予測方向推定のフローチャートである。
[図 10]本発明における第 2の実施の形態のフレーム内予測方向推定部のブロック図 である。
[図 11]予測変換係数生成部のブロック図である。
[図 12]本発明における第 3の実施の形態のフレーム内予測方向推定部のブロック図 である。
[図 13]本発明を利用した情報処理装置のブロック図である。
[図 14]有効成分が DCの場合の変換係数 (DCT)である。
[図 15]有効成分が垂直の場合の変換係数 (DCT)である。
[図 16]有効成分が水平の場合の変換係数 (DCT)である。
符号の説明
[0045] 108 フレーム内予測部
200 フレーム内予測方向推定部
2001 コントローラ
2002 アダマール変換部
2003 フレーム内予測探索メモリ
2004 予測方向選択/イントラ MBタイプ選択部
発明を実施するための最良の形態
[0046] まず発明方式と従来方式 (JM方式)の違いを明らかにするために、従来方式のフレ ーム内予測方向推定の構成、ならびに動作を詳細に説明する。
[0047] フレーム内予測方向推定の機能は、フレーム内予測方向推定部 200が具備する。
[0048] 図 7を参照して従来方式のフレーム内予測方向推定部 200の構成を説明する。
[0049] 従来方式のフレーム内予測方向推定部 200は、フレーム内予測部 108、コントローラ
2001、アダマール変換部 2002、フレーム内予測探索メモリ 2003、予測方向選択/イン トラ MBタイプ選択部 2004で構成される。
[0050] フレーム内予測部 108は、コントローラ 2001から供給される推定予測方向および推 定イントラ MBタイプおよびフレームメモリ 105から供給される再構築画像を入力として
、フレーム内予測値を出力する。 [0051] アダマール変換部 2002は、入力 MBの画素値から予測値を減じた予測誤差を入力 とし、予測誤差信号をアダマール変換して、予測誤差アダマール変換係数を出力す る。
[0052] コントローラ 2001は、アダマール変換部 2002から供給される予測誤差アダマール変 換係数および符号量制御 107から供給される量子化パラメータを入力される。そして 、この入力された予測誤差アダマール変換係数および量子化パラメータから後述す るコストを計算して、フレーム内予測探索メモリ 2003に格納された最小予測方向コスト /イントラ MBタイプコスト/最良フレーム内予測方向/最良 MBタイプを更新あるいは参 照する。
[0053] 予測方向選択/イントラ MBタイプ選択部 2004は、フレーム内予測探索メモリ 2003に 格納された最小予測方向コスト/イントラ MBタイプコスト/最良フレーム内予測方向/ 最良 MBタイプを参照し、予測方向/イントラ MBタイプ/イントラ MBタイプコストを外 部に出力する。
[0054] 以上で、フレーム内予測方向推定部 200の構成の説明を終了する。続いてフレーム 内予測方向推定の詳細な動作を説明する前に、従来方式における Intra4MBおよび I ntral6MBでのフレーム内予測値の生成 (すなわちフレーム内予測部 108の出力）につ いて、レ、くつか例を示しておく。
[0055] Intra4MBでのフレーム内予測の一例として、図 4で示した垂直方向/水平方向/ DC のフレーム内予測に対応する 4x4ブロック予測値 pred4x4ldx (dir,x,y) { 0≤ dir≤8 ,0≤ x≤3、0≤ y≤3 }
の生成式を式 (1)-(3)に示す。
Figure imgf000017_0001
pred4x4idx (0,x,y) = rect (mbx + b4xidx + x, mby + b4yidx - 1) (1)
Figure imgf000017_0002
pred 4 4(Λ. (1， x, y) = rect {mbx + b4xidx一 1， mby + b4yjdx + y) (2)
Intra4MBの DC予沏 l(ored4dir=2)
pred 4x4 idx (2, x, y) = dc (3) 128 ·■■ if(mbx + b xtdx - 1 < 0 and mby + b4yldx - 1 < 0)
(∑ rec, ( nbx + b4xidx + x, mby + 4 ― 1)
+ ^ rec, ( nbx + b4xtdx - 1, by + b\yidx + 4) » 3,
dc =
■■ · else if (mbx + bAxidx— 1 > 0 and mby + b4yidx - 1 > 0)
+ Λ， mby ^- b4yidx - 1) + 2) » 2 … else if ( by + b4yidx— 1 > 0) (mbx + b4xidx一 1， mby + b4yidx 2) » 2… else
(4) . ただし、画像フレームの解像度を横 width画素、縦 height画素とし、現在の符号化対 象フレームの時刻を t、再構築した画像フレーム (参照フレーム)の画素値を rec (i,j) {0 t
≤i≤ width- 1, 0≤j≤ height- 1}、画像フレームにおける符号化対象 MBの左上角の座 標を (mbx,mby) {0≤mbx≤width_16、 0≤ mby≤ height- 16}、 MB内での符号化対象 4x 4ブロックのインデックスを idx {0≤idx≤15} (図 1の中央図参照)、インデックス idxの 4x 4ブロックの左上角の MB内部での座標を
(b4xidx , b4yidx){ ≤ b4xidx < 12, 0 < bAyidx≤ 12}
、前記 4x4ブロック内の 4x4ブロック内部の座標を (x，y) {0≤x≤3、 0≤y≤3}とする。また 、本明細における記号"〉〉 "および "くぐ'は、それぞれ算術右シフト、算術左シフトとす る。
[0056] 他の 4x4ブロックフレーム内予測方向に関しては、説明の簡略化のため本明細書に は記載しないが、他の予測方向の 4x4ブロックフレーム内予測値の生成式は従来技 術として挙げた非特許文献 1に記載の技術である。
[0057] Intra4MBと同様に、 Intral6MBにおけるフレーム内予測の一例として、図 5で示した 垂直方向/水平方向/ DCのフレーム内予測に対応する 16x16ブロック予測値 predl6x 16(dir,x,y) {0≤dir≤3、 0≤x≤15、 0≤y≤ 15}の生成式を式 (5)_式 (7)に示す
Figure imgf000018_0001
pred\ 6x\ 6(0， x, y) = rect (mbx + x, mby一 1) (5)
Figure imgf000019_0001
pred\ 6x16(1, x,y) = rect (mbx一 1， mby + y) (6)
Intral6MBの DC予沏 l(oredl6dir=2) pred\ 6x16(2, J , y) = dc (7)
Figure imgf000019_0002
ただし、符号化対象 MBの左上角の座標を (mbx,mby) {0≤ mbx≤ width- 16、 0≤mb y≤ height- 16}, MB内部の座標を (x,y){0≤x≤ 15、 0≤y≤15}とする。
[0058] なお Plane方向の予測値 (predl6xl6(3，x,y))の生成式は、説明の簡略化のため本明 細書には記載しなレ、が、 intral6MB平面予測方向の生成式は従来技術として挙げた 非特許文献 1に記載の技術である。
[0059] 以上説明した Intra4MBおよび Intral6MBともに、垂直方向フレーム内予測では予測 画素ブロックの予測画素の傾斜が垂直方向に同一であること、また水平方向フレー ム内予測では予測画素ブロックの予測画素の傾斜が水平方向に同一であること、ま た DCフレーム内予測では予測画素ブロックの予測画素の傾斜が平坦であることが確 認できる。すなわち、すべての予測画素値が同一であることが確認できる。
[0060] 以上で、 JM方式における Intra4MBおよび Intral6MBでのフレーム内予測値の生成 に関する簡単な例の説明を終了する。
[0061] 続いて、従来方式のフレーム内予測方向推定の詳細な動作を説明する。フレーム 内予測方向推定では、 4x4ブロックの最良予測方向推定、 Intra4MBコスト計算、 Intra 16MBコスト計算、イントラ MBタイプコスト計算および最良イントラ MBタイプと予測方向 の選択を行う。各処理を、定式的に以下で説明する。 [0062] まず、 4x4ブロックの最良予測方向推定を説明する。
[0063] 各 4x4予測方向 dir {0≤dir≤8}について、式 (9)の B4Cost(dir)を計算し、最小の B4C ostを 4x4ブロック最小予測方向コスト
MinB Cost idx
、これに対応する予測方向 dirを 4x4ブロック最良フレーム内予測方向 pred4dir(idx)と して保存する。
B Cost {dir ) = SA TDidx ( di ) + λ{ΟΡ) x bitlength {dir )
(9)
SATDldx
Figure imgf000020_0001
Teldx{dir) =
1 1 1 1 (eidx(dir,0,0) 1 l Π
1 1 - 1 - 1 1 一 1 一 1 1 - 1 - 1 1 eidl(dir, 2,0) -1 -1 1 1 -1 1 -1八 Λ( %3，0)
Figure imgf000020_0002
-1 1 -1
(11) eid dir,x, ) =
Figure imgf000020_0003
+x,b yldx +y)~ pred4x4ldx (dir,x,y)
(12)
(13) ここで src(i，j) {0≤i≤15，
0≤j≤ 15}は入力画像 MBの画素、 bitlength(dir)は予測方向 dirの可変長符号量の長 さを返す関数、 QPは MBの量子化パラメータ、式 (11)はアダマール変換である。ただ しゲインの補正が通常のアダマール変換と異なる。
[0064] 続いて Intra4MBコスト計算を説明する。
[0065] Intra4MBコスト Intra4MBCostは式 (14)で得られる。
Intra MBCost = MinBACostidx +24x (QP) (14) 続いて Intral6MBコスト計算を説明する。
Intral6MBコスト計算では、各 16x16予測方向 dir{0 dir≤3}について式 (15)の B16C ost(dir)を計算し、最小の B16Costを Intral6MBコスト Intral6MBCost、これに対応する 予測方向を 16x16ブロック最良フレーム内予測方向 dirl6として保存する。
15
B\6Cost{dir) = SATDAC ^ (dir) + SATDDC (dir) + (QP) x bitlength (dir) idx=0
(15)
SATDACidx{dir) = Teidx(dir,x,y)ト 17¾,ώ ( か， 0,0) |) » 1
x=0 y=0
SATDDC{dir) = (∑ | TDC(dir, x, y) |) » 1
x=°y=° (17)
TDC{dir) =
ΐ 1 1 1 Y7¾£>C(£//V,0,0) TeDC(dir,0,V) TeDC(dir,0,2) TeDC(dirfi,3)Y\ 1 1 1 1 1 —1 —1 TeDC(dir,\,0) TeDC{dir,\,\) TeDC(dir,\,2) TeDC{dirX ) 1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 TeDC(dir,2, ) TeDC{dirX\) TeDC(dir,2,2) TeDC(dir,2,3) 1 -1 -1 1
、1 -1 1 - 1 ){TeDC(dir,3,0) TeDC(dir,3,\) TeDC(dir,3,2) TeDC(dir,3,3) χΐ -1 1 -1
(18)
TeDC(dir) =
Te0(dir,0,0)»2 Te4(dir, 0,0) »2 7¾8(ίΛ>,0,0)»2 Teu(dir,0,0) » 2]
re,(c/i ,0,0) »2 Te5(dir, ,0) »2 Te9(dir, 0,0) »2 Te (dir, ,0)»2 (19)
Te2(dir,0,0)»2 Te6(dir, 0,0) »2 Tei0(dir, 0,0) »2 Teu( ir,0,0) »2
[Te3{dir,0,0)»2 Te^dir, 0,0) »2 Teu(dir, 0,0) »2 Tes(dir, 0,0) »2)
Teidx{dir) =
1 1 1 eidx(dir ,0,0) eldx(dir,0,\) eidx{dir,Q,2) ^ (^,0,3)丫 1 1 1 1
1 1 一 1 e^dir Q) eilb{dir,\,\) eidx(dir, 1,2) eldx(dir,l,3) 1 1 -1 -1
1 -1 -1 e^idir, 2,0) eldx(dir,2,\) eidx(dir, 2,2) elib(dir,2,3) 1 —1 —1 1
1 -1 1 -1人 ( ·，3，0) eldx(dir,3,\) eiibc(dir, 3,2) elib(dir,3,3)J{l -1 1 -1
(11) e (di , x, y) = src{bAxidx + x, bAyidx + y) - predl 6x16(dir,b4xldx + x,ろ 4 , y)
(20)
最後に、イントラ MBコスト計算および最良イントラ MBタイプと最良予測方向の選択 を説明する。
最良イントラ MBタイプ IntraMBTypeは式 (21)、イントラ MBタイプコスト IntraMBCostは 式 (22)で計算される。
Figure imgf000022_0001
外部に出力する予測方向には、式 (22)で選択された最良イントラ MBタイプに応じて 、各イントラ MBタイプでのフレーム内予測方向推定で得られた最良フレーム内予測 方向をセットする。
[0068] 以上で、従来方式のフレーム内予測方向推定の詳細な動作の説明を終了する。
[0069] 従来方式は、 1個の 4x4ブロックあたりに推定する 4x4ブロックフレーム内予測方向は
9方向、 1個の 4x4ブロックあたりに推定する 16x16ブロックフレーム内予測方向は 4方 向であるから、 1MBあたり合計で 208(16*(9+4))回ものアダマール変換が必要になる。 I ntral6MBの DC成分を含めると 212回となる。
[0070] 本発明は、画像品質を損なうことなぐフレーム内予測方向推定に利用する SATD の計算に必要なアダマール変換の回数を削減する技術を提供する。
[0071] 本発明について説明する。
[0072] まず、本発明の第 1の実施形態について説明する。本発明を用いた画像符号化装 置の構成は、フレーム内予測方向推定部 200の構成および動作のみが図 2の従来方 式と異なる。よって本実施形態では、フレーム内予測方向推定部 200の構成および動 作について説明する。
[0073] まず図 8を参照して本発明におけるフレーム内予測方向推定部 200の構成を説明 する。 [0074] 発明におけるフレーム内予測方向推定部 200は、従来方式のフレーム内予測部 10 8、コントローラ 2001、アダマール変換部 2002A/2002B、フレーム内予測探索メモリ 20 03、予測方向選択/イントラ MBタイプ選択部 2004に加えて、局所変換係数生成部 20 05、入力アダマール変換係数メモリ 2006、スィッチ SW2007を備える。
[0075] フレーム内予測部 108は、コントローラ 2001から供給される推定予測方向および推 定イントラ MBタイプおよびフレームメモリ 105から供給される再構築画像を入力として 、フレーム内予測値を出力する。
[0076] アダマール変換部 2002Aは、入力 MBの画素値を入力とし、入力 MBを 4x4画素でブ ロック分割した画像をアダマール変換して、この 4x4画素でブロック分割した画像のァ ダマール変換係数を入力アダマール変換係数メモリ 2006に供給する。
[0077] アダマール変換部 2002Bは、入力 MBの画素値からフレーム内予測部 108からの予 測値を減じた予測誤差を入力とし、この入力された予測誤差をアダマール変換して、 予測誤差アダマール変換係数を出力する。ただし、本実施形態ではアダマール変換 部 2002Aとアダマール変換部 2002Bとは異なる構成としている力 入力によって出力 を切り替え可能とするスィッチを新たに設けることで、 1つのアダマール変換部として 構成することも可能であることを付け加えておく。
[0078] 局所変換係数生成部 2005は、コントローラ 2001から供給される推定予測方向/推定 イントラ MBタイプに対応する予測値が局所的に変換可能であるか否力を判断し、局 所的に変換可能であれば予測値を局所的に変換し、予測アダマール変換係数を出 力する。
[0079] 入力アダマール変換係数メモリ 2006は、アダマール変換部 2002A力 供給される入 力アダマール変換係数を記憶し、記憶した入力アダマール変換係数を供給する。
[0080] SW2007は、コントローラ 2001から供給される推定予測方向および推定イントラ MBを 監視して、アダマール変換部 2002Bから供給される予測誤差アダマール変換係数、 あるいは局所変換係数生成部 2005を経由して供給される予測誤差アダマール変換 係数 (入力アダマール変換係数から予測アダマール変換係数を減じた値)をコント口 ーラ 2001に供給する。具体的には、コントローラ 2001から供給される推定予測方向お よび推定イントラ MBに対応する予測画像を、局所変換係数生成部 2005によって、局 所的に変換可能であれば、局所変換係数生成部 2005を経由して供給される予測誤 差アダマール変換係数をコントローラ 2001に供給し、そうでなければアダマール変換 部 2002Bから供給される予測誤差アダマール変換係数をコントローラ 2001に供給する
[0081] コントローラ 2001は、 SW2007から供給される予測誤差アダマール変換係数および 符号量制御 107から供給される量子化パラメータを入力とし、この入力からコストを計 算して、フレーム内予測探索メモリ 2003に格納された最小予測方向コスト/イントラ M Bタイプコスト/最良フレーム内予測方向/最良 MBタイプを更新あるいは参照する。
[0082] 予測方向選択/イントラ MBタイプ選択部 2004は、フレーム内予測探索メモリ 2003に 格納された最小予測方向コスト/イントラ MBタイプコスト/最良フレーム内予測方向/ 最良 MBタイプを参照し、予測方向/イントラ MBタイプ/イントラ MBタイプコストを外 部に出力する。
[0083] 以上で本発明におけるフレーム内予測方向推定部 200の構成の説明を終了する。
続いて図 9のフローチャートを参照して、本発明におけるフレーム内予測方向推定部 200の動作を説明する。
[0084] ステップ S1000Aでは、入力画像のアダマール変換係数である入力アダマール変換 係数 sTidx(x, y){ ≤idx≤\ 5, 0≤x≤3, 0≤y≤3} を式 (23)で計算する。また式 (17)の Intral6MBの TDCに対応するために入力ァダマー ル変換係数力 DC入力アダマール変換係数 sTDC(x,y) {0≤x≤3, 0≤y≤3}を式 (24) で計算する。 idx
(\ 1 1 Y (0,0) (0，1) ¾(0,2) ¾ (0,3)Yl 1 1
1 1 - 1 -1 ¾(1,0) (1，1) ¾(1,2) ¾(1,3) 1 - 1 一 1 (23) 1 一 1 一 1 1 ^(2,0) ¾(2,1) sidx{2,2) ίώ(2,3) 1 一 1 1 1 - 1 1 -1ノ ¾(3，0) ^(3,1) ί,Λ(3,2) ¾(3，3)人 1 1 一 1 sTDC =
2 ίΓ4(0,0)»2 ίΓ8(0,0)»2 «Γ12(0,0) » 2、 1 1 1 2 ίΓ5(0,0)»2 ΐΓ9(0,0)»2 ίΓ13(0,0)»2 1 - 1 2 ίΓ6(0，0) »2 5Γ10(0，0) »2 ίΓ14(0,0) »2 一 1 一 1
Figure imgf000025_0001
2 ίΓ7(0,0) »2 ίΓ„(0,0)»2 5Γ15(0,0)»2 一 1 1
(24) sidx (x, y) = src{b xidx + x, b4yiib + y) (25〉 ステップ S1001Aでは、 MB内の 4x4ブロックインデックスカウンタ idxおよび Intra4MBコ スト Intra4costを式 (26)，(27)でそれぞれ初期化する。 idx=0 (26) intra4cost = 24 x (QP) (27) ステップ S1002Aでは、 idxが 16未満かどうかを判定し、 idxが 16未満であれば続く処 理をステップ S1003A、そうでなければ続く処理をステップ S1010Aとする。
ステップ S1003Aでは、 MB内でインデックス idxに相当する 4x4ブロックの予測方向を 求めるために、推定方向カウンタ dir (カウンタの番号は実際の予測方向と一致させる ように動作させる)、 4x4ブロック最良予測方向 pred4dir(idx)、 4x4ブロック最良予測方 向コスト MinB4Cost(idx)を以下の式 (28)_(30)で初期化する。 dir=0 (28)
pred4di idx)=2(DC方向） （29)
MinB4Cost(idx)=∞ (30) ステップ S1004Aでは、推定方向カウンタ dirが 9未満かどうかを判定し、 dirが 9未満で あれば続く処理をステップ S1005A、そうでなければ続く処理をステップ S1009Aとする ステップ S1005Aでは、推定方向カウンタ dirの 4x4ブロックフレーム内予測方向の予 測画素ブロックが局所的に変換可能か否力を式 (31)で判断する。 ifidir = 0(垂直） or dir = 1(水平） or dir = 2(DC) flag\ = (31)
else flaglが 1であれば続く処理をステップ S 1006A、そうでなければ (flaglが 0であれば)続 く処理をステップ S 1007Aとする。
ステップ S 1006Aでは、予測方向カウンタ dirとインデックス idxに対応する 4x4ブロック フレーム内予測方向の予測画素ブロックの変換係数を、その予測方向に応じた式 (3 2)-(34)の局所的な変換を行レ、、予測アダマール変換係数 pT(x，y) {0≤x≤3, 0≤y≤ 3}を生成する。さらに続いて、式 (35)によって 4x4ブロック予測方向コスト B4Costを計算 する。
ステップ S 1006Aでは、予測方向カウンタ dirとインデックス idxに対応する 4x4ブロック フレーム内予測方向の予測画素ブロックの変換係数を、アダマール変換を利用する ことなぐその予測方向に応じた式 (32)_(34)で局所的に予測アダマール変換係数 pT( x,y) {0≤x≤3, 0≤y≤3}を生成する。さらに続いて、式 (35)によって 4x4ブロック予測 方向コスト B4Costを計算する。
dir=0(垂直の場合）
4 X {predAxAidx (0,0,0) + pred4x4idx (0,1,0)
+ pred4x4uix (0,2,0) + pred4x4idx ( ,3,0)) if(x = 0 and y = 0) 4 x (pred4x4idx (0,0,0) + pred4x4idx (0,1,0)
- pred xAidx (0,2,0) - predAx ^ (0,3,0)) else if (x = 1 and y = ) pT(x,y) = 4 x (pred4x4idx (0,0,0)一 pred x tdx (0,1,0)
一 pred xAidx (0,2,0) + pred x idx (0,3,0)) else if(x = 2 and y = 0) 4 x {pred x idx (0,0,0) - pred xAidx (0,1,0)
+ predAx idx (0,2,0) - pred4x4ldx (0,3,0)) else if(x = 3 and y = 0) 0 … else
(32) dir=l の 合) 4 x {pred x idx (1,0,0) + pred 4x4 idx(l,0,l)
+ pred 4x4 idx (1,0,2) + pred4x4ldx(\,0,3)) if(x = 0 and y = 0) 4 x (pred4x4idx (1,0,0) + pred4x4idx(W)
- pred xAidx (1,0,2) - pred xAidx (1,0,3)) else if (x = 0 and y = l) pT(x,y) = 4 x (pred4x4idx (1,0,0) - pred4x4idx (1,0,1)
- pred x idx (1,0,2) + predAxAidx (1,0,3)) else if (x = 0 and y = 2) 4 x (pred4x4idx (1,0,0) - pred4x4ldx (1,0,1)
+ pred4x4idx (1,0,2) - /?rec 4x4iifc (1,0,3)) else if (x = 0 and y = 3) 0 ·■· else
(33) dir=2(DCの場合)
16 x pred4x4idx (2,0,0) … if(x = 0 and y = ) pT(x,y) = (34)
0 else
B4Costの計算
BACost = ((Z I sTidx (x, y) - pT(x,ヌ） |) » 1) + (QP) x bitlength (dir)
(35) なお、式 (32)-(34)より、アダマール変換を利用することなく予測画素ブロックの変 換係数が得られることが確認できる。また、式 (35)の第 1項の値が式 (10)の SATDの値 に対応する。
[0088] ステップ S1007Aでは、従来方式と同様に 4x4ブロック予測方向コスト B4Costを式 (9) で計算する。
[0089] ステップ S1008Aでは、ステップ S1006あるいはステップ S1007Aで得られた 4x4ブロッ ク予測方向コスト B4Costの値により、 4x4ブロック最良予測方向 pred4dir(idx)および 4x 4ブロック最良予測方向コスト MinB4Cost(idx)を式 (36)と (37)で更新する。さらに続いて ，. ハ 、 [ · · · if{BACost < MinBACosHidx))
pred dir{idx) = \ 、 ノノ （36)
I pred dir ndx ) ·■■ else {B^Cost ■■■ if(B4Cost < MinB4Cost(idx))
MinBACost{idx) = \ (37)
[MinB4Cost(idx) . · · else ステップ S1009Aでは、 idxを 1インクメントし、さらに式 (38)により Intra4Costを更新し、 ステップ S1002Aに移る。 intra4Cost = intra4Cost + MinBACost{idx) (38) ステップ S1010Aでは、 16x16ブロック最良フレーム内予測方向 dirl6を求めるために Intral6MBコスト intral6Cost 16x16ブロック最良フレーム内予測方向 dirl6、推定予 測方向カウンタ dirを以下の式 (39H41)で初期化する。 intra 16Cost =∞ (39)
dir16=2(DC方向） （40)
dir =0 (41)
ステップ S1011Aでは、推定方向カウンタ dirが 4未満かどうかを判定し、 dirが 4未満で あれば続く処理をステップ S1012A、そうでなければ続く処理をステップ S1016Aとする
[0090] ステップ S1012Aでは、推定方向カウンタ dirの 16x16ブロックフレーム内予測の予測 画素ブロックが局所的に変換可能か否か式
(42)で判断する。
― 「1 … = 0(垂直） or rf/r = 1ί水平） or か = 2(DC)
flag! = < (42；
[0 … else flag2が 1であれば続く処理をステップ S1013A、そうでなければ (flag2が 0であれば)続 く処理をステップ S1014Aとする。
[0091] ステップ S1013Aでは、予測方向カウンタ dirに対応する 16x16ブロックフレーム内予 測方向の予測画素ブロックの変換係数を、アダマール変換を利用することなぐその 予測方向に応じて式 (43)-(48)を用いて、 MB内部の各 4x4ブロックの予測アダマール 変換係数 pTidx(x, y){ ≤idx≤\ 5, 0≤x≤3, 0≤y≤3} および式 (24)に対応する DC予測アダマール変換係数 pTDC(x，y) {0≤x≤3, 0≤y≤3} を生成する。さらに続いて、式 (50)によって 16x16ブロック予測方向コスト B16Costを計 算する。
dir=0(垂直の場合）
4 X {Pidx (0,0,0) + Pidx (0,1,0) + pidx (0,2,0) + pidx (0,3,0))
.. · if(x = 0 and y = d)
4 x (pidx (0,0,0) + pldx (0,1,0) - pidx (0,2,0) - pidx (0,3,0))
•， · else if x = 1 and y = )
pTidx (x,y) = 4 x {pidx (0,0,0) - pidx (0,1,0) - pidx (0,2,0) + pldx (0,3,0))
.. · else if(x = 2 and y = 0)
4 x {pidx (0,0,0) - Pldx (0,1,0) + pidx (0,2,0)― Pidx (0,3,0))
.. · else if {x = 3 and y = )
0 … else
(43)
Figure imgf000029_0001
(44) dir=l の 合) dsp 0
(8t
(0 = puoo = x)fi
0
{Q = puOQ = x)fi , . · (o'O'） md x 9 \
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000030_0002
( = i pUD 0 = X)fldSp · · ·
((ε'0'I) md― ( o'l) d + (t'O'l) 一 (o'o ) ^d) x f
Figure imgf000030_0003
((ε'0'l) md + ( o'l) d - ( o'l) md一 (o'O'l) md) x
(\ = /( puv o = x)fidsp ' , '
((e'o'O d一 (乙 ΌΊ) d一 (ro'i) + (ο'ο'ι) ψ ' χ ρ
(Q = ^(puvo = χ)β ■■■
((ε'θ'ΐ) + (3'ο'ΐ) d + (t'o'l) md + (o'O'l) ) x t
080fiO/SOOldf/X3d 83 90 0/900Z OAV 15
B\6Cost = ^ DACidx + DDC + A(QP) x bitlength (dir)
DAC^idir) = (∑∑\ sTidx(x, y) - pTidx(x, y)ト | s (0,0) - p (0，0) |) » 1
(51 )
DDC = (∑∑\ sTDC(x, y)― pTDC(x, y) |) » 1
(52) なお、式 (43)_(48)より、アダマール変換を利用することなく予測画素ブロックが局所 的に変換されることが確認できる。また、式 (51)は式 (16)の SATDACに対応し、式 (52) は式 (17)の SATDCに対応する。
[0092] ステップ S1014Aでは、従来方式と同様に 16x16ブロック予測方向コスト B16Costを式 (15)で計算する。
[0093] ステップ S1015Aでは、ステップ S1013Aあるいはステップ S1014Aで得られた 16x16ブ ロック予測方向コスト B16Costの値により、 16x16ブロック最良予測方向 dirl6および Int ral6MBコスト intral6Costを式 (53)と (54)で更新する。さらに dirを 1インクリメントしてステ ップ S1011Aにうつる。
ost) t < intral6Cost)
Figure imgf000031_0001
ステップ S1016Aでは、従来方式と同様に、最良イントラ MBタイプ IntraMBTypeを式（ 21)、イントラ MBタイプコスト IntraMBCostを式 (22)で計算する。外部に出力する予測 方向には、式 (21)で選択された最良イントラ MBタイプに応じて、各イントラ MBタイプで のフレーム内予測方向推定で得られた最良フレーム内予測方向をセットする (最良ィ ントラ MBタイプが Intral6MBであれば dirl6を、そうでなければ pred4dir(idx) {0≤ idx≤ 15}をセットする)。 traAMBCost < Intra 6MBCost) IntraMBType (21)
Figure imgf000032_0001
[intraAMBCost · · · if (IntraAMBCost < IntraX 6MBCost)
IntraMBCost = \ ' (22)
[Intral 6MBCost ■■· else 以上で本発明におけるフレーム内予測方向推定部 200の動作の説明を終了する。
[0094] 本発明によると、垂直方向/水平方向/ DCのフレーム内予測の予測方向推定にお レ、てアダマール変換 (行列計算が必要な通常のアダマール変換)を利用することなく SATDを計算できる。
[0095] この結果フレーム内予測推定での SATD計算に伴うアダマール変換の回数は、ァダ マール変換が必要な 4X4ブロックフレーム内予測方向が 6(9-3)方向、アダマール変換 が必要な 16x16ブロックフレーム内予測方向が 1(4-3)方向、入力信号のアダマール変 換が一回であるから、 1MBあたり合計で 128(16*(6+1+1))回でよい。なお、 Intral6MB の DC成分を含めると 130回となる。
[0096] 本発明の 128回と従来方式の 208回と比較すると、約 38%の演算回数削減である。本 発明は、画質を損なうことなぐ従来方式よりも少ない計算量で画像を符号化できる。
[0097] 以上によって第 1実施形態の説明を終わる。
[0098] 次に、本発明における第 2の実施形態について説明する。第 1の実施形態では、垂 直方向/水平方向/ DCのフレーム内予測方向推定においては、入力画素ブロックお よび予測画素ブロックをそれぞれ独立にアダマール変換して、その差分から SATDを 計算し (以後、変換領域差分方式と呼ぶ)、その他のフレーム内予測方向推定におい ては、入力画素ブロックと予測画素ブロックの画素値の差分をアダマール変換して S ATDを計算 (以後、空間領域差分方式と呼ぶ)する。つまり、第 1実施形態は、空間領 域差分方式と変換領域差分方式を適応的に使レ、分けてレ、る。
[0099] 装置の構成をより単純にするために、常に変換領域差分方式を利用して、第 1実施 形態と同等の機能を実現する発明の第 2実施形態の構成を図 10に示す。
[0100] 第 2実施形態における発明のフレーム内予測方向推定部 200は、従来方式のコント ローラ 2001、アダマール変換部 2002、フレーム内予測探索メモリ 2003、予測方向選 択 /イントラ MBタイプ選択部 2004に加えて、局所変換係数生成部 2005、入力ァダマ ール変換係数メモリ 2006、スィッチ SW2007、予測変換係数生成部 2008を備える。
[0101] アダマール変換部 2002は、入力 MBの画素値を入力とし、入力 MBを 4x4画素でブロ ック分割した画像をアダマール変換して、 4x4画素でブロック分割した画像のァダマ ール変換係数を入力アダマール変換係数メモリ 2006に供給する。
[0102] 局所変換係数生成部 2005は、コントローラ 2001から供給される推定予測方向/推定 イントラ MBタイプに対応する予測値が局所的に変換可能であるか否力、を判断し、局 所的に変換可能であれば、予測値を局所的に変換して、計算の結果を予測ァダマ ール変換係数として SW2007に供給する。
[0103] 図 11に示すように、予測変換係数生成部 2008の内部は、フレーム内予測部 108とァ ダマール変換部 2002で構成される。フレーム内予測部 108は、供給される予測方向 およびイントラ MBタイプおよび再構築画像を入力として、フレーム内予測値を出力 する。フレーム内予測値は、アダマール変換部 2002によってアダマール変換されて、 変換されたフレーム内予測値は予測アダマール変換係数として SW2007に供給する
[0104] アダマール変換部 2002は、入力 MBの画素値を入力とし、入力 MBを 4x4画素でブロ ック分割した画像をアダマール変換して、 4x4画素でブロック分割した画像のァダマ ール変換係数を入力アダマール変換係数メモリ 2006に供給する。
[0105] 入力アダマール変換係数メモリ 2006は、アダマール変換部 2002A力 供給される入 力アダマール変換係数を記憶し、記憶した入力アダマール変換係数を供給する。
[0106] SW2007は、コントローラ 2001から供給される推定予測方向および推定イントラ MBを 監視して、局所変換係数生成部 2005によって、推定予測方向および推定イントラ MB に対応する予測値を局所的に変換可能であれば、局所変換係数生成部 2005から供 給される予測アダマール変換係数を接続し、入力アダマール変換係数との差分をコ ントローラ 2001に供給する。一方、局所変換係数生成部 2005によって局所的な変換 が可能でなければ、予測変換係数生成部 2008から供給される予測アダマール変換 係数を接続し、入力アダマール変換係数との差分をコントローラ 2001に供給する。
[0107] コントローラ 2001は、供給される予測誤差アダマール変換係数 (予測アダマール変 換係数と入力アダマール変換係数の差分）および符号量制御 107から供給される量 子化パラメータを入力とし、この入力からコストを計算して、フレーム内予測探索メモリ
2003に格納された最小予測方向コスト/イントラ MBタイプコスト/最良フレーム内予測 方向/最良 MBタイプを更新あるいは参照する。
[0108] 予測方向選択/イントラ MBタイプ選択部 2004は、フレーム内予測探索メモリ 2003に 格納された最小予測方向コスト/イントラ MBタイプコスト/最良フレーム内予測方向/ 最良 MBタイプを参照し、予測方向/イントラ MBタイプ/イントラ MBタイプコストを外 部に出力する。
[0109] 以上で第 2の実施形態におけるフレーム内予測方向推定部 200の構成の説明を終 了する。続いて、第 2実施形態における発明のフレーム内予測方向推定部 200の動 作を説明する。
[0110] 第 2の実施形態での発明の動作は、第 1実施形態で示した図 9のフローチャートで のステップ S1007Aとステップ S1014Aとのみに変更が必要である。よって第 2の実施形 態での発明の動作は、図 9のステップ S1007A/S1014Aを以下で説明するステップ S10 07B/ステップ S1014Bに置き換えればよい。従って、ステップ S1007B/ステップ S1014B のみを説明する。
[0111] ステップ S1007Bでは、予測方向カウンタ dirとインデックス idxに対応する 4x4ブロック フレーム内予測方向の予測アダマール変換係数 pT(x,y) {0≤x≤3, 0≤y≤3}を式 (55 )によって生成する。さらに続いて、式 (35)によって 4x4ブロック予測方向コスト B4Cost を計算する。
Figure imgf000034_0001
(55)
ただし、 p4idx ai , x, y) = pred 4x4idx {dir, x, y) とする。
ステップ S1014Bでは、予測方向カウンタ dirに対応する 6x16ブロックフレーム内予測 方向の予測アダマール変換係数 pTldx(x,y){ ≤idx≤\5, 0≤x≤3, 0≤y≤3}
と DC予測アダマール変換係数 pTDC(x,y) {0≤x≤3, 0≤y≤3}をそれぞれ式 (56)(57) 生成する。さらに続いて、式 (50)によって 16x16ブロック予測方向コスト B16Costを計算 する。
p , >=
1 1 1 Pl4x(dir, 0,0) pldx(dir,0,^) 1 1 1 1 1 1 -1 pldx(dir, 1,3) 1 1 -1 -1 1 一 1 一 1 pldx(dir, 2,0) pldx{dir,2,\) piib(dir, 2,2) pidx(dir, 2,3) 1 -1 -1 1 1 -1 1 , U,0) pldx(dir, ,1) p^idi I) pidx(dir, 3,3) 1 -1 1 -1
(56) pTDC =
Ί 1 1 l Y :0,0)» 2 ρΓ4(0,0) »2 ρΓ8(0,0)»2 ρΓ12(0,0) »2 1 1 1 1
1 1 -1 -1 ρΤ^Ο,Ο)»! pT5(0,Q)»2 pT9(0,0)»2 pTi3(0,0)»2 1 1 -1 -1
1 -1 -1 1 pT2{0,0)»2 ρΤ6φ,0)»2 ρΓ10(0,0)»2 pTu(0,0)»2 1 -1 -1 1
、1 -i 1 -iJ、 pT3(0,0)»2 Γ7(0,0)»2 ^ru(0,0)»2 ρΓ15(0,0)»2 1 -1 1 -1
(57)
ただし、式 (57)の右シフトにより、 Intral6MBの Plane方向の評価値 B16Cost(3)は、実 施形態 1の B16Cost(3)と値が完全一致しないが、フレーム内予測方向の推定精度は 、ほとんど変わらない。
[0113] 以上で、第 2実施形態のおける発明の動作の説明を終わる。
[0114] 本発明の第 2の実施形態を用いると、第 1実施形態と同様に、画質を損なうことなぐ 従来方式よりも少ない計算量で、画像を符号化できる。
[0115] 次に、本発明における第 3の実施形態について説明する。
[0116] 上述した第 2の実施形態では、 1つの局所変換係数生成部 2005と 1つの予測変換 係数生成部 2008とを使い回して予測アダマール変換係数を計算する構成であった。 し力、しながら、各フレーム内予測方向に特化した複数の局所変換係数生成部および 予測変換係数生成部を備える構成も可能である。
[0117] 図 12は、第 3の実施の形態を示すフレーム内予測方向推定部 200のブロック図であ る。図 12は、各フレーム内予測方向に特化した複数の局所変換係数生成部 2005お よび予測変換係数生成部 2008を備えた構成である。 [0118] 本実施の形態の場合、第 1実施形態および第 2実施形態よりも装置は大規模になる 力 垂直方向/水平方向/ DC以外の計算に時間の力かるフレーム内予測値の生成と アダマール変換をすベて並列に実行できるので、フレーム内予測方向推定部 200の 動作が高速になる。
[0119] 本実施の形態を用いると、第 1実施形態および第 2実施形態と同様に、画質を損な うことなぐ従来方式よりも少ない計算量で画像を符号ィ匕することができる。
[0120] 次に、本発明における第 4の実施の形態について説明する。上述した実施の形態 では、フレーム内予測画素ブロックのフレーム内予測変換係数の局所計算をフレー ム内予測方向に基づいて計算する場合について述べた。本実施の形態は、フレーム 内予測方向の代わりに、フレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値を用い た場合について説明する。
[0121] 本実施の形態の場合、前記画素値が垂直方向に同一な場合、水平成分の変換係 数に局所的に変換し、前記画素値が水平方向に同一な場合、垂直成分の変換係数 に局所的に変換し、前記画素値が全て同一な場合、 DC成分の変換係数に局所的 に変換する。
[0122] さらに上述した実施の形態でおいては、輝度信号のフレーム内予測方向推定の場 合について述べた。し力しながら、本発明は、予測画素ブロックの予測画素の傾斜が 垂直方向に同一である、あるいは予測画素ブロックの予測画素の傾斜が水平方向に 同一である、あるいは予測画素ブロックの予測画素の傾斜が平坦であるフレーム内 予測方向を利用する色差信号のフレーム内予測方向推定に関しても適用することが できる。
[0123] また、上述した実施の形態においては、 SATDに用いる変換のブロックのサイズが 4x 4画素である場合を述べた。しかしながら、本発明は 4x4画素ブロックに限らず、 8x8画 素ブロックあるいは 16x16画素ブロックなどのブロックサイズにも適用可能である。
[0124] さらに、上述した実施の形態においては、フレーム内予測方向推定に用いる SATD に利用する変換がアダマール変換である場合について述べた力 本発明はァダマ ール変換に限らず式 (58)の整数精度 DCTなどの変換においても適用可能である。 1 1 1 Ye(0,0) e(0,l) e(0,2) e(0,3)Yl 2 1 1
T = 2 1 小- 2 e(l,0) e(l,l) e(l,2) e(l,3) 1 1 -1 - (58)
~ 1 -1 -1 1 e(2,0) e(2，l) e(2,2) e(2,3) 1 —1 —1 2
、1 -2 2 - lj (3，0) e(3,l) e(3,2) e(3,3)j{l -2 1 一】 例えば DCプロック以外の SATD計算に利用する変換を式 (58)の整数精度 DCTとし た場合、上述した実施の形態での式 (10)、（11)、（16)、（23)、（32)、（33)、（35)、（43)、 (45) 、（51)、（55)、（56)を、以下の式 (10B)、（11B)、（16B)、（23B)、
(32B)、（33B)、（35B)、（43B)、（45B)、（51B)、（55B)、（56B)に変更する必要がある。
SATDldx = g{x,y) Teidx{dir,x,y) |) » 1
x=0 y=
1 1 1 1 \(eldx{dir,0fi) eidx(dir, 0,1) eiix(dir,Q,2) (ίΛτ，0，3)Υΐ 1 1
2 1 -1 eidt(dir, 1,0) eidx{dirX\) edc(dir,\,2) eidt(dir,l,3) 1 1 -1 -2 1 一 1 一 1 eidt(dir, 2,0) eilb{dir,2,\) eidx(dir, 2,2) eilb(dir, 2,3) 1 -1 -1 2
1 -2 2 — 1人 Wか， 3，0) eidx(dir,3,\) eilb(dir, 3,2) e^(dir,3,J)八 1 -2 1 -1
(11B)
SATDACidx(dir) =
(∑∑ I g(x, y) x ¾ (dir, x, y)ト | g(0,0) x Te^ (dir,0, ) |) » 1
x=0 y=0 (16B) =
Figure imgf000037_0001
asp ··· o
((ο'ε'ο) md一 (ot'o) Ψ'"ΤΛ (ο'ι'ο) ψ ' て- (ο'ο'ο) ψ,α) χ
((Ot'O) ' + (Ot'O) md一 (O'I'O) md - (O'O'O) x
Figure imgf000038_0001
((ο'ε'ο) md x Z― (Ot'O) ^ - (O'I'O) md + (O'O'O) w'd x ζ) x t
(0 = ^ pw» 0 = x)fi …
((0'£'0) Ψ'ά + (O'Z'O) md + (O'I'O) d + (O'O'O) ^d) x
(aee)
=
Figure imgf000038_0002
(age)
{■ίψ) t≠u {JQ)Y + (i « (I (( 'χ)χά - (/ 'χ) ψί ί) χ 'x)S I X X》 = isoj^q
(aze)
ds\d ··· o
(θ = ίί puO ζ = χ)/ι ds ((Ot'O)
Figure imgf000038_0003
― (Ot'O) xz +
(O'I'O) ^ x^p^d xZ- (O'O'O) ^^p^-id) x ^
(θ = /( p az = x)/idsp • - - ((Ot'O) m^P^d + (ot'0) ψ 'ャ ρ3Μί―
Figure imgf000038_0004
(0 = ίί puo \ = x)fi ay/a ((Ot'O) W! X^p3^d z- (Ot'O) ψιャ - (O'I'O)
Figure imgf000038_0005
x ζ) x
(0 = "り 0 = χ)β • · ' ((Ο'ε'θ) ^ x p^d + (Ot'O) v'^p3 d +
Figure imgf000038_0006
080CZ0/S00Zdf/X3d 9S M90Z.0/900Z OAV (993)
Figure imgf000039_0001
(SSQ)
Figure imgf000039_0002
(SIS)
I « (I ( r'ld - (O'O) :り x (O'O)S I -I ((^ ^)mld - ^ ' 1 ¾ x 'x)2 | ^
， Ζ ί
Figure imgf000039_0003
080CZ0/S00idf/I3d ζε 1-T90.0/900Z OAV f 1 3/5 1 3/5、
3/5 2/5 3/5 2/5
(59)
g(i ) =
1 3/5 1 3/5
3/5 2/5 3/5 2/5 ただし g(i,j)は式 (58)の整数精度 DCTによる変換成分のゲインを補正するパラメータ であり、式 (59)の値限りではない。例えば量子化マトリクスを符号ィ匕器が利用するので あれば、これを加味した値としてもよい。
[0125] さらに上述した実施の形態においては、フレーム内予測方向推定に用いる SATDに 利用する変換がアダマール変換である場合について述べたが、本発明は、式 (60)で 定義される 2次元 DCTにおいて N=4の 4x4DCT式 (61)を利用した場合でも適用可能で ある。 τ, 、 2 ( ヽ ゝ 2, ( ヽ （2 +1) (2γ + \)νπ
T(u, v) =— C(M) (V)2j e(x' y) cos ~~ ~ cos-
IN 2N
Figure imgf000040_0001
(61)
[0126] これは DCTの変換係数力 図 14- 16に示すように、図 6のアダマール変換の変換係 数と同様に、有効成分の変換係数が予測画素の傾斜に依存しているからである。
[0127] さらには上述した実施の形態においては、上述した説明からも明らかなように、ハー ドウエアで構成することも可能である力 コンピュータプログラムにより実現することも 可能である。
[0128] 図 13は、本発明による動画像符号化装置をインプリメントした情報処理システムの 一般的ブロック構成図である。
[0129] 図 13に示す情報処理システムは、プロセッサ A1001 ,プログラムメモリ A1002,記憶 媒体 A1003および A1004からなる。記憶媒体 A1003および A1004は、別個の記憶媒体 であってもよいし、同一の記憶媒体からなる記憶領域であってもよい。記憶媒体とし ては、ハードディスク等の磁気記憶媒体を用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロックに分 割し、この分割された画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域でフレ ーム内予測する画像符号ィヒ装置であって、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックをフレーム内予測の特性に基づいて局所 的に変換する局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と を有することを特徴とする画像符号化装置。
[2] 前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測の方向である場合、前記局所変換手 段は、
前記フレーム内予測の方向が垂直である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が水平である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が平坦である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する
ことを特徴とする請求項 1に記載の画像符号化装置。
[3] 前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値 である場合、前記局所変換手段は、
前記画素値が垂直方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が水平方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が全て同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを 1個の D C成分の変換係数に局所的に変換する
ことを特徴とする請求項 1に記載の画像符号化装置。 [4] 前記変換手段は、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換を用いて変換すること
を特徴とする請求項 1に記載の画像符号化装置。
[5] 入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィヒ装置であって、
前記 NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、 フレーム内予測方向が垂直である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 N個 の水平成分の変換係数に局所的に変換する第 1の局所変換手段と、
フレーム内予測方向が水平である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 M個 の垂直成分の変換係数に局所的に変換する第 2の局所変換手段と、
フレーム内予測方向が平坦である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 1個 の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と を具備することを特徴とする画像符号化装置。
[6] 前記変換手段は、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換を用いて変換すること
を特徴とする請求項 5に記載の画像符号化装置。
[7] 入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィヒ装置であって、
前記 NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素ィ直が垂直方向に同 一であるフレーム内予測画素ブロックを、 N個の水平成分の変換係数に局所的に変 換する第 1の局所変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が水平方向に同 一であるフレーム内予測画素ブロックを、 M個の垂直成分の変換係数に局所的に変 換する第 2の局所変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値がすべて同一であ るフレーム内予測画素ブロックを、 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と を具備することを特徴とする画像符号化装置。
[8] 前記変換手段は、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換を用いて変換すること
を特徴とする請求項 7に記載の画像符号ィヒ装置。
[9] 画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロックに分 割し、この分割された画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域でフレ ーム内予測する画像符号ィヒ方法であって、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換ステップと、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロックをフレーム内予測の特性に基づいて局所 的に変換する局所変換ステップと、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出ステップ と
を有することを特徴とする画像符号化方法。
[10] 前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測の方向である場合、前記局所変換ス テツプは、
前記フレーム内予測の方向が垂直である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が水平である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が平坦である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する ステップであることを特徴とする請求項 9に記載の画像符号化方法。
[11] 前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値 である場合、前記局所変換ステップは、
前記画素値が垂直方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が水平方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が全て同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを 1個の D C成分の変換係数に局所的に変換する
ステップであることを特徴とする請求項 9に記載の画像符号化方法。
[12] 前記変換ステップは、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換のいずれかを用いて変換するステ ップであること
を特徴とする請求項 9に記載の画像符号化方法。
[13] 入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィヒ方法であって、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換ステップと、 フレーム内予測方向が垂直である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 N個の 水平成分の変換係数に局所的に変換する第 1の局所変換ステップと、
フレーム内予測方向が水平である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 M個 の垂直成分の変換係数に局所的に変換する第 2の局所変換ステップと、
フレーム内予測方向が平坦である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 1個 の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換ステップと、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出ステップ と
を有することを特徴とする画像符号化方法。 [14] 前記変換ステップは、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換のいずれかを用いて変換するステ ップであること
を特徴とする請求項 13に記載の画像符号化方法。
[15] 入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィヒ方法であって、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換ステップと、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が垂直方向に同一 であるフレーム内予測画素ブロックを、 N個の水平成分の変換係数に局所的に変換 する第 1の局所変換ステップと、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が水平方向に同一 であるフレーム内予測画素ブロックを、 M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換 する第 2の局所変換ステップと、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値がすべて同一であ るフレーム内予測画素ブロックを、 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換ステップと、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出ステップ と
を有することを特徴とする画像符号化方法。
[16] 前記変換ステップは、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換のいずれかを用いて変換するステ ップであること
を特徴とする請求項 15に記載の画像符号化方法。
[17] 画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロックに分 割し、この分割された画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域でフレ ーム内予測する画像符号化装置のプログラムであって、前記プログラムは前記画像 符号化装置を、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロックをフレーム内予測の特性に基づいて局所 的に変換する局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と して機能させることを特徴とするプログラム。
[18] 前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測の方向である場合、前記局所変換手 段は、
前記フレーム内予測の方向が垂直である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が水平である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記フレーム内予測の方向が平坦である場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブ ロックを 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する
局所変換手段として機能させることを特徴とする請求項 17に記載のプログラム。
[19] 前記フレーム内予測の特性がフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値 である場合、前記局所変換手段は、
前記画素値が垂直方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを N個の水平成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が水平方向に同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを M個の垂直成分の変換係数に局所的に変換し、
前記画素値が全て同一な場合、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを 1個の D C成分の変換係数に局所的に変換する
局所変換手段として機能させることを特徴とする請求項 17に記載のプログラム。
[20] 前記変換手段は、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換を用いて変換する変換手段として 機能させること を特徴とする請求項 17に記載のプログラム。
入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィ匕装置のプログラムであって、前記プログラムは前記 画像符号化装置を、
前記 NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、 フレーム内予測方向が垂直である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 N個 の水平成分の変換係数に局所的に変換する第 1の局所変換手段と、
フレーム内予測方向が水平である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 M個 の垂直成分の変換係数に局所的に変換する第 2の局所変換手段と、
フレーム内予測方向が平坦である NxM画素のフレーム内予測画素ブロックを、 1個 の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数とを比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と して機能させることを特徴とするプログラム。
前記変換手段は、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換を用いて変換する変換手段として 機能させること
を特徴とする請求項 21に記載のプログラム。
入力画像フレームを水平 N画素、垂直 M画素とする複数の NxM画素の画素ブロック に分割し、前記 NxM画素の画素ブロックを過去に再構築した隣接画素から空間領域 でフレーム内予測する画像符号ィ匕装置のプログラムであって、前記プログラムは前記 画像符号化装置を、
NxM画素の入力画素ブロックを NxM個の変換係数に変換する変換手段と、 NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が垂直方向に同一 であるフレーム内予測画素ブロックを、 N個の水平成分の変換係数に局所的に変換 する第 1の局所変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値が水平方向に同 一であるフレーム内予測画素ブロックを、 M個の垂直成分の変換係数に局所的に変 換する第 2の局所変換手段と、
NxM画素のフレーム内予測画素ブロック内の予測画素の画素値がすべて同一であ るフレーム内予測画素ブロックを、 1個の DC成分の変換係数に局所的に変換する第 3の局所変換手段と、
前記入力画素ブロックの変換係数と各フレーム内予測方向のフレーム内予測画素 ブロックの変換係数を比較して最良のフレーム内予測方向を検出する検出手段と して機能させることを特徴とするプログラム。
[24] 前記変換手段は、
DCT、整数精度 DCT、あるいはアダマール変換を用いて変換する変換手段として 機能させること
を特徴とする請求項 23に記載のプログラム。
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