WO2012164902A1 - 画像符号化装置、画像符号化方法及び画像符号化プログラム、並びに画像復号装置、画像復号方法及び画像復号プログラム - Google Patents

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    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103—Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/11—Selection of coding mode or of prediction mode among a plurality of spatial predictive coding modes

Definitions

  • the present invention relates to image coding and decoding technology, and more particularly to intra-screen coding and decoding technology.
  • MPEG-4 AVC which is an international standard for moving picture coding
  • Intra prediction is to create a predicted image of a processing target block by duplicating a decoded sample value adjacent to the processing target block in a designated prediction direction.
  • nine types of prediction directions shown in FIGS. 1A and 1B are defined, and an appropriate prediction direction is transmitted by transmitting the mode number of the intra prediction mode indicating the prediction direction in each block. It is configured to specify.
  • ⁇ ⁇ Predictive image quality can be improved by extending the number of prediction direction definitions.
  • symbol 201 of Fig.2 (a) shows the example of a definition of 17 types of prediction directions
  • symbol 202 of FIG.2 (b) shows the example of a definition of 34 types of prediction directions.
  • an increase in the number of definitions in the prediction direction leads to an increase in the amount of transmission information in the intra prediction mode.
  • the proportion of the intra prediction mode in the total amount of generated codes increases, so the need for an efficient transmission method increases.
  • Patent Document 1 describes means for reducing the code amount of the intra prediction mode by reducing the total number of intra prediction modes to be transmitted.
  • the method of Patent Literature 1 scans the intra prediction modes of a plurality of blocks for a predetermined integration unit, and when all the intra prediction modes in the integration unit are the same, one intra prediction mode for each integration unit. Is transmitted to reduce the in-screen prediction mode to be transmitted.
  • an intra prediction mode occurrence probability model that assumes that the same intra prediction mode as the intra prediction mode of the block adjacent to the encoding target block of the image is likely to be selected in the encoding target block.
  • the intra prediction mode is encoded on the assumption of In reality, however, the intra-prediction mode generation distribution varies from block to block, so that encoding with the same probability model set for all blocks always achieves more efficient encoding of the intra-prediction mode. difficult.
  • Patent Document 1 Since the method of Patent Document 1 does not consider the frequency of occurrence of the intra prediction mode of each block, the above-mentioned problem is still not solved.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an image coding technique capable of reducing the amount of generated codes in the intra prediction mode and further improving the coding efficiency. .
  • an image encoding apparatus encodes an image signal using an intra-screen prediction mode selected from a plurality of intra-screen prediction modes on a block basis and selects the image signal.
  • An image encoding device that encodes information for specifying a predicted intra prediction mode, an intra prediction mode selection unit (509) for selecting an intra prediction mode of an encoding target block, and encoding
  • An intra-screen prediction mode storage unit (601) that stores an intra-screen prediction mode of a block, and intra-screen prediction modes of a plurality of reference blocks used for intra-screen prediction processing of the encoding target block from the intra-screen prediction mode storage unit.
  • a prediction direction difference deriving unit (604) that obtains and derives a prediction direction difference indicating a degree of difference in the prediction direction of the obtained in-screen prediction mode; and derivation of the prediction direction difference Based on the intra-screen prediction mode of the plurality of reference blocks used and the prediction direction difference, a priority prediction mode that is a candidate for the intra-screen prediction mode of the coding target block is determined, and the determined priority prediction mode
  • a coding tree creation unit (603, 605) that creates a coding tree to which a code string having a shorter code length than other prediction modes is assigned; and an intra-screen prediction mode of the coding target block according to the coding tree.
  • an encoding unit (606) that encodes information for specifying.
  • Another aspect of the present invention is an image encoding method.
  • an image signal is encoded using an intra-screen prediction mode selected from a plurality of intra-screen prediction modes in units of blocks, and information for specifying the selected intra-screen prediction mode is encoded.
  • An image encoding method wherein an intra-screen prediction mode of an encoding target block is selected, and a memory that stores the intra-screen prediction mode of an encoded block is referred to, and the intra-screen prediction of the encoding target block is referred to Obtaining an intra-screen prediction mode of a plurality of reference blocks used for processing from the intra-screen prediction mode storage unit, and deriving a prediction direction difference indicating a degree of difference in the prediction direction of the acquired intra-screen prediction mode; Based on the intra prediction mode of the plurality of reference blocks used for deriving the prediction direction difference and the prediction direction difference, the intra prediction mode of the encoding target block is determined.
  • Still another aspect of the present invention is an image encoding device.
  • the apparatus encodes an image signal and information for identifying the selected intra prediction mode using an intra prediction mode selected from a plurality of intra prediction modes in units of blocks.
  • An image encoding apparatus an intra-screen prediction mode selection unit (509) for selecting an intra-screen prediction mode of an encoding target block, and an intra-screen prediction mode storage unit (for storing an intra-screen prediction mode of an encoded block) 2601) and the intra prediction mode storage modes of the plurality of reference blocks used for intra prediction of the encoding target block from the intra prediction mode storage unit, and the degree of difference in prediction direction of the acquired intra prediction mode
  • a prediction direction difference deriving unit (2610) for deriving a prediction direction difference indicating the prediction direction difference, an intra-screen prediction mode of a plurality of reference blocks used for deriving the prediction direction difference, and the prediction.
  • a priority prediction mode list creation unit (2602) for creating a list of priority prediction modes that are candidates for the intra prediction mode of the encoding target block, and an intra prediction mode of the encoding target block are A priority prediction mode determination flag calculation unit (2603) that calculates information indicating whether or not it is a priority prediction mode, and information that indicates whether or not the intra prediction mode of the coding target block is a priority prediction mode.
  • Priority prediction mode determination flag encoding unit (2604) and when the intra prediction mode of the encoding target block is the priority prediction mode, specify the intra prediction mode of the encoding target block based on the created list
  • Still another aspect of the present invention is an image encoding method.
  • an image signal is encoded using an intra-screen prediction mode selected from a plurality of intra-screen prediction modes in units of blocks, and information for specifying the selected intra-screen prediction mode is encoded.
  • An image encoding method wherein an intra-screen prediction mode of an encoding target block is selected, and a memory that stores the intra-screen prediction mode of an encoded block is referred to, and the intra-screen prediction of the encoding target block is referred to Obtaining an intra-screen prediction mode of a plurality of reference blocks used in the intra-screen prediction mode storage unit, deriving a prediction direction difference indicating a degree of a difference in the prediction direction of the obtained intra-screen prediction mode, and the prediction Based on the intra prediction mode of the plurality of reference blocks used to derive the direction difference and the prediction direction difference, the intra prediction mode of the encoding target block Creating a list of complementary priority prediction modes; calculating information indicating whether the intra prediction mode of the encoding target block is a priority prediction mode; and intra prediction of the encoding target block A step of encoding information indicating whether the mode is a priority prediction mode; and when the intra prediction mode of the encoding target block is a priority prediction mode, the encoding target block of the
  • An image decoding device decodes information for specifying an intra prediction mode in units of blocks from an encoded stream, and uses the decoded information for specifying an intra prediction mode to generate an image.
  • An image decoding apparatus that decodes a signal, an intra-screen prediction mode storage unit (901) that stores an intra-screen prediction mode of a decoded block, and an intra-screen of a plurality of reference blocks used for intra-screen prediction processing of a decoding target block
  • a prediction direction difference deriving unit (904) for obtaining a prediction mode from the intra prediction mode storage unit and deriving a prediction direction difference indicating the degree of difference in the prediction direction of the acquired intra prediction mode; and the prediction direction difference Priority prediction that is a candidate for the intra-screen prediction mode of the block to be decoded based on the intra-screen prediction mode of the plurality of reference blocks and the prediction direction difference
  • a decoding tree generation unit (903, 905) for generating a decoding tree in which a code string having a code length shorter than that of the
  • Still another aspect of the present invention is an image decoding method.
  • This method decodes information for specifying an intra prediction mode in units of blocks from an encoded stream, and decodes an image signal using information for specifying the decoded intra prediction mode.
  • the intra-screen prediction mode of a plurality of reference blocks used for the intra-screen prediction process of the decoding target block is obtained from the intra-screen prediction mode storage unit by referring to the memory storing the intra-screen prediction mode of the decoded block.
  • a step of deriving a prediction direction difference indicating a degree of difference in the prediction direction of the obtained intra-screen prediction mode, and an intra-screen prediction mode of the plurality of reference blocks used for deriving the prediction direction difference and the prediction direction difference Based on this, a priority prediction mode that is a candidate for the intra prediction mode of the decoding target block is determined, and another prediction mode is determined for the determined priority prediction mode.
  • Comprising the steps of creating a decoding tree Doyori also assigned a code sequence of a short code length, and decoding the information for specifying an intra prediction mode of the current block according to said decoding tree.
  • Still another aspect of the present invention is an image decoding device.
  • This apparatus decodes information for specifying an intra prediction mode in units of blocks from an encoded stream, and decodes an image signal using information for specifying the decoded intra prediction mode
  • An intra-screen prediction mode storage unit (2901) that stores an intra-screen prediction mode of a decoded block, and intra-screen prediction modes of a plurality of reference blocks used for intra-screen prediction processing of a decoding target block.
  • a non-priority prediction mode decoding unit (2906) for decoding information for specifying the intra-screen prediction mode of the decoding target block based on the list when the intra-screen prediction mode of the decoding target block is a non-priority prediction mode; Is provided.
  • Still another aspect of the present invention is an image decoding method.
  • This method decodes information for specifying an intra prediction mode in units of blocks from an encoded stream, and decodes an image signal using information for specifying the decoded intra prediction mode.
  • the intra-screen prediction mode of a plurality of reference blocks used for the intra-screen prediction process of the decoding target block is obtained from the intra-screen prediction mode storage unit by referring to the memory storing the intra-screen prediction mode of the decoded block.
  • a step of deriving a prediction direction difference indicating a degree of difference in the prediction direction of the obtained intra-screen prediction mode, and an intra-screen prediction mode of the plurality of reference blocks used for deriving the prediction direction difference and the prediction direction difference A step of creating a list of priority prediction modes that are candidates for the intra-screen prediction mode of the decoding target block, based on the image of the decoding target block; A step of decoding information indicating whether the intra prediction mode is the priority prediction mode, and the screen of the decoding target block based on the created list when the intra prediction mode of the decoding target block is the priority prediction mode. Decoding the information for specifying the intra prediction mode, and specifying the intra prediction mode of the decoding target block based on the list when the intra prediction mode of the decoding target block is a non-priority prediction mode. Decoding the information for the purpose.
  • the amount of generated codes in the intra prediction mode can be reduced and the encoding efficiency can be improved.
  • processing target block refers to an encoding target block in the case of encoding processing by an image encoding device, and refers to a decoding target block in the case of decoding processing by an image decoding device. is there.
  • Processed block refers to a decoded block that has been encoded in the case of encoding processing by the image encoding device, and a decoded block in the case of decoding processing by the image decoding device. is there.
  • this meaning is used.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a coding tree for coding the nine patterns of intra prediction modes in FIG.
  • the transmission method in the intra prediction mode in MPEG-4 AVC follows the coding tree indicated by reference numeral 301 in FIG.
  • an internal node (circle) is assigned a code
  • a leaf (square) is assigned an intra prediction mode number.
  • reference numeral 302 denotes a priority prediction mode. The priority prediction mode will be described later. For example, “1” is assigned to the priority prediction mode, and code “0111” is assigned to mode 7.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an encoding syntax for transmitting the intra prediction mode according to the encoding tree of FIG.
  • the prev_intra_pred_flag shown in FIGS. 4A and 4B is a syntax element that specifies whether the mode is the priority prediction mode
  • rem_intra_pred_mode is a syntax element that represents a mode number.
  • prev_intra_pred_flag 1-bit prev_intra_pred_flag is read from the encoded sequence, and when prev_intra_pred_flag is 1, the intra prediction mode is set as the priority prediction mode, and the next syntax is started. Otherwise, 3-bit prev_intra_pred_flag is read, and the intra prediction mode is set as the prediction mode indicated by rem_intra_pred_mode.
  • the already processed adjacent block is adjacent to the left side of the processing target block and located on the uppermost side (referred to as “reference block A”), and adjacent to the upper side of the processing target block and positioned on the leftmost side (see “Reference”). It is referred to as “Block B”.
  • An example of an already processed adjacent reference block will be described with reference to FIG. All the blocks (reference numerals 1802 to 1811) located on the upper side and / or the left side of the processing target block 1801 in the figure are already processed, and the other blocks (reference numerals 1812 to 1815) are not processed.
  • the block adjacent to the upper side of the processing target block 1801 is only the block 1803, and this block 1803 is referred to as a reference block B.
  • bits opt 3.2 (bits)
  • the above method sets a probability model based on the global occurrence probability of the intra prediction mode that matches the intra prediction mode of the adjacent block.
  • each block has a different distribution of intra prediction modes, and an appropriate probability model can be set for each block.
  • the same probability model is always set for all blocks, it cannot be said that efficient coding is performed.
  • intra prediction replicates the decoded sample value in the designated prediction direction, and all frequency components along the prediction direction are lost, while frequency components in the direction orthogonal to the prediction direction are preserved. Therefore, for an image having a characteristic frequency component, it is appropriate to select an intra prediction mode that can reflect the frequency component as much as possible. In other words, it can be said that there is a correlation between the image and the intra prediction mode, and the following properties can be used when selecting the intra prediction mode.
  • Intra prediction with a close prediction direction derives a similar prediction image.
  • the intra prediction mode that expresses the minute change is appropriate, and the probability of occurrence of the intra prediction mode that is close in direction is high.
  • the coding tree is obtained.
  • the amount of generated code in the intra prediction mode can be reduced, and the encoding efficiency can be improved.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the image coding apparatus according to the embodiment.
  • the image coding apparatus according to the embodiment includes a subtracting unit 501, an orthogonal transform / quantization unit 502, an inverse quantization / inverse transform unit 503, an adder 504, a decoded image memory 505, and an intra prediction unit 506.
  • the intra prediction mode selection unit 509 selects an optimal intra prediction mode for each block of the image, and provides the selected intra prediction mode to the intra prediction unit 506 and the intra prediction mode encoding unit 508.
  • the intra prediction mode encoding unit 508 performs variable length encoding on the input intra prediction mode and outputs an intra prediction mode bitstream. The detailed configuration and operation of the intra prediction mode encoding unit 508 will be described later.
  • the intra prediction unit 506 generates an intra prediction image using the input intra prediction mode and the decoded image of the adjacent block stored in the decoded image memory 505, and gives the generated intra prediction image to the subtraction unit 501.
  • the subtraction unit 501 generates a difference image by subtracting the intra prediction image from the original image to be encoded, and gives the generated difference signal to the orthogonal transform / quantization unit 502.
  • the orthogonal transform / quantization unit 502 generates texture information by performing orthogonal transform / quantization on the difference image, and provides the generated texture information to the inverse quantization / inverse transform unit 503 and the texture information encoding unit 507.
  • Texture information encoding unit 507 entropy encodes texture information and outputs a texture information bitstream.
  • the inverse quantization / inverse transform unit 503 generates a decoded differential signal by performing inverse quantization / inverse orthogonal transform on the texture information received from the orthogonal transform / quantization unit 502, and adds the generated decoded differential signal to the adder 504. To give.
  • the addition unit 504 generates the decoded image by adding the intra-predicted image and the decoded differential signal, and stores the generated decoded image in the decoded image memory 505.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the image decoding apparatus according to the embodiment.
  • the image decoding apparatus according to the embodiment includes a texture information decoding unit 801, an inverse quantization / inverse conversion unit 802, an intra prediction mode decoding unit 803, an addition unit 804, a decoded image memory 805, and an intra prediction unit 806. Is provided. Since the embodiment of the present invention focuses on intra-screen prediction, constituent elements related to inter-screen prediction are not shown and description thereof is omitted.
  • the decoding process of the image decoding apparatus in FIG. 8 corresponds to the decoding process provided in the image encoding apparatus in FIG. 5, so the inverse quantization / inverse conversion unit 802 and the addition unit 804 in FIG. 8.
  • Each configuration of the decoded image memory 805 and the intra prediction unit 806 includes each of the inverse quantization / inverse transform unit 503, the addition unit 504, the decoded image memory 505, and the intra prediction unit 506 of the image encoding device in FIG. And corresponding functions.
  • the intra prediction mode decoding unit 803 generates an intra prediction mode by entropy decoding the input intra prediction mode bitstream, and provides the generated intra prediction mode to the intra prediction unit 806.
  • the detailed configuration and operation of the intra prediction mode decoding unit 803 will be described later.
  • the intra prediction unit 806 generates an intra prediction image using the input intra prediction mode and the decoded image of the adjacent block stored in the decoded image memory 805, and provides the generated intra prediction image to the adding unit 804.
  • Texture information decoding unit 801 generates texture information by entropy decoding the texture information.
  • the generated texture information is given to the inverse quantization / inverse transform unit 802.
  • the inverse quantization / inverse transform unit 802 performs inverse quantization / inverse orthogonal transform on the texture information received from the texture information decoding unit 801 to generate a decoded differential signal, and provides the generated decoded differential signal to the adding unit 804 .
  • the addition unit 804 generates a decoded image by adding the intra-predicted image and the decoded differential signal, stores the generated decoded image in the decoded image memory 805, and outputs the decoded image.
  • the intra prediction mode encoding and decoding processing according to the embodiment of the present invention is performed by the intra prediction mode encoding unit 508 of the video encoding device in FIG. 5 and the intra prediction mode decoding unit 803 of the video decoding device in FIG. To be implemented.
  • the intra prediction mode encoding and decoding processing according to the embodiment will be described.
  • Encoding block In the embodiment, as shown in FIG. 18, the screen is hierarchically divided into rectangular blocks, and each block is sequentially processed in a predetermined processing order. Each block to be divided is called a coding block.
  • a block 1817 in FIG. 18 is a maximum unit of division in the embodiment, and this is called a maximum encoding block.
  • a block 1816 in FIG. 18 is a minimum unit of division in the embodiment, and this is called a minimum coding block. In the following description, the minimum encoding block is 4 ⁇ 4 pixels and the maximum encoding block is 16 ⁇ 16 pixels.
  • a unit for performing intra prediction is called a prediction block.
  • the prediction block has a size of not less than the minimum coding block and not more than the maximum coding block.
  • blocks 1802, 1803 and 1804 are 16 ⁇ 16 blocks
  • blocks 1805, 1810, 1811 and 1801 are 8 ⁇ 8 blocks
  • blocks 1806, 1807, 1808 and 1809 are 4 ⁇ 4 blocks.
  • Blocks 1812, 1813, 1814, and 1815 are unprocessed blocks, and the encoding block size is not fixed.
  • an optimal prediction block size is determined and the prediction block size is transmitted.
  • the predicted block size is obtained from the bit stream.
  • the prediction block is described as a processing unit.
  • the intra prediction mode configuration is switched according to the size of the prediction block.
  • 17 patterns of intra prediction modes shown by reference numeral 201 in FIG. 2A are defined.
  • 34 shown in reference numeral 202 in FIG. 2B are defined.
  • the intra prediction mode of the pattern This is because, even if an intra prediction mode having an excessive number of patterns is defined for a prediction block of a small size, quality improvement sufficient for an increase in the amount of generated codes cannot be obtained.
  • the reference block is a block A that is adjacent to the left side of the processing target block and located on the uppermost side, and a block B that is adjacent to the upper side of the processing target block and is positioned on the leftmost side.
  • the prediction mode of block A is refModeA
  • the prediction mode of block B is refModeB.
  • the intra prediction mode of each reference block is referred to as “reference intra prediction mode”.
  • the reference intra prediction mode when no reference block exists is set to a DC prediction mode (also referred to as “average value mode”).
  • FIG. 6 is a block diagram of a detailed configuration of the first exemplary embodiment of the intra prediction mode encoding unit 508 of FIG.
  • the intra prediction mode encoding unit 508 according to the first embodiment includes an intra prediction mode memory 601, a reference mode determination unit 602, a priority mode determination unit 603, a prediction direction difference calculation unit 604, a coding tree selection unit 605, and a variable length.
  • An encoding unit 606 is provided.
  • the encoding procedure in the intra prediction mode will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the intra prediction mode memory 601 stores and stores the intra prediction mode input from the intra prediction mode selection unit 509.
  • the reference mode determination unit 602 acquires the intra prediction mode of the encoded reference block adjacent to the encoding target block from the intra prediction mode memory 601 and determines the reference intra prediction mode (step S701). Details of the reference intra prediction mode determination procedure will be described later.
  • the prediction direction difference calculation unit 604 acquires the reference intra prediction mode from the reference mode determination unit 602, and calculates the prediction direction difference (step S702). Details of the prediction direction difference calculation procedure will be described later.
  • the priority mode determination unit 603 acquires the prediction direction difference from the prediction direction difference calculation unit 604, and acquires the reference intra prediction mode from the reference mode determination unit 602.
  • the priority mode determination unit 603 determines a priority mode based on the acquired prediction direction difference and the reference intra prediction mode (step S703). Details of the priority mode determination procedure will be described later.
  • the coding tree selection unit 605 acquires the prediction direction difference from the prediction direction difference calculation unit 604, and determines a coding tree according to the prediction direction difference (step S704). Details of the coding tree selection procedure will be described later.
  • the variable length coding unit 606 receives the intra prediction mode input of the current block, obtains the priority mode from the priority mode determination unit 603, and obtains the coding tree from the coding tree selection unit 605.
  • the variable length coding unit 606 performs variable length coding on the intra prediction mode of the block to be coded using the priority mode and the coding tree (step S705).
  • the variable length coding unit 606 outputs the generated bit sequence, and ends the series of intra prediction mode coding processing.
  • step S1101 The number of patterns of the intra prediction mode of the reference block A adjacent to the left of the encoding target block and the intra prediction mode of the encoding target block are compared.
  • the intra prediction mode of the reference block A is set to “reference mode A” as it is (step S1102).
  • step S1103 When the number of intra prediction mode patterns of the encoding target block is smaller than the number of intra prediction mode patterns of the reference block A, reference mode conversion is performed (step S1103). The conversion of the reference mode will be described later.
  • step S1104 The number of patterns of the intra prediction mode of the reference block B adjacent on the encoding target block and the intra prediction mode of the encoding target block are compared.
  • the intra prediction mode of the reference block B is set as “reference mode B” as it is (step S1105).
  • reference mode conversion is performed (step S1106).
  • the reference mode conversion is performed when the sizes of the reference block A 1902 and the reference block B 1901 are larger than the encoding target block 1901 as shown in FIG.
  • the encoding target block 1901 is a 4 ⁇ 4 pixel block
  • the reference block A 1902 and the reference block B 1903 are 8 ⁇ 8 pixel blocks.
  • 17 patterns of intra prediction modes indicated by reference numeral 201 in FIG. 2A are defined.
  • 34 patterns of intra prediction modes indicated by reference numeral 202 in FIG. 2B are defined.
  • the intra prediction mode of the reference block is encoded when the intra prediction mode of the encoding target block is encoded. It is necessary to degenerate the pattern into an intra prediction mode pattern of the encoding target block in some form.
  • the reference mode conversion is a process of converting an intra prediction mode of a reference block having a large number of patterns into an intra prediction mode of an encoding target block having a small number of patterns.
  • Reference numeral 1501 in FIG. 15 indicates the prediction direction of the 34 patterns of intra prediction modes as a point on the horizontal axis.
  • Reference numeral 1502 in FIG. 15 indicates the prediction direction of the 17 patterns of intra prediction modes as a point on the horizontal axis.
  • the position of the point indicated by the broken line 1502 in FIG. 15 is a prediction direction that is included in the 34 pattern intra prediction mode but not included in the 17 pattern intra prediction mode.
  • the prediction direction of reference mode A is the position indicated by reference numeral 1503
  • the prediction direction of reference mode B is the position indicated by reference numeral 1504.
  • points (reference numerals 1505 and 1506) adjacent to the points corresponding to the prediction directions of the reference modes A and B are selected as the converted prediction modes instead.
  • the prediction direction difference calculation unit 604 acquires the reference modes A and B from the reference mode determination unit 602, and compares the reference mode A and the reference mode B (step S1201).
  • a special value ⁇ 2 indicating that both are in the average value mode is set as the prediction direction difference (step S1202).
  • a special value -1 indicating that one of them is the average value mode is set (step S1203).
  • the prediction direction number is determined by referring to the table in which the prediction mode and the prediction direction number in FIG. 13 are associated with each of the reference modes A and B.
  • FIG. 13 is a table in which intra prediction mode numbers are associated with prediction direction numbers. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the intra prediction mode numbers are not assigned in the order of azimuth, and cannot be used for calculating the prediction direction difference as they are. Therefore, a table is prepared in which the prediction mode number is associated with the prediction direction number assigned in the direction of the direction. When calculating the prediction direction difference, the prediction direction number is used.
  • the prediction direction numbers DiffDir of the reference mode A and the reference mode B are set as dirA and dirB, respectively, and the degree of difference between the prediction directions of the reference mode A and the reference mode B is calculated by the following calculation formula (step S1204).
  • DiffDir min (16 ⁇ abs (dirA ⁇ dirB), abs (dirA ⁇ dirB))
  • abs () is a function for calculating the absolute value of the argument
  • min () is a function for selecting the minimum value of the two arguments.
  • the prediction direction difference DiffDir is compared with a predetermined upper limit value, and if the prediction direction difference DiffDir exceeds the upper limit value, the prediction direction difference DiffDir is replaced with the upper limit value (step S1205).
  • the maximum value of the prediction direction difference is 8
  • the upper limit value is set to 4, for example, and when the prediction direction difference exceeds 4, it is rounded to 4.
  • the priority mode determination unit 603 acquires the prediction direction difference from the prediction direction difference calculation unit 604, and acquires the reference mode from the reference mode determination unit 602.
  • the priority mode determination unit 603 refers to the table in which the prediction direction difference illustrated in FIG. 14 is associated with the priority prediction mode and the coding tree, and determines the number of priority modes and the mode number of the priority mode.
  • FIG. 14 shows the priority mode number, the priority mode number, and the coding tree number in association with the prediction direction difference.
  • FIG. 14 shows a case where 17 patterns of intra prediction modes are used.
  • the prediction direction difference takes a value from 0 to 8 and special values ⁇ 1 and ⁇ 2. As the prediction direction difference increases, the number of priority modes increases.
  • modes adjacent to reference modes A and B and average value modes are used as priority modes.
  • the prediction direction difference is 1
  • the prediction direction of the reference mode A and the prediction direction of the reference mode B are adjacent to each other.
  • the number of priority modes is four
  • the first priority mode is the reference mode A
  • the second priority mode is the reference mode B
  • the third priority mode is the fourth priority mode are the first.
  • the prediction mode is set to a direction adjacent to the first priority mode and the second priority mode.
  • Reference numeral 1605 in FIG. 16 is a conceptual diagram of the priority mode when the prediction direction difference is 1.
  • the first priority mode is a prediction direction represented by reference numeral 1606, the second priority mode is represented by reference numeral 1607, the third priority mode is represented by reference numeral 1608, and the fourth priority mode is represented by reference numeral 1609.
  • the first priority mode is a prediction direction represented by reference numeral 1611
  • the second priority mode is represented by reference numeral 1612
  • the third priority mode is represented by reference numeral 1613
  • the fourth priority mode is represented by reference numeral 1614
  • the fifth priority mode is represented by a reference numeral 1615.
  • the prediction direction difference is -1 (when only one of the reference modes is in the average value mode)] This is a case where only one of the reference mode A and the reference mode B is the average value mode. From the table shown in FIG. 14, in this case, the number of priority modes is four, the first priority mode is the reference mode A, the second priority mode is the reference mode B, the third priority mode, and the fourth priority mode are the first.
  • the prediction mode in the direction adjacent to the prediction direction of the prediction mode that is not the average value mode among the first priority mode and the second priority mode is used.
  • the coding tree selection unit 605 acquires the prediction direction difference from the prediction direction difference calculation unit 604.
  • the encoding tree is selected with reference to the table shown in FIG. In the table of FIG. 14, the number of the coding tree is associated with the number of priority modes.
  • FIG. 17 is an example of a coding tree.
  • Reference numeral 1701 denotes an encoding tree having an encoding tree number 0 (referred to as “encoding tree 0”), reference numeral 1702 an encoding tree having an encoding tree number 1 (referred to as “encoding tree 1”), and reference numeral 1703 an encoding tree.
  • This is a coding tree of number 2 (referred to as “coding tree 2”).
  • Other coding trees are omitted.
  • Each coding tree is classified into either a leaf indicating the priority mode or a leaf indicating the prediction mode number, and the priority mode determined in the priority mode determination procedure is adaptively assigned to the leaf indicating the priority mode. .
  • the prediction mode number of the prediction mode to be processed is fixedly assigned (after conversion excluding the priority mode).
  • a code having a shorter code length than the other prediction modes is assigned to the priority mode. Therefore, if the intra prediction mode of the block to be encoded corresponds to any priority mode, the generated code amount is Get smaller.
  • coding tree 0 is selected. In the coding tree 0, three leaves are set as the priority mode. From the priority mode determination procedure, the first priority mode is the same mode as the reference mode A and the reference mode B, the second priority mode, and the third priority mode are prediction modes in the prediction direction adjacent to the first priority mode, respectively.
  • the coding tree 1 is selected. In the coding tree 1, four leaves are set as the priority mode. From the priority mode determination procedure, the first priority mode is the reference mode A, the second priority mode is the reference mode B, the third priority mode, the fourth priority mode is the first priority mode, and the second priority mode is an adjacent prediction mode. It is.
  • the coding tree 2 is selected.
  • five leaves are set as the priority mode.
  • the first priority mode is the reference mode A
  • the second priority mode is the reference mode B
  • the third priority mode is the prediction mode indicating the prediction direction between the first priority mode and the second priority mode
  • the 4-priority mode and the fifth-priority mode are prediction modes in a prediction direction that are adjacent to the first-priority mode and the second-priority mode and are not the third-priority mode, respectively.
  • the prediction mode indicating the direction adjacent to the prediction direction of the intra prediction mode of the reference block is set to the priority prediction mode.
  • the prediction mode indicating the direction adjacent to the prediction direction of the intra prediction mode of the reference block is set to the priority prediction mode.
  • a plurality of coding trees having different numbers of priority prediction modes are prepared in advance, and the coding trees are switched based on the difference in the prediction direction of the prediction mode of the reference block in the screen. The encoding efficiency of the prediction mode can be improved.
  • a coding tree having a smaller number of priority prediction modes is selected as the prediction direction difference is smaller, and a block to be coded using a coding tree in which a code string having a shorter code length than the other prediction modes is assigned to the priority prediction mode. Intra prediction mode is encoded.
  • the image correlation between the reference blocks is high, and there is a high possibility that the image correlation between the processing target block and the reference block is also high.
  • the prediction direction of the processing target block tends to concentrate particularly in the vicinity of the prediction direction of the reference block.
  • the prediction directions indicated by the plurality of reference blocks are separated from each other, the image correlation between the reference blocks is low, and the image correlation between the processing target block and the reference block is likely to be low.
  • the degree of concentration of the prediction direction of the processing target block in the vicinity of the prediction direction of the reference block is lower than that in the case where a plurality of reference blocks indicate the near prediction direction.
  • the prediction mode occurrence probability of each processing target block is determined by adopting a configuration in which the encoding tree is switched based on the prediction direction difference between the prediction modes of a plurality of reference blocks. It is possible to accurately estimate and reduce the amount of generated codes in the intra prediction mode.
  • FIG. 9 is a block diagram of a detailed configuration of the first exemplary embodiment of the intra prediction mode decoding unit 803 in FIG.
  • the intra prediction mode decoding unit 803 according to the first embodiment includes an intra prediction mode memory 901, a reference mode determination unit 902, a priority mode determination unit 903, a prediction direction difference calculation unit 904, a decoding tree selection unit 905, and a variable length decoding unit. 906.
  • the intra prediction mode memory 901 in FIG. A reference mode determination unit 902, a priority mode determination unit 903, a prediction direction difference calculation unit 904, and a decoding tree selection unit 905 are configured with the intra prediction mode memory 601, the reference mode determination unit 602, and the priority mode determination unit in FIG. 603, a prediction direction difference calculation unit 604, and a coding tree selection unit 605 have functions corresponding respectively.
  • the reference mode determination unit 902 acquires the intra prediction mode of the decoded reference block adjacent to the decoding target block from the intra prediction mode memory 901, and determines the reference intra prediction mode (step S1001).
  • the reference intra prediction mode determination procedure follows the procedure shown in the flowchart of FIG. 11 in the same manner as the reference intra prediction mode determination procedure in the reference mode determination unit 602 of FIG.
  • the prediction direction difference calculation unit 904 acquires the reference intra prediction mode from the reference mode determination unit 902, and calculates the prediction direction difference (step S1002). Since the prediction direction difference calculation procedure follows the procedure shown in the flowchart of FIG. 12 in the same manner as the prediction direction calculation procedure in the prediction direction difference calculation unit 604 of FIG. 6, detailed description thereof is omitted.
  • the priority mode determination unit 903 acquires the prediction direction difference from the prediction direction difference calculation unit 904, and acquires the reference intra prediction mode from the reference mode determination unit 902.
  • the priority mode determination unit 903 determines a priority mode based on the acquired prediction direction difference and the reference intra prediction mode (step S1003).
  • the priority mode determination procedure follows the same procedure as the priority mode determination procedure in the priority mode determination unit 603 in FIG.
  • the decoding tree selection unit 905 acquires the prediction direction difference from the prediction direction difference calculation unit 904, and determines a decoding tree according to the prediction direction difference (step S1004).
  • the decoding tree selection procedure follows the same procedure as the coding tree selection procedure in the coding tree selection unit 605 in FIG. However, “encoding tree” is read as “decoding tree”.
  • the variable length decoding unit 906 receives an intra prediction mode bitstream, acquires a priority mode from the priority mode determination unit 903, and acquires a decoding tree from the decoding tree selection unit 905.
  • the variable length decoding unit 906 performs variable length decoding using the priority mode and the decoding tree for the intra prediction mode of the decoding target block (step S1005).
  • the variable length decoding unit 906 stores the decoded intra prediction mode in the intra prediction mode memory 901 and outputs it to the outside, and ends the series of intra prediction mode decoding processes.
  • FIG. 20 is a block diagram of a detailed configuration of the second example of the intra prediction mode encoding unit 508 of FIG.
  • the intra prediction mode encoding unit 508 according to the second embodiment includes an intra prediction mode memory 2601, a priority prediction mode list creation unit 2602, a priority prediction mode determination flag calculation unit 2603, a priority prediction mode determination flag encoding unit 2604, and priority prediction.
  • a mode index calculation unit 2605, a priority prediction mode index encoding unit 2606, a non-priority prediction mode index calculation unit 2607, a non-priority prediction mode index encoding unit 2608, a priority prediction mode determination unit 2609, and a prediction direction difference calculation unit 2610 are provided.
  • the encoding procedure in the intra prediction mode will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the prediction direction difference calculation unit 2610 acquires the intra prediction modes refModeA and refModeB of the adjacent blocks from the intra prediction mode memory 2601 and calculates the prediction direction difference diffDir between refModeA and refModeB (step S2701). Details of the prediction direction difference calculation procedure will be described later.
  • the priority prediction mode list creation unit 2602 acquires the prediction direction difference diffDir from the prediction direction difference calculation unit 2610, and acquires the intra prediction modes refModeA and refModeB of adjacent blocks from the intra prediction mode memory 2601.
  • the priority prediction mode list creation unit 2602 creates a priority prediction mode list mpmlist based on diffDir, refModeA, and refModeB, and determines a priority prediction mode list size mpmlistsize (step S2702). Details of the procedure for creating the priority prediction mode list will be described later. Further, the target intra prediction mode is stored in the intra prediction mode memory 2601.
  • the priority prediction mode determination flag calculation unit 2603 acquires the target prediction mode and the priority prediction mode list mpmList, and calculates a priority prediction mode determination flag mpmFlag.
  • the priority prediction mode index calculation unit 2605 calculates a priority prediction mode index mpmIndex (step S2703), and the priority prediction mode determination flag encoding unit 2604 encodes the priority prediction mode determination flag ppmFlag (step S2704). Details of the priority prediction mode determination flag and the priority prediction mode index calculation procedure will be described later.
  • the priority prediction mode determination unit 2609 determines a priority prediction mode determination flag mpmFlag (step S2705).
  • the priority prediction mode index encoding unit 2606 encodes the priority prediction mode index mpmIndex (step S2706), and the process ends. Details of the priority prediction mode index encoding procedure will be described later.
  • the non-priority prediction mode index calculation unit 2607 calculates a non-priority prediction mode index remModeIndex (step S2707), and the non-priority prediction mode index encoding unit 2608 calculates The non-priority prediction mode remModeIndex is encoded (step S2708). Details of the non-priority prediction mode index calculation procedure and the non-priority prediction mode encoding procedure will be described later.
  • the prediction direction difference calculation unit 2610 acquires the intra prediction modes refModeA and refModeB of the adjacent blocks from the intra prediction mode memory 2601. It is determined whether or not the values of refModeA and refModeB are both 2 (average value mode) (step S3201).
  • the prediction direction difference diffDir is set to ⁇ 2 (step S3202).
  • -2 is a special value indicating that the values of refModeA and refModeB are both 2 (average value mode).
  • refModeA and refModeB are not 2 (average value mode). If at least one of the values of refModeA and refModeB is not 2 (average value mode), it is further determined whether either refModeA or refModeB is 2 (average value mode) (step S3203). If either refModeA or refModeB is 2 (average value mode), the prediction direction difference diffDir is set to ⁇ 1 (S3205). ⁇ 1 is a special value indicating that one of the values of refModeA and refModeB is 2 (average value mode).
  • the difference between the prediction directions of refModeA and refModeB is calculated (step S3204).
  • the prediction direction number is determined by referring to the table of FIG.
  • the prediction direction difference diffDir is calculated by the following formula, where the prediction direction number of refModeA is dirA and the prediction direction number of refModeB is dirB.
  • DiffDir min (16 ⁇ abs (dirA ⁇ dirB), abs (dirA ⁇ dirB))
  • the prediction direction number is determined by the same method as in the case of the 4 ⁇ 4 block, and the prediction direction difference diffDir is calculated by the following calculation formula.
  • DiffDir min (33 ⁇ abs (dirA ⁇ dirB), abs (dirA ⁇ dirB))
  • the priority prediction mode list creation unit 2602 acquires the prediction direction difference diffDir from the prediction direction difference calculation unit 2610, acquires the intra prediction modes refModeA and refModeB of the adjacent blocks from the intra prediction mode memory 2601, and sets the value of the prediction direction difference diffDir. Determination is made (step S3901).
  • mpmlistsize is set to 2 as indicated by reference numeral 4001 in FIG. Further, mpmList [0] is set to refModeA, and mpmList [1] is set to 0 (vertical prediction mode).
  • mpMlist [1] is set to 0 (vertical prediction mode) is that the occurrence frequency of the vertical prediction mode is high on average, and on average, the average value only becomes the priority prediction mode. This is because the frequency of the mode is not high.
  • mpmlistsize is set to 4 as indicated by reference numeral 4002 in FIG. Further, mpmList [0] is min (refModeA, refModeB), mpmList [1] is max (refModeA, refModeB), mpmList [2] is left (dirMode), and mpmList [3] is right (dirMode).
  • dirMode is a prediction mode which is not the average value mode of refModeA and refModeB
  • left (dirMode) is a prediction mode adjacent to the left direction of dirMode
  • right (dirMode) is a prediction mode adjacent to the right direction of dirMode.
  • step S3904 When the value of the prediction direction difference diffDir is 0 (step S3904), that is, when refModeA and refModeB are the same and both are in the average value mode, as shown by reference numeral 4003 in FIG. To do. Further, mpmList [0] is refModeA, mpmList [1] is left (refModeA), and mpmList [2] is right (refModeA). However, left (refModeA) is a prediction mode adjacent to the left direction of refModeA, and right (refModeA) is a prediction mode adjacent to the right direction of refModeA.
  • mpmlistsize is set to 4, as indicated by reference numeral 4004 in FIG. Further, mpmList [0] is min (refModeA, refModeB), mpmList [1] is max (refModeA, refModeB), mpmList [2] is left (leftMode), and mpmList [3] is right (rightMode).
  • leftMode is the prediction mode in the left direction of refModeA and refModeB
  • rightMode is the prediction mode in the right direction of refModeA and refModeB
  • left (leftMode) is the prediction mode adjacent to the left direction of leftMode
  • right (rightMode) is ,
  • the prediction mode is adjacent to the right direction of rightMode.
  • mpmList [0] is min (refModeA, refModeB, interMode)
  • mpmList [1] is median (refModeA, refModeB, interMode)
  • mpmList [2] is max (refModeA, refModeB, interMode)
  • mpmList [3] is flemtist [3].
  • LeftMode mpmList [4] is set to right (rightMode).
  • interMode is a prediction mode sandwiched between refModeA and refModeB
  • median (refModeA, refModeB, and interMode) is an intermediate value of refModeA, refModeB, and interMode
  • leftMode is the prediction mode in the left direction of refModeA and refModeB
  • refModeArightMode Of refModeB a prediction mode in the right direction is used
  • left (leftMode) is a prediction mode adjacent to the left direction of leftMode
  • right (rightMode) is a prediction mode adjacent to the right direction of rightMode.
  • step S3907 When none of the above conditions is satisfied (step S3907), that is, when the value of the prediction direction difference diffDir is 3 or more, the block size of the target block is referred to in addition to the prediction direction difference diffDir.
  • mpmlistsize is set to 5 as indicated by reference numeral 4006 in FIG. Further, mpmList [0] is min (refModeA, refModeB), mpmList [1] is max (refModeA, refModeB), mpmList [2] is min (left (refModeA), right (refModeA)), and mpmList [3] is min. (Left (refModeB), right (refModeB)), and mpmList [4] are set to the average value mode, and then mpmList is sorted in ascending order.
  • mpmlistsize is set to 7 as indicated by reference numeral 4007 in FIG. Further, mpmList [0] is min (refModeA, refModeB), mpmList [1] is max (refModeA, refModeB), mpmList [2] is left (refModeA), mpmList [3] is right (refModeA), and mpmList [4]. Is left (refModeB), mpmList [5] is right (refModeB), and mpmList [6] is in the average value mode, and then mpmList is sorted in ascending order.
  • Step S3907 the reason why the average value mode is added to the priority prediction mode list in addition to the prediction mode adjacent to the reference prediction mode is as follows.
  • Step S3907 is when the prediction direction difference is 3 or more.
  • the direction difference between refModeA and refModeB is far, it is estimated that the image correlation between the reference block A and the reference block B is low.
  • the degree of concentration in the vicinity of refModeA and refModeB decreases compared to the case where the prediction direction differences are close, and the average value mode frequency increases on average.
  • the process proceeds by scanning mpMlist in ascending order.
  • the priority prediction mode determination flag calculation unit 2603 and the priority prediction mode index calculation unit 2605 initialize the priority prediction mode determination flag mpmFlag and the priority prediction mode index mpmIndex with false and 0, respectively.
  • a variable i for scanning mpMlist is initialized with 0 (step S3201).
  • step S3202 If the variable i is less than mpmListSize (step S3202), that is, if all the elements of mpmList have not been scanned yet, mpmList [i] is compared with currModeIndex (step S3203). When mpmList [i] and currModeIndex are equal, it indicates that the target prediction mode is equal to the i-th element of the priority prediction mode list, and mpmFlag is set to true and mpmIndex is set to i (step S3204). The process proceeds to step S2704. If mpmList [i] and currModeIndex are different, i is incremented by one (step S3205) and scanning is continued.
  • step S3202 when the variable i is greater than or equal to mpmListSize, that is, when all elements of mpmList have been scanned, the priority prediction mode determination flag and priority prediction mode index calculation procedure ends, and the process proceeds to step S2704 in FIG. move on.
  • the priority prediction mode index encoding unit 2606 obtains mpmlist and mpmlistsize from the priority prediction mode list creation unit 2602.
  • the priority prediction mode index encoding unit 2606 selects an encoding tree to be used for encoding the priority prediction mode index mpmIndex based on mpmlistsize (step S4101).
  • FIG. 34 shows a coding tree as a selection candidate.
  • Reference numeral 4201 in FIG. 34 is an encoding tree when mpmlistsize is 2.
  • Reference numeral 4202 in FIG. 34 is an encoding tree when mpmlistsize is 3.
  • Reference numeral 4203 in FIG. 34 is an encoding tree when mpmlistsize is 4.
  • a reference numeral 4204 in FIG. 34 is an encoding tree when mpmlistsize is 5.
  • a reference numeral 4205 in FIG. 34 is an encoding tree when mpmlistsize is 7.
  • a code string having a shorter code length is assigned to a priority prediction mode having a higher priority (smaller mode number).
  • the priority prediction mode index encoding unit 2606 encodes mpmIndex using the selected encoding tree (step S4102), and ends the process.
  • Non-priority prediction mode index calculation procedure Details of the non-priority prediction mode index calculation procedure in step S2707 of FIG. 21 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the process proceeds by scanning mpMlist in descending order of the index.
  • the non-priority prediction mode index calculation unit 2607 initializes the non-priority prediction mode index remModeIndex with the target prediction mode currModeIndex, initializes a variable i for scanning mpmList with mpmListSize-1 (step S3301), and sets mpmList in ascending order of values. (Step S3302).
  • step S3303 If the variable i is 0 or more (step S3303), that is, if all the elements of mpmList have not been scanned yet, remModeIndex and mpmList [i] are compared (step S3304). If remModeIndex is larger than mpmList [i], 1 is subtracted from the value of remModeIndex (step S3305). 1 is subtracted from the value of the variable i (step S3306), and scanning is continued.
  • step S3303 when the variable i is less than 0, that is, when all the elements of mpmList have been scanned, the non-priority prediction mode index calculation procedure is terminated, and the process proceeds to step S2708 in FIG.
  • Non-priority prediction mode index encoding procedure Details of the non-priority prediction mode index encoding procedure in step S2708 of FIG. 21 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the non-priority prediction mode index encoding unit 2608 determines the target block size (step S3401).
  • the non-priority prediction mode index encoding unit 2608 compares the values of remModeIndex and mpmListSize-1 (step S3402). When remModeIndex is smaller than mpmListSize-1, remModeIndex is encoded with 3 bits, and the process ends (step S3403). If not, that is, if remModeIndex is greater than or equal to mpmListSize-1, mpModeSize-1 is added to remModeIndex (step S3404), and the upper 3 bits of remModeIndex are encoded (step S3405). Further, the least significant bit of remModeIndex is encoded (step S3406), and the process is terminated.
  • the target block is a 4 ⁇ 4 block
  • 17 patterns of intra prediction are defined.
  • the non-priority prediction mode index remModeIndex is converted to any value of [0, 14]. Therefore, when fixed-length encoding is performed on the non-priority prediction mode index remModeIndex, conversion to a 4-bit codeword is performed.
  • the number of priority prediction modes mpmListSize increases, the number of candidates that can be taken by the non-priority prediction mode index decreases, so that it is redundant to express all remModeIndex with 4 bits. Therefore, in this procedure, remModeIndex is converted into a 3-bit or 4-bit codeword and variable length coding is performed.
  • the non-priority prediction mode index encoding unit 2608 compares the values of remModeIndex and mpmListSize-1 (step S3407). When remModeIndex is smaller than mpmListSize-2, remModeIndex is encoded with 4 bits, and the process ends (step S3408). If not, that is, if remModeIndex is greater than or equal to mpmListSize-2, mpModeSize-2 is added to remModeIndex (step S3409), and the upper 4 bits of remModeIndex are encoded (step S3410). Further, the least significant 1 bit of remModeIndex is encoded (step S3411), and the process ends.
  • the target block is an 8 ⁇ 8 block or a 16 ⁇ 16 block
  • 34 patterns of intra prediction are defined.
  • the non-priority prediction mode index remModeIndex is converted to any value of [0, 31]. Therefore, when fixed-length encoding is performed on the non-priority prediction mode index remModeIndex, conversion to a 5-bit codeword is performed. As in the case of a 4 ⁇ 4 block, it is redundant to represent all remModeIndex with 5 bits. Therefore, in this procedure, remModeIndex is converted into a 4-bit or 5-bit codeword, and variable length coding is performed.
  • FIG. 22 is a block diagram of a detailed configuration of the second example of the intra prediction mode decoding unit 803 of FIG.
  • the intra prediction mode decoding unit 803 according to the second embodiment includes an intra prediction mode memory 2901, a priority prediction mode list creation unit 2902, a priority prediction mode determination flag decoding unit 2903, a priority prediction mode index decoding unit 2904, and a priority prediction mode calculation unit. 2905, a non-priority prediction mode index decoding unit 2906, a non-priority prediction mode calculation unit 2907, and a prediction direction difference calculation unit 2908.
  • the intra prediction mode memory 2901 in FIG. Each configuration of the priority prediction mode list creation unit 2902 and the prediction direction difference calculation unit 2908 is the same as each configuration of the intra prediction mode memory 2601, the priority prediction mode list creation unit 2602, and the prediction direction difference calculation unit 2610 in FIG. Has the same function.
  • the prediction direction difference calculation unit 2908 acquires the intra prediction modes refModeA and refModeB of the adjacent blocks from the intra prediction mode memory 2901, and calculates the prediction direction difference diffDir (step S3001).
  • the prediction direction difference calculation procedure follows the procedure shown in FIG. 30 as in the case of the prediction direction difference calculation unit 2610 in FIG.
  • the priority prediction mode list creation unit 2902 acquires the intra prediction modes refModeA and refModeB of adjacent blocks from the intra prediction mode memory 2901, and acquires the prediction direction difference diffDir from the prediction direction difference calculation unit 2908.
  • the priority prediction mode list creation unit 2902 creates a priority prediction mode list mpmList based on the acquired refModeA, refModeB, and diffDir, and determines the size mpmListSize of the priority prediction mode list (step S3002). Similar to the priority prediction mode list creation procedure in the priority prediction mode list creation unit 2602 of FIG. 20, the priority prediction mode list creation procedure follows the procedure shown in the flowchart of FIG.
  • the priority prediction mode determination flag decoding unit 2903 reads 1 bit from the encoded sequence, decodes the priority prediction mode determination flag ppmFlag (step S3003), and determines the value of the priority prediction mode determination flag ppmFlag (step S3004).
  • the priority prediction mode index decoding unit 2904 decodes the priority prediction mode index mpmIndex (step S3005). Details of the priority prediction mode index decoding procedure will be described later. Further, the priority prediction mode calculation unit 2905 sets the mpmIndex-th element mpmList [mpmIndex] of the priority prediction mode list mpmList as the target prediction mode currModeIndex (step S3006).
  • the target prediction mode currModeIndex is stored in the intra prediction mode memory 2901, and the process ends.
  • the non-priority prediction mode index decoding unit 2906 decodes the non-priority prediction mode index remModeIndex (step S3007), and the non-priority prediction mode calculation unit 2907 calculates the calculated remModeIndex.
  • the target prediction mode currModeIndex is calculated based on the original (step S3008).
  • the target prediction mode currModeIndex is stored in the intra prediction mode memory 2901, and the process ends. The decoding procedure of the non-priority prediction mode index and the target prediction mode calculation procedure will be described later.
  • the priority prediction mode index decoding unit 2904 obtains mpmlist and mpmlistsize from the priority prediction mode list creation unit 2902.
  • the priority prediction mode index decoding unit 2904 selects a decoding tree to be used for decoding the priority prediction mode index mpmIndex based on mpmlistsize (step S3101).
  • FIG. 34 shows a decoding tree as a selection candidate.
  • Reference numeral 4201 in FIG. 34 denotes a decoding tree when mpmlistsize is 2.
  • Reference numeral 4202 in FIG. 34 denotes a decoding tree when mpmlistsize is 3.
  • Reference numeral 4203 in FIG. 34 is a decoding tree when mpmlistsize is 4.
  • Reference numeral 4204 in FIG. 34 is a decoding tree when mpmlistsize is 5.
  • Reference numeral 4205 in FIG. 34 is decoding when mpmlistsize is 7.
  • the priority prediction mode index decoding unit 2904 decodes mpmIndex using the selected decoding tree (step S3102), and ends the process.
  • Non-priority prediction mode index decoding procedure Details of the non-priority prediction mode index decoding procedure in step S3007 in FIG. 23 will be described with reference to the flowchart in FIG.
  • the non-priority prediction mode index decoding unit 2906 determines the target block size (step S3501).
  • remModeIndex When the target block is a 4 ⁇ 4 block, 3-bit fixed length decoding is performed to obtain remModeIndex (step S3502). The value of remModeIndex is determined (step S3503). When remModeIndex is smaller than mpmListSize-1, remModeIndex is determined and the process ends. Otherwise, remModeIndex is shifted right by 1 bit (step S3504), and 1 bit is further read from the encoded sequence and added to remModeIndex (step S3505). pmListSize-1 is subtracted from remModeIndex to determine the final remModeIndex (step S3506), and the process ends.
  • remModeIndex When the target block is an 8 ⁇ 8 block or a 16 ⁇ 16 block, 4-bit fixed length decoding is performed to obtain remModeIndex (step S3507). The value of remModeIndex is determined (step S3508). When remModeIndex is smaller than mpmListSize-2, remModeIndex is determined and the process ends. Otherwise, remModeIndex is shifted right by 1 bit (step S3509), and 1 bit is read from the encoded sequence and added to remModeIndex (step S3510). pmListSize-2 is subtracted from remModeIndex to determine the final remModeIndex (step S3511), and the process ends.
  • the process proceeds by scanning mpmList in ascending order of the index.
  • the non-priority prediction mode calculation unit 2907 initializes the target prediction mode currModeIndex with the non-priority prediction mode index remModeIndex, initializes a variable i for scanning mpMlist with 0 (step S3601), and sorts mpMlist in ascending order of values. (Step S3602).
  • currModeIndex and mpmList [i] are compared (step S3604). If currModeIndex is greater than or equal to mpmList [i], 1 is added to the value of currModeIndex (step S3605). 1 is added to the value of the variable i (step S3606), and scanning is continued.
  • step S3603 when i becomes equal to or greater than mpmListSize, that is, when all elements of mpmList have been scanned, the process is terminated.
  • the image encoding device and image decoding device of the first embodiment described above have the following operational effects.
  • the coding tree is switched based on the prediction direction difference between the plurality of processed screen prediction modes. Since the prediction direction indicated by the intra prediction mode has a correlation with the target image, the correlation between the decoded images of a plurality of reference blocks is estimated from the prediction direction difference of the intra prediction mode, and based on the correlation Therefore, it is possible to set an appropriate probability model and reduce the amount of generated codes in the prediction mode of the target image.
  • the number of coding trees to be created is at most half of the prediction directions that can be taken in the intra prediction mode. Compared to a configuration that considers all combinations of a plurality of prediction modes, the complexity can be greatly reduced.
  • the image encoding device and image decoding device of the second embodiment have the following operational effects.
  • the coding tree of the priority prediction mode is switched based on the prediction direction difference between the plurality of processed screen prediction modes. Since the prediction direction indicated by the intra prediction mode has a correlation with the target image, the correlation between the decoded images of a plurality of reference blocks is estimated from the prediction direction difference of the intra prediction mode, and based on the correlation Therefore, an appropriate probability model can be set, and the amount of generated codes can be reduced.
  • the amount of generated codes can be reduced by setting the average value mode to the priority prediction mode in addition to the prediction direction adjacent to the prediction direction of the reference prediction mode. Furthermore, in switching the coding tree in the priority prediction mode, the block size of the target block is used in addition to the prediction direction difference. If the defined intra prediction modes are different, the distribution of intra prediction modes is also different. In a configuration in which the defined intra prediction mode depends on the block size, a more appropriate coding tree can be selected by using the block size of the target block, and the generated code amount can be reduced.
  • the moving image encoded stream output from the moving image encoding apparatus of the embodiment described above has a specific data format so that it can be decoded according to the encoding method used in the embodiment. Therefore, the moving picture decoding apparatus corresponding to the moving picture encoding apparatus can decode the encoded stream of this specific data format.
  • the encoded stream When a wired or wireless network is used to exchange an encoded stream between a moving image encoding device and a moving image decoding device, the encoded stream is converted into a data format suitable for the transmission form of the communication path. It may be transmitted.
  • a video transmission apparatus that converts the encoded stream output from the video encoding apparatus into encoded data in a data format suitable for the transmission form of the communication channel and transmits the encoded data to the network, and receives the encoded data from the network Then, a moving image receiving apparatus that restores the encoded stream and supplies the encoded stream to the moving image decoding apparatus is provided.
  • the moving image transmitting apparatus is a memory that buffers the encoded stream output from the moving image encoding apparatus, a packet processing unit that packetizes the encoded stream, and transmission that transmits the packetized encoded data via the network.
  • the moving image receiving apparatus generates a coded stream by packetizing the received data, a receiving unit that receives the packetized coded data via a network, a memory that buffers the received coded data, and packet processing. And a packet processing unit provided to the video decoding device.
  • the above processing relating to encoding and decoding can be realized as a transmission, storage, and reception device using hardware, and is also stored in a ROM (Read Only Memory), a flash memory, or the like. It can also be realized by firmware or software such as a computer.
  • the firmware program and software program can be provided by recording them on a computer-readable recording medium, provided from a server through a wired or wireless network, or provided as a data broadcast of terrestrial or satellite digital broadcasting. Is also possible.
  • the present invention can be used for image encoding and decoding technologies, particularly intra-screen encoding and decoding technologies.

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Abstract

　予測方向差算出部６０４は、符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードの予測方向差を導出する。優先モード決定部６０３および符号化木選択部６０５は、予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと予測方向差にもとづいて、符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた符号化木を作成する。可変長符号化部６０６は、符号化木にしたがって符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化する。

Description

画像符号化装置、画像符号化方法及び画像符号化プログラム、並びに画像復号装置、画像復号方法及び画像復号プログラム
　本発明は、画像符号化及び復号技術に関し、特に画面内符号化及び復号技術に関する。
　動画像符号化の国際標準であるＭＰＥＧ－４　ＡＶＣでは、一画面内で処理を完結させる画面内符号化の方式としてイントラ予測と呼ばれる方式を採用している。イントラ予測は、処理対象となるブロックに隣接した既復号サンプル値を、指定された予測方向に複製することにより処理対象ブロックの予測画像を作り出すものである。ＭＰＥＧ－４　ＡＶＣでは図１（ａ）、（ｂ）に示す９種類の予測方向が定義されており、各ブロックにおいて予測方向を示すイントラ予測モードのモード番号を伝送することにより、適切な予測方向を指定する構成をとる。
　予測方向の定義数を拡張することにより予測画像品質を高めることができる。図２（ａ）の符号２０１は、１７種類の予測方向の定義例を示したものであり、図２（ｂ）の符号２０２は、３４種類の予測方向の定義例を示したものである。しかしながら予測方向の定義数の増加はイントラ予測モードの伝送情報量の増加につながる。予測方向の定義数が増加するにつれ、全発生符号量のうちイントラ予測モードの占める割合が増加するため、効率的な伝送方法の必要性が高まる。
　特許文献１には、伝送する画面内予測モードの総数を減らすことにより、画面内予測モードの符号量を削減する手段が記載されている。特許文献１の方法は、複数のブロックの画面内予測モードを所定の統合単位分走査して、統合単位内のすべての画面内予測モードが同一である場合に統合単位で一つの画面内予測モードを伝送することにより、伝送する画面内予測モードを減らすものである。
特開２００９－２４６９７５号公報
ISO/IEC 14496-10 Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 10: Advanced Video Coding
　一般に、イントラ予測では、画像の符号化対象ブロックに隣接するブロックのイントラ予測モードと同一のイントラ予測モードが符号化対象ブロックにおいても選択される可能性が高いと仮定したイントラ予測モードの発生確率モデルを前提にイントラ予測モードを符号化している。しかし、現実的にはブロック毎にイントラ予測モードの発生分布は異なるため、すべてのブロックに対し常に同一の確率モデルを設定した符号化ではイントラ予測モードのさらなる効率的な符号化を達成することは難しい。
　特許文献１の方法は、各ブロックの画面内予測モードの発生頻度を考慮したものではないから、上述の課題は依然として解決されない。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、イントラ予測モードの発生符号量を削減し、符号化効率をより一層向上させることのできる画像符号化技術を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様の画像符号化装置は、ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化装置であって、符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択部（５０９）と、符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部（６０１）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出する予測方向差導出部（６０４）と、前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた符号化木を作成する符号化木作成部（６０３、６０５）と、前記符号化木にしたがって前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化する符号化部（６０６）とを備える。
　本発明の別の態様は、画像符号化方法である。この方法は、ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化方法であって、符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択するステップと、符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた符号化木を作成するステップと、前記符号化木にしたがって前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップとを備える。
　本発明のさらに別の態様は、画像符号化装置である。この装置は、ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化装置であって、符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択部（５０９）と、符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部（２６０１）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出する予測方向差導出部（２６１０）と、前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成部（２６０２）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出する優先予測モード判定フラグ算出部（２６０３）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を符号化する優先予測モード判定フラグ符号化部（２６０４）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化する優先予測モード符号化部（２６０６）と、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化する非優先予測モード符号化部（２６０８）とを備える。
　本発明のさらに別の態様は、画像符号化方法である。この方法は、ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化方法であって、符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択するステップと、符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成するステップと、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出するステップと、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を符号化するステップと、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップと、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップとを備える。
　本発明のある態様の画像復号装置は、符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号装置であって、復号済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部（９０１）と、復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出する予測方向差導出部（９０４）と、前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた復号木を作成する復号木作成部（９０３、９０５）と、前記復号木にしたがって前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号する復号部（９０６）とを備える。
　本発明のさらに別の態様は、画像復号方法である。この方法は、符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号方法であって、復号済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた復号木を作成するステップと、前記復号木にしたがって前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップとを備える。
　本発明のさらに別の態様は、画像復号装置である。この装置は、符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号装置であって、復号済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部（２９０１）と、復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出する予測方向差導出部（２９０８）と、前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成部（２９０２）と、前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を復号する優先予測モード判定フラグ復号部（２９０３）と、前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号する優先予測モード復号部（２９０４）と、前記復号対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号する非優先予測モード復号部（２９０６）とを備える。
　本発明のさらに別の態様は、画像復号方法である。この方法は、符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号方法であって、復号済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成するステップと、前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を復号するステップと、前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップと、前記復号対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップとを備える。
　なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、イントラ予測モードの発生符号量を削減し、符号化効率を向上させることができる。
９パターンのイントラ予測モードの予測方向を説明する図である。 １７パターンと３４パターンのイントラ予測モードの予測方向を説明する図である。 ９パターンのイントラ予測モードを符号化するための符号化木を説明する図である。 図３の符号化木に従いイントラ予測モードを伝送するための符号化構文を説明する図である。 実施の形態に係るイントラ予測モードの符号化方法を実行するための画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図５のイントラ予測モード符号化部の第１の実施例の詳細な構成を示すブロック図である。 図６のイントラ予測モード符号化部によるイントラ予測モード符号化手順を説明するフローチャートである。 実施の形態に係るイントラ予測モードの復号方法を実行するための画像復号装置の構成を示すブロック図である。 図８のイントラ予測モード復号部の第１の実施例の詳細な構成を示すブロック図である。 図９のイントラ予測モード復号部によるイントラ予測モード復号手順を説明するフローチャートである。 実施の形態における参照イントラ予測モードを決定する手順を説明するフローチャートである。 実施の形態における予測方向差を算出する手順を説明するフローチャートである。 予測モードと予測方向番号を対応づけたテーブルを説明する図である。 予測方向差に優先予測モードと符号化木を対応づけたテーブルを説明する図である。 イントラ予測モードの予測方向の変換処理を説明する図である。 予測方向差に応じて決定される優先予測モードを説明する概念図である。 実施の形態で使用される符号化木の例を示す図である。 画像のブロック構成と参照ブロックを説明する図である。 処理対象ブロックと参照ブロックの関係を説明する図である。 図５のイントラ予測モード符号化部の第２の実施例の詳細な構成を示すブロック図である。 図２０のイントラ予測モード符号化部によるイントラ予測モード符号化手順を説明するフローチャートである。 図８のイントラ予測モード復号部の第２の実施例の詳細な構成を示すブロック図である。 図２１のイントラ予測モード復号部によるイントラ予測モード復号手順を説明するフローチャートである。 第２の実施例における優先予測モードを復号する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における優先予測モード判定フラグと優先予測モードインデックスを算出する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における非優先予測モードインデックスを算出する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における非優先予測モードインデックスを符号化する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における非優先予測モードインデックスを復号する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における対象予測モードを算出する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における予測方向差を算出する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における優先予測モードリストを作成する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例の予測方向差と優先予測モードリストの対応関係を説明する図である。 第２の実施例における優先予測モードを符号化する動作を説明するフローチャートである。 第２の実施例における優先予測モードを符号化／復号するための符号化木／復号木を説明するための図である。
　まず、本発明の実施の形態の前提となる技術を説明する。
　以下の説明において、「処理対象ブロック」とは、画像符号化装置による符号化処理の場合は、符号化対象ブロックのことであり、画像復号装置による復号処理の場合は、復号対象ブロックのことである。「既処理ブロック」とは、画像符号化装置による符号化処理の場合は、符号化済みの復号されたブロックのことであり、画像復号装置による復号処理の場合は、復号済みのブロックのことである。以下、断りのない限り、この意味で用いる。
　［符号化木］
　図３は、図１の９パターンのイントラ予測モードを符号化するための符号化木を説明する図である。ＭＰＥＧ－４　ＡＶＣにおけるイントラ予測モードの伝送方法は、図３（ａ）の符号３０１に示す符号化木に従う。図中、内部節点（円）は符号を、葉（四角）はイントラ予測のモード番号を割り当てる。葉のうち符号３０２は優先予測モードである。優先予測モードについては後述する。例えば、優先予測モードに対しては“１”が、モード７に対しては符号“０１１１”が割り当てられる。
　図４は、図３の符号化木に従いイントラ予測モードを伝送するための符号化構文を説明する図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇは優先予測モードかどうかを特定する構文要素、ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅはモード番号を表す構文要素である。復号時にはまず１ビットのｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇを符号化系列から読み出し、ｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇが１であるときにはイントラ予測モードを優先予測モードと設定し次の構文へ移る。そうでないときはさらに３ビットのｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇの読み出しを行い、イントラ予測モードをｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅが示す予測モードとして設定する。
　図２の１７パターンのイントラ予測モードを符号化するためには、図３（ｂ）の符号３０３で示す符号化木に従い、同様の伝送方法を用いることができる。
　［優先予測モード］
　優先予測モードを決定するために、処理対象ブロックに隣接する既処理隣接ブロックを参照する。既処理隣接ブロックは、処理対象ブロックの左側に隣接しかつ最も上側に位置するブロック（「参照ブロックＡ」と呼ぶ）と、処理対象ブロックの上側に隣接しかつ最も左側に位置するブロック（「参照ブロックＢ」と呼ぶ）とする。
　既処理隣接参照ブロックの例について図１８を用いて説明する。図中の処理対象ブロック１８０１に対し空間的に上側または／および左側に位置するブロック（符号１８０２から１８１１）はすべて既処理であり、そうでないブロック（符号１８１２から１８１５）は未処理となる。処理対象ブロック１８０１の左側に隣接するブロックはブロック１８０７とブロック１８０９の２つであるが、そのうち上側に位置するブロック１８０７を参照ブロックＡとする。また処理対象ブロック１８０１の上側に隣接するブロックはブロック１８０３のみであり、このブロック１８０３を参照ブロックＢとする。
　参照ブロックＡ、参照ブロックＢのイントラ予測モード番号をそれぞれｍｏｄｅＩｄｘＡ，ｍｏｄｅＩｄｘＢとするとき、処理対象ブロックの優先予測モードのインデックスｍｐｍＩｄｘを以下の式で表す。
　ｍｐｍＩｄｘ＝ｍｉｎ（ｍｏｄｅＩｄｘＡ，ｍｏｄｅＩｄｘＢ）
　すなわち優先予測モードは参照ブロックのイントラ予測モードのどちらかと一致する。
　［優先予測モードと符号化木の関係］
　図３の符号化木は、優先予測モードに対しては１ビットの符号を、そうでないモードには一様に１＋３＝４ビットの符号を割り当てるものであり、次の確率モデルに従うものである。
　ｐ（ｍｐｍ）≧０．５，　ただしｍｐｍは優先モードを表す。
　ｐ（ｍ）＝０．０６２５＝（１－ｐ（ｍｐｍ））／８，　ただしｍ≠ｍｐｍ
　しかしながら実際のイントラ予測モードの発生頻度の統計をとると優先予測モードの発生確率は平均ｐ（ｍｐｍ）＝０．２程度であり、図３の符号化木は必ずしも現実のイントラ予測モードの発生分布に即したものであるとは言えない。
　図３の符号化木を用いた場合の統計上の優先予測モードの発生確率に従う平均発生符号量の期待値ｂｉｔｓｆａｃｔは、ｂｉｔｓｆａｃｔ＝３．４（＝０．２×１＋０．８×４）（ビット）である。一方、ｐ（ｍｐｍ）＝０．２と仮定して最適な符号化木を設計した場合の平均発生符号量の期待値ｂｉｔｓｏｐｔを算出すると、ｂｉｔｓｏｐｔ＝３．２（ビット）であり、平均発生符号量の見積もりからも図３の符号化木が最適ではないことが分かる。
　上記手法は隣接ブロックのイントラ予測モードと一致するイントラ予測モードの大域的な発生確率に基づく確率モデルを設定するものである。現実的には各ブロックにおいてイントラ予測モードの発生分布は異なり、それぞれに適切な確率モデルが設定できると考えられる。しかしながら上記手法はすべてのブロックに対し常に同一の確率モデルを設定するためにやはり効率的な符号化がなされているとは言えない。
　適切な確率モデルを設定することのみを考慮するのであれば、例えば全ての参照ブロックのイントラ予測モードを取得し、そのすべての組合せに対してそれぞれ異なる適切な確率モデルを設定することも可能である。しかしながら複数の予測モードの組合せの数は予測モード数に対し指数関数的に増加するため、そのような手法は処理の複雑化と言う観点からは現実的な解とは言えない。
　ところでイントラ予測は既復号サンプル値を指定された予測方向に複製するものであり、予測方向に沿う周波数成分はすべて失われる一方、予測方向に直交する方向の周波数成分は保存される。そのため、特徴的な周波数成分を有する画像に対しては、その周波数成分をできる限り反映できるイントラ予測モードを選択することが適切である。言い換えると画像とイントラ予測モードとの間に相関があると言え、イントラ予測モードの選択に際し、以下の性質を利用できる。
　（１）予測方向が近いイントラ予測は、類似した予測画像を導出する。対象画像が微小な変化を伴うときは、微小な変化を表現するイントラ予測モードが適切となり、方向が近いイントラ予測モードの発生確率は高くなる。
　（２）隣接ブロックのイントラ予測の予測方向が互いに近い場合、隣接ブロック間の画像相関が高いと考えられる。そのとき、処理対象ブロックの画像も隣接ブロックとの相関が高い可能性が高く、処理対象ブロックのイントラ予測の予測方向は、隣接ブロックの予測方向の周辺方向に特に集中しやすい。
　（３）隣接ブロックのイントラ予測の予測方向が互いに遠い場合、隣接ブロック間の画像相関が低いと考えられる。そのときは、隣接ブロックのイントラ予測の予測方向が互いに近い場合に比べ、処理対象ブロックの画像と隣接ブロックとの相関が低くなる傾向にあり、処理対象ブロックのイントラ予測の予測方向は、隣接ブロックの予測方向の周辺方向へ集中しにくくなる。
　本実施の形態では、この性質に鑑み、確率モデルに応じた符号化木を複数用意し、参照ブロックのイントラ予測モードの予測方向差に応じて確率モデルの切り替えを行うことにより、符号化木の増加に伴う符号化処理の複雑化を制限した上で、イントラ予測モードの発生符号量削減を実現し、符号化効率を向上させる。
　［符号化装置］
　本発明を実施する好適な画像符号化装置について図面を参照して説明する。図５は実施の形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。実施の形態の画像符号化装置は、減算部５０１と、直交変換・量子化部５０２と、逆量子化・逆変換部５０３と、加算部５０４と、復号画像メモリ５０５と、イントラ予測部５０６と、テクスチャ情報符号化部５０７と、イントラ予測モード符号化部５０８と、イントラ予測モード選択部５０９とを備える。本発明の実施の形態は画面内予測に注目したものであるため、画面間予測に関連する構成要素については図示せず、説明を省略する。
　イントラ予測モード選択部５０９は、画像のブロック毎に最適な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をイントラ予測部５０６と、イントラ予測モード符号化部５０８に与える。
　イントラ予測モード符号化部５０８は、入力されたイントラ予測モードを可変長符号化してイントラ予測モードビットストリームを出力する。イントラ予測モード符号化部５０８の詳細な構成と動作については後述する。
　イントラ予測部５０６は、入力されたイントラ予測モードと、復号画像メモリ５０５に記憶した隣接ブロックの既復号画像を用いてイントラ予測画像を生成し、生成したイントラ予測画像を減算部５０１へ与える。
　減算部５０１は、符号化対象の原画像からイントラ予測画像を減ずることにより差分画像を生成し、生成した差分信号を直交変換・量子化部５０２に与える。
　直交変換・量子化部５０２は、差分画像に対し直交変換・量子化をしてテクスチャ情報を生成し、生成したテクスチャ情報を逆量子化・逆変換部５０３とテクスチャ情報符号化部５０７に与える。
　テクスチャ情報符号化部５０７は、テクスチャ情報をエントロピー符号化してテクスチャ情報ビットストリームを出力する。
　逆量子化・逆変換部５０３は、直交変換・量子化部５０２から受け取ったテクスチャ情報に対し逆量子化・逆直交変換をして復号差分信号を生成し、生成した復号差分信号を加算部５０４に与える。
　加算部５０４は、イントラ予測画像と復号差分信号を加算して復号画像を生成し、生成した復号画像を復号画像メモリ５０５に格納する。
　［復号装置］
　本発明を実施する好適な画像復号装置について図面を参照して説明する。図８は実施の形態に係る画像復号装置の構成を示すブロック図である。実施の形態の画像復号装置は、テクスチャ情報復号部８０１と、逆量子化・逆変換部８０２と、イントラ予測モード復号部８０３と、加算部８０４と、復号画像メモリ８０５と、イントラ予測部８０６とを備える。本発明の実施の形態は画面内予測に注目したものであるため、画面間予測に関連する構成要素は図示せず、説明を省略する。
　図８の画像復号装置の復号処理は、図５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８の逆量子化・逆変換部８０２、加算部８０４、復号画像メモリ８０５、およびイントラ予測部８０６の各構成は、図５の画像符号化装置の逆量子化・逆変換部５０３、加算部５０４、復号画像メモリ５０５、およびイントラ予測部５０６の各構成とそれぞれ対応する機能を有する。
　イントラ予測モード復号部８０３は、入力されたイントラ予測モードビットストリームをエントロピー復号してイントラ予測モードを生成し、生成したイントラ予測モードをイントラ予測部８０６に与える。イントラ予測モード復号部８０３の詳細な構成と動作については後述する。
　イントラ予測部８０６は、入力されたイントラ予測モードと、復号画像メモリ８０５に記憶した隣接ブロックの既復号画像を用いてイントラ予測画像を生成し、生成したイントラ予測画像を加算部８０４へ与える。
　テクスチャ情報復号部８０１は、テクスチャ情報をエントロピー復号してテクスチャ情報を生成する。生成したテクスチャ情報を逆量子化・逆変換部８０２に与える。
　逆量子化・逆変換部８０２は、テクスチャ情報復号部８０１から受け取ったテクスチャ情報に対し逆量子化・逆直交変換をして復号差分信号を生成し、生成した復号差分信号を加算部８０４に与える。
　加算部８０４は、イントラ予測画像と復号差分信号を加算して復号画像を生成し、生成した復号画像を復号画像メモリ８０５に格納し、出力する。
　本発明の実施の形態に係るイントラ予測モード符号化及び復号処理は、図５の動画像符号化装置のイントラ予測モード符号化部５０８及び図８の動画像復号装置のイントラ予測モード復号部８０３において実施される。以下、実施の形態に係るイントラ予測モード符号化及び復号処理の詳細を説明する。
　［符号化ブロック］
　実施の形態では、図１８で示されるように、画面を矩形ブロックにて階層的に分割するとともに、各ブロックに対し所定の処理順による逐次処理を行う。分割する各ブロックを符号化ブロックとよぶ。図１８のブロック１８１７は、実施の形態において分割の最大単位であり、これを最大符号化ブロックとよぶ。図１８のブロック１８１６は、実施の形態において分割の最小単位であり、これを最小符号化ブロックとよぶ。以下最小符号化ブロックを４×４画素、最大符号化ブロックを１６×１６画素として説明を行う。
　［予測ブロック］
　符号化ブロックのうち、イントラ予測を行う単位を予測ブロックと呼ぶ。予測ブロックは最小符号化ブロック以上、最大符号化ブロック以下のいずれかの大きさを持つ。図１８ではブロック１８０２、１８０３、および１８０４が１６×１６ブロック、ブロック１８０５、１８１０、１８１１、および１８０１が８×８ブロック、ブロック１８０６、１８０７、１８０８、１８０９が４×４ブロックである。ブロック１８１２、１８１３、１８１４、１８１５は未処理ブロックであり、符号化ブロックサイズが確定していない。符号化手順においては最適な予測ブロックサイズを決定し、予測ブロックサイズを伝送する。復号手順においてはビットストリームより予測ブロックサイズを取得する。以下、予測ブロックを処理単位として説明を行う。
　［予測ブロックサイズとイントラ予測モード］
　予測ブロックのサイズに応じて、イントラ予測モードの構成を切り替える。４×４ブロックでは図２（ａ）の符号２０１に示す１７パターンのイントラ予測モードを定義し、８×８ブロックと１６×１６ブロックに対しては、図２（ｂ）の符号２０２に示す３４パターンのイントラ予測モードを定義する。これは、小さいサイズの予測ブロックに対して過剰なパターン数のイントラ予測モードを定義しても、発生符号量の増加に見合うだけの品質向上が得られないためである。
　［参照ブロックと参照イントラ予測モード］
　参照ブロックは、処理対象ブロックの左側に隣接しかつ最も上側に位置するブロックであるブロックＡと、処理対象ブロックの上側に隣接しかつ最も左側に位置するブロックであるブロックＢである。ブロックＡの予測モードをｒｅｆＭｏｄｅＡ、ブロックＢの予測モードをｒｅｆＭｏｄｅＢとする。各参照ブロックのイントラ予測モードを「参照イントラ予測モード」と呼ぶ。参照ブロックが存在しないときの参照イントラ予測モードは直流予測モード（「平均値モード」ともいう）に設定する。
　（第１の実施例）
　［符号化手順］
　本発明の実施の形態に係るイントラ予測モードの符号化方法の第１の実施例を説明する。図６は図５のイントラ予測モード符号化部５０８の第１の実施例の詳細な構成のブロック図である。第１の実施例のイントラ予測モード符号化部５０８は、イントラ予測モードメモリ６０１、参照モード決定部６０２、優先モード決定部６０３、予測方向差算出部６０４、符号化木選択部６０５、及び可変長符号化部６０６を備える。以下、図７のフローチャートも参照しながら、イントラ予測モードの符号化手順を説明する。
　イントラ予測モードメモリ６０１には、イントラ予測モード選択部５０９から入力されるイントラ予測モードが格納されて記憶される。
　参照モード決定部６０２は、イントラ予測モードメモリ６０１から符号化対象ブロックに隣接する符号化済みの参照ブロックのイントラ予測モードを取得し、参照イントラ予測モードを決定する（ステップＳ７０１）。参照イントラ予測モード決定手順の詳細については後述する。
　予測方向差算出部６０４は、参照モード決定部６０２から参照イントラ予測モードを取得し、予測方向差を算出する（ステップＳ７０２）。予測方向差算出手順の詳細については後述する。
　優先モード決定部６０３は、予測方向差算出部６０４から予測方向差を取得し、また参照モード決定部６０２から参照イントラ予測モードを取得する。優先モード決定部６０３は、取得した予測方向差と参照イントラ予測モードを元に優先モードを決定する（ステップＳ７０３）。優先モード決定手順の詳細については後述する。
　符号化木選択部６０５は、予測方向差算出部６０４から予測方向差を取得し、予測方向差に応じて符号化木を決定する（ステップＳ７０４）。符号化木選択手順の詳細については後述する。
　可変長符号化部６０６は、符号化対象ブロックのイントラ予測モードの入力を受け、また優先モード決定部６０３から優先モードを、符号化木選択部６０５から符号化木を取得する。可変長符号化部６０６は、符号化対象ブロックのイントラ予測モードに対して優先モードと符号化木を用いて可変長符号化を行う（ステップＳ７０５）。可変長符号化部６０６は、生成したビット系列を出力し、一連のイントラ予測モードの符号化処理を終了する。
　［参照イントラ予測モード決定手順］
　図７のステップＳ７０１の参照イントラ予測モード決定手順の詳細を図１１のフローチャートを参照して説明する。
　図６の参照モード決定部６０２は、イントラ予測モードメモリ６０１から符号化対象ブロックに隣接する参照ブロックのイントラ予測モードを取得する。
　符号化対象ブロックの左に隣接する参照ブロックＡのイントラ予測モードと符号化対象ブロックのイントラ予測モードのパターン数を比較する（ステップＳ１１０１）。
　符号化対象ブロックのイントラ予測モードのパターン数が参照ブロックＡのイントラ予測モードのパターン数以上である場合、参照ブロックＡのイントラ予測モードをそのまま「参照モードＡ」とする（ステップＳ１１０２）。
　符号化対象ブロックのイントラ予測モードのパターン数が参照ブロックＡのイントラ予測モードのパターン数より小さい場合、参照モードの変換を行う（ステップＳ１１０３）。参照モードの変換については後述する。
　符号化対象ブロックの上に隣接する参照ブロックＢのイントラ予測モードと符号化対象ブロックのイントラ予測モードのパターン数を比較する（ステップＳ１１０４）。
　符号化対象ブロックのイントラ予測モードのパターン数が参照ブロックＢのイントラ予測モードのパターン数以上である場合、参照ブロックＢのイントラ予測モードをそのまま「参照モードＢ」とする（ステップＳ１１０５）。
　符号化対象ブロックのイントラ予測モードのパターン数が参照ブロックＢのイントラ予測モードのパターン数より小さい場合、参照モードの変換を行う（ステップＳ１１０６）。
　参照モードの変換について説明する。参照モードの変換を実施するのは図１９で示すように、符号化対象ブロック１９０１に比べて、参照ブロックＡ１９０２、参照ブロックＢ１９０１のサイズが大きい場合である。ここで、符号化対象ブロック１９０１は４×４画素ブロックであり、参照ブロックＡ１９０２と参照ブロックＢ１９０３は８×８画素ブロックである。符号化対象ブロック１９０１に対しては図２（ａ）の符号２０１で示す１７パターンのイントラ予測モードが定義されている。参照ブロックＡ１９０２と参照ブロックＢ１９０３に対しては図２（ｂ）の符号２０２に示す３４パターンのイントラ予測モードが定義されている。
　このように、符号化対象ブロックのイントラ予測モードのパターン数が参照ブロックのイントラ予測モードのパターン数より小さい場合、符号化対象ブロックのイントラ予測モードを符号化するにあたって、参照ブロックのイントラ予測モードのパターンを何らかの形で符号化対象ブロックのイントラ予測モードのパターンに縮退させる必要がある。参照モード変換は、パターン数の多い参照ブロックのイントラ予測モードを、パターン数の少ない符号化対象ブロックのイントラ予測モードに変換する処理である。
　図１５を参照して、イントラ予測モードの変換処理を説明する。図１５の符号１５０１は、３４パターンのイントラ予測モードの予測方向を横軸上の点で示したものである。図１５の符号１５０２は、１７パターンのイントラ予測モードの予測方向を横軸上の点で示したものである。図１５の符号１５０２の破線で表される点の位置は、３４パターンのイントラ予測モードには含まれるが、１７パターンのイントラ予測モードには含まれない予測方向である。
　符号１５０１で示す３４パターンのイントラ予測モードにおいて、参照モードＡの予測方向が符号１５０３に示す位置であり、参照モードＢの予測方向が符号１５０４に示す位置であるとする。このとき、符号１５０２で示す１７パターンのイントラ予測モードでは、参照モードＡ、Ｂの予測方向に対応する点（破線で表される点）には予測モードが存在しない。そこで、１７パターンのイントラ予測モードにおいて、参照モードＡ、Ｂの予測方向に対応する点に隣接する点（符号１５０５、１５０６）を代わりに変換後の予測モードとして選択する。
　［予測方向差算出手順］
　図７のステップＳ７０２の予測方向差算出手順の詳細を図１２のフローチャートを参照して説明する。
　予測方向差算出部６０４は、参照モード決定部６０２から参照モードＡ、Ｂを取得し、参照モードＡと参照モードＢを比較する（ステップＳ１２０１）。
　参照モードＡ、Ｂがともに平均値モードのときは、予測方向差として両方が平均値モードであることを示す特殊値－２を設定する（ステップＳ１２０２）。
　参照モードＡ、Ｂのどちらかが平均値モードのときは、片方が平均値モードであることを示す特殊値－１を設定する（ステップＳ１２０３）。
　参照モードＡ、Ｂがともに平均値モードでないときは、参照モードＡ、Ｂそれぞれに対し、図１３の予測モードと予測方向番号を対応づけたテーブルを参照することにより予測方向番号を決定する。
　図１３は、イントラ予測モードの番号と予測方向番号を対応づけたテーブルである。イントラ予測モードの番号は、図１や図２で示すように、方位の順につけられたものではないため、そのままでは予測方向差を算出するために用いることができない。そこで、予測モード番号に、方位の順につけられた予測方向番号を対応づけたテーブルを用意して。予測方向差を算出するときは、予測方向番号を用いることにする。
　参照モードＡ、参照モードＢの予測方向番号をそれぞれｄｉｒＡ、ｄｉｒＢとし、以下の計算式により参照モードＡと参照モードＢの予測方向の違いの程度を示す予測方向差ＤｉｆｆＤｉｒを算出する（ステップＳ１２０４）。
　ＤｉｆｆＤｉｒ＝ｍｉｎ（１６－ａｂｓ（ｄｉｒＡ－ｄｉｒＢ），ａｂｓ（ｄｉｒＡ－ｄｉｒＢ））
　ここで、ａｂｓ（）は引数の絶対値を計算する関数であり、ｍｉｎ（）は２つの引数の最小値を選択する関数である。
　次に予測方向差ＤｉｆｆＤｉｒを所定の上限値と比較し、予測方向差ＤｉｆｆＤｉｒが上限値を超えるなら、予測方向差ＤｉｆｆＤｉｒを上限値に置き換える（ステップＳ１２０５）。たとえば、１７パターンのイントラ予測モードの場合、予測方向差の最大値は８であり、上限値をたとえば４に設定しておき、予測方向差が４を超える場合は、４に丸める。
　［優先モード決定手順］
　図７のステップＳ７０３の優先モード決定手順の詳細を説明する。
　優先モード決定部６０３は、予測方向差算出部６０４から予測方向差を取得し、また参照モード決定部６０２から参照モードを取得する。優先モード決定部６０３は、図１４に示す予測方向差に優先予測モードと符号化木を対応づけたテーブルを参照し、優先モードの数と優先モードのモード番号を決定する。
　図１４は、予測方向差に対応づけて、優先モード数、優先モード番号、符号化木番号を対応づけたものである。図１４は、１７パターンのイントラ予測モードを用いる場合であり、予測方向差は０から８までの値と、特殊値の－１、－２を取る。予測方向差が大きくなるほど、優先モード数は増える。優先モード数を増やすために、優先モードとして参照モードＡ、Ｂ以外に、参照モードＡ、Ｂに隣接するモードや平均値モードを利用する。
　以下図１６の例を用いながら、各予測方向差に対する優先モードを説明する。
　［予測方向差が０のとき］
　参照モードＡ、参照モードＢがともに平均値モードでなく、予測方向が一致する場合である。図１４に示すテーブルより、この場合、優先モードの数は３つであり、第１優先モードを参照モードＡおよび参照モードＢと同一のモード、第２優先モード、第３優先モードをそれぞれ第１優先モードに隣接する方向の予測モードとする。図１６の符号１６０１は予測方向差が０のときの優先モードの概念図である。第１優先モードの予測方向は符号１６０２の点、第２優先モードの予測方向は符号１６０３の点、第３優先モードの予測方向は符号１６０４の点であり、互いに隣接している。
　［予測方向差が１のとき］
　参照モードＡの予測方向と参照モードＢの予測方向が互いに隣接している場合である。図１４に示すテーブルより、この場合、優先モードの数は４つであり、第１優先モードを参照モードＡ、第２優先モードを参照モードＢ、第３優先モード、第４優先モードをそれぞれ第１優先モード、第２優先モードに隣接する方向の予測モードとする。図１６の符号１６０５は予測方向差が１のときの優先モードの概念図である。第１優先モードは符号１６０６、第２優先モードは符号１６０７、第３優先モードは符号１６０８、第４優先モードは符号１６０９でそれぞれ表される予測方向である。
　［予測方向差が２のとき］
　参照モードＡの予測方向と参照モードＢの予測方向に挟まれる別の予測方向が存在する場合である。図１４に示すテーブルより、この場合、優先モードの数は５つであり、第１優先モードを参照モードＡ、第２優先モードを参照モードＢ、第３優先モードを第１優先モードと第２優先モードに挟まれた予測方向を示す予測モード、第４優先モード、第５優先モードをそれぞれ第１優先モード、第２優先モードに隣接し第３優先モードでない予測方向の予測モードとする。図１６の符号１６１０は予測方向差が２のときの優先モードの概念図である。第１優先モードは符号１６１１、第２優先モードは符号１６１２、第３優先モードは符号１６１３、第４優先モードは符号１６１４、第５優先モードは符号１６１５でそれぞれ表される予測方向である。
　［予測方向差が３以上のとき］
　同様の手順に従うため予測方向差が３以上のときの説明を省略する。
　［予測方向差が－２のとき（参照モードがどちらも平均値モードのとき）］
　参照モードＡ、参照モードＢがともに平均値モードの場合である。図１４に示すテーブルより、この場合、優先モードの数は１つであり、第１優先モードを平均値モードとする。
　［予測方向差が－１のとき（参照モードのどちらか一方のみが平均値モードのとき）］
　参照モードＡ、参照モードＢのどちらか一方のみが平均値モードの場合である。図１４に示すテーブルより、この場合、優先モードの数は４つであり、第１優先モードを参照モードＡ、第２優先モードを参照モードＢ、第３優先モード、第４優先モードをそれぞれ第１優先モードと第２優先モードのうち平均値モードでない方の予測モードの予測方向に隣接する方向の予測モードとする。
　［符号化木選択手順］
　図７のステップＳ７０４の符号化木選択手順の詳細を説明する。ここでは１７パターンのイントラ予測モードを例とする。
　符号化木選択部６０５は、予測方向差算出部６０４から予測方向差を取得する。図１４に示すテーブルを参照し、符号化木を選択する。図１４のテーブルでは、優先モード数に符号化木の番号が対応づけられている。
　図１７は符号化木の例である。符号１７０１は符号化木番号０の符号化木（「符号化木０」という）、符号１７０２は符号化木番号１の符号化木（「符号化木１」という）、符号１７０３は符号化木番号２の符号化木（「符号化木２」という）である。他の符号化木は省略する。各符号化木は、優先モードを示す葉と、予測モード番号を示す葉のどちらかに分類され、優先モードを示す葉に対しては、優先モード決定手順で決定した優先モードを適応的に割り当てる。一方予測モード番号を示す葉に対しては、処理対象の予測モードの予測モード番号を（優先モードを除いた変換を行った上で）固定的に割り当てる。いずれの符号化木においても優先モードには他の予測モードよりも短い符号長の符号が割り当てられるため、符号化対象ブロックのイントラ予測モードがいずれかの優先モードに該当すれば、発生符号量は小さくなる。
　以下図１７を用いて、予測方向差に応じた符号化木の選択について説明をする。
　［予測方向差が０のとき］
　図１４を参照して、符号化木０を選択する。符号化木０は３つの葉が優先モードとして設定される。優先モード決定手順より、第１優先モードは参照モードＡおよび参照モードＢと同一のモード、第２優先モード、第３優先モードはそれぞれ第１優先モードに隣接する予測方向の予測モードである。
　［予測方向差が１のとき］
　図１４を参照して、符号化木１を選択する。符号化木１は４つの葉が優先モードとして設定される。優先モード決定手順より、第１優先モードは参照モードＡ、第２優先モードは参照モードＢ、第３優先モード、第４優先モードはそれぞれ第１優先モード、第２優先モードに隣接方向の予測モードである。
　［予測方向差が２のとき］
　図１４を参照して、符号化木２を選択する。符号化木２は５つの葉が優先モードとして設定される。優先モード決定手順より、第１優先モードは参照モードＡ、第２優先モードは参照モードＢ、第３優先モードは第１優先モードと第２優先モードに挟まれた予測方向は示す予測モード、第４優先モード、第５優先モードはそれぞれ第１優先モード、第２優先モードに隣接し第３優先モードでない予測方向の予測モードである。
　［予測方向差が３以上のとき］
　同様の手順に従うため説明を省略する。
　［予測方向差が－２のとき］
　図１４を参照して、符号化木９を選択する。
　［予測方向差が－１のとき］
　図１４を参照して、符号化木１０を選択する。
　以上述べたように、本実施の形態の画像符号化装置では、参照ブロックの画面内予測モードに加えて、参照ブロックの画面内予測モードの予測方向に隣接する方向を示す予測モードを優先予測モードとして用いる。そして、優先予測モード数の異なる複数の符号化木をあらかじめ用意しておき、参照ブロックの画面内予測モードの予測方向の差を元に符号化木を切り替えることにより、符号化対象ブロックの画面内予測モードの符号化効率を向上させることができる。
　予測方向差が小さいほど優先予測モード数の少ない符号化木が選択され、優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた符号化木を用いて符号化対象ブロックのイントラ予測モードが符号化される。
　複数の参照ブロックが互いに近い予測方向を示す場合は、参照ブロック間の画像相関が高く、処理対象ブロックと参照ブロックとの画像相関も高い可能性が高い。そのとき、処理対象ブロックの予測方向が参照ブロックの予測方向の近傍に特に集中しやすい。一方、複数の参照ブロックの示す予測方向が互いに離れている場合は、参照ブロック間の画像相関が低く、処理対象ブロックと参照ブロックとの画像相関も低い可能性が高い。そのとき、処理対象ブロックの予測方向の、参照ブロックの予測方向の近傍への集中度は、複数の参照ブロックが近い予測方向を示す場合と比べて低くなる。
　本実施の形態のイントラ予測モードの符号化処理では、複数の参照ブロックの予測モードの予測方向差を元に符号化木を切り替える構成を取ることにより、各処理対象ブロックの予測モードの発生確率を的確に推定し、画面内予測モードの発生符号量を減らすことができる。
　［復号手順］
　本発明の実施の形態に係るイントラ予測モードの復号方法の第１の実施例を説明する。図９は図８のイントラ予測モード復号部８０３の第１の実施例の詳細な構成のブロック図である。第１の実施例のイントラ予測モード復号部８０３は、イントラ予測モードメモリ９０１、参照モード決定部９０２、優先モード決定部９０３、予測方向差算出部９０４、復号木選択部９０５、及び可変長復号部９０６を備える。
　図９のイントラ予測モード復号部８０３におけるイントラ予測モード復号処理は、図６のイントラ予測モード符号化部５０８におけるイントラ予測モード符号化処理に対応するものであるから、図９のイントラ予測モードメモリ９０１、参照モード決定部９０２、優先モード決定部９０３、予測方向差算出部９０４、及び復号木選択部９０５の各構成は、図６のイントラ予測モードメモリ６０１、参照モード決定部６０２、優先モード決定部６０３、予測方向差算出部６０４、及び符号化木選択部６０５の各構成とそれぞれ対応する機能を有する。
　以下、図１０のフローチャートも参照しながら、イントラ予測モードの復号手順を説明する。
　参照モード決定部９０２は、イントラ予測モードメモリ９０１から復号対象ブロックに隣接する復号済みの参照ブロックのイントラ予測モードを取得し、参照イントラ予測モードを決定する（ステップＳ１００１）。参照イントラ予測モード決定手順は、図６の参照モード決定部６０２における参照イントラ予測モード決定手順と同様、図１１のフローチャートで示す手続きに従うため、詳細な説明を省略する。
　予測方向差算出部９０４は、参照モード決定部９０２から参照イントラ予測モードを取得し、予測方向差を算出する（ステップＳ１００２）。予測方向差算出手順は、図６の予測方向差算出部６０４における予測方向算出手順と同様、図１２のフローチャートで示す手続きに従うため、詳細な説明を省略する。
　優先モード決定部９０３は、予測方向差算出部９０４から予測方向差を取得し、また参照モード決定部９０２から参照イントラ予測モードを取得する。優先モード決定部９０３は、取得した予測方向差と参照イントラ予測モードを元に優先モードを決定する（ステップＳ１００３）。優先モード決定手順は、図６の優先モード決定部６０３における優先モード決定手順と同様の手続きに従うため、詳細な説明を省略する。
　復号木選択部９０５は、予測方向差算出部９０４から予測方向差を取得し、予測方向差に応じて復号木を決定する（ステップＳ１００４）。復号木選択手順は、図６の符号化木選択部６０５における符号化木選択手順と同様の手続きに従うため、詳細説明を省略する。ただし、「符号化木」は「復号木」と読み替える。
　可変長復号部９０６は、イントラ予測モードのビットストリームの入力を受け、また優先モード決定部９０３から優先モードを、復号木選択部９０５から復号木を取得する。可変長復号部９０６は、復号対象ブロックのイントラ予測モードに対して優先モードと復号木を用いて可変長復号を行う（ステップＳ１００５）。可変長復号部９０６は、復号したイントラ予測モードをイントラ予測モードメモリ９０１に記憶するとともに、外部に出力し、一連のイントラ予測モードの復号処理を終了する。
　（第２の実施例）
　［符号化手順］
　本発明に係る実施の形態によるイントラ予測モードの符号化方法の第２の実施例について説明する。図２０は図５のイントラ予測モード符号化部５０８の第２の実施例の詳細な構成のブロック図である。第２の実施例のイントラ予測モード符号化部５０８は、イントラ予測モードメモリ２６０１、優先予測モードリスト作成部２６０２、優先予測モード判定フラグ算出部２６０３、優先予測モード判定フラグ符号化部２６０４、優先予測モードインデックス算出部２６０５、優先予測モードインデックス符号化部２６０６、非優先予測モードインデックス算出部２６０７、非優先予測モードインデックス符号化部２６０８、優先予測モード判定部２６０９、及び予測方向差算出部２６１０を備える。以下、図２１のフローチャートも参照しながら、イントラ予測モードの符号化手順を説明する。
　予測方向差算出部２６１０は、イントラ予測モードメモリ２６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢの予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを算出する（ステップＳ２７０１）。予測方向差算出手順の詳細については後述する。
　優先予測モードリスト作成部２６０２は、予測方向差算出部２６１０から予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを取得し、イントラ予測モードメモリ２６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得する。優先予測モードリスト作成部２６０２は、ｄｉｆｆＤｉｒ、ｒｅｆＭｏｄｅＡ、及びｒｅｆＭｏｄｅＢを元に優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを作成し、優先予測モードリストサイズｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを決定する（ステップＳ２７０２）。優先予測モードリスト作成手順の詳細については後述する。また、対象イントラ予測モードをイントラ予測モードメモリ２６０１に記憶する。
　優先予測モード判定フラグ算出部２６０３は、対象予測モードと優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを取得し、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを算出する。また、優先予測モードインデックス算出部２６０５は、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを算出し（ステップＳ２７０３）、優先予測モード判定フラグ符号化部２６０４は、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを符号化する（ステップＳ２７０４）。優先予測モード判定フラグ、優先予測モードインデックス算出手順の詳細については後述する。
　優先予測モード判定部２６０９は、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを判定する（ステップＳ２７０５）。
　優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｔｒｕｅである場合は、優先予測モードインデックス符号化部２６０６は、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを符号化し（ステップＳ２７０６）、処理を終了する。優先予測モードインデックス符号化手順の詳細については後述する。
　優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｆａｌｓｅである場合は、非優先予測モードインデックス算出部２６０７は、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを算出し（ステップＳ２７０７）、非優先予測モードインデックス符号化部２６０８は、算出した非優先予測モードｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの符号化を行う（ステップＳ２７０８）。非優先予測モードインデックス算出手順、および非優先予測モード符号化手順の詳細については後述する。
　［予測方向差算出手順］
　図２１のステップＳ２７０１の予測方向差算出手順の詳細を図３０のフローチャートを参照して説明する。
　予測方向差算出部２６１０は、イントラ予測モードメモリ２６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得する。ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢの値がともに２（平均値モード）であるかどうかを判定する（ステップＳ３２０１）。
　ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢの値がともに２（平均値モード）である場合は、予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを－２と設定する（ステップＳ３２０２）。－２はｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢの値がともに２（平均値モード）であることを示す特殊値である。
　ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢの値が少なくともどちらかが２（平均値モード）でない場合は、さらにｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢのどちらかが２（平均値モード）であるかどうかを判定する（ステップＳ３２０３）。ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢのどちらかが２（平均値モード）である場合は、予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを－１と設定する（Ｓ３２０５）。－１はｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢの値のどちらかが２（平均値モード）であることを示す特殊値である。
　ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢの値がともに２（平均値モード）でない場合は、ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢの予測方向の差を算出する（ステップＳ３２０４）。対象ブロックが４×４ブロックである場合は、図１３の表を参照することにより、予測方向番号を決定する。ｒｅｆＭｏｄｅＡの予測方向番号をｄｉｒＡ、ｒｅｆＭｏｄｅＢの予測方向番号をｄｉｒＢとし、以下の計算式により予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを算出する。
　ＤｉｆｆＤｉｒ＝ｍｉｎ（１６－ａｂｓ（ｄｉｒＡ－ｄｉｒＢ），ａｂｓ（ｄｉｒＡ－ｄｉｒＢ））
対象ブロックが８×８、１６×１６ブロックである場合も４×４ブロックの場合と同様、の方法で予測方向番号を決定し、以下の計算式により予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを算出する。
　ＤｉｆｆＤｉｒ＝ｍｉｎ（３３－ａｂｓ（ｄｉｒＡ－ｄｉｒＢ），ａｂｓ（ｄｉｒＡ－ｄｉｒＢ））
　［優先予測モードリスト作成手順］
　図２１のステップＳ２７０２の優先予測モードリスト作成手順の詳細を図３１のフローチャートを参照して説明する。
　優先予測モードリスト作成部２６０２は、予測方向差算出部２６１０から予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを取得し、イントラ予測モードメモリ２６０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒの値を判定する（ステップＳ３９０１）。
　予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒの値が－２のとき、すなわちｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢがともに平均値モードのときは（ステップＳ３９０２）、図３２の符号４００１に示すように、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを２とする。さらにｍｐｍＬｉｓｔ［０］をｒｅｆＭｏｄｅＡ、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］を０（垂直方向予測モード）とする。ｍｐｍＬｉｓｔ［１］を０（垂直方向予測モード）とするのは、垂直方向予測モードの発生頻度は平均的に高いことと、平均的には、平均値モードのみを優先予測モードとするほど平均値モードの発生頻度が高くないことによる。
　予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒの値が－１のとき、すなわちｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢのどちらか一方が平均値モードのときは（ステップＳ３９０３）、図３２の符号４００２に示すように、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを４とする。さらに、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］をｍｉｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］をｍａｘ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［２］をｌｅｆｔ（ｄｉｒＭｏｄｅ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［３］をｒｉｇｈｔ（ｄｉｒＭｏｄｅ）とする。ただし、ｄｉｒＭｏｄｅはｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢのうち平均値モードでない方の予測モードとし、ｌｅｆｔ（ｄｉｒＭｏｄｅ）は、ｄｉｒＭｏｄｅの左方向に隣接する予測モード、ｒｉｇｈｔ（ｄｉｒＭｏｄｅ）は、ｄｉｒＭｏｄｅの右方向に隣接する予測モードとする。
　予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒの値が０のときは（ステップＳ３９０４）、すなわちｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが同一であり、かつどちらも平均値モードでいときは、図３２の符号４００３に示すように、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを３とする。さらに、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］をｒｅｆＭｏｄｅＡ、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］をｌｅｆｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［２］をｒｉｇｈｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ）とする。ただし、ｌｅｆｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ）は、ｒｅｆＭｏｄｅＡの左方向に隣接する予測モード、ｒｉｇｈｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ）は、ｒｅｆＭｏｄｅＡの右方向に隣接する予測モードとする。
　予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒの値が１のときは（ステップＳ３９０５）、すなわちｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢが隣接するときは、図３２の符号４００４に示すように、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを４とする。さらに、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］をｍｉｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］をｍａｘ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［２］をｌｅｆｔ（ｌｅｆｔＭｏｄｅ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［３］をｒｉｇｈｔ（ｒｉｇｈｔＭｏｄｅ）とする。ただし、ｌｅｆｔＭｏｄｅはｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢのうち左方向の予測モード、ｒｉｇｈｔＭｏｄｅはｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢのうち右方向の予測モードとし、ｌｅｆｔ（ｌｅｆｔＭｏｄｅ）は、ｌｅｆｔＭｏｄｅの左方向に隣接する予測モード、ｒｉｇｈｔ（ｒｉｇｈｔＭｏｄｅ）は、ｒｉｇｈｔＭｏｄｅの右方向に隣接する予測モードとする。
　予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒの値が２のときは（ステップＳ３９０６）、図３２の符号４００５に示すように、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを５とする。さらに、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］をｍｉｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ，ｉｎｔｅｒＭｏｄｅ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］をｍｅｄｉａｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ，ｉｎｔｅｒＭｏｄｅ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［２］をｍａｘ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ，ｉｎｔｅｒＭｏｄｅ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［３］をｌｅｆｔ（ｌｅｆｔＭｏｄｅ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［４］をｒｉｇｈｔ（ｒｉｇｈｔＭｏｄｅ）とする。ただし、ｉｎｔｅｒＭｏｄｅはｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢの間に挟まれる予測モード、ｍｅｄｉａｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ，ｉｎｔｅｒＭｏｄｅ）はｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ，ｉｎｔｅｒＭｏｄｅの中間値、ｌｅｆｔＭｏｄｅはｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢのうち左方向の予測モード、ｒｉｇｈｔＭｏｄｅはｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢのうち右方向の予測モードとし、ｌｅｆｔ（ｌｅｆｔＭｏｄｅ）は、ｌｅｆｔＭｏｄｅの左方向に隣接する予測モード、ｒｉｇｈｔ（ｒｉｇｈｔＭｏｄｅ）は、ｒｉｇｈｔＭｏｄｅの右方向に隣接する予測モードとする。
　上記の条件のいずれにも該当しないとき（ステップＳ３９０７）、すなわち予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒの値が３以上のときは、予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒに加え、対象ブロックのブロックサイズを参照する。
　ブロックサイズが４×４のときは、図３２の符号４００６に示すように、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを５とする。さらに、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］をｍｉｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］をｍａｘ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［２］をｍｉｎ（ｌｅｆｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ），ｒｉｇｈｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ））、ｍｐｍＬｉｓｔ［３］をｍｉｎ（ｌｅｆｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＢ），ｒｉｇｈｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＢ））、ｍｐｍＬｉｓｔ［４］を平均値モードとした後、ｍｐｍＬｉｓｔを昇順にソートする。
　ブロックサイズが４×４でないときは、図３２の符号４００７に示すように、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを７とする。さらに、ｍｐｍＬｉｓｔ［０］をｍｉｎ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［１］をｍａｘ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ，ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［２］をｌｅｆｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［３］をｒｉｇｈｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＡ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［４］をｌｅｆｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［５］をｒｉｇｈｔ（ｒｅｆＭｏｄｅＢ）、ｍｐｍＬｉｓｔ［６］を平均値モードとした後、ｍｐｍＬｉｓｔを昇順にソートする。
　ステップＳ３９０７において、参照予測モードに隣接する予測モードに加え平均値モードを優先予測モードリストに加える理由は以下のとおりである。ステップＳ３９０７は、予測方向の差が３以上のときである。ｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢとの方向差が離れているときは、参照ブロックＡ、参照ブロックＢの画像相関が低いと推定する。そのとき、予測方向差が近い場合と比べ、ｒｅｆＭｏｄｅＡ、ｒｅｆＭｏｄｅＢの近傍への集中度が減少し、平均的には平均値モードの発生頻度が高まるためである。
　［優先予測モード判定フラグ、優先予測モードインデックス算出手順］
　図２１のステップＳ２７０３の優先予測モード判定フラグと優先予測モードインデックス算出手順の詳細を図２５のフローチャートを参照して説明する。
　本手順においては、ｍｐｍＬｉｓｔを昇順に走査することにより処理を進める。優先予測モード判定フラグ算出部２６０３、及び優先予測モードインデックス算出部２６０５は、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇと、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘをそれぞれｆａｌｓｅ、０で初期化する。ｍｐｍＬｉｓｔを走査するための変数ｉを０で初期化する（ステップＳ３２０１）。
　変数ｉがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ未満であるなら（ステップＳ３２０２）、すなわちまだｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えていないなら、ｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］とｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘを比較する（ステップＳ３２０３）。ｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］とｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘが等しい場合は、対象予測モードが優先予測モードリストのｉ番目の要素と等しいことを示し、ｍｐｍＦｌａｇをｔｒｕｅに、ｍｐｍＩｎｄｅｘをｉにそれぞれ設定し（ステップＳ３２０４）、図２１のステップＳ２７０４へ進む。ｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］とｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘが異なる場合は、ｉを一つ増やし（ステップＳ３２０５）、走査を継続する。
　ステップＳ３２０２において、変数ｉがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ以上であるとき、すなわち、ｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えたときに、優先予測モード判定フラグ、優先予測モードインデックス算出手順を終了し、図２１のステップＳ２７０４へ進む。このときは対象予測モードが優先予測モードリストに含まれないことを示し、ｍｐｍＦｌａｇとｍｐｍＩｎｄｅｘの再設定は行われない。すなわち、ｍｐｍＦｌａｇ＝ｆａｌｓｅ、ｍｐｍＩｎｄｅｘ＝０となる。
　［優先予測モードインデックス符号化手順］
　図２１のステップＳ２７０６の優先予測モードインデックス符号化手順の詳細を図３３のフローチャートを参照して説明する。
　優先予測モードインデックス符号化部２６０６は、優先予測モードリスト作成部２６０２からｍｐｍｌｉｓｔとｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを取得する。
　優先予測モードインデックス符号化部２６０６は、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを元に優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘの符号化に使用する符号化木の選択を行う（ステップＳ４１０１）。
　図３４に選択候補となる符号化木を示す。図３４の符号４２０１はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが２のときの符号化木である。図３４の符号４２０２はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが３のときの符号化木である。図３４の符号４２０３はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが４のときの符号化木である。図３４の符号４２０４はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが５のときの符号化木である。図３４の符号４２０５はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが７のときの符号化木である。優先予測モード符号化木では、優先予測モードの優先順位が高い（モード番号が小さい）ものほど短い符号長の符号列が割り当てられている。
　優先予測モードインデックス符号化部２６０６は、選択した符号化木を用いて、ｍｐｍＩｎｄｅｘの符号化を行い（ステップＳ４１０２）、処理を終了する。
　［非優先予測モードインデックス算出手順］
　図２１のステップＳ２７０７の非優先予測モードインデックス算出手順の詳細を図２６のフローチャートを参照して説明する。
　本手順においては、ｍｐｍＬｉｓｔをインデックスの降順に走査することにより処理を進める。非優先予測モードインデックス算出部２６０７は、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘで初期化し、ｍｐｍＬｉｓｔを走査するための変数ｉをｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－１で初期化し（ステップＳ３３０１）、ｍｐｍＬｉｓｔを値の昇順にソートする（ステップＳ３３０２）。
　変数ｉが０以上であるなら（ステップＳ３３０３）、すなわちまだｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えていないなら、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］を比較する（ステップＳ３３０４）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］より大きいなら、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの値から１を減ずる（ステップＳ３３０５）。変数ｉの値から１を減じて（ステップＳ３３０６）、走査を継続する。
　ステップＳ３３０３において、変数ｉが０未満であるとき、すなわちｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えたときに、非優先予測モードインデックス算出手順を終了し、図２１のステップＳ２７０８へ進む。
　［非優先予測モードインデックス符号化手順］
　図２１のステップＳ２７０８の非優先予測モードインデックス符号化手順の詳細を図２７のフローチャートを参照して説明する。
　非優先予測モードインデックス符号化部２６０８は、対象ブロックサイズを判定する（ステップＳ３４０１）。
　対象ブロックが４×４ブロックであるとき、非優先予測モードインデックス符号化部２６０８は、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－１の値を比較する（ステップＳ３４０２）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－１よりも小さいときは、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを３ビットで符号化し、処理を終了する（ステップＳ３４０３）。そうでないときは、すなわちｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－１以上であるときは、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘにｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－１を足し（ステップＳ３４０４）、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの上位３ビットを符号化する（ステップＳ３４０５）。さらに、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの最下位１ビットを符号化し（ステップＳ３４０６）、処理を終了する。
　対象ブロックが４×４ブロックであるとき、１７パターンのイントラ予測が定義されている。本実施例においては、優先予測モードの数ｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅは少なくとも２であるため、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，１４］のいずれかの値に変換されている。よって、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘに対し、固定長符号化を行う場合は、４ビットの符号語に変換を行うことになる。しかしながら優先予測モードの数ｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅが大きくなるに従い、非優先予測モードインデックスが取り得る候補は減るため、すべてのｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを４ビットで表現するのは冗長となる。よって本手順においては、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを３ビットもしくは４ビットの符号語に変換し、可変長符号化を行う。
　対象ブロックが８×８ブロックまたは１６×１６ブロックであるときは、非優先予測モードインデックス符号化部２６０８は、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－１の値を比較する（ステップＳ３４０７）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－２よりも小さいときは、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを４ビットで符号化し、処理を終了する（ステップＳ３４０８）。そうでないときは、すなわちｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－２以上であるときは、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘにｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－２を足し（ステップＳ３４０９）、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの上位４ビットを符号化する（ステップＳ３４１０）。さらに、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの最下位１ビットを符号化し（ステップＳ３４１１）、処理を終了する。
　対象ブロックが８×８ブロックまたは１６×１６ブロックであるとき、３４パターンのイントラ予測が定義されている。本実施例においては、優先予測モードの数ｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅは少なくとも２であるため、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘは［０，３１］のいずれかの値に変換されている。よって、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘに対し、固定長符号化を行う場合は、５ビットの符号語に変換を行うことになる。４×４ブロックであるときと同様、すべてのｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを５ビットで表現するのは冗長となる。よって本手順においては、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを４ビットもしくは５ビットの符号語に変換し、可変長符号化を行う。
　［復号手順］
　本発明に係る実施の形態によるイントラ予測モードの復号方法の第２の実施例について説明する。図２２は図８のイントラ予測モード復号部８０３の第２の実施例の詳細な構成のブロック図である。第２の実施例のイントラ予測モード復号部８０３は、イントラ予測モードメモリ２９０１、優先予測モードリスト作成部２９０２、優先予測モード判定フラグ復号部２９０３、優先予測モードインデックス復号部２９０４、優先予測モード算出部２９０５、非優先予測モードインデックス復号部２９０６、非優先予測モード算出部２９０７、及び予測方向差算出部２９０８を備える。
　図２２のイントラ予測モード復号部８０３におけるイントラ予測モード復号処理は、図２０のイントラ予測モード符号化部５０８におけるイントラ予測モード符号化処理に対応するものであるから、図２２のイントラ予測モードメモリ２９０１、優先予測モードリスト作成部２９０２、及び予測方向差算出部２９０８の各構成は、図２０のイントラ予測モードメモリ２６０１、優先予測モードリスト作成部２６０２、及び予測方向差算出部２６１０の各構成とそれぞれ同一の機能を有する。
　以下、図２３のフローチャートも参照しながら、イントラ予測モードの復号手順を説明する。
　予測方向差算出部２９０８は、イントラ予測モードメモリ２９０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを算出する（ステップＳ３００１）。予測方向差算出手順については、図２０の予測方向差算出部２６１０と同様、図３０に示す手続きに従うため、詳細説明を省略する。
　優先予測モードリスト作成部２９０２は、イントラ予測モードメモリ２９０１から隣接ブロックのイントラ予測モードｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢを取得し、また予測方向差算出部２９０８から予測方向差ｄｉｆｆＤｉｒを取得する。優先予測モードリスト作成部２９０２は、取得したｒｅｆＭｏｄｅＡとｒｅｆＭｏｄｅＢ、及びｄｉｆｆＤｉｒを元に優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔを作成し、また優先予測モードリストのサイズｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅを決定する（ステップＳ３００２）。優先予測モードリスト作成手順は図２０の優先予測モードリスト作成部２６０２における優先予測モードリスト作成手順と同様、図３１のフローチャートで示す手続きに従うため、詳細説明を省略する。
　優先予測モード判定フラグ復号部２９０３は、符号化系列から１ビット読み込み、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇを復号し（ステップＳ３００３）、優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇの値を判定する（ステップＳ３００４）。
　優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｔｒｕｅである場合は、優先予測モードインデックス復号部２９０４は、優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘを復号する（ステップＳ３００５）。優先予測モードインデックス復号手順の詳細は後述する。さらに、優先予測モード算出部２９０５は、優先予測モードリストｍｐｍＬｉｓｔのｍｐｍＩｎｄｅｘ番目の要素ｍｐｍＬｉｓｔ［ｍｐｍＩｎｄｅｘ］を対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘとする（ステップＳ３００６）。対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘをイントラ予測モードメモリ２９０１に格納し、処理を終了する。
　優先予測モード判定フラグｍｐｍＦｌａｇがｆａｌｓｅである場合は、非優先予測モードインデックス復号部２９０６は、非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを復号し（ステップＳ３００７）、非優先予測モード算出部２９０７は、算出したｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを元に対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘを算出する（ステップＳ３００８）。対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘをイントラ予測モードメモリ２９０１に格納し、処理を終了する。非優先予測モードインデックスの復号手順、および対象予測モード算出手順については後述する。
　［優先予測モードインデックス復号手順］
　図２３のステップＳ３００５の優先予測モードインデックス復号手順の詳細を図２４のフローチャートを参照して説明する。
　優先予測モードインデックス復号部２９０４は、優先予測モードリスト作成部２９０２からｍｐｍｌｉｓｔとｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを取得する。
　優先予測モードインデックス復号部２９０４は、ｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅを元に優先予測モードインデックスｍｐｍＩｎｄｅｘの復号に使用する復号木の選択を行う（ステップＳ３１０１）。
　図３４に選択候補となる復号木を示す。図３４の符号４２０１はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが２のときの復号木である。図３４の符号４２０２はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが３のときの復号木である。図３４の符号４２０３はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが４のときの復号木である。図３４の符号４２０４はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが５のときの復号木である。図３４の符号４２０５はｍｐｍｌｉｓｔｓｉｚｅが７のときの復号である。
　優先予測モードインデックス復号部２９０４は、選択した復号木を用いて、ｍｐｍＩｎｄｅｘの復号を行い（ステップＳ３１０２）、処理を終了する。
　［非優先予測モードインデックス復号手順］
　図２３のステップＳ３００７の非優先予測モードインデックス復号手順の詳細を図２８のフローチャートを参照して説明する。
　非優先予測モードインデックス復号部２９０６は、対象ブロックサイズを判定する（ステップＳ３５０１）。
　対象ブロックが４×４ブロックであるとき、３ビットの固定長復号を行い、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとする（ステップＳ３５０２）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの値を判定する（ステップＳ３５０３）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－１より小さいときは、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを確定し、処理を終了する。そうでないときは、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを１ビット右シフトした上（ステップＳ３５０４）、さらに符号化系列から１ビットを読み込み、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘに足しこむ（ステップＳ３５０５）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘからｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－１を減じ、最終的なｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘと決定し（ステップＳ３５０６）、処理を終了する。
　対象ブロックが８×８ブロックまたは１６×１６ブロックであるとき、４ビットの固定長復号を行い、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘとする（ステップＳ３５０７）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘの値を判定する（ステップＳ３５０８）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－２より小さいときは、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを確定し、処理を終了する。そうでないときは、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘを１ビット右シフトした上（ステップＳ３５０９）、さらに符号化系列から１ビットを読み込み、ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘに足しこむ（ステップＳ３５１０）。ｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘからｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ－２を減じ、最終的なｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘと決定し（ステップＳ３５１１）、処理を終了する。
　［非優先予測モード算出手順］
　図２３のステップＳ３００８の予測モード算出手順の詳細を図２９のフローチャートを参照して説明する。
　本手順においては、ｍｐｍＬｉｓｔをインデックスの昇順に走査することにより処理を進める。非優先予測モード算出部２９０７は、対象予測モードｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘを非優先予測モードインデックスｒｅｍＭｏｄｅＩｎｄｅｘで初期化し、ｍｐｍＬｉｓｔを走査するための変数ｉを０で初期化し（ステップＳ３６０１）、ｍｐｍＬｉｓｔを値の昇順にソートする（ステップＳ３６０２）。
　変数ｉがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ未満であるなら（ステップＳ３６０３）、すなわちまだｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査していないのであれば、ｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘとｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］を比較する（ステップＳ３６０４）。ｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘがｍｐｍＬｉｓｔ［ｉ］以上であれば、ｃｕｒｒＭｏｄｅＩｎｄｅｘの値に１を加える（ステップＳ３６０５）。変数ｉの値に１を加えて（ステップＳ３６０６）、走査を継続する。
　ステップＳ３６０３において、ｉがｍｐｍＬｉｓｔＳｉｚｅ以上になったとき、すなわちｍｐｍＬｉｓｔのすべての要素を走査し終えたときに処理を終了する。
　以上述べた第１の実施例の画像符号化装置および画像復号装置は、以下の作用効果を奏する。
　（１）複数の既処理画面予測モードの予測方向差による符号化木の切り替えを行う。画面内予測モードの示す予測方向は対象画像との相関性を有するために、画面内予測モードの予測方向差から、複数の参照ブロックの復号画像間の相関性を推定し、その相関性に基づいた適切な確率モデルの設定が可能となり、対象画像の予測モードの発生符号量を削減できる。
　（２）予測方向差が小さいときは、複数の参照ブロックの復号画像間の相関性が高く、処理対象ブロックも参照ブロックとの相関性が高いと推定される。発生するイントラ予測モードは、参照予測モードと一致するモードの示す予測方向周辺に集中するため、参照予測モードの予測方向と近い予測方向を示す画面内予測モードの符号長を短くすることにより、全体的な発生符号量を削減できる。
　（３）予測方向差が大きいときは、複数の参照ブロックの復号画像間の相関性が低く、処理対象ブロックも参照ブロックとの相関は、予測方向差が近い時と比べ低くなると推定される。この場合、各予測モードの符号長の偏りを少なくすることにより、発生符号量を削減できる。
　（４）複数の既処理ブロックの画面予測モードの予測方向差による符号化木の切り替えを行うため、作成する符号化木の数は高々画面内予測モードで取り得る予測方向の半分となる。複数の予測モードのすべての組合せを考慮する構成と比べ大幅に複雑度を削減することができる。
　第２の実施例の画像符号化装置および画像復号装置は、以下の作用効果を奏する。
　（１）複数の既処理画面予測モードの予測方向差により、優先予測モードの符号化木の切り替えを行う。画面内予測モードの示す予測方向は対象画像との相関性を有するために、画面内予測モードの予測方向差から、複数の参照ブロックの復号画像間の相関性を推定し、その相関性に基づいた適切な確率モデルの設定が可能となり、発生符号量を削減できる。
　（２）予測方向差が小さいときは、複数の参照ブロックの復号画像間の相関性が高く、処理対象ブロックも参照ブロックとの相関性が高いと推定される。発生するイントラ予測モードは、参照予測モードと一致するモードの示す予測方向周辺に集中するため、参照予測モードの予測方向と隣接する予測方向を示す画面内予測モードを優先予測モードに設定することにより、全体的な発生符号量を削減できる。
　（３）予測方向差が大きいときは、複数の参照ブロックの復号画像間の相関性が低く、処理対象ブロックも参照ブロックとの相関は、予測方向差が近い時と比べ低くなると推定される。この場合、参照予測モードの予測方向と隣接する予測方向に加え、平均値モードを優先予測モードに設定することにより、発生符号量を削減できる。
　さらに、優先予測モードの符号化木の切り替えにおいて、予測方向差に加え、対象ブロックのブロックサイズを用いる。定義されるイントラ予測モードが異なれば、イントラ予測モードの発生分布も異なるものとなる。定義されるイントラ予測モードがブロックサイズに依存する構成においては、対象ブロックのブロックサイズを用いることにより、より適切な符号化木の選択が可能となり、発生符号量を削減できる。
　（４）複数の既処理画面予測モードの予測方向差による符号化木の切り替えを行うため、作成する符号化木の数は高々画面内予測モードで取り得る予測方向の半分となる。すべての組合せを実施する構成と比べ大幅に複雑度を削減することができる。
　以上述べた実施の形態の動画像符号化装置が出力する動画像の符号化ストリームは、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おり、動画像符号化装置に対応する動画像復号装置がこの特定のデータフォーマットの符号化ストリームを復号することができる。
　動画像符号化装置と動画像復号装置の間で符号化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、符号化ストリームを通信路の伝送形態に適したデータ形式に変換して伝送してもよい。その場合、動画像符号化装置が出力する符号化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動画像送信装置と、ネットワークから符号化データを受信して符号化ストリームに復元して動画像復号装置に供給する動画像受信装置とが設けられる。
　動画像送信装置は、動画像符号化装置が出力する符号化ストリームをバッファするメモリと、符号化ストリームをパケット化するパケット処理部と、パケット化された符号化データをネットワークを介して送信する送信部とを含む。動画像受信装置は、パケット化された符号化データをネットワークを介して受信する受信部と、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符号化ストリームを生成し、動画像復号装置に提供するパケット処理部とを含む。
　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することができるのは勿論のこと、ＲＯＭ（リード・オンリ・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も実現することができる。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することも、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することも、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することも可能である。
　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合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。
　５０１　減算部、　５０２　直交変換・量子化部、　５０３　逆量子化・逆変換部、　５０４　加算部、　５０５　復号画像メモリ、　５０６　イントラ予測部、　５０７　テクスチャ情報符号化部、　５０８　イントラ予測モード符号化部、　５０９　イントラ予測モード選択部、　６０１　イントラ予測モードメモリ、　６０２　参照モード決定部、　６０３　優先モード決定部、　６０４　予測方向差算出部、　６０５　符号化木選択部、　６０６　可変長符号化部、　８０１　テクスチャ情報復号部、　８０２　逆量子化・逆変換部、　８０３　イントラ予測モード復号部、　８０４　加算部、　８０５　復号画像メモリ、　８０６　イントラ予測部、　９０１　イントラ予測モードメモリ、　９０２　参照モード決定部、　９０３　優先モード決定部、　９０４　予測方向差算出部、　９０５　復号木選択部、　９０６　可変長復号部、　２６０１　イントラ予測モードメモリ、　２６０２　優先予測モードリスト作成部、　２６０３　優先予測モード判定フラグ算出部、　２６０４　優先予測モード判定フラグ符号化部、　２６０５　優先予測モードインデックス算出部、　２６０６　優先予測モードインデックス符号化部、　２６０７　非優先予測モードインデックス算出部、　２６０８　非優先予測モードインデックス符号化部、　２６０９　優先予測モード判定部、　２６１０　予測方向差算出部、　２９０１　イントラ予測モードメモリ、　２９０２　優先予測モードリスト作成部、　２９０３　優先予測モード判定フラグ復号部、　２９０４　優先予測モードインデックス復号部、　２９０５　優先予測モード算出部、　２９０６　非優先予測モードインデックス復号部、　２９０７　非優先予測モード算出部、　２９０８　予測方向差算出部。
　本発明は、画像符号化及び復号技術、特に画面内符号化及び復号技術に利用できる。

Claims (22)

  1. 　ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化装置であって、
    　符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択部と、
    　符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部と、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出する予測方向差導出部と、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた符号化木を作成する符号化木作成部と、
    　前記符号化木にしたがって前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化する符号化部とを備えることを特徴とする画像符号化装置。
  2. 　前記符号化木作成部は、前記参照ブロックの画面内予測モードと同一の画面内予測モードに加え、前記参照ブロックの画面内予測モードの予測方向に隣接した予測方向を持つ画面内予測モードを優先予測モードと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. 　前記符号化木作成部は、前記予測方向差の所定の上限値を有し、前記予測方向差が前記上限値よりも大きい場合は、前記予測方向差の値を前記上限値に置き換えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像符号化装置。
  4. 　ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化方法であって、
    　符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択するステップと、
    　符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた符号化木を作成するステップと、
    　前記符号化木にしたがって前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップとを備えることを特徴とする画像符号化方法。
  5. 　ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化プログラムであって、
    　符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択するステップと、
    　符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた符号化木を作成するステップと、
    　前記符号化木にしたがって前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする画像符号化プログラム。
  6. 　ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化装置であって、
    　符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択する画面内予測モード選択部と、
    　符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部と、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出する予測方向差導出部と、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成部と、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出する優先予測モード判定フラグ算出部と、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を符号化する優先予測モード判定フラグ符号化部と、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化する優先予測モード符号化部と、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化する非優先予測モード符号化部とを備えることを特徴とする画像符号化装置。
  7. 　前記優先予測モードリスト作成部は、前記参照ブロックの画面内予測モードと同一の画面内予測モードに加え、前記参照ブロックの画面内予測モードの予測方向に隣接した予測方向を持つ画面内予測モードおよび平均値モードの内の少なくとも一方を優先予測モードとすることを特徴とする請求項６に記載の画像符号化装置。
  8. 　前記非優先予測モード符号化部は、前記リストに含まれる要素を、各画面内予測モードに予め設定されている画面内予測モードインデックスの順に並び替え、その並べ替え済みのリストに含まれる前記優先予測モードを、最後の要素から先頭の要素へという走査順に従い走査し、前記符号対象ブロックを符号化するための画面内予測モードが前記優先予測モードを示す画面内予測モードインデックス以上である場合は、前記非優先予測モードインデックスから１を減ずる減算処理を繰り返し、前記優先予測モードリストの先頭の要素の走査が終了したときの前記減算処理された非優先予測モードインデックスを符号化することを特徴とする請求項６に記載の画像符号化装置。
  9. 　前記非優先予測モード符号化部は、前記優先予測モードの総数に基づき非優先予測モードの符号割当を切り替えることを特徴とする請求項６または７に記載の画像符号化装置。
  10. 　ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化方法であって、
    　符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択するステップと、
    　符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成するステップと、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出するステップと、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を符号化するステップと、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップと、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップとを備えることを特徴とする画像符号化方法。
  11. 　ブロック単位で複数の画面内予測モードから選択された画面内予測モードを用いて、画像信号を符号化するとともにその選択された画面内予測モードを特定するための情報を符号化する画像符号化プログラムであって、
    　符号化対象ブロックの画面内予測モードを選択するステップと、
    　符号化済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、前記符号化対象ブロックの画面内予測に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記符号化対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成するステップと、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を算出するステップと、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を符号化するステップと、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップと、
    　前記符号化対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記符号化対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を符号化するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする画像符号化プログラム。
  12. 　符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号装置であって、
    　復号済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部と、
    　復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出する予測方向差導出部と、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた復号木を作成する復号木作成部と、
    　前記復号木にしたがって前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号する復号部とを備えることを特徴とする画像復号装置。
  13. 　前記復号木作成部は、前記参照ブロックの画面内予測モードと同一の画面内予測モードに加え、前記参照ブロックの画面内予測モードの予測方向に隣接した予測方向を持つ画面内予測モードを優先予測モードとすることを特徴とする請求項１２に記載の画像復号装置。
  14. 　前記復号木作成部は、前記予測方向差の所定の上限値を有し、前記予測方向差が前記上限値よりも大きい場合は、前記予測方向差の値を前記上限値に置き換えることを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像復号装置。
  15. 　符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号方法であって、
    　復号済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた復号木を作成するステップと、
    　前記復号木にしたがって前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップとを備えることを特徴とする画像復号方法。
  16. 　符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号プログラムであって、
    　復号済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードを決定し、その決定した優先予測モードに対して他の予測モードよりも短い符号長の符号列を割り当てた復号木を作成するステップと、
    　前記復号木にしたがって前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする画像復号プログラム。
  17. 　符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号装置であって、
    　復号済みブロックの画面内予測モードを記憶する画面内予測モード記憶部と、
    　復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出する予測方向差導出部と、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成する優先予測モードリスト作成部と、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を復号する優先予測モード判定フラグ復号部と、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号する優先予測モード復号部と、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号する非優先予測モード復号部とを備えることを特徴とする画像復号装置。
  18. 　前記優先予測モードリスト作成部は、前記参照ブロックの画面内予測モードと同一の画面内予測モードに加え、前記参照ブロックの画面内予測モードの予測方向に隣接した予測方向を持つ画面内予測モードおよび平均値モードの内の少なくとも一方を優先予測モードとすることを特徴とする請求項１７に記載の画像復号装置。
  19. 　前記非優先予測モード復号部は、前記リストに含まれる要素を、各画面内予測モードに予め設定されている画面内予測モードインデックスの昇順に並び替え、その並べ替え済みのリストに含まれる前記優先予測モードを先頭から走査し、前記符号化ストリームから復号して直接取得した非優先予測モードインデックスが前記優先予測モードを示す画面内予測モードインデックス以上である場合は、前記非優先予測モードインデックスに１を加える加算処理を繰り返し、前記優先予測モードリストの最後の要素の走査が終了したときの前記加算処理された非優先予測モードインデックスの示す画面内予測モードを前記復号対象ブロックの画面内予測モードとすることを特徴とする請求項１７に記載の画像復号装置。
  20. 　前記非優先予測モード復号部は、前記優先予測モードの総数に基づき非優先予測モードの符号割当を切り替えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の画像復号装置。
  21. 　符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号方法であって、
    　復号済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成するステップと、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を復号するステップと、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップと、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップとを備えることを特徴とする画像復号方法。
  22. 　符号化ストリームからブロック単位で画面内予測モードを特定するための情報を復号し、復号された画面内予測モードを特定するための情報を用いて、画像信号を復号する画像復号プログラムであって、
    　復号済みブロックの画面内予測モードを記憶するメモリを参照して、復号対象ブロックの画面内予測処理に用いる複数の参照ブロックの画面内予測モードを前記画面内予測モード記憶部から取得し、その取得した画面内予測モードの予測方向の相違の程度を示す予測方向差を導出するステップと、
    　前記予測方向差の導出に用いた複数の参照ブロックの画面内予測モードと前記予測方向差にもとづいて、前記復号対象ブロックの画面内予測モードの候補となる優先予測モードのリストを作成するステップと、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードであるかどうかを示す情報を復号するステップと、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが優先予測モードである場合に、作成した前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップと、
    　前記復号対象ブロックの画面内予測モードが非優先予測モードである場合に、前記リストにもとづき前記復号対象ブロックの画面内予測モードを特定するための情報を復号するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする画像復号プログラム。
PCT/JP2012/003472 2011-05-30 2012-05-28 画像符号化装置、画像符号化方法及び画像符号化プログラム、並びに画像復号装置、画像復号方法及び画像復号プログラム Ceased WO2012164902A1 (ja)

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