CN112514388A - 编码装置、编码方法、编码程序、解码装置、解码方法和解码程序 - Google Patents

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Abstract

在基于角度预测模式的帧内预测中，削减编码量。编码装置具有：估计部，其根据表示在与处理对象块相邻的相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的预测值；以及编码部，其对表示在所述处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值进行二值化，针对二值信号的最上位比特的值与所述预测值的对比结果进行算术编码。

Description

编码装置、编码方法、编码程序、解码装置、解码方法和解码 程序
技术领域
本发明涉及编码装置、编码方法、编码程序、解码装置、解码方法和解码程序。
背景技术
作为与动态图像数据的压缩编码相关的国际标准，已知有H.265/HEVC。在H.265/HEVC中，采用帧内预测(intra prediction)和帧间预测(inter prediction)的2个预测方法，在帧内预测中进一步规定了三种预测模式(平面预测、直流预测、角度预测)。
在其中的基于角度预测模式的帧内预测中，通过参考所预先定义的N个(例如，N＝33)不同角度(参考方向)中的、所选择的参考方向，预测处理对象块的像素值。
在采用基于角度预测模式的帧内预测的情况下，在编码装置中，通过使用发生概率模型对与参考方向的数量(N个)对应的比特数的二值信号进行算术编码，生成编码流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-147332号公报
专利文献2：日本特开2017-228827号公报
发明内容
发明要解决的课题
此处，在现有的编码装置中，针对难以估计发生概率的二值信号，使用将发生概率固定为0.5的旁路模式进行了算术编码。因此，针对该二值信号，存在生成编码流时的编码量的削减不充分的问题。
在一个侧面中，目的在于在基于角度预测模式的帧内预测中，削减编码量。
用于解决课题的手段
根据一个方式，编码装置具有：
估计部，其根据表示在与处理对象块相邻的相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的预测值；以及
编码部，其对表示在所述处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值进行二值化，针对二值信号的最上位比特的值与所述预测值之间的对比结果进行算术编码。
发明效果
在基于角度预测模式的帧内预测中，能够削减编码量。
附图说明
图1是示出编码装置的功能结构的一例的图。
图2是示出编码装置的硬件结构的一例的图。
图3是示出在编码装置的帧内预测部中进行处理的处理对象块的一例的图。
图4A是用于说明在编码装置的帧内预测部中执行的、基于角度预测模式的帧内预测的参考方向的第1图。
图4B是用于说明在编码装置的帧内预测部中执行的、基于角度预测模式的帧内预测的参考方向的第2图。
图5A是示出编码装置的帧内预测部的功能结构的详细内容的第1图。
图5B是示出编码装置的帧内预测部的功能结构的详细内容的第2图。
图6是示出第1实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的功能结构的详细内容的图。
图7是示出第1实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的MSB预测值计算处理的流程的流程图。
图8A是示出MSB预测值计算处理的具体例的第1图。
图8B是示出MSB预测值计算处理的具体例的第2图。
图8C是示出MSB预测值计算处理的具体例的第3图。
图9是示出MSB预测值计算处理的具体例的第4图。
图10是示出MSB预测值计算处理的具体例的第5图。
图11A是示出MSB预测值计算处理的具体例的第6图。
图11B是示出MSB预测值计算处理的具体例的第7图。
图12A是示出编码装置的可变长度编码部的功能结构的详细内容的第1图。
图12B是示出编码装置的可变长度编码部的功能结构的详细内容的第2图。
图13是示出解码装置的功能结构的一例的图。
图14是示出解码装置的流解码部的功能结构的详细内容的图。
图15是示出解码装置的帧内参考方向估计部的功能结构的详细内容的图。
图16是示出第2实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的功能结构的详细内容的图。
图17A是示出表存储部所存储的表的具体例的第1图。
图17B是示出表存储部所存储的表的具体例的第2图。
图17C是示出表存储部所存储的表的具体例的第3图。
图18是示出第2实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的MSB预测值计算处理的流程的流程图。
具体实施方式
首先，对以下的各实施方式的编码装置和解码装置的概要进行说明。以下的各实施方式的编码装置和解码装置在基于角度预测模式的帧内预测中，对表示参考方向的值进行编码时，
·根据表示在相邻块中在进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计处理对象块中的参考方向的预测值(二值信号)。然后，通过对表示参考方向的值的二值信号与参考方向的预测值之差(异或)进行算术编码，削减编码量。
·作为参考方向的预测值，估计与表示参考方向的值的二值信号的最上位比特(MSB(Most Significant Bit：最高有效位))对应的值，由此能够提高发生概率(参考方向的预测值与表示参考方向的值的二值信号的一致率)。然后，在对表示参考方向的值的二值信号进行算术编码时，通过提高针对最上位比特，替代基于旁路模式的算术编码而实现基于上下文模式的算术编码的概率，削减编码量。
其结果，根据以下的各实施方式的编码装置和解码装置，在基于角度预测模式的帧内预测中，能够削减生成编码流时的编码量。
以下，参考附图说明各实施方式。另外，在本说明书和附图中，通过对实质上具有相同的功能结构的结构要素标注相同的标号，省略重复的说明。
[第1实施方式]
<编码装置的功能结构>
首先，对编码装置的功能结构进行说明。在编码装置中安装有编码程序，编码装置通过执行该程序，对作为原始图像所输入的动态图像数据进行编码，经由未图示的网络向解码装置发送编码流。
图1是示出编码装置的功能结构的一例的图。如图1所示，编码装置100具有块分割部101、正交转换部102、量化部103、逆量化部104、逆正交转换部105、环路滤波部106、本地解码图像存储器107、帧内预测部108和帧间预测部109。此外，编码装置100具有帧内参考方向估计部110、可变长度编码部111和编码控制部112。
块分割部101通过将所输入的动态图像数据所包含的各帧分割为多个块，生成原始图像块。
正交转换部102取得作为在块分割部101中所生成的原始图像块与在后述的预测部(帧内预测部108或帧间预测部109)中所生成的预测块的差分的预测误差块。此外，正交转换部102对所取得的预测误差块进行正交转换处理，计算转换系数。
量化部103对在正交转换部102中所计算的转换系数进行量化，计算量化转换系数。
逆量化部104对在量化部103中所计算的量化转换系数进行逆量化，计算逆量化转换系数。
逆正交转换部105对在逆量化部104中所计算的逆量化转换系数进行逆正交转换，生成预测误差解码块。在逆正交转换部105中所生成的预测误差解码块加上在后述的预测部(帧内预测部108或帧间预测部109)中所生成的预测块，由此生成本地解码块。
环路滤波部106使用去块滤波器等对所生成的本地解码块进行滤波处理，将滤波处理后的本地解码块存储到本地解码图像存储器107中。
帧内预测部108进行帧内预测，生成帧内预测块。另外，以下，假设在帧内预测部108中进行基于角度预测模式的帧内预测进行说明。具体而言，帧内预测部108在原始图像块的各处理对象块中进行帧内预测时，参考进行了帧内预测的本地解码块、即与处理对象块的上侧或左侧相邻的块。
此外，帧内预测部108向帧内参考方向估计部110通知在与处理对象块的上侧或左侧相邻的块中进行了帧内预测时的“与帧内预测相关的信息”。
此外，帧内预测部108向帧内参考方向估计部110通知处理对象块内的各区域的“与位置相关的信息”(X坐标、Y坐标)。
并且，帧内预测部108向可变长度编码部111通知在处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的“表示参考方向的值”。
帧间预测部109针对原始图像块的各处理对象块，使用其他帧内的本地解码块进行帧间预测，生成帧间预测块。
在编码装置100中，可选择在帧内预测部108中所生成的帧内预测块或在帧间预测部109中所生成的帧间预测块中的任意一方。所选择的预测块在与原始图像块中的处理对象块的差分的计算中使用，作为预测误差块输入到正交转换部102中。另外，以下，假设作为预测块选择帧内预测块进行说明。
帧内参考方向估计部110是估计部的一例。在作为预测块选择了帧内预测块的情况下，帧内参考方向估计部110取得从帧内预测部108通知的与位置相关的信息。并且，帧内参考方向估计部110取得从帧内预测部108通知的与帧内预测相关的信息。
此外，帧内参考方向估计部110根据所取得的与位置相关的信息或所取得的与帧内预测相关的信息，在处理对象块中估计参考方向的预测值。并且，帧内参考方向估计部110向可变长度编码部111通知所估计的参考方向的预测值。
可变长度编码部111是编码部的一例，对在量化部103中计算出的量化转换系数进行编码。
此外，可变长度编码部111对从帧内预测部108通知的表示参考方向的值进行二值化，对二值信号的最上位比特的值与参考方向的预测值进行对比(计算异或)。并且，可变长度编码部111对包含对比结果(异或)的二值信号进行算术编码。
由此，可变长度编码部111针对基于角度预测模式的帧内预测生成编码流，向未图示的解码装置输出。
编码控制部112以由可变长度编码部111生成的编码流的信息量(产生信息量)成为规定的信息量的方式决定量化值，向量化部103通知。由此，在量化部103中，使用所通知的量化值计算量化转换系数。
<编码装置的硬件结构>
接着，对编码装置100的硬件结构进行说明。图2是示出编码装置的硬件结构的一例的图。如图2所示，编码装置100具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)201、ROM(Read Only Memory：只读存储器)202和RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)203。CPU 201、ROM 202和RAM 203形成所谓计算机。
此外，编码装置100具有辅助存储装置204、显示装置205、操作装置206、I/F(Interface：接口)装置207和驱动装置208。另外，编码装置100的各硬件经由总线209而相互连接。
CPU 201是执行辅助存储装置204所安装的各种程序(例如，编码程序等)的运算设备。
ROM 202是非易失性存储器。ROM 202作为存储供CPU 201执行辅助存储装置204所安装的各种程序所需的各种程序、数据等的主存储设备发挥功能。具体而言，ROM 202作为BIOS(Basic Input/Output System：基本输入/输出***)或EFI(Extensible FirmwareInterface：可扩展固件接口)等存储引导程序等的存储设备发挥功能。
RAM 203是DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器)或SRAM(Static Random Access Memory：静态随机存取存储器)等易失性存储器。RAM 203作为提供在由CPU 201执行辅助存储装置204所安装的各种程序时所展开的作业区域的主存储设备发挥功能。
辅助存储装置204是存储各种程序或在执行各种程序时使用的数据的辅助存储设备。
显示装置205是显示编码装置100的内部状态的显示设备。操作装置206是编码装置100的管理者向编码装置100输入各种指示的输入设备。
I/F装置207是用于与其他装置(例如，解码装置)连接并与其他装置之间进行编码流的收发的连接设备。
驱动装置208是用于设置记录介质210的设备。在这里所说的记录介质210中包含如CD-ROM、软盘、磁光盘等那样以光学、电或磁的方式记录信息的介质。此外，在记录介质210中，也可以包含如ROM、闪存等那样以电的方式记录信息的半导体存储器等。
另外，辅助存储装置204所安装的各种程序例如通过将所发布的记录介质210设置在驱动装置208中并由驱动装置208读出该记录介质210所记录的各种程序来安装。或者，辅助存储装置204所安装的各种程序也可以通过从未图示的网络下载来安装。
<处理对象块的说明>
接着，对在编码装置100的帧内预测部108中进行处理的处理对象块进行说明。图3是示出在编码装置的帧内预测部中进行处理的处理对象块的一例的图。
在帧内预测部108中，在包含处理对象块300的帧内参考与处理对象块300相邻的已编码的块(也就是说，本地解码块)，在处理对象块300中预测各像素的像素值。
图3的例子示出了相对于本地解码块中的处理对象块300与上侧相邻的上相邻块301和与左侧相邻的左相邻块302。
<基于角度预测模式的帧内预测中的参考方向>
接着，对在编码装置100的帧内预测部108中执行的、基于角度预测模式的帧内预测的参考方向进行说明。图4A、图4B是用于说明在编码装置的帧内预测部中执行的、基于角度预测模式的帧内预测的参考方向的第1图和第2图。
在H.265/HEVC中，作为在执行基于角度预测模式的帧内预测时可参考的参考方向，规定了33个参考方向。此外，在目前研究中的下一代视频编解码器(H.265/HEVC之后的下一代编解码器)中，假想了参考方向的数量扩展为65个。
图4A使用16条箭头示出了在H.265/HEVC中所规定的33个参考方向中的、16个参考方向。各箭头的起点位置表示处理对象的区域，终点位置表示要参考的方向。
另一方面，图4B使用65条箭头示出了在下一代编解码器中所假设的65个参考方向。各箭头的意思与图4A相同。
<帧内预测部的功能结构>
接着，对执行基于角度预测模式的帧内预测的帧内预测部108的功能结构进行说明。图5A、图5B是示出编码装置的帧内预测部的功能结构的详细内容的第1图和第2图。
如图5A所示，帧内预测部108具有预测模式决定部510和帧内预测块生成部520。
预测模式决定部510通过基于三种预测模式(平面预测、直流预测、角度预测)各自的帧内预测生成预测像素值，决定预测误差为最小的预测模式。例如，针对基于角度预测模式的帧内预测，使用处理对象块和上相邻块及左相邻块来生成预测像素值，计算预测误差。
此外，预测模式决定部510向帧内预测块生成部520通知所决定的预测模式(此处为角度预测模式)。
帧内预测块生成部520在从预测模式决定部510接收到通知时，针对处理对象块，通过参考所选择的参考方向来生成帧内预测块并输出。这时，在帧内预测块生成部520中，向可变长度编码部111通知表示所选择的参考方向的值(表示N个参考方向中的任意一个的值)。
此外，帧内预测块生成部520向帧内参考方向估计部110通知与处理对象块内的各区域的处理对象块内的位置相关的信息(X坐标、Y坐标)。
并且，帧内预测块生成部520向帧内参考方向估计部110通知在处理对象块的上相邻块或左在相邻块中进行了帧内预测时的与帧内预测相关的信息。
图5B是示出在基于角度预测模式的帧内预测中，在处理对象块300中选择了1个参考方向的情形的图。具体而言，示出了选择16个参考方向中的第11个参考方向(箭头501)的情形。
在该情况下，在帧内预测块生成部520中，作为表示参考方向的值，向可变长度编码部111通知“11”。此外，在帧内预测块生成部520中，作为与位置相关的信息，向帧内参考方向估计部110通知箭头501的起点的位置的X坐标、Y坐标。
并且，在帧内预测块生成部520中，向帧内参考方向估计部110通知表示在处理对象块300的上相邻块或左相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值等。
另外，当针对处理对象块300的编码完成时，处理对象块300成为其他处理对象块的上相邻块或左相邻块。在该情况下，在帧内预测块生成部520中，预先保持在处理对象块300中进行了帧内预测时的与帧内预测相关的信息。然后，在帧内预测块生成部520中，在其他处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时，作为与相邻块的帧内预测相关的信息向帧内参考方向估计部110通知。
<帧内参考方向估计部的功能结构>
接着，对帧内参考方向估计部110的功能结构的详细内容进行说明。图6是示出第1实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的功能结构的详细内容的图。
如图6所示，帧内参考方向估计部110具有XY坐标取得部610、相邻块信息取得部620和MSB预测值估计部630。
XY坐标取得部610从帧内预测部108中取得与处理对象块中的各区域的位置相关的信息(X坐标、Y坐标)，向MSB预测值估计部630通知。
相邻块信息取得部620取得与相邻块的帧内预测相关的信息，该相邻块与处理对象块相邻。
在相邻块信息取得部620所取得的、与相邻块的帧内预测相关的信息中包含：
·在上相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测、
·表示在上相邻块的各区域中所选择的参考方向的值、
·上相邻块的区域的数量、
·在左相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测、
·表示在左相邻块的各区域中所选择的参考方向的值、
·左相邻块的区域的数量
等。
此外，相邻块信息取得部620向MSB预测值估计部630通知所取得的与相邻块的帧内预测相关的信息。
MSB预测值估计部630根据从XY坐标取得部610通知的与处理对象的各区域的位置相关的信息和从相邻块信息取得部620通知的与相邻块的帧内预测相关的信息，估计MSB预测值。
MSB预测值是指参考方向的预测值，是指对表示在处理对象块中所估计的参考方向的值进行二值化的情况下的与最上位比特(MSB)对应的值。另外，如图5B的例子所示，在用4比特的二值信号表示16个参考方向的情况下，最上位比特的比特值为“0”表示参考方向是水平方向中的任意一个。此外，最上位比特的比特值为“1”表示参考方向为垂直方向中的任意一个。
也就是说，在MSB预测值估计部630中，估计在基于角度预测模式的帧内预测时在处理对象块中所估计的参考方向至少属于水平方向的组、还是属于垂直方向的组。
例如，在处理对象块内，处理对象的区域位于左下的情况(也就是说，该区域的X坐标为Y坐标以下的情况)下，将水平方向中的任意一个作为参考方向的可能性较高。在这样的情况下，在MSB预测值估计部630中，作为MSB预测值，估计“0”。
另一方面，在处理对象块内，处理对象的区域位于右上的情况(也就是说，该区域的X坐标比Y坐标大的情况)下，将垂直方向中的任意一个作为参考方向的可能性较高。在这样的情况下，在MSB预测值估计部630中，作为MSB预测值，估计“1”。
此外，在处理对象块的上相邻块和左相邻块中，进行基于角度预测模式的帧内预测时，将水平方向中的任意一个作为参考方向而选择了多个。在该情况下，在处理对象块中，选择水平方向中的任意一个作为参考方向的可能性也较高。在这样的情况下，在MSB预测值估计部630中，作为MSB预测值，估计“0”。
另一方面，在处理对象块的上相邻块和左相邻块中，进行基于角度预测模式的帧内预测时，将垂直方向中的任意一个作为参考方向而选择了多个。在该情况下，针对处理对象块，选择垂直方向中的任意一个作为参考方向的可能性也较高。在这样的情况下，在MSB预测值估计部630中，作为MSB预测值，估计“1”。
另外，在MSB预测值估计部630中，向可变长度编码部111输出所估计的MSB预测值。
<帧内参考方向估计部的MSB预测值计算处理的流程>
接着，参考图8A至图11B，遵循图7对帧内参考方向估计部110的MSB预测值计算处理进行说明。另外，图7是示出第1实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的MSB预测值计算处理的流程的流程图。此外，图8A至图11B是示出MSB预测值计算处理的具体例的第1图至第7图。
如图7所示，在步骤S701中，MSB预测值估计部630取得从相邻块信息取得部620通知的与相邻块的帧内预测相关的信息。此外，MSB预测值估计部630根据所取得的与相邻块的帧内预测相关的信息，判定是否在处理对象块的上相邻块中进行了帧内预测(参照图8A的粗线框)。
在步骤S701中判定为进行了帧内预测的情况下(在步骤S701中为“否”的情况下)，进入步骤S707。
另一方面，在步骤S701中判定为进行了帧内预测的情况下(在步骤S702中为“是”的情况下)，进入步骤S702。
在步骤S702中，MSB预测值估计部630根据所取得的与相邻块的帧内预测相关的信息，判定是否在处理对象块的左相邻块中进行了帧内预测(参照图8B的粗线框)。
在步骤S702中判定为未进行帧内预测的情况下(在步骤S702中为“否”的情况下)，进入步骤S708。另一方面，在步骤S702中判定为进行了帧内预测的情况下(在步骤S702中为“是”的情况下)，进入步骤S703。
在步骤S703中，MSB预测值估计部630根据所取得的与相邻块的帧内预测相关的信息，判定在上相邻或左相邻块中所进行的帧内预测是否是角度预测模式(参照图8C的粗线框)。
在步骤S703中判定为在上相邻块和左相邻块中所进行的帧内预测均不是角度预测模式的情况下(在步骤S703中为“否”的情况下)，进入步骤S704。
在步骤S704中，MSB预测值估计部630从XY坐标取得部610取得与处理对象块中的各区域的位置相关的信息。此外，MSB预测值估计部630根据所取得的与位置相关的信息，判定各区域的处理对象块内的位置位于右上、还是位于左下。
具体而言，判定处理对象的区域900的X坐标是否比Y坐标大(参照图9)。在步骤S704中判定为X坐标比Y坐标大的情况下(在步骤S704中为“是”的情况下)，进入步骤S708。此外，在步骤S704中判定为X坐标为Y坐标以下的情况下(在步骤S704中为“否”的情况下)，进入步骤S707。
另一方面，在步骤S703中判定为是角度预测模式的情况下(在步骤S703中为“是”的情况下)，进入步骤S705。在步骤S705中，MSB预测值估计部630根据所取得的与相邻块的帧内预测相关的信息，根据下式计算平均角度Ang。
[式1]
Figure BDA0002933260300000111
另外，在上式中，Angtop是指表示在上相邻块的各区域中所选择的参考方向的值，在该Angtop不是角度预测模式的情况下，输入“0”。此外，Ang left是指表示在左相邻块的各区域中所选择的参考方向的值，在该Ang left不是角度预测模式的情况下，输入“0”。并且，nbAng Modes是指在上相邻块和左相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测的块的数量，输入了“1”或“2”。
在步骤S706中，MSB预测值估计部630判定在步骤S705中计算出的平均角度Ang是否满足规定条件。具体而言，MSB预测值估计部630判定在步骤S705中计算出的平均角度Ang是否比在从处理对象的区域的位置观察时到处理对象块的左相邻块的最上段为止的角度大(参照图10的箭头1000)。由此，在MSB预测值估计部630中，能够判定处理对象块内的各区域的参考方向为水平方向中的任意一个、还是为垂直方向中的任意一个。
在步骤S706中判定为平均角度Ang不满足规定条件(为水平方向中的任意一个)的情况下(在步骤S706中为“否”的情况下)，进入步骤S707。例如，如图11A所示，在从处理对象的区域的位置观察时用箭头1101表示通过平均角度Ang确定的参考方向的情况下，角度比图10的箭头1000小。在这样的情况下，在MSB预测值估计部630中，判定为不满足规定条件(参考方向为水平方向)，进入步骤S707。
另一方面，在步骤S706中判定为平均角度Ang满足规定条件的情况下(在步骤S706中为“是”的情况下)，进入步骤S708。例如，如图11B所示，在从处理对象的区域观察时用箭头1102表示通过平均角度Ang确定的参考方向的情况下，角度比图10的箭头1000大。在这样的情况下，在MSB预测值估计部630中，判定为满足规定条件(参考方向为垂直方向)，进入步骤S708。
在步骤S708中，MSB预测值估计部630向MSB预测值输入“1”。此外，在步骤S707中，MSB预测值估计部630向MSB预测值输入“0”。
<可变长度编码部的功能结构>
接着，对可变长度编码部111的功能结构的详细内容进行说明。图12A、图12B是示出编码装置的可变长度编码部的功能结构的详细内容的第1图和第2图。
如图12A所示，可变长度编码部111具有二值化部1210、异或计算部1220和算术编码部1230。
二值化部1210取得从帧内预测部108输出的表示参考方向的值(表示N个参考方向中的任意一个的值)。二值化部1210对所取得的表示参考方向的值进行二值化。
异或计算部1220从二值化部1210取得表示参考方向的值的二值信号。此外，异或计算部1220从帧内参考方向估计部110取得MSB预测值。
并且，异或计算部1220计算表示参考方向的值的二值信号的最上位比特的比特值与MSB预测值的异或，向算术编码部1230通知。此外，异或计算部1220向算术编码部1230通知表示参考方向的值的二值信号中的、最上位比特以外的比特串的值。
算术编码部1230通过上下文模式对从异或计算部1220通知的最上位比特的比特值与MSB预测值的异或进行算术编码。此外，算术编码部1230通过旁路模式对最上位比特以外的比特串的值进行算术编码。
图12B是示出表示参考方向的值的二值信号的一例的图。如图12B所示，在对N个(N＝16)参考方向进行了定义的情况下，表示参考方向的值的二值信号为“0000”～“1111”中的任意一个。
此处，当假设二值化部1210从帧内预测部108作为表示参考方向的值取得了“11”时，二值化部1210向异或计算部1220作为表示参考方向的值的二值信号通知“1011”(参照箭头1102)。
此外，假设异或计算部1220从帧内参考方向估计部110作为MSB预测值取得了“1”。在该情况下，异或计算部1220将“0”作为“1011”的最上位比特的比特值(“1”)与MSB预测值(“1”)的异或向算术编码部1230通知。
此外，异或计算部1220向算术编码部1230通知作为表示参考方向的值的二值信号的“1011”中的、最上位比特以外的比特串的值(“011”)。
由此，在算术编码部1230中，通过上下文模式对“1”进行算术编码，通过旁路模式对“011”进行算术编码。
<解码装置的功能结构>
接着，对解码装置的功能结构进行说明。在解码装置中安装有解码程序，通过执行该程序，解码装置对经由未图示的网络从编码装置100接收到的编码流进行解码，输出动态图像数据。
图13是示出解码装置的功能结构的一例的图。如图13所示，解码装置1300具有流解码部1301、逆量化部1302、逆正交转换部1303、环路滤波部1304和本地解码图像存储器1305。此外，解码装置1300具有帧内预测部1306、帧间预测部1307和帧内参考方向估计部1308。
流解码部1301是解码部的一例。流解码部1301通过CABAC的解码方式对编码流进行解码，向逆量化部1302通知处理对象块的量化系数。此外，流解码部1301通过对编码流进行解码，取得与处理对象块的各区域的位置相关的信息，并向帧内参考方向估计部1308通知。
并且，流解码部1301取得从帧内参考方向估计部1308通知的MSB预测，向帧内预测部1306输出使用所取得的MSB预测值而计算出的表示参考方向的值。
逆量化部1302对从流解码部1301通知的量化系数进行逆量化，计算逆量化系数。此外，逆量化部1302向逆正交转换部1303通知计算出的逆量化系数。
逆正交转换部1303对从逆量化部1302通知的逆量化系数进行逆正交转换，生成预测误差块。在逆正交转换部1303中所生成的预测误差块加上在后述的预测部(帧内预测部1306或帧间预测部1307)中所生成的预测块，由此生成本地解码块。
环路滤波部1304通过使用去块滤波器等对所生成的本地解码块进行滤波处理，并以帧为单位输出滤波处理后的本地解码块，输出动态图像数据。
此外，环路滤波部1304将滤波处理后的本地解码块存储到本地解码图像存储器1305中。
帧内预测部1306是预测部的一例，进行帧内预测，生成帧内预测块。具体而言，帧内预测部1306从流解码部1301取得表示参考方向的值。此外，帧内预测部1306根据所取得的表示参考方向的值，从本地解码图像存储器1305中参考进行了帧内预测的本地解码块、即与处理对象块的上侧或左侧相邻的块，进行帧内预测。
帧间预测部1307针对处理对象块，使用其他帧内的本地解码块进行帧间预测，生成帧间预测块。
在解码装置1300中，根据通过对编码流进行解码而得到的信息来执行帧内预测部1306或帧间预测部1307中的任意一方。
帧内参考方向估计部1308是估计部的一例。在执行了帧内预测部1306的情况下，帧内参考方向估计部1308取得从流解码部1301通知的与位置相关的信息。并且，帧内参考方向估计部1308取得从帧内预测部1306通知的与帧内预测相关的信息。
此外，帧内参考方向估计部1308根据所取得的与位置相关的信息或所取得的与帧内预测相关的信息，在处理对象块中估计MSB预测值。并且，帧内参考方向估计部1308向流解码部1301输出所估计的MSB预测值。
<流解码部的功能结构>
接着，对流解码部1301的功能结构的详细内容进行说明。图14是示出解码装置的流解码部的功能结构的详细内容的图。
如图14所示，流解码部1301具有算术解码部1401、参考方向计算部1402和多值化部1403。
算术解码部1401通过对编码流进行解码，取得与处理对象块的各区域的位置相关的信息，并向帧内参考方向估计部1308通知。此外，算术解码部1401通过对编码流进行解码，取得对表示参考方向的值进行二值化而得到的、最上位比特的比特值为与MSB预测值的异或的二值信号。并且，算术解码部1401向参考方向计算部1402通知所取得的二值信号。
参考方向计算部1402使用从算术解码部1401所通知的二值信号和从帧内参考方向估计部1308通知的MSB预测值来计算表示参考方向的值的二值信号。此外，参考方向计算部1402向多值化部1403通知计算出的表示参考方向的值的二值信号。
多值化部1403通过对从参考方向计算部1402通知的表示参考方向的值的二值信号进行多值化，计算表示参考方向的值并向帧内预测部1306通知。
<帧内参考方向估计部的功能结构>
接着，对解码装置1300的帧内参考方向估计部1308的功能结构的详细内容进行说明。图15是示出解码装置的帧内参考方向估计部的功能结构的详细内容的图。如图15所示，解码装置1300的帧内参考方向估计部1308具有XY坐标取得部1510、相邻块信息取得部1520和MSB预测值估计部1530。另外，解码装置1300的帧内参考方向估计部1308所具有的功能与编码装置100的帧内参考方向估计部110所具有的功能(XY坐标取得部610～MSB预测值估计部630)相同，因此，此处省略说明。
根据以上的说明可知，在第1实施方式的编码装置和解码装置中，在进行基于角度预测模式的帧内预测时，根据与在相邻块中进行了帧内预测时的帧内预测相关的信息来估计MSB预测值。
此外，在第1实施方式的编码装置和解码装置中，对表示在处理对象块中进行了帧内预测时所选择的参考方向的值进行二值化，针对二值信号的最上位比特与MSB预测值的异或进行算术编码。
由此，根据第1实施方式的编码装置和解码装置，能够提高对表示参考方向的值的二值信号进行算术编码时的、最上位比特的发生概率。其结果，能够提高针对最上位比特，替代基于旁路模式的算术编码而实现基于上下文模式的算术编码的概率，能够削减编码流生成时的编码量。
[第2实施方式]
在上述第1实施方式中，对根据图7所示的流程图计算MSB预测值的情况进行了说明。但是，MSB预测值的计算方法不限于此。例如，准备预先定义对应于与相邻块的帧内预测相关的信息和与处理对象的各区域的位置相关的信息的MSB预测值而得到的表。而且，在帧内参考方向估计部中，也可以根据该表计算MSB预测值。以下，针对第2实施方式，以与上述第1实施方式的不同点为中心进行说明。
<帧内参考方向估计部的功能结构>
首先，对第2实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的功能结构进行说明。图16是示出第2实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的功能结构的详细内容的图。与使用图6所说明的第1实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部110的不同点在于，在帧内参考方向估计部1600的情况下，具有MSB预测值取得部1630。
MSB预测值取得部1630取得从XY坐标取得部610通知的与位置相关的信息和从相邻块信息取得部620通知的与相邻块的帧内预测相关的信息。
此外，MSB预测值取得部1630从作为存储部的一例的表存储部1640取得对应于所取得的与位置相关的信息和所取得的与相邻块的帧内预测相关的信息的MSB预测值。
<表存储部所存储的表的具体例>
接着，对表存储部1640所存储的表的具体例进行说明。图17A～图17C是示出表存储部所存储的表的具体例的第1图至第3图。图17A～图17C的例子示出了针对处理对象块，在上相邻块中规定了16个参考方向(IdxT)、在左相邻块中规定了16个参考方向(IdxL)的情况。
另外，在图17A～图17C的例子中，将在上相邻块中所规定的16个参考方向划分为4个范围(0≦IdxT≦4、5≦IdxT≦7、8≦IdxT≦12、13≦IdxT≦15)。同样地，在图17A～图17C的例子中，将在左相邻块中所规定的16个参考方向划分为4个范围(0≦IdxL≦4、5≦IdxL≦7、8≦IdxL≦12、13≦IdxL≦15)。而且，在各表中，与各个范围相对应地规定了MSB预测值。
其中的图17A所示的表示出了处理对象的区域的X坐标与Y坐标相等的情况下的MSB预测值。此外，图17B所示的表示出了处理对象的区域的X坐标与Y坐标处于“X坐标>Y坐标”的关系的情况下的MSB预测值。并且，图17C所示的表示出了处理对象的区域的X坐标与Y坐标处于“X坐标<Y坐标”的关系的情况下的MSB预测值。
另外，图17A～图17C所示的表也存储在解码装置侧的表存储部中，在解码装置侧的MSB预测值取得部中，通过相同的处理取得MSB预测值。
<帧内参考方向估计部的MSB预测值计算处理的流程>
接着，对第2实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部的MSB预测值计算处理的流程进行说明。图18是示出第2实施方式的编码装置的帧内参考方向估计部中的MSB预测值计算处理的流程的流程图。
在步骤S1801中，相邻块信息取得部620取得与相邻块的帧内预测相关的信息中的、与上相邻块的帧内预测相关的信息。
在步骤S1802中，相邻块信息取得部620取得与相邻块的帧内预测相关的信息中的、与左相邻块的帧内预测相关的信息。
在步骤S1803中，XY坐标取得部610取得表示处理对象的区域的位置的信息(X坐标、Y坐标)。
在步骤S1804中，MSB预测值取得部1630根据在步骤S1801～S1803中所取得的信息来参考表存储部1640中的表(图17A～图17C等)，取得MSB预测值。
根据以上的说明可知，在第2实施方式的编码装置和解码装置中，准备预先定义对应于与相邻块的帧内预测相关的信息和与处理对象的各区域的位置相关的信息的MSB预测值而得到的表。然后，在进行基于角度预测模式的帧内预测时，根据该表，计算处理对象块的各区域的MSB预测值。
由此，根据第2实施方式的编码装置和解码装置，与上述第1实施方式同样，能够提高对表示参考方向的值的二值信号进行算术编码时的、最上位比特的发生概率。其结果，能够提高针对最上位比特，替代基于旁路模式的算术编码而实现基于上下文模式的算术编码的概率，能够削减编码流生成时的编码量。
[其他实施方式]
在上述第2实施方式中，假设在编码装置的帧内参考方向估计部和解码装置的帧内参考方向估计部中分别设置表存储部并预先存储预先相同的表进行了说明。但是，表的共享方法不限于此。
例如，也可以在编码装置侧根据统计量等动态地决定表，将所决定的表附加于编码流的头而发送。这时，作为要使用的头，例如，在H.265/HEVC的情况下，可举出“slice_segmeny_header()”等。
此外，在上述第1实施方式和第2实施方式中，将编码装置与解码装置作为分体的装置进行了说明，但是，编码装置和解码装置也可以为一体的装置。
另外，本发明不受在上述实施方式中所列举的结构等中组合他要素等这里所示的结构限定。关于这些方面，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行变更，能够根据其应用方式适当地确定。
标号说明
100：编码装置；
108：帧内预测部；
110：帧内参考方向估计部；
111：可变长度编码部；
300：处理对象块；
301：上相邻块；
302：左相邻块；
510：预测模式决定部；
520：帧内预测块生成部；
610：XY坐标取得部；
620：相邻块信息取得部；
630：MSB预测值估计部；
1210：二值化部；
1220：异或计算部；
1230：算术编码部；
1300：解码装置；
1301：流解码部；
1306：帧内预测部；
1308：帧内参考方向估计部；
1401：算术解码部；
1402：参考方向计算部；
1403：多值化部；
1510：XY坐标取得部；
1520：相邻块信息取得部；
1530：MSB预测值估计部；
1600：帧内参考方向估计部；
1630：MSB预测值取得部。

Claims (16)

1.一种编码装置，其特征在于，具有：
估计部，其根据表示在与处理对象块相邻的相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的预测值；以及
编码部，其对表示在所述处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值进行二值化，针对二值信号的最上位比特的值与所述预测值的对比结果进行算术编码。
2.根据权利要求1所述的编码装置，其特征在于，
所述估计部根据表示在与所述处理对象块的上侧相邻的上相邻块和与左侧相邻的左相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，按照所述处理对象块内的每个位置估计所述预测值。
3.根据权利要求2所述的编码装置，其特征在于，
在所述上相邻块和左相邻块中均未进行基于角度预测模式的帧内预测的情况下，所述估计部估计与所述处理对象块内的位置相对应的所述预测值。
4.根据权利要求1所述的编码装置，其特征在于，
所述估计部通过判定在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向属于水平方向的组、还是属于垂直方向的组，估计所述预测值。
5.根据权利要求1所述的编码装置，其特征在于，
所述编码部针对所述二值信号的最上位比特的值与所述预测值的异或，进行基于上下文模式的算术编码。
6.根据权利要求5所述的编码装置，其特征在于，
所述编码部针对所述二值信号的除了最上位比特以外的各比特的值，进行基于旁路模式的算术编码。
7.根据权利要求2所述的编码装置，其特征在于，
所述编码装置还具有存储部，该存储部将与表示在所述上相邻块和所述左相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值相对应的预测值按照所述处理对象块内的每个位置预先存储到表中，
所述估计部通过参考所述表，估计所述预测值。
8.一种编码方法，其中，在该编码方法中，计算机执行以下处理：
根据表示在与处理对象块相邻的相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的预测值；以及
对表示在所述处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值进行二值化，针对二值信号的最上位比特的值与所述预测值的对比结果进行算术编码。
9.一种编码程序，其用于使计算机执行以下处理：
根据表示在与处理对象块相邻的相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的预测值；以及
对表示在所述处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值进行二值化，针对二值信号的最上位比特的值与所述预测值的对比结果进行算术编码。
10.一种解码装置，其特征在于，具有：
估计部，其根据表示在与处理对象块相邻的相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时要选择的参考方向的预测值；
解码部；其通过对编码流进行解码，取得表示在所述处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值的二值信号，对最上位比特的值与所述预测值的对比结果进行多值化；以及
预测部，其使用通过所述解码部进行多值化而得到的表示所述参考方向的值，在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测。
11.根据权利要求10所述的解码装置，其特征在于，
所述估计部根据表示在与所述处理对象块的上侧相邻的上相邻块和与左侧相邻的左相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，按照所述处理对象块内的每个位置估计所述预测值。
12.根据权利要求11所述的解码装置，其特征在于，
在所述上相邻块和左相邻块中均未进行基于角度预测模式的帧内预测的情况下，所述估计部估计与所述处理对象块内的位置相对应的所述预测值。
13.根据权利要求10所述的解码装置，其特征在于，
所述估计部通过判定在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向属于水平方向的组、还是属于垂直方向的组，估计所述预测值。
14.根据权利要求11所述的解码装置，其特征在于，
所述解码装置还具有存储部，该存储部将与表示在所述上相邻块和所述左相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值相对应的预测值按照所述处理对象块内的每个位置预先存储到表中，
所述估计部通过参考所述表，估计所述预测值。
15.一种解码方法，其中，在该解码方法中，计算机执行以下处理：
根据表示在与处理对象块相邻的相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时要选择的参考方向的预测值；
通过对编码流进行解码，取得表示在所述处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值的二值信号，针对最上位比特的值与所述预测值的对比结果进行多值化；以及
使用通过进行多值化而得到的表示所述参考方向的值，在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测。
16.一种解码程序，其用于使计算机执行以下处理：
根据表示在与处理对象块相邻的相邻块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值，估计在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测时要选择的参考方向的预测值；
通过对编码流进行解码，取得表示在所述处理对象块中进行了基于角度预测模式的帧内预测时所选择的参考方向的值的二值信号，针对最上位比特的值与所述预测值的对比结果进行多值化；以及
使用通过进行多值化而得到的表示所述参考方向的值，在所述处理对象块中进行基于角度预测模式的帧内预测。
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