JP2020088660A

JP2020088660A - 動画像符号化装置、動画像復号装置

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Publication number: JP2020088660A
Application number: JP2018221715A
Authority: JP
Inventors: 天洋周; Tianyang Zhou; 知宏猪飼; Tomohiro Igai; 友子青野; Tomoko Aono
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-06-04

Abstract

【課題】対象ブロックの空間近傍ブロック、時間方向の隣接ブロック（コロケートブロック）の動きベクトルおよび参照ピクチャを用いて対象ブロックのマージ候補を導出するマージ予測において、符号化効率を向上させつつ、処理量の増加およびメモリバンド幅の増加を抑える動画符号化装置及び動画復号装置を提供する。【解決手段】対象ブロックの時空間マージ候補を導出するマージ候補導出装置において、マージ候補リストに格納された２つの空間近傍ブロックと１つの時間近傍ブロックの動きベクトルから導出される動きベクトルの平均もしくは加重平均で導出される動きベクトルをマージ候補の動きベクトルとして、マージ候補リストに格納する格納手段とを備える。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、予測画像生成装置、動画像復号装置、および動画像符号化装置に関する。

動画像を効率的に伝送または記録するために、動画像を符号化することによって符号化データを生成する動画像符号化装置、および、当該符号化データを復号することによって復号画像を生成する動画像復号装置が用いられている。

具体的な動画像符号化方式としては、例えば、H.264/AVCやHEVC（High-Efficiency Video Coding）にて提案されている方式などが挙げられる。

このような動画像符号化方式においては、動画像を構成する画像（ピクチャ）は、画像を分割することにより得られるスライス、スライスを分割することにより得られる符号化ツリーユニット（CTU：Coding Tree Unit）、符号化ツリーユニットを分割することで得られる符号化単位（符号化ユニット（Coding Unit：CU）と呼ばれることもある）、及び、符号化単位を分割することより得られる変換ユニット（TU：Transform Unit）からなる階層構造により管理され、CU毎に符号化／復号される。

また、このような動画像符号化方式においては、通常、入力画像を符号化／復号することによって得られる局所復号画像に基づいて予測画像が生成され、当該予測画像を入力画像（原画像）から減算して得られる予測誤差（「差分画像」または「残差画像」と呼ぶこともある）が符号化される。予測画像の生成方法としては、画面間予測（インター予測）、および、画面内予測（イントラ予測）が挙げられる。

また、近年の動画像符号化及び復号の技術として非特許文献１が挙げられる。また非特許文献２には、２つの動きベクトルの平均を用いて動きベクトル候補を導出する技術（ペア平均候補）が開示されている。

"Versatile Video Coding (Draft 3)", JVET-L1001, Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 2018-10-3-12 "CE4.4.12: Pairwise average candidates", JVET-L0090, Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 2018-10-3-12

しかしながら、対象ブロックの空間近傍ブロック、および、時間方向の隣接ブロック（コロケートブロック）の動きベクトル、および、参照ピクチャを用いて対象ブロックのマージ候補を導出するマージ予測において、符号化効率が不十分、かつ、処理量およびメモリバンド幅が増加するという課題がある。

本発明の一態様に係るマージ候補導出装置は、対象ブロックの空間近傍ブロックおよび時間近傍ブロックの動きベクトルをもとに、対象ブロックの時空間マージ候補を導出するマージ候補導出装置であって、対象ブロックの空間近傍ブロックである第１近傍ブロックの動きベクトルから導出される第１の動きベクトルと、空間近傍ブロックである第２近傍ブロックの動きベクトルから導出される第２の動きベクトルと、時間近傍ブロックである第３近傍ブロックの動きベクトルから導出される第３の動きベクトルとの平均もしくは加重平均でマージ候補動きベクトルを導出する導出手段と、前記マージ候補動きベクトルを、マージ候補の１つとしてマージ候補リストに格納する格納手段とを備え、前記格納手段は、マージ候補をマージ候補リストに格納する場合、対象ブロックの左上に位置する候補の前に格納することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、少ない処理量で符号化効率を増加させることができる。

本実施形態に係る画像伝送システムの構成を示す概略図である。本実施形態に係る動画像符号化装置を搭載した送信装置、および、動画像復号装置を搭載した受信装置の構成について示した図である。(a)は動画像符号化装置を搭載した送信装置を示しており、(b)は動画像復号装置を搭載した受信装置を示している。本実施形態に係る動画像符号化装置を搭載した記録装置、および、動画像復号装置を搭載した再生装置の構成について示した図である。(a)は動画像符号化装置を搭載した記録装置を示しており、(b)は動画像復号装置を搭載した再生装置を示している。符号化ストリームのデータの階層構造を示す図である。 CTUの分割例を示す図である。参照ピクチャおよび参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。動画像復号装置の構成を示す概略図である。インター予測パラメータ復号部の構成を示す概略図である。マージ予測パラメータ導出部、および、AMVP予測パラメータ導出部の構成を示す概略図である。マージ候補リストとマージ候補の位置を説明する図である。 p0CandIdx及びp1CandIdxの仕様。アフィン予測の動きベクトルspMvLX[xi][yi]を示す図である。インター予測画像生成部の構成を示す概略図である。動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。インター予測パラメータ符号化部の構成を示す概略図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図1は、本実施形態に係る画像伝送システム１の構成を示す概略図である。

画像伝送システム１は、符号化対象画像を符号化した符号化ストリームを伝送し、伝送された符号化ストリームを復号し画像を表示するシステムである。画像伝送システム１は、動画像符号化装置（画像符号化装置）11、ネットワーク21、動画像復号装置（画像復号装置）31、及び動画像表示装置（画像表示装置）41を含んで構成される。

動画像符号化装置11には画像Tが入力される。

ネットワーク21は、動画像符号化装置11が生成した符号化ストリームTeを動画像復号装置31に伝送する。ネットワーク21は、インターネット（Internet）、広域ネットワーク（WAN:Wide Area Network）、小規模ネットワーク（LAN:Local Area Network）またはこれらの組み合わせである。ネットワーク21は、必ずしも双方向の通信網に限らず、地上デジタル放送、衛星放送等の放送波を伝送する一方向の通信網であっても良い。また、ネットワーク21は、DVD（Digital Versatile Disc:登録商標）、BD（Blue-ray Disc:登録商標）等の符号化ストリームTeを記録した記憶媒体で代替されても良い。

動画像復号装置31は、ネットワーク21が伝送した符号化ストリームTeのそれぞれを復号し、復号した１または複数の復号画像Tdを生成する。

動画像表示装置41は、動画像復号装置31が生成した１または複数の復号画像Tdの全部または一部を表示する。動画像表示装置41は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-luminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを備える。ディスプレイの形態としては、据え置き、モバイル、HMD等が挙げられる。また、動画像復号装置31が高い処理能力を有する場合には、画質の高い画像を表示し、より低い処理能力しか有しない場合には、高い処理能力、表示能力を必要としない画像を表示する。

＜演算子＞
本明細書で用いる演算子を以下に記載する。

>>は右ビットシフト、<<は左ビットシフト、&はビットワイズAND、|はビットワイズOR、|=はOR代入演算子であり、||は論理和を示す。

x?y:zは、xが真（0以外）の場合にy、xが偽（0）の場合にzをとる３項演算子である。

Clip3(a,b,c) は、cをa以上b以下の値にクリップする関数であり、c<aの場合にはaを返し、c>bの場合にはbを返し、その他の場合にはcを返す関数である（ただし、a<=b）。

abs(a)はaの絶対値を返す関数である。

Int(a)はaの整数値を返す関数である。

floor(a)はa以下の最大の整数を返す関数である。

ceil(a)はa以上の最小の整数を返す関数である。

a/dはdによるaの除算（小数点以下切り捨て）を表す。

＜符号化ストリームTeの構造＞
本実施形態に係る動画像符号化装置11および動画像復号装置31の詳細な説明に先立って、動画像符号化装置11によって生成され、動画像復号装置31によって復号される符号化ストリームTeのデータ構造について説明する。

図4は、符号化ストリームTeにおけるデータの階層構造を示す図である。符号化ストリームTeは、例示的に、シーケンス、およびシーケンスを構成する複数のピクチャを含む。図4の(a)〜(f)は、それぞれ、シーケンスSEQを既定する符号化ビデオシーケンス、ピクチャPICTを規定する符号化ピクチャ、スライスSを規定する符号化スライス、スライスデータを規定する符号化スライスデータ、符号化スライスデータに含まれる符号化ツリーユニット、符号化ツリーユニットに含まれる符号化ユニットを示す図である。

（符号化ビデオシーケンス）
符号化ビデオシーケンスでは、処理対象のシーケンスSEQを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。シーケンスSEQは、図4(a)に示すように、ビデオパラメータセット（Video Parameter Set）、シーケンスパラメータセットSPS（Sequence Parameter Set）、ピクチャパラメータセットPPS（Picture Parameter Set）、ピクチャPICT、及び、付加拡張情報SEI（Supplemental Enhancement Information）を含んでいる。

ビデオパラメータセットVPSは、複数のレイヤから構成されている動画像において、複数の動画像に共通する符号化パラメータの集合および動画像に含まれる複数のレイヤおよび個々のレイヤに関連する符号化パラメータの集合が規定されている。

シーケンスパラメータセットSPSでは、対象シーケンスを復号するために動画像復号装置31が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの幅や高さが規定される。なお、SPSは複数存在してもよい。その場合、PPSから複数のSPSの何れかを選択する。

ピクチャパラメータセットPPSでは、対象シーケンス内の各ピクチャを復号するために動画像復号装置31が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの復号に用いられる量子化幅の基準値（pic_init_qp_minus26）や重み付き予測の適用を示すフラグ（weighted_pred_flag）が含まれる。なお、PPSは複数存在してもよい。その場合、対象シーケンス内の各ピクチャから複数のPPSの何れかを選択する。

（符号化ピクチャ）
符号化ピクチャでは、処理対象のピクチャPICTを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。ピクチャPICTは、図4(b)に示すように、スライス0〜スライスNS-1を含む（NSはピクチャPICTに含まれるスライスの総数）。

なお、以下、スライス0〜スライスNS-1のそれぞれを区別する必要が無い場合、符号の添え字を省略して記述することがある。また、以下に説明する符号化ストリームTeに含まれるデータであって、添え字を付している他のデータについても同様である。

（符号化スライス）
符号化スライスでは、処理対象のスライスSを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。スライスは、図4(c)に示すように、スライスヘッダ、および、スライスデータを含んでいる。

スライスヘッダには、対象スライスの復号方法を決定するために動画像復号装置31が参照する符号化パラメータ群が含まれる。スライスタイプを指定するスライスタイプ指定情報（slice_type）は、スライスヘッダに含まれる符号化パラメータの一例である。

スライスタイプ指定情報により指定可能なスライスタイプとしては、（１）符号化の際にイントラ予測のみを用いるＩスライス、（２）符号化の際に単方向予測、または、イントラ予測を用いるＰスライス、（３）符号化の際に単方向予測、双方向予測、または、イントラ予測を用いるＢスライスなどが挙げられる。なお、インター予測は、単予測、双予測に限定されず、より多くの参照ピクチャを用いて予測画像を生成してもよい。以下、P、Bスライスと呼ぶ場合には、インター予測を用いることができるブロックを含むスライスを指す。

なお、スライスヘッダは、ピクチャパラメータセットPPSへの参照（pic_parameter_set_id）を含んでいても良い。

（符号化スライスデータ）
符号化スライスデータでは、処理対象のスライスデータを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。スライスデータは、図4(d)に示すように、CTUを含んでいる。CTUは、スライスを構成する固定サイズ（例えば64x64）のブロックであり、最大符号化単位（LCU:Largest Coding Unit）と呼ぶこともある。

（符号化ツリーユニット）
図4(e)には、処理対象のCTUを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。CTUは、再帰的な４分木分割（QT（Quad Tree）分割）、２分木分割（BT（Binary Tree）分割）あるいは３分木分割（TT（Ternary Tree）分割）により符号化処理の基本的な単位である符号化ユニットCUに分割される。BT分割とTT分割を合わせてマルチツリー分割（MT（Multi Tree）分割）と呼ぶ。再帰的な４分木分割により得られる木構造のノードのことを符号化ノード（Coding Node）と称する。４分木、２分木、及び３分木の中間ノードは、符号化ノードであり、CTU自身も最上位の符号化ノードとして規定される。

CT（Coding Tree）は、CT情報として、QT分割を行うか否かを示すQT分割フラグ（cu_split_flag）、MT分割の有無を示すMT分割フラグ（split_mt_flag、mtt_split_cu_flag）、MT分割の分割方向を示すMT分割方向（split_mt_dir、mtt_split_cu_vertical_flag）、MT分割の分割タイプを示すMT分割タイプ（split_mt_type、mtt_split_cu_binary_flag）を含む。

cu_split_flagが１の場合、符号化ノードは４つの符号化ノードに分割される（図5(b)）。

cu_split_flagが０の時、split_mt_flagが０の場合に符号化ノードは分割されず１つのCUをノードとして持つ（図5(a)）。CUは符号化ノードの末端ノードであり、これ以上分割されない。CUは、符号化処理の基本的な単位となる。

split_mt_flagが１の場合に符号化ノードは以下のようにMT分割される。split_mt_typeが１の時、split_mt_dirが０の場合に符号化ノードは２つの符号化ノードに水平分割され（図5(d)）、split_mt_dirが１の場合に符号化ノードは２つの符号化ノードに垂直分割される（図5(c)）。また、split_mt_typeが０の時、split_mt_dirが０の場合に符号化ノードは３つの符号化ノードに水平分割され（図5(f)）、split_mt_dirが１の場合に符号化ノードは３つの符号化ノードに垂直分割される（図5(e)）。これらを図5(g)に示す。

また、CTUのサイズが64x64画素の場合には、CUのサイズは、64x64画素、64x32画素、32x64画素、32x32画素、64x16画素、16x64画素、32x16画素、16x32画素、16x16画素、64x8画素、8x64画素、32x8画素、8x32画素、16x8画素、8x16画素、8x8画素、64x4画素、4x64画素、32x4画素、4x32画素、16x4画素、4x16画素、8x4画素、4x8画素、及び、4x4画素の何れかをとり得る。

（符号化ユニット）
図4(f)に示すように、処理対象の符号化ユニットを復号するために動画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。具体的には、CUは、CUヘッダCUH、予測パラメータ、変換パラメータ、量子化変換係数等から構成される。CUヘッダでは予測モード等が規定される。

予測処理は、CU単位で行われる場合と、CUをさらに分割したサブCU単位で行われる場合がある。CUとサブCUのサイズが等しい場合には、CU中のサブCUは１つである。CUがサブCUのサイズよりも大きい場合、CUは、サブCUに分割される。たとえばCUが8x8、サブCUが4x4の場合、CUは水平２分割、垂直２分割からなる、４つのサブCUに分割される。

予測の種類（予測モード）は、イントラ予測と、インター予測の２つがある。イントラ予測は、同一ピクチャ内の予測であり、インター予測は、互いに異なるピクチャ間（例えば、表示時刻間、レイヤ画像間）で行われる予測処理を指す。

変換・量子化処理はCU単位で行われるが、量子化変換係数は4x4等のサブブロック単位でエントロピー符号化してもよい。

（予測パラメータ）
予測画像は、ブロックに付随する予測パラメータによって導出される。予測パラメータには、イントラ予測とインター予測の予測パラメータがある。

以下、インター予測の予測パラメータについて説明する。インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1と、参照ピクチャインデックスrefIdxL0、refIdxL1と、動きベクトルmvL0、mvL1から構成される。予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1は、各々L0リスト、L1リストと呼ばれる参照ピクチャリストが用いられるか否かを示すフラグであり、値が１の場合に対応する参照ピクチャリストが用いられる。なお、本明細書中「ＸＸであるか否かを示すフラグ」と記す場合、フラグが０以外（たとえば１）をＸＸである場合、０をＸＸではない場合とし、論理否定、論理積などでは１を真、０を偽と扱う（以下同様）。但し、実際の装置や方法では真値、偽値として他の値を用いることもできる。

インター予測パラメータを導出するためのシンタックス要素には、例えば、アフィンフラグaffine_flag、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX、動きベクトル精度モードamvr_modeがある。

（参照ピクチャリスト）
参照ピクチャリストは、参照ピクチャメモリ306に記憶された参照ピクチャからなるリストである。図6は、参照ピクチャおよび参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。図6(a)において、矩形はピクチャ、矢印はピクチャの参照関係、横軸は時間、矩形中のI、P、Bは各々イントラピクチャ、単予測ピクチャ、双予測ピクチャ、矩形中の数字は復号順を示す。図に示すように、ピクチャの復号順は、I0、P1、B2、B3、B4であり、表示順は、I0、B3、B2、B4、P1である。図6(b)に、ピクチャB3（対象ピクチャ）の参照ピクチャリストの例を示す。参照ピクチャリストは、参照ピクチャの候補を表すリストであり、１つのピクチャ（スライス）が１つ以上の参照ピクチャリストを有してもよい。図の例では、対象ピクチャB3は、L0リストRefPicList0およびL1リストRefPicList1の２つの参照ピクチャリストを持つ。個々のCUでは、参照ピクチャリストRefPicListX（X=0または1）中のどのピクチャを実際に参照するかを参照ピクチャインデックスrefIdxLXで指定する。図は、refIdxL0=2、refIdxL1=0の例である。なお、LXは、L0予測とL1予測を区別しない場合に用いられる記述方法であり、以降では、LXをL0、L1に置き換えることでL0リストに対するパラメータとL1リストに対するパラメータを区別する。

（マージ予測とAMVP予測）
予測パラメータの復号（符号化）方法には、マージ予測（merge）モードとAMVP（Adaptive Motion Vector Prediction、適応動きベクトル予測）モードがあり、マージフラグmerge_flagは、これらを識別するためのフラグである。マージ予測モードは、予測リスト利用フラグpredFlagLX（またはインター予測識別子inter_pred_idc）、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めずに、既に処理した近傍ブロックの予測パラメータから導出する用いるモードである。AMVPモードは、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めるモードである。なお、動きベクトルmvLXは、予測ベクトルmvpLXを識別する予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxと差分ベクトルmvdLX、動きベクトル精度モードamvr_modeとして符号化される。また、マージ予測モードの他に、アフィンフラグaffine_flagにより識別されるアフィン予測モードがあってもよい。マージ予測モードの一形態として、スキップフラグskip_flagにより識別されるスキップモードがあってもよい。なお、スキップモードとは、マージモードと同様の方法で予測パラメータを導出して用いるモードであり、かつ、予測誤差（残差画像）を符号化データに含めないモードである。換言すれば、スキップフラグskip_flagがスキップモードを適用することを示している場合、対象CUに関して、当該スキップフラグskip_flagとマージインデックスmerge_idxなどのマージモードに関連するシンタックスのみを含み、動きベクトルなどは符号化データに含まれない。

インター予測識別子inter_pred_idcは、参照ピクチャの種類および数を示す値であり、PRED_L0、PRED_L1、PRED_BIの何れかの値をとる。PRED_L0、PRED_L1は、各々L0リスト、L1リストで管理された１枚の参照ピクチャを用いる単予測を示す。PRED_BIはL0リストとL1リストで管理された２枚の参照ピクチャを用いる双予測BiPredを示す。

マージインデックスmerge_idxは、処理が完了したブロックから導出される予測パラメータ候補（マージ候補）のうち、いずれの予測パラメータを対象ブロックの予測パラメータとして用いるかを示すインデックスである。

（動きベクトル）
動きベクトルmvLXは、異なる２つのピクチャ上のブロック間のシフト量を示す。動きベクトルmvLXに関する予測ベクトル、差分ベクトルを、それぞれ予測ベクトルmvpLX、差分ベクトルmvdLXと呼ぶ。

（インター予測識別子inter_pred_idcと予測リスト利用フラグpredFlagLX）
インター予測識別子inter_pred_idcと、予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1の関係は以下のとおりであり、相互に変換可能である。

inter_pred_idc = (predFlagL1<<１)+predFlagL0
predFlagL0 = inter_pred_idc & １
predFlagL1 = inter_pred_idc >> １
動きベクトル精度モードamvr_modeは、AMVPモードで導出される動きベクトルの精度を切り替えるシンタックスである、例えば、amvr_mode=0, 1, 2において、1/4画素、1画素、4画素精度を切り替える。

動きベクトルの精度を1/16精度(MVPREC=16)とする場合、1/4, 1, 4画素精度の動きベクトル差分を1/16画素精度の動きベクトル差分に変更するために下記のように、amvr_modeから導出されるMvShift (=1<<amvr_mode)を用いて逆量子化してもよい。

mvdLX[0] = mvdLX[0] << (MvShift + 2)
mvdLX[1] = mvdLX[1] << (MvShift + 2)
なお、インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグを用いても良いし、インター予測識別子を用いてもよい。また、予測リスト利用フラグを用いた判定は、インター予測識別子を用いた判定に置き替えてもよい。逆に、インター予測識別子を用いた判定は、予測リスト利用フラグを用いた判定に置き替えてもよい。

（双予測biPredの判定）
双予測BiPredであるかのフラグbiPredは、２つの予測リスト利用フラグがともに１であるかによって導出できる。例えば以下の式で導出できる。

biPred = (predFlagL0==1 && predFlagL1==1)
あるいは、フラグbiPredは、インター予測識別子が２つの予測リスト（参照ピクチャ）を使うことを示す値であるか否かによっても導出できる。例えば以下の式で導出できる。

biPred = (inter_pred_idc==PRED_BI) ? 1 : 0
（動画像復号装置の構成）
本実施形態に係る動画像復号装置31（図7）の構成について説明する。

動画像復号装置31は、エントロピー復号部301、パラメータ復号部（予測画像復号装置）302、ループフィルタ305、参照ピクチャメモリ306、予測パラメータメモリ307、予測画像生成部（予測画像生成装置）308、逆量子化・逆変換部311、及び加算部312を含んで構成される。なお、後述の動画像符号化装置11に合わせ、動画像復号装置31にループフィルタ305が含まれない構成もある。

パラメータ復号部302は、さらに、図示しない、ヘッダ復号部3020、CT情報復号部3021、及びCU復号部3022（予測モード復号部）を備えており、CU復号部3022はさらにTU復号部3024を備えている。これらを総称して復号モジュールと呼んでもよい。

また、パラメータ復号部302は、図示しないインター予測パラメータ復号部303及びイントラ予測パラメータ復号部304を含んで構成される。予測画像生成部308は、インター予測画像生成部309及びイントラ予測画像生成部310を含んで構成される。

また、以降では処理の単位としてCTU、CUを使用した例を記載するが、この例に限らず、サブCU単位で処理をしてもよい。あるいはCTU、CU、をブロック、サブCUをサブブロックと読み替え、ブロックあるいはサブブロック単位の処理としてもよい。

エントロピー復号部301は、外部から入力された符号化ストリームTeに対してエントロピー復号を行って、個々の符号（シンタックス要素）を分離し復号する。分離された符号には、予測画像を生成するための予測情報および、差分画像を生成するための予測誤差などがある。

エントロピー復号部301は、分離した符号をパラメータ復号部302に出力する。分離した符号とは、例えば、予測モードpredMode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX等である。どの符号を復号するかの制御は、パラメータ復号部302の指示に基づいて行われる。

（インター予測パラメータ復号部の構成）
インター予測パラメータ復号部303は、エントロピー復号部301から入力された符号に基づいて、予測パラメータメモリ307に記憶された予測パラメータを参照してインター予測パラメータを復号する。また、インター予測パラメータ復号部303は、復号したインター予測パラメータを予測画像生成部308に出力し、予測パラメータメモリ307に記憶する。

図8は、本実施形態に係るインター予測パラメータ復号部303の構成を示す概略図である。インター予測パラメータ復号部303は、マージ予測部30374、DMVR部30375、サブブロック予測部（アフィン予測部）30372、MMVD予測部30376、Triangle予測部30377、AMVP予測パラメータ導出部3032、加算部3038を含んで構成される。マージ予測部30374は、マージ予測パラメータ導出部3036を含んで構成される。AMVP予測パラメータ導出部3032、マージ予測パラメータ導出部3036、アフィン予測部30372は、符号化装置、復号装置で共通する手段であるので、これらを総称して動きベクトル導出部（動きベクトル導出装置）と称してもよい。

インター予測パラメータ復号部303は、インター予測に関連するシンタックス要素の復号をエントロピー復号部301に指示し、符号化データに含まれるシンタックス要素、例えば、アフィンフラグaffine_flag、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXを抽出する。

アフィンフラグaffine_flagが１、すなわち、アフィン予測モードを示す場合、アフィン予測部30372は、サブブロックのインター予測パラメータを導出する。

マージフラグmerge_flagが１、すなわち、マージ予測モードを示す場合、マージインデックスmerge_idxを復号し、マージ予測パラメータ導出部3036に出力する。

マージフラグmerge_flagが０、すなわち、AMVP予測モードを示す場合、AMVP予測パラメータとして、例えば、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXを復号する。AMVP予測パラメータ導出部3032は予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxから予測ベクトルmvpLXを導出する。加算部3038では導出された予測ベクトルmvpLXと差分ベクトルmvdLXを加算し、動きベクトルmvLXを導出する。

図9(a)は、本実施形態に係るマージ予測パラメータ導出部3036の構成を示す概略図である。マージ予測パラメータ導出部3036は、マージ候補導出部30361、マージ候補選択部30362を備える。マージ候補導出部30361は、空間マージ候補導出部30364、時間マージ候補導出部30365、STMVP部30366を含む。リストに格納するマージ候補は、マージ候補を示すラベル（例えば、空間マージ候補のA1, B1, B0, A0, B2、時間マージ候補のCol、時空間マージ候補のSTMVP）であってもよい。merge_idxに基づいて選択されたマージ候補のラベルBに基づいて、ラベルに対応するインター予測パラメータ（動きベクトルmvLXN）を参照しても良い。なお、マージ候補は、予測リスト利用フラグpredFlagLX、動きベクトルmvLX、参照ピクチャインデックスrefIdxLXを含んで構成される。マージ候補格納部30362において格納されたマージ候補には、所定の規則に従ってインデックスが割り当てられる。

マージ候補導出部30361は、復号済の隣接ブロックの動きベクトルと参照ピクチャインデックスrefIdxLXをそのまま用いてマージ候補を導出する。

（空間マージ候補導出処理）
空間マージ候補導出処理として、空間マージ候補導出部30364は、所定の規則に従って、予測パラメータメモリ307が記憶している予測パラメータ（予測リスト利用フラグpredFlagLX、動きベクトルmvLX、参照ピクチャインデックスrefIdxLX）を読み出し、マージ候補に設定し、マージ候補リストmergeCandList[]に格納する。参照ピクチャの指定方法は、例えば、対象ブロックから予め定めた範囲内にある隣接ブロック（例えば、図10(b)に示す、対象ブロックの左A1、右B1、右上B0、左下A0、左上B2にそれぞれ接するブロックの全部または一部）の予測パラメータである。各々のマージ候補をA1,B1,B0,A0,B2と呼ぶ。
i = 0
if( availableFlagA1 )
mergeCandList[ i++ ] = A1
if( availableFlagB1 )
mergeCandList[ i++ ] = B1
if( availableFlagB0 )
mergeCandList[ i++ ] = B0
if( availableFlagA0 )
mergeCandList[ i++ ] = A0
if( availableFlagB2 )
mergeCandList[ i++ ] = B2
ここで、A1,B1,B0,A0,B2は下記の座標を含むブロックである。

A1: (xCb - 1, yCb + cbHeight - 1)
B1: (xCb - cbWidth - 1, yCb - 1)
B0: (xCb - cbWidth, yCb - 1)
A0: (xCb - 1, yCb + cbHeight)
B2: (xCb - 1, yCb - 1)
対象ブロックの左上座標を(xCb, yCb)、幅cbWidth、高さcbHeight。

（STMVP：Spatial-Temporal Motion Vector Prediction）
STMVP部30366は、対象ブロックの１つ以上の隣接ブロックA, B（例えばA1,B1,B0,A0,B2、図10(b)）と、対象ブロックの１つのコロケートブロックC（例えば図10(c)）の動きベクトルの重み付き平均（加重平均）もしくは平均から、対象ブロックのSTMVPマージ候補を導出する。以下では、一方の隣接ブロックをA、他方の隣接ブロックをB、時間動きベクトルをC、ブロックCの動き情報を、mvLXC[]、refIdxLXC、predFlagLXCで表現する。ここでLXは参照ピクチャリストLXを表し、Xは０、１である。

（ステップ１）
STMVP部30366は、空間マージ候補導出部30364で導出されたmergeCandList[]から隣接候補A、Bを導出してもよい。具体的には、mergeCandList[]に格納された動き情報から所定のペア（i番目とj番目のエントリ）を利用してもよい。例えばi=0、j=1のペア{0, 1}の場合には以下の式になる。

A = mergeCandList[0]
B = mergeCandList[1]
その他、{0, 2}のペア、{1, 2}のペアなどを利用しても良い。

また、STMVP部30366は、A1とB1を固定的にペアとして利用してもよい。

A = A1
B = B1
利用可能フラグを各々availableLXA、availableLXBとして導出する。ブロックAの動き情報を、mvLXA[]、refIdxLXA、predFlagLXA、ブロックBの動き情報を、mvLXB[]、refIdxLXB、predFlagLXBに設定する。

上記構成では、既に導出したマージ候補mergeCandListを用いるため、簡単な処理でSTMVP候補を導出する効果がある。

（ステップ２）
STMVP部30366は、コロケートピクチャRefC上で、対象ブロックと同じ位置のブロックに対し、右下位置を含むブロックC0（もしくは中央位置を含むブロックC1）の利用可能性をチェックする。利用可能なブロックが見つかった場合、そのブロックの動き情報を用いて、ブロックCの動き情報を、mvLXC[]、refIdxLXC、predFlagLXCを導出する。具体的には、対象ピクチャCurPicからみて、参照ピクチャRefPicListX[refIdxLXC]を参照する場合の動きベクトルにスケーリングして、候補Cの動きベクトルmvLXCを導出する。また、参照ピクチャLXの動きベクトルが利用可能な場合、予測リスト利用フラグpredFlagLXC=1とする。また、利用可能なブロックが見つかった場合、利用可能フラグavailableCを１とする。

mvLXC = MvScale(mvLXC,RefPicListX[collocated_ref_idx],RefC,CurPic,RefPicListX[refIdxLXC]))
ここで、参照ピクチャインデックスrefIdxLXCは0固定。すなわち、参照ピクチャリストの先頭ピクチャを固定で参照するようにしてもよい。

mvLXC = MvScale(mvLXC,RefPicListX[collocated_ref_idx],RefC,CurPic,RefPicListX[0]))
なお、時間動きベクトルmvLXC[]、refIdxLXC、predFlagLXCは、mvLXCol[][]、refIdxLXCol、predFlagLXColを参照してもよい。

（ステップ３）
次に、STMVP部30366は、STMVP動きベクトルmvLXSTMVPを参照ピクチャリストL0, L1毎に導出する。ここでrefIdxLXSTMVP=0に設定し、各参照ピクチャリストの先頭ピクチャを用いる
STMVP部30366は、３つの動きベクトルが利用可能な場合(predFlagLXA==1 && predFlagLXB==1 && predFlagLXC==1)、以下のように動きベクトルを導出する。なお、利用不可能な場合の参照ピクチャインデックスが-1を設定しておき、refIdxLXA >= 0 && refIdxLXB >= 0 && refIdxLXC >= 0を用いて判定してもよい。
例えば、平均動きベクトルを、以下を用いて導出してもよい(3:3:2)。
mv
LXSTMVP[0] = (3*mvLXA[0]+3*mvLXB[0]+2*mvLXC[0])/8
mvLXSTMVP[1] = (3*mvLXA[1]+3*mvLXB[1]+2*mvLXC[1])/8
シフトを用いると
sumX = 3*mvLXA[0]+3*mvLXB[0]+2*mvLXC[0]
sumY = 3*mvLXA[1]+3*mvLXB[1]+2*mvLXC[1]
mvLXSTMVP[0] = sumX > 0 ? sumX >> 3 : -(-sumX >> 3)
mvLXSTMVP[1] = sumY > 0 ? sumY >> 3 : -(-sumY >> 3)
あるいは、平均動きベクトルを、以下を用いて導出してもよい(13:13:6)。
mvLXSTMVP[0] = (13*mvLXA[0]+13*mvLXB[0]+6*mvLXC[0])/32
mvLXSTMVP[1] = (13*mvLXA[1]+13*mvLXB[1]+6*mvLXC[1])/32
シフトを用いると
sumX = 13*mvLXA[0]+13*mvLXB[0]+6*mvLXC[0]
sumY = 13*mvLXA[1]+13*mvLXB[1]+6*mvLXC[1]
mvLXSTMVP[0] = sumX > 0 ? sumX >> 6 : -(-sumX >> 6)
mvLXSTMVP[1] = sumY > 0 ? sumY >> 6 : -(-sumY >> 6)
あるいは、平均動きベクトルを、以下を用いて導出してもよい(5:5:6)。
mvLXSTMVP[0] = (5*mvLXA[0]+5*mvLXB[0]+6*mvLXC[0])/16
mvLXSTMVP[1] = (5*mvLXA[1]+5*mvLXB[1]+6*mvLXC[1])/16
シフトを用いて以下の式で導出しても良い。
sumX = 5*mvLXA[0]+5*mvLXB[0]+6*mvLXC[0]
sumY = 5*mvLXA[1]+5*mvLXB[1]+6*mvLXC[1]
mvLXSTMVP[0] = sumX > 0 ? sumX >> 4 : -(-sumX >> 4)
mvLXSTMVP[1] = sumY > 0 ? sumY >> 4 : -(-sumY >> 4)
あるいは、平均動きベクトルを、以下を用いて導出してもよい（1:1:2）。
mvLXSTMVP[0] = (1*mvLXA[0]+1*mvLXB[0]+2*mvLXC[0])/4
mvLXSTMVP[1] = (1*mvLXA[1]+1*mvLXB[1]+2*mvLXC[1])/4
シフトを用いると
sumX = mvLXA[0]+mvLXB[0]+2*mvLXC[0]
sumY = mvLXA[1]+mvLXB[1]+2*mvLXC[1]
mvLXSTMVP[0] = sumX > 0 ? sumX >> 2 : -(-sumX >> 2)
mvLXSTMVP[1] = sumY > 0 ? sumY >> 2 : -(-sumY >> 2)
あるいは、平均動きベクトルを、以下を用いて導出してもよい。
mvLXSTMVP[0] = (43*mvLXA[0]+43*mvLXB[0]+43*mvLXC[0])/128
mvLXSTMVP[1] = (43*mvLXA[1]+43*mvLXB[1]+43*mvLXC[1])/128
sumX = 43*(mvLXA[0]+mvLXB[0]+mvLXC[0])
sumY = 43*(mvLXA[1]+mvLXB[1]+mvLXC[1])
シフトを用いると
mvLXSTMVP[0] = sumX > 0 ? sumX >> 7 : -(-sumX >> 7)
mvLXSTMVP[1] = sumY > 0 ? sumY >> 7 : -(-sumY >> 7)

それ以外（２つの動きベクトルが利用可能な場合）で、空間動きベクトルmvLXAと時間動きベクトルmvLXCが利用可能な場合(predFlagLXA==1 && predFlagLXC==1)には、以下で導出する。なお、利用不可能な場合の参照ピクチャインデックスが-1を設定しておき、refIdxLXA >= 0 && refIdxLXC >= 0を用いて判定してもよい。
mvLXSTMVP[0] = (mvLXA[0]+mvLXC[0])/2
mvLXSTMVP[1] = (mvLXA[1]+mvLXC[1])/2
シフトを用いて以下の式で導出しても良い。
mvLXSTMVP[0] = (mvLXA[0]+mvLXC[0]) > 0 ? (mvLXA[0]+mvLXC[0]) >> 1 : -(-(mvLXA[0]+mvLXC[0]) >> 1)
mvLXSTMVP[1] = (mvLXA[1]+mvLXC[1]) > 0 ? (mvLXA[1]+mvLXC[1]) >> 1 : -(-(mvLXA[1]+mvLXC[1]) >> 1)

それ以外で、空間動きベクトルmvLXBと時間動きベクトルmvLXCが利用可能な場合(predFlagLXB==1 && predFlagLXC==1)には、以下で導出する。なお、利用不可能な場合の参照ピクチャインデックスが-1を設定しておき、refIdxLXB >= 0 && refIdxLXC >= 0を用いて判定してもよい。
mvLXSTMVP[0] = (mvLXB[0]+mvLXC[0])/2
mvLXSTMVP[1] = (mvLXB[1]+mvLXC[1])/2
シフトを用いて以下の式で導出しても良い。
mvLXSTMVP[0] = (mvLXB[0]+mvLXC[0]) > 0 ? (mvLXB[0]+mvLXC[0]) >> 1 : -(-(mvLXB[0]+mvLXC[0]) >> 1)
mvLXSTMVP[1] = (mvLXB[1]+mvLXC[1]) > 0 ? (mvLXB[1]+mvLXC[1]) >> 1 : -(-(mvLXB[1]+mvLXC[1]) >> 1)

それ以外の場合（動きベクトルが１つの場合 or 時間動きベクトルmvLXCが利用可能ではない場合）STMVP部30366は、STMVPをオフにし、処理を終了する。つまり、上側隣接ブロック、左側隣接ブロック、コロケートブロックの中に利用可能な動きベクトルが２つ未満の場合、STMVPの利用可能性フラグAvailableSTMVPを0に設定しオフにする。逆に、利用可能な動きベクトルが２つ以上の場合、処理を継続して、STMVPマージ候補を導出し、STMVPの利用可能性フラグAvailableSTMVPを1に設定する。また、時間動きベクトルが利用可能でない場合availableC=0には、STMVPの利用可能性フラグAvailableSTMVPを0に設定しオフにしてもよい。

なお、上記構成において、シフトを用いた構成では、除算を行わないため簡単な処理でSTMVP候補を導出する効果がある。また重み係数として(5, 5, 6), (3, 3, 2), (1, 1, 2)を用いる構成では、積を用いずシフト演算のみで全てを導出できるため、さらに簡単な処理でSTMVP候補を導出する効果がある。注意：x*5の積は(x<<2)+x、x*6は(x<<2)+(x<<1)、x*3は(x<<1)+x、x*2はx<<1とシフトのみで導出できる。

（refIdxLX=0優先の動きベクトル導出）
ここで、STMVP部30366は、refIdxLXSTMVP=0、各参照ピクチャリストの先頭ピクチャを効果的に用いるために、平均化において、A, BのrefIdxLXが0以外の場合を除外してもよい。例えば、STMVP部30366は、参照ピクチャLX (LX=L0もしくはL1)において、参照ピクチャインデックスが0である３つの動きベクトルが利用可能な場合(predFlagLXA==1 &&
refIdxLXA == 0 && predFlagLXB==1 && refIdxLXB == 0 && predFlagLXC==1)、以下のように動きベクトルを導出する。なお、利用不可能な場合の参照ピクチャインデックスが-1を設定しておき、refIdxLXA == 0 && refIdxLXB == 0 && refIdxLXC == 0を用いて判定してもよい。

mvLXSTMVP[0] = (5*mvLXA[0]+5*mvLXB[0]+6*mvLXC[0])/16
mvLXSTMVP[1] = (5*mvLXA[1]+5*mvLXB[1]+6*mvLXC[1])/16
それ以外（２つの動きベクトルが利用可能な場合）で、参照ピクチャインデックスが0である空間動きベクトルmvLXAと時間動きベクトルmvLXCが利用可能な場合(predFlagLXA==1 && refIdxLXA == 0 && predFlagLXC==1)には、以下で導出する。なお、利用不可能な場合の参照ピクチャインデックスを-1に設定しておき、refIdxLXA == 0&& refIdxLXC == 0を用いて判定してもよい。

mvLXSTMVP[0] = (mvLXA[0]+mvLXC[0])/2
mvLXSTMVP[1] = (mvLXA[1]+mvLXC[1])/2
それ以外で、参照ピクチャインデックスが0である空間動きベクトルmvLXBと時間動きベクトルmvLXCが利用可能な場合(predFlagLXB==1 && refIdxLXB == 0 && predFlagLXC==1)には、以下で導出する。なお、利用不可能な場合の参照ピクチャインデックスを-1に設定しておき、refIdxLXB == 0 && refIdxLXC == 0を用いて判定してもよい。

mvLXSTMVP[0] = (mvLXB[0]+mvLXC[0])/2
mvLXSTMVP[1] = (mvLXB[1]+mvLXC[1])/2
それ以外の場合（動きベクトルが１つの場合 or 時間動きベクトルmvLXCが利用可能ではない場合）STMVP部30366は、STMVPをオフにし、処理を終了する。

上記３つのベクトルの平均、２つのベクトルの平均において、別の重み係数やシフトを用いて導出しても良い。詳細は既に説明済みであるので省略する。なお、STMVP候補の参照ピクチャインデックスrefIdxLXSTMVPが0以外の場合にも上記処理で優先してもよい（例えば、predFlagLXA==1 &&
refIdxLXA == refIdxLXSTMVP && predFlagLXB==1 && refIdxLXB == refIdxLXSTMVP && predFlagLXC==1の場合に３つの動きベクトルの加重平均からSTMVP候補の動きベクトルを導出する）。

上記構成では、refIdxLXが0（refIdxLXSTMVP）の場合を選択して、STMVPマージ候補を導出するため、異なる参照ピクチャインデックスに基づいてマージ候補が導出されることがなくなるため、符号化効率を高める効果がある。

（ショートタイム参照ピクチャ優先の動きベクトル導出）
さらに、STMVPマージ候補の参照ピクチャとして参照ピクチャ先頭のピクチャを固定的に用いる例（参照ピクチャインデックスrefIdxSTMVP=0）を説明したが、参照ピクチャ先頭のピクチャがロングタームピクチャである場合には、他のピクチャを優先的に用いても良い。すなわち、参照ピクチャをrefIdxLX = 0からrefIdxLX = num_ref_idx_lX_active_minus1（参照ピクチャリストRefPicListLXのサイズ−１）までサーチして、最初に見つかったロングタームピクチャ以外（ショートタイムピクチャ）のピクチャのインデックスrefIdxを、refIdxLXSTMVPとしても用いる。この例においても、refIdxLX=refIdxLXSTMVPの動きベクトルのみを平均もしくは加重平均に用いてもよい。

なお、ロングタームピクチャは、参照ピクチャの種別を示すフラグであり、復号済みの参照ピクチャを参照ピクチャリストに長期間に渡って格納する場合や別のレイヤのピクチャの場合にマークされる。ロングタームピクチャであるか否かのフラグは、参照ピクチャを示すパラメータの一つとして、ヘッダやパラメータセットで符号化もしくは復号する。

上記構成では、ショートタイムピクチャを選択して、STMVPマージ候補を導出するため、動きベクトルの平均化に適さない参照ピクチャ（ロングターム参照ピクチャ）に基づいてマージ候補が導出されることがなくなるため、符号化効率を高める効果がある。

（STMVP候補格納）
STMVP部30366は、マージ候補リストにSTMVPの動き情報を格納する。マージ候補リストの格納位置としては、例えば、空間マージ候補の後、かつ、時間マージ候補Colの前に格納する。
i = 0
if( availableFlagA1 )
mergeCandList[ i++ ] = A1
if( availableFlagB1 )
mergeCandList[ i++ ] = B1
if( availableFlagB0 )
mergeCandList[ i++ ] = B0
if( availableFlagA0 )
mergeCandList[ i++ ] = A0
if( availableFlagSTMVP )
mergeCandList[ i++ ] = B2
if( availableFlagCol )
mergeCandList[ i++ ] = STMVP
if( availableFlagB2 )
mergeCandList[ i++ ] = Col
（優先的STMVP候補格納）
また、下記のように、STMVP部30366は、空間マージ候補を２つのグループに分け、一方のグループの空間マージ候補をマージ候補リストに挿入した後で、STMVP候補をマージ候補リストに格納し、もう一方のグループの空間マージ候補をマージ候補リストに挿入してもよい。例えば、下記のように、A0の後、左上B2の前にSTMVP候補をマージ候補リストに格納してもよい。
i = 0
if( availableFlagA1 )
mergeCandList[ i++ ] = A1
if( availableFlagB1 )
mergeCandList[ i++ ] = B1
if( availableFlagB0 )
mergeCandList[ i++ ] = B0
if( availableFlagA0 )
mergeCandList[ i++ ] = A0
if( availableFlagSTMVP )
mergeCandList[ i++ ] = STMVP
if( availableFlagB2 )
mergeCandList[ i++ ] = B2
if( availableFlagCol )
mergeCandList[ i++ ] = Col
上記構成では、STMVPマージ候補を比較的、前に挿入するため符号化効率を高める効果がある。なおA0,A1,B0,B1が利用可能な場合には、B2を利用不可能としてもよい。つまり、availableFlagA0 + availableFlagA1 + availableFlagB0 + availableFlagB1が4に等しい場合、availableFlagB2を0に設定する。

STMVP部30366は、利用可能な空間動きベクトルmvLXKをスケーリングしてもよい。ここで、Kは対象ブロックの空間隣接ブロック(A及びB)を示す。RefPicListX[refIdxLXSTMVP]は、STMVPの参照ピクチャである。上側マージ候補、左側マージ候補の参照ピクチャのPOCがSTMVPの参照ピクチャのPOCと異なる場合、各マージ候補の動きベクトルは以下のように導出される。

if (availableFlagLXK==1 && DiffPicOrderCnt(refPicListK[refIdxLXK],RefPicListX[refIdxLXSTMVP])!=0) {
tx = (16384+(Abs(td)>>1))/td
distScaleFactor = Clip3(-4096,4095,(tb*tx+32)>>6)
mvLXK = Clip3(-32768,32767,Sign(distScaleFactor*mvLXK)*((Abs(distScaleFactor*mvLXK)+127)>>8))
availableK=1
}
ここで、td及びtbは以下のように導出される:
td = Clip3(-128,127,DiffPicOrderCnt(currPic,refPicListK[refIdxLXK]))
tb = Clip3(-128,127,DiffPicOrderCnt(currPic,RefPicListX[refIdxLXSTMVP]))
なお、DiffPicOrderCnt(Pic1,Pic2)はピクチャPic1とPic2の時間情報（例えばPOC）の差を返す関数である。

（時間マージ候補Col導出処理）
時間マージ導出処理として、時間マージ候補導出部30365は、図10(c)に示す、対象ブロックの右下位置、あるいは、中央位置を含むコロケートピクチャ中のブロックC0およびC1の予測パラメータを、予測パラメータメモリ307から読み出してマージ候補とし、マージ候補リストmergeCandList[]に格納する。ブロックC0を優先してマージ候補リストmergeCandList[]に加え、ブロックC0が動きベクトルを持たない（例えばイントラ予測ブロック）場合や、ブロックC0がピクチャ外に位置する場合は、ブロックC1の動きベクトルをマージ候補リストに加える。コロケートピクチャの指定方法は、例えば、スライスヘッダにおいて指定されたコロケートピクチャインデックスcollocated_ref_idxでも良いし、隣接ブロックの参照ピクチャインデックスrefIdxLXのうち最小のものを用いて指定しても良い。

例えば時間マージ候補導出部30365は、ブロックC1の位置（xColCtr,yColCtr）とブロックC0の位置（xColCBr、yColCBr）を、以下の式で導出してもよい。

xColCtr = xPb+(bW>>1)
yColCtr = yPb+(bH>>1)
xColCBr = xPb+bW
yColCBr = yPb+bH
ここで、(xPb,yPb)は対象ブロックの左上座標、(bW,bH)は対象ブロックの幅と高さである。ブロックC0が利用可能であればブロックC0の動きベクトルを利用してマージ候補COLを導出する。ブロックC0が利用可能でなければブロックC1使用して時間マージ候補COLを導出する。
if( availableFlagCol )
mergeCandList[ i++ ] = Col
（ペア平均候補(Pairwise average candidates))
ペア平均候補導出部30367は、マージ候補リストmergeCandList[]から選択される２つの候補（ペア）の平均を用いて、マージ候補を導出する。ペアの選択は、予め定められたペア（マージ候補インデックス）のリストから選択する。例えば、ペア平均候補導出部30367は、マージ候補リストmergeCandList[]の先頭から{(0,1), (0,2), (1,2), (0,3), (1,3), (2,3)}番目のペアとして導出してもよい。

ペア平均候補導出部30367は、ペア平均候補の動きベクトルを、選択された２つのマージ候補の動きベクトルを平均することにより生成する。例えば候補ペアが(0,1)の場合、マージ候補リストの０番目と１番目のマージ候補のもつ動きベクトルの平均値を計算する。この平均動きベクトルをもつマージ候補を新たなマージ候補として、マージ候補リストの空き領域に格納する。また、ペア平均候補導出部30367は、平均動きベクトルを、それぞれの参照リスト（L0リスト、L1リスト）毎に個別に計算する。２つの動きベクトルがともに利用可能である場合、ペア平均候補導出部30367は、当該２つの動きベクトルが、互いに異なる参照ピクチャを指し示す場合であっても平均化を行う。また、動きベクトルが利用可能でない場合、ペア平均候補導出部30367は、当該候補を無効として扱う。

(ペア平均候補の導出処理)
ペア平均候補導出部30367の具体的な平均化処理の手順について以下に説明する。

（初期化）
ペア平均候補導出部30367は、以下の変数を初期化する。

numCutoff = min(numCurrMergeCand,4)
avgIdx = 0
ここで、numCutoffは終了判定に用いるインデックス、numCurrMergeCandはマージ候補リストに格納されたマージ候補の数、avgIdxは、ループ変数である。

（ステップ１）
ペア平均候補導出部30367は、avgIdxにより、予め定められた所定の表CandTbl（例えば図11）を参照することで、ペアのマージ候補インデックス（p0CandIdx及びp1CandIdx）を導出する。

p0CandIdx = CandTbl[avgIdx][0]
p1CandIdx = CandTbl[avgIdx][1]
（ステップ２）
次に、ペア平均候補導出部30367は、導出したp0CandIdx及びp1CandIdxを用いて、マージ候補を参照する。

p0Cand = mergeCandList[p0CandIdx]
p1Cand = mergeCandList[p1CandIdx]
ここで、p0Candはp0CandIdx位置におけるマージ候補、p1Candはp1CandIdx位置におけるマージ候補である。

（ステップ３）
ペア平均候補導出部30367は、p0Candの動きベクトルmvLXp0Cand[]とp1Candの動きベクトルmvLXp1Cand[]の平均から平均候補avgCandKの動きベクトルmvLXavgCandKを導出する。

mvLXavgCandK[0] = (mvLXp0Cand[0]+mvLXp1Cand[0])/2
mvLXavgCandK[1] = (mvLXp0Cand[1]+mvLXp1Cand[1])/2
またペア平均候補導出部30367は、p0Candの参照ピクチャインデックスrefIdxLXp0Candを用いて、平均候補avgCandKの参照ピクチャインデックスredIdxLXavgCandKを導出する。

redIdxLXavgCandK = refIdxLXp0Cand
predFlagLXavgCandK = 1
また、利用可能フラグpredFlagLXavgCandKは１とする。

ペア平均候補導出部30367は、導出した平均候補avgCandKをmergeCandListに格納する。

mergeCandList[numCurrMergeCand]＝avgCandK
ここで、ペア平均候補導出部30367は、変数numCurrMergeCand及びavgIdxを1インクリメントする。

（ステップ４）
avgIdxが(numCutoff*(numCutoff-1)/2)以上の場合、又は、numCurrMergeCandがMaxNumMergeCandに等しい場合、マージ予測パラメータ導出部3036は、avgStopを真に設定し、平均化処理を終了する。それ以外の場合、ステップ１に戻り処理を繰り返す。

avgStop = (avgIdx>=(numCutoff*(numCutoff-1)/2) || numCurrMergeCand==MaxNumMergeCand)
（ステップ３の変形例）
なお、上記ステップ３において、ペアの動きベクトルの両方が存在する例（predFlagLXp0Candが1、かつ、predFlagLXp1Candが1の場合）を説明したが、以下のように、ペア平均候補導出部30367は、ペアの一方しか存在しない場合には、存在する方の動きベクトルをそのままavgCandKの動きベクトルとして用いてもよい。
predFlagLXp0Candが1、かつ、predFlagLXp1Candが1の場合
redIdxLXavgCandK = refIdxLXp0Cand
predFlagLXavgCandK = 1
mvLXavgCandK[0] = (mvLXp0Cand[0]+mvLXp1Cand[0])/2
mvLXavgCandK[1] = (mvLXp0Cand[1]+mvLXp1Cand[1])/2
predFlagLXp0Candが1、かつ、predFlagLXp1Candが0の場合
refIdxLXavgCandK = refIdxLXp0Cand
predFlagLXavgCandK = 1
mvLXavgCandK[0] = mvLXp0Cand[0]
mvLXavgCandK[1] = mvLXp0Cand[1]
predFlagLXp0Candが0、かつ、predFlagLXp1Candが1の場合
refIdxLXavgCandK = refIdxLXp1Cand
predFlagLXavgCandK = 1
mvLXavgCandK[0] = mvLXp1Cand[0]
mvLXavgCandK[1] = mvLXp1Cand[1]
predFlagLXp0Candが0、かつ、predFlagLXp1Candが0の場合
refIdxLXavgCandK = -1
predFlagLXavgCandK = 0
mvLXavgCandK[0] = 0
mvLXavgCandK[1] = 0
（ステップ３補足）
また、以下のように、ペア平均候補導出部30367は、L0, L1の参照ピクチャの一方の動きベクトルしか存在しない場合には、LXの動きベクトルをLY (Y = 1 - X)の動きベクトルから導出してもよい。例えば、以下の処理で平均候補avgCandKを導出しても良い。predFlagLXp0Cand、predFlagLXp1CandをpredFlagLXpYCand（Y=0,1）で表現する。

refIdxLXavgCandK = -1
predFlagLXavgCandK = 0
mvLXavgCandK[0] = mvLXavgCandK[1] = 0
availableFlagPAIRWISE = 0
for (Y=0,Y<=1;Y++) {
Z = 1-Y
if (predFlagLXpYCand==1) {
refIdxLXavgCandK = refIdxLXpYCand
predFlagLXavgCandK = 1
mvLXavgCandK[0] = mvLXpYCand[0]
mvLXavgCandK[1] = mvLXpYCand[1]
availableFlagPAIRWISE = 1
}
}
（ゼロマージ候補導出処理）
マージ候補導出部30361は、参照ピクチャインデックスrefIdxLXが0…Mであり、動きベクトルmvLXのX成分、Y成分が共に０であるゼロマージ候補Z0,…,ZMを導出しマージ候補リストに格納する。

（アフィン予測部）
アフィン予測部30372は対象ブロックのアフィン予測パラメータを導出する。本実施形態では、アフィン予測パラメータとして、対象ブロックの２つの制御点（V0、V1）の動きベクトル（mv0_x,mv0_y）（mv1_x,mv1_y）を導出する。具体的には、対象ブロックの隣接ブロックの動きベクトルから予測することにより、各制御点の動きベクトルを導出してもよいし、制御点の動きベクトルとして導出された予測ベクトルと符号化データから導出される差分ベクトルの和により、各制御点の動きベクトルを導出してもよい。

アフィン予測部30372は対象ブロックのアフィン予測パラメータに基づいて、対象ブロック中の各サブブロックの動きベクトルspMvLX[xi][yi] (xi=xPb+sbW*i, yj=yPb+sbH*j, i=0,1,2,…,bW/sbW-1、j=0,1,2,…,bH/sbH-1)を下記の式を用いて、導出する。

spMvLX[xi][yi][0] = mv0_x+(mv1_x-mv0_x)/bW*(xi+sbW/2)-(mv1_y-mv0_y)/bH*(yi+sbH/2)
spMvLX[xi][yi][1] = mv0_y+(mv1_y-mv0_y)/bW*(xi+sbW/2)+(mv1_x-mv0_x)/bH*(yi+sbH/2)
（AMVP予測）
図9(b)は、本実施形態に係るAMVP予測パラメータ導出部3032の構成を示す概略図である。AMVP予測パラメータ導出部3032は、ベクトル候補導出部3033とベクトル候補選択部3034を備える。ベクトル候補導出部3033は、参照ピクチャインデックスrefIdxLXに基づいて予測パラメータメモリ307が記憶する復号済みの隣接ブロックの動きベクトルmvLXから予測ベクトル候補を導出し、予測ベクトル候補リストmvpListLX[]に格納する。

ベクトル候補選択部3034は、予測ベクトル候補リストmvpListLX[]の予測ベクトル候補のうち、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxが示す動きベクトルmvpListLX[mvp_LX_idx]を予測ベクトルmvpLXとして選択する。ベクトル候補選択部3034は選択した予測ベクトルmvpLXを加算部3038に出力する。

なお、予測ベクトル候補は、対象ブロックから予め定めた範囲の復号済隣接ブロックの動きベクトルをスケーリングすることで導出される。なお、隣接ブロックは、対象ブロックに空間的に隣接するブロック、例えば、左ブロック、上ブロックの他、対象ブロックに時間的に隣接する領域、例えば、対象ブロックと同じ位置を含み、表示時刻が異なるブロックの予測パラメータから得られた領域を含む。

加算部3038は、AMVP予測パラメータ導出部3032から入力された予測ベクトルmvpLXと復号した差分ベクトルmvdLXを加算して動きベクトルmvLXを算出する。加算部3038は、算出した動きベクトルmvLXを予測画像生成部308および予測パラメータメモリ307に出力する。

mvLX[0] = mvpLX[0]+mvdLX[0]
mvLX[1] = mvpLX[1]+mvdLX[1]
（動きベクトルスケーリング）
動きベクトルのスケーリングの導出方法を説明する。動きベクトルMv（参照動きベクトル）、Mvをもつブロックを含むピクチャPicMv、Mvの参照ピクチャPicMvRef、スケーリング後の動きベクトルsMv、sMvをもつブロックを含むピクチャCurPic、sMvが参照する参照ピクチャCurPicRefとすると、sMvの導出関数MvScale(Mv,PicMv,PicMvRef,CurPic,CurPicRef)は下式で表される。

sMv = MvScale(Mv,PicMv,PicMvRef,CurPic,CurPicRef)
= Clip3(-R1,R1-1,sign(distScaleFactor*Mv)*((abs(distScaleFactor*Mv)+round1-1)>>shift1))
distScaleFactor = Clip3(-R2,R2-1,(tb*tx+round2)>>shift2)
tx = (16384+abs(td)>>1)/td
td = DiffPicOrderCnt(PicMv,PicMvRef)
tb = DiffPicOrderCnt(CurPic,CurPicRef)
ここで、round1、round2、shift1、shift2は、逆数を用いて除算を行うためのラウンド値及びシフト値で、例えば、round1=1<<(shift1-1)、round2=1<<(shift2-1)、shift1=8、shift2=6などである。DiffPicOrderCnt(Pic1,Pic2)はPic1とPic2の時間情報（例えばPOC）の差を返す関数である。R1、R2は処理を限られた精度で行うために値域を制限するもので例えば、R1=32768、R2=4096などである。

また、スケーリング関数MvScale(Mv,PicMv,PicMvRef,CurPic,CurPicRef)は以下の式でもよい。

MvScale(Mv,PicMv,PicMvRef,CurPic,CurPicRef) =
Mv*DiffPicOrderCnt(CurPic,CurPicRef)/DiffPicOrderCnt(PicMv,PicMvRef)
すなわち、CurPicとCurPicRefの時間情報の差と、PicMvとPicMvRefの時間情報の差との比に応じてMvをスケーリングしてもよい。

（DMVR）
続いて、DMVR部30375が行うDMVR（Decoder side Motion Vector Refinement）処理について説明する。DMVR部30375は、対象CUに対して、マージフラグmerge_flagがマージモードを適用することを示している場合、又は、スキップフラグskip_flagがスキップモードを適用することを示している場合、当該対象CUに関する動きベクトルmvLXを、復号済の画像を用いて修正する。修正後の動きベクトルmvLXは、インター予測画像生成部309に供給される。

（Triangle予測）
続いてTriangle予測について説明する。Triangle予測では、対象CUが、対角線又は反対角線方向に、２つの三角形の予測単位に分割される。それぞれの三角形予測単位におけるインター予測画像は、単方向予測のインター予測パラメータを用いて生成される。また、インター予測画像を生成した後、適応的な重み付け処理が対角線の角の領域に対して適用される。そして、変換（逆変換）及び量子化（逆量子化）処理が対象CUの全体に対して適用される。なお、Triangle予測は、マージモード又はスキップモードの場合にのみ適用される。

Triangle予測部30377は、Triangle予測に用いられる予測パラメータを復号し、インター予測画像生成部309に供給する。

ループフィルタ305は、符号化ループ内に設けたフィルタで、ブロック歪やリンギング歪を除去し、画質を改善するフィルタである。ループフィルタ305は、加算部312が生成したCUの復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、サンプル適応オフセット（SAO）、適応ループフィルタ（ALF）等のフィルタを施す。

参照ピクチャメモリ306は、加算部312が生成したCUの復号画像を、対象ピクチャ及び対象CU毎に予め定めた位置に記憶する。

予測パラメータメモリ307は、復号対象のCTUあるいはCU毎に予め定めた位置に予測パラメータを記憶する。具体的には、予測パラメータメモリ307は、パラメータ復号部302が復号したパラメータ及びエントロピー復号部301が分離した予測モードpredMode等を記憶する。

予測画像生成部308には、予測モードpredMode、予測パラメータ等が入力される。また、予測画像生成部308は、参照ピクチャメモリ306から参照ピクチャを読み出す。予測画像生成部308は、予測モードpredModeが示す予測モードで、予測パラメータと読み出した参照ピクチャ（参照ピクチャブロック）を用いてブロックもしくはサブブロックの予測画像を生成する。ここで、参照ピクチャブロックとは、参照ピクチャ上の画素の集合（通常矩形であるのでブロックと呼ぶ）であり、予測画像を生成するために参照する領域である。

（インター予測画像生成部309）
予測モードpredModeがインター予測モードを示す場合、インター予測画像生成部309は、インター予測パラメータ復号部303から入力されたインター予測パラメータと読み出した参照ピクチャを用いてインター予測によりブロックもしくはサブブロックの予測画像を生成する。

図13は、本実施形態に係る予測画像生成部308に含まれるインター予測画像生成部309の構成を示す概略図である。インター予測画像生成部309は、動き補償部（予測画像生成装置）3091、合成部3095を含んで構成される。

（動き補償）
動き補償部3091（補間画像生成部3091）は、インター予測パラメータ復号部303から入力された、インター予測パラメータ（予測リスト利用フラグpredFlagLX、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLX）に基づいて、参照ピクチャメモリ306から、参照ピクチャインデックスrefIdxLXで指定された参照ピクチャRefPicLXにおける、対象ブロックの位置を起点として動きベクトルmvLXだけシフトした位置にあるブロックを読み出すことによって補間画像（動き補償画像）を生成する。ここで、動きベクトルmvLXの精度が整数精度でない場合には、動き補償フィルタと呼ばれる小数位置の画素を生成するためのフィルタを施して、動き補償画像を生成する。

動き補償部3091は、まず、予測ブロック内座標(x,y)に対応する整数位置(xInt,yInt)および位相(xFrac,yFrac)を以下の式で導出する。

xInt = xPb+(mvLX[0]>>(log2(MVPREC)))+x
xFrac = mvLX[0]&(MVPREC-1)
yInt = yPb+(mvLX[1]>>(log2(MVPREC)))+y
yFrac = mvLX[1]&(MVPREC-1)
ここで、(xPb,yPb)は、bW*bHサイズのブロックの左上座標、x=0…bW-1、y=0…bH-1であり、MVPRECは、動きベクトルmvLXの精度（1/MVPREC画素精度）を示す。

動き補償部3091は、参照ピクチャrefImgに補間フィルタを用いて水平補間処理を行うことで、一時的画像temp[][]を導出する。以下のΣはk=0..NTAP-1のkに関する和、shift1は値のレンジを調整する正規化パラメータ、offset1=1<<(shift1-1)である。

temp[x][y] = (ΣmcFilter[xFrac][k]*refImg[xInt+k-NTAP/2+1][yInt]+offset1)>>shift1
続いて、動き補償部3091は、一時的画像temp[][]を垂直補間処理により、補間画像Pred[][]を導出する。以下のΣはk=0..NTAP-1のkに関する和、shift2は値のレンジを調整する正規化パラメータ、offset2=1<<(shift2-1)である。

Pred[x][y] = (ΣmcFilter[yFrac][k]*temp[x][y+k-NTAP/2+1]+offset2)>>shift2
（合成部）
合成部3095は、動き補償部3091から供給される補間画像、インター予測パラメータ復号部303から供給されるインター予測パラメータ、及び、イントラ予測画像生成部310から供給されるイントラ画像を参照して、予測画像を生成し、生成した予測画像を加算部312に供給する。

合成部3095は、Combined intra/inter合成部30951、Triangle合成部30952、OBMC部30953、BIO部30954を備えている。

（Combined intra/inter合成処理）
Combined intra/inter合成部30951は、AMVPにおける単方向予測、スキップモード、マージモード、及びイントラ予測を複合的に用いることによって予測画像を生成する。

（Triangle合成処理）
Triangle合成部30952は、上述したTriangle予測を用いた予測画像を生成する。

（OBMC処理）
OBMC部30953は、OBMC（Overlapped block motion compensation）処理を用いて予測画像を生成する。OBMC処理には以下の処理が含まれる。
・対象サブブロックに付加されたインター予測パラメータを用いて生成される補間画像（PU補間画像）と、対象サブブロックの隣接サブブロックの動きパラメータを用いて生成される補間画像（OBMC補間画像）とを用いて、対象サブブロックの補間画像（動き補償画像）を生成する。
・OBMC補間画像とPU補間画像とを加重平均することにより、予測画像を生成する。

（BIO処理）
BIO部30954は、BIO（Bi-directional optical flow；双予測勾配変化）処理を行うことによって、予測画像を生成する。BIO処理では、動き補償画像PredL0及びPredL1と、勾配補正項とを参照して予測画像を生成する。BIO部30954は、後述する重み予測を行うことによって予測画像を生成する構成としてもよい。

（重み予測）
重み予測では、動き補償画像PredLXに重み係数を乗算することによりブロックの予測画像を生成する。予測リスト利用フラグの一方（predFlagL0もしくはpredFlagL1）が１（単予測）、かつ、重み予測を用いない場合、動き補償画像PredLX（LXはL0もしくはL1）を画素ビット数bitDepthに合わせる以下の式の処理を行う。

Pred[x][y] = Clip3(0,(1<<bitDepth)-1,(PredLX[x][y]+offset1)>>shift1)
ここで、shift1=14-bitDepth、offset1=1<<(shift1-1)である。
また、参照リスト利用フラグの両者（predFlagL0とpredFlagL1）が１（双予測BiPred）、かつ、重み予測を用いない場合、動き補償画像PredL0、PredL1を平均し画素ビット数に合わせる以下の式の処理を行う。

Pred[x][y] = Clip3(0,(1<<bitDepth)-1,(PredL0[x][y]+PredL1[x][y]+offset2)>>shift2)
ここで、shift2=15-bitDepth、offset2=1<<(shift2-1)である。

さらに、単予測、かつ、重み予測を行う場合、重み予測部3094は重み予測係数w0とオフセットo0を符号化データから導出し、以下の式の処理を行う。

Pred[x][y] = Clip3(0,(1<<bitDepth)-1,((PredLX[x][y]*w0+2^(log2WD-1))>>log2WD)+o0)
ここで、log2WDは所定のシフト量を示す変数である。

さらに、双予測BiPred、かつ、重み予測を行う場合、重み予測部3094は重み予測係数w0、w1、o0、o1を符号化データから導出し、以下の式の処理を行う。

Pred[x][y] = Clip3(0,(1<<bitDepth)-1,(PredL0[x][y]*w0+PredL1[x][y]*w1+((o0+o1+1)<<log2WD))>>(log2WD+1))
そして、生成したブロックの予測画像を加算部312に出力する。

逆量子化・逆変換部311は、エントロピー復号部301から入力された量子化変換係数を逆量子化して変換係数を求める。この量子化変換係数は、符号化処理において、予測誤差に対してDCT（Discrete Cosine Transform、離散コサイン変換）、DST（Discrete Sine Transform、離散サイン変換）、KLT（Karyhnen Loeve Transform、カルーネンレーベ変換）等の周波数変換を行い量子化して得られる係数である。逆量子化・逆変換部311は、求めた変換係数について逆DCT、逆DST、逆KLT等の逆周波数変換を行い、予測誤差を算出する。逆量子化・逆変換部311は予測誤差を加算部312に出力する。

加算部312は、予測画像生成部308から入力されたブロックの予測画像と逆量子化・逆変換部311から入力された予測誤差を画素毎に加算して、ブロックの復号画像を生成する。加算部312はブロックの復号画像を参照ピクチャメモリ306に記憶し、また、ループフィルタ305に出力する。

（動画像符号化装置の構成）
次に、本実施形態に係る動画像符号化装置11の構成について説明する。図14は、本実施形態に係る動画像符号化装置11の構成を示すブロック図である。動画像符号化装置11は、予測画像生成部101、減算部102、変換・量子化部103、逆量子化・逆変換部105、加算部106、ループフィルタ107、予測パラメータメモリ（予測パラメータ記憶部、フレームメモリ）108、参照ピクチャメモリ（参照画像記憶部、フレームメモリ）109、符号化パラメータ決定部110、パラメータ符号化部111、エントロピー符号化部104を含んで構成される。

予測画像生成部101は画像Ｔの各ピクチャを分割した領域であるCU毎に予測画像を生成する。予測画像生成部101は既に説明した予測画像生成部308と同じ動作であり、説明を省略する。

減算部102は、予測画像生成部101から入力されたブロックの予測画像の画素値を、画像Ｔの画素値から減算して予測誤差を生成する。減算部102は予測誤差を変換・量子化部103に出力する。

変換・量子化部103は、減算部102から入力された予測誤差に対し、周波数変換によって変換係数を算出し、量子化によって量子化変換係数を導出する。変換・量子化部103は、量子化変換係数をエントロピー符号化部104及び逆量子化・逆変換部105に出力する。

逆量子化・逆変換部105は、動画像復号装置31における逆量子化・逆変換部311（図7）と同じであり、説明を省略する。算出した予測誤差は加算部106に出力される。

エントロピー符号化部104には、変換・量子化部103から量子化変換係数が入力され、パラメータ符号化部111から符号化パラメータが入力される。符号化パラメータには、例えば、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX、予測モードpredMode、及びマージインデックスmerge_idx等の符号がある。

エントロピー符号化部104は、分割情報、予測パラメータ、量子化変換係数等をエントロピー符号化して符号化ストリームTeを生成し、出力する。

パラメータ符号化部111は、図示しないヘッダ符号化部1110、CT情報符号化部1111、CU符号化部1112（予測モード符号化部）、およびインター予測パラメータ符号化部112とイントラ予測パラメータ符号化部113を備えている。CU符号化部1112はさらにTU符号化部1114を備えている。

（インター予測パラメータ符号化部の構成）
インター予測パラメータ符号化部112は、符号化パラメータ決定部110から入力された予測パラメータに基づいて、インター予測パラメータを導出する。インター予測パラメータ符号化部112は、インター予測パラメータ復号部303がインター予測パラメータを導出する構成と一部同一の構成を含む。

インター予測パラメータ符号化部112の構成について説明する。図15に示すように、パラメータ符号化制御部1121、マージ予測部30374、サブブロック予測部（アフィン予測部）30372、DMVR部30375、MMVD予測部30376、Triangle予測部30377、AMVP予測パラメータ導出部3032、減算部1123を含んで構成される。マージ予測部30374は、マージ予測パラメータ導出部3036を備えている。パラメータ符号化制御部1121は、マージインデックス導出部11211とベクトル候補インデックス導出部11212を含む。マージ予測パラメータ導出部3036、AMVP予測パラメータ導出部3032、アフィン予測部30372、MMVD予測部30376、Triangle予測部30377を総称して動きベクトル導出部（動きベクトル導出装置）と称してもよい。インター予測パラメータ符号化部112は、動きベクトル（mvLX、subMvLX）、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、インター予測識別子inter_pred_idc、あるいはこれらを示す情報を予測画像生成部101に出力する。またインター予測パラメータ符号化部112は、マージフラグmerge_flag、スキップフラグskip_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_lX_idx、差分ベクトルmvdLX、アフィンフラグaffine_flagをエントロピー符号化部104に出力する。

マージインデックス導出部11211は、マージインデックスmerge_idxを導出し、マージ予測パラメータ導出部3036（マージ予測部）に出力する。ベクトル候補インデックス導出部11212は予測ベクトルインデックスmvp_lX_idxを導出する。

マージ予測パラメータ導出部3036は、マージインデックスmerge_idxに基づいて、インター予測パラメータを導出する。

AMVP予測パラメータ導出部3032は動きベクトルmvLXに基づいて予測ベクトルmvpLXを導出する。AMVP予測パラメータ導出部3032は予測ベクトルmvpLXを減算部1123に出力する。なお、参照ピクチャインデックスrefIdxLX及び予測ベクトルインデックスmvp_lX_idxは、エントロピー符号化部104に出力される。

アフィン予測部30372は、サブブロックのインター予測パラメータ（アフィン予測パラメータ）を導出する。

減算部1123は、符号化パラメータ決定部110から入力された動きベクトルmvLXから、AMVP予測パラメータ導出部3032の出力である予測ベクトルmvpLXを減算して差分ベクトルmvdLXを生成する。差分ベクトルmvdLXはエントロピー符号化部104に出力される。

加算部106は、予測画像生成部101から入力されたブロックの予測画像の画素値と逆量子化・逆変換部105から入力された予測誤差を画素毎に加算して復号画像を生成する。加算部106は生成した復号画像を参照ピクチャメモリ109に記憶する。

ループフィルタ107は加算部106が生成した復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、SAO、ALFを施す。なお、ループフィルタ107は、必ずしも上記３種類のフィルタを含まなくてもよく、例えばデブロッキングフィルタのみの構成であってもよい。

予測パラメータメモリ108は、符号化パラメータ決定部110が生成した予測パラメータを、対象ピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。

参照ピクチャメモリ109は、ループフィルタ107が生成した復号画像を対象ピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。

符号化パラメータ決定部110は、符号化パラメータの複数のセットのうち、１つのセットを選択する。符号化パラメータとは、上述したQT、BTあるいはTT分割情報、予測パラメータ、あるいはこれらに関連して生成される符号化の対象となるパラメータである。予測画像生成部101は、これらの符号化パラメータを用いて予測画像を生成する。

符号化パラメータ決定部110は、複数のセットの各々について情報量の大きさと符号化誤差を示すRDコスト値を算出する。RDコスト値は、例えば、符号量と二乗誤差に係数λを乗じた値との和である。符号量は、量子化誤差と符号化パラメータをエントロピー符号化して得られる符号化ストリームTeの情報量である。二乗誤差は、減算部102において算出された予測誤差の二乗和である。係数λは、予め設定されたゼロよりも大きい実数である。符号化パラメータ決定部110は、算出したコスト値が最小となる符号化パラメータのセットを選択する。これにより、エントロピー符号化部104は、選択した符号化パラメータのセットを符号化ストリームTeとして出力する。符号化パラメータ決定部110は決定した符号化パラメータを予測パラメータメモリ108に記憶する。

なお、上述した実施形態における動画像符号化装置11、動画像復号装置31の一部、例えば、エントロピー復号部301、パラメータ復号部302、ループフィルタ305、予測画像生成部308、逆量子化・逆変換部311、加算部312、予測画像生成部101、減算部102、変換・量子化部103、エントロピー符号化部104、逆量子化・逆変換部105、ループフィルタ107、符号化パラメータ決定部110、パラメータ符号化部111をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、動画像符号化装置11、動画像復号装置31のいずれかに内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

また、上述した実施形態における動画像符号化装置11、動画像復号装置31の一部、または全部を、LSI（Large Scale Integration）等の集積回路として実現しても良い。動画像符号化装置11、動画像復号装置31の各機能ブロックは個別にプロセッサ化しても良いし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

〔応用例〕
上述した動画像符号化装置11及び動画像復号装置31は、動画像の送信、受信、記録、再生を行う各種装置に搭載して利用することができる。なお、動画像は、カメラ等により撮像された自然動画像であってもよいし、コンピュータ等により生成された人工動画像（CGおよびGUIを含む）であってもよい。

まず、上述した動画像符号化装置11及び動画像復号装置31を、動画像の送信及び受信に利用できることを、図2を参照して説明する。

図2(a)は、動画像符号化装置11を搭載した送信装置PROD_Aの構成を示したブロック図である。図に示すように、送信装置PROD_Aは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部PROD_A1と、符号化部PROD_A1が得た符号化データで搬送波を変調することによって変調信号を得る変調部PROD_A2と、変調部PROD_A2が得た変調信号を送信する送信部PROD_A3と、を備えている。上述した動画像符号化装置11は、この符号化部PROD_A1として利用される。

送信装置PROD_Aは、符号化部PROD_A1に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラPROD_A4、動画像を記録した記録媒体PROD_A5、動画像を外部から入力するための入力端子PROD_A6、及び、画像を生成または加工する画像処理部Ａ７を更に備えていてもよい。図においては、これら全てを送信装置PROD_Aが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。

なお、記録媒体PROD_A5は、符号化されていない動画像を記録したものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化された動画像を記録したものであってもよい。後者の場合、記録媒体PROD_A5と符号化部PROD_A1との間に、記録媒体PROD_A5から読み出した符号化データを記録用の符号化方式に従って復号する復号部（不図示）を介在させるとよい。

図2(b)は、動画像復号装置31を搭載した受信装置PROD_Bの構成を示したブロック図である。図に示すように、受信装置PROD_Bは、変調信号を受信する受信部PROD_B1と、受信部PROD_B1が受信した変調信号を復調することによって符号化データを得る復調部PROD_B2と、復調部PROD_B2が得た符号化データを復号することによって動画像を得る復号部PROD_B3と、を備えている。上述した動画像復号装置31は、この復号部PROD_B3として利用される。

受信装置PROD_Bは、復号部PROD_B3が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイPROD_B4、動画像を記録するための記録媒体PROD_B5、及び、動画像を外部に出力するための出力端子PROD_B6を更に備えていてもよい。図においては、これら全てを受信装置PROD_Bが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。

なお、記録媒体PROD_B5は、符号化されていない動画像を記録するためのものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化されたものであってもよい。後者の場合、復号部PROD_B3と記録媒体PROD_B5との間に、復号部PROD_B3から取得した動画像を記録用の符号化方式に従って符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。

なお、変調信号を伝送する伝送媒体は、無線であってもよいし、有線であってもよい。また、変調信号を伝送する伝送態様は、放送（ここでは、送信先が予め特定されていない送信態様を指す）であってもよいし、通信（ここでは、送信先が予め特定されている送信態様を指す）であってもよい。すなわち、変調信号の伝送は、無線放送、有線放送、無線通信、及び有線通信の何れによって実現してもよい。

例えば、地上デジタル放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を無線放送で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である。また、ケーブルテレビ放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を有線放送で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である。

また、インターネットを用いたVOD（Video On Demand）サービスや動画共有サービスなどのサーバ（ワークステーションなど）／クライアント（テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど）は、変調信号を通信で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である（通常、ＬＡＮにおいては伝送媒体として無線または有線の何れかが用いられ、ＷＡＮにおいては伝送媒体として有線が用いられる）。ここで、パーソナルコンピュータには、デスクトップ型PC、ラップトップ型PC、及びタブレット型PCが含まれる。また、スマートフォンには、多機能携帯電話端末も含まれる。

なお、動画共有サービスのクライアントは、サーバからダウンロードした符号化データを復号してディスプレイに表示する機能に加え、カメラで撮像した動画像を符号化してサーバにアップロードする機能を有している。すなわち、動画共有サービスのクライアントは、送信装置PROD_A及び受信装置PROD_Bの双方として機能する。

次に、上述した動画像符号化装置11及び動画像復号装置31を、動画像の記録及び再生に利用できることを、図3を参照して説明する。

図3(a)は、上述した動画像符号化装置11を搭載した記録装置PROD_Cの構成を示したブロック図である。図に示すように、記録装置PROD_Cは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部PROD_C1と、符号化部PROD_C1が得た符号化データを記録媒体PROD_Mに書き込む書込部PROD_C2と、を備えている。上述した動画像符号化装置11は、この符号化部PROD_C1として利用される。

なお、記録媒体PROD_Mは、（１）HDD（Hard Disk Drive）やSSD(Solid State Drive)などのように、記録装置PROD_Cに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）SDメモリカードやUSB（Universal Serial Bus）フラッシュメモリなどのように、記録装置PROD_Cに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）DVD（Digital Versatile Disc:登録商標）やBD（Blu-ray Disc:登録商標）などのように、記録装置PROD_Cに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。

また、記録装置PROD_Cは、符号化部PROD_C1に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラPROD_C3、動画像を外部から入力するための入力端子PROD_C4、動画像を受信するための受信部PROD_C5、及び、画像を生成または加工する画像処理部PROD_C6を更に備えていてもよい。図においては、これら全てを記録装置PROD_Cが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。

なお、受信部PROD_C5は、符号化されていない動画像を受信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを受信するものであってもよい。後者の場合、受信部PROD_C5と符号化部PROD_C1との間に、伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを復号する伝送用復号部（不図示）を介在させるとよい。

このような記録装置PROD_Cとしては、例えば、DVDレコーダ、BDレコーダ、HDD（Hard Disk Drive）レコーダなどが挙げられる（この場合、入力端子PROD_C4または受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる）。また、カムコーダ（この場合、カメラPROD_C3が動画像の主な供給源となる）、パーソナルコンピュータ（この場合、受信部PROD_C5または画像処理部Ｃ６が動画像の主な供給源となる）、スマートフォン（この場合、カメラPROD_C3または受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる）なども、このような記録装置PROD_Cの一例である。

図3(b)は、上述した動画像復号装置31を搭載した再生装置PROD_Dの構成を示したブロックである。図に示すように、再生装置PROD_Dは、記録媒体PROD_Mに書き込まれた符号化データを読み出す読出部PROD_D1と、読出部PROD_D1が読み出した符号化データを復号することによって動画像を得る復号部PROD_D2と、を備えている。上述した動画像復号装置31は、この復号部PROD_D2として利用される。

なお、記録媒体PROD_Mは、（１）HDDやSSDなどのように、再生装置PROD_Dに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）SDメモリカードやUSBフラッシュメモリなどのように、再生装置PROD_Dに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）DVDやBDなどのように、再生装置PROD_Dに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。

また、再生装置PROD_Dは、復号部PROD_D2が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイPROD_D3、動画像を外部に出力するための出力端子PROD_D4、及び、動画像を送信する送信部PROD_D5を更に備えていてもよい。図においては、これら全てを再生装置PROD_Dが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。

なお、送信部PROD_D5は、符号化されていない動画像を送信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを送信するものであってもよい。後者の場合、復号部PROD_D2と送信部PROD_D5との間に、動画像を伝送用の符号化方式で符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。

このような再生装置PROD_Dとしては、例えば、DVDプレイヤ、BDプレイヤ、HDDプレイヤなどが挙げられる（この場合、テレビジョン受像機等が接続される出力端子PROD_D4が動画像の主な供給先となる）。また、テレビジョン受像機（この場合、ディスプレイPROD_D3が動画像の主な供給先となる）、デジタルサイネージ（電子看板や電子掲示板等とも称され、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、デスクトップ型PC（この場合、出力端子PROD_D4または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、ラップトップ型またはタブレット型PC（この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、スマートフォン（この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）なども、このような再生装置PROD_Dの一例である。

（ハードウェア的実現およびソフトウェア的実現）
また、上述した動画像復号装置31および動画像符号化装置11の各ブロックは、集積回路（ICチップ）上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、CPU（Central Processing Unit）を用いてソフトウェア的に実現してもよい。

後者の場合、上記各装置は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムを格納したROM（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するRAM（Random Access Memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の実施形態の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである上記各装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記各装置に供給し、そのコンピュータ（またはCPUやMPU）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやCD-ROM（Compact Disc Read-Only Memory）／MOディスク（Magneto-Optical disc）／MD（Mini Disc）／DVD（Digital Versatile Disc:登録商標）／CD-R（CD Recordable）／ブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）等の光ディスクを含むディスク類、ICカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、マスクROM／EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory）／EEPROM（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory：登録商標）／フラッシュROM等の半導体メモリ類、あるいはPLD（Programmable logic device）やFPGA（Field Programmable Gate Array）等の論理回路類などを用いることができる。

また、上記各装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN（Local Area Network）、ISDN（Integrated Services Digital Network）、VAN（Value-Added Network）、CATV（Community Antenna television/Cable Television）通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）1394、USB、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、IrDA（Infrared Data Association）やリモコンのような赤外線、BlueTooth（登録商標）、IEEE802.11無線、HDR（High Data Rate）、NFC（Near Field Communication）、DLNA（Digital Living Network Alliance：登録商標）、携帯電話網、衛星回線、地上デジタル放送網等の無線でも利用可能である。なお、本発明の実施形態は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の実施形態は、画像データが符号化された符号化データを復号する動画像復号装置、および、画像データが符号化された符号化データを生成する動画像符号化装置に好適に適用することができる。また、動画像符号化装置によって生成され、動画像復号装置によって参照される符号化データのデータ構造に好適に適用することができる。

31 画像復号装置
301 エントロピー復号部
302 パラメータ復号部
3020 ヘッダ復号部
303 インター予測パラメータ復号部
308 予測画像生成部
309 インター予測画像生成部
311 逆量子化・逆変換部
312 加算部
11 画像符号化装置
101 予測画像生成部
102 減算部
103 変換・量子化部
104 エントロピー符号化部
105 逆量子化・逆変換部
107 ループフィルタ
110 符号化パラメータ決定部
111 パラメータ符号化部
112 インター予測パラメータ符号化部

Claims

対象ブロックの空間近傍ブロックおよび時間近傍ブロックの動きベクトルをもとに、対象ブロックの時空間マージ候補を導出するマージ候補導出装置において、
対象ブロックの空間近傍ブロックである第１近傍ブロックの動きベクトルから導出される第１の動きベクトルと、空間近傍ブロックである第２近傍ブロックの動きベクトルから導出される第２の動きベクトルと、時間近傍ブロックである第３近傍ブロックの動きベクトルから導出される第３の動きベクトルとの平均もしくは加重平均でマージ候補動きベクトルを導出する導出手段と、
前記マージ候補動きベクトルを、マージ候補の１つとしてマージ候補リストに格納する格納手段とを備え、
前記格納手段は、マージ候補をマージ候補リストに格納する場合、対象ブロックの左上に位置する候補の前に格納することを特徴とするマージ候補導出装置。
前記導出手段は、第１および第２の動きベクトルがいずれも利用可能でない場合、上記マージ候補の導出処理を中止し、上記マージ候補の利用可能フラグを利用可能でないことを示す値に設定することを特徴とする請求項１に記載のマージ候補導出装置。
前記導出手段は、第３の動きベクトルが利用可能でない場合、上記マージ候補の導出を中止し、上記マージ候補の利用可能フラグを利用可能でないことを示す値に設定することを特徴とする請求項１に記載のマージ候補導出装置。
前記第１および第２の動きベクトルは、既にマージ候補リストに格納された動きベクトルを再利用することを特徴とする請求項１に記載のマージ候補導出装置。
対象ブロックの空間近傍ブロックおよび時間近傍ブロックの動きベクトルをもとに、対象ブロックの時空間マージ候補を導出するマージ候補導出装置において、
対象ブロックの空間近傍ブロックである第１近傍ブロックの動きベクトルから導出される第１の動きベクトルと、空間近傍ブロックである第２近傍ブロックの動きベクトルから導出される第２の動きベクトルとの平均もしくは加重平均でマージ候補動きベクトルを導出する導出手段と、
前記マージ候補動きベクトルを、マージ候補の１つとしてマージ候補リストに格納する格納手段とを備え、
前記第１および前記第２近傍ブロックは、マージ候補リストに格納されたi番目とj番目の候補の動きベクトルを利用することを特徴とするマージ候補導出装置。
前記iとjは、(i,j)=(0,1)、(0,2)、(1,2)のいずれかを利用することを特徴とする請求項５に記載のマージ候補導出装置。
請求項１〜６に記載のマージ候補導出装置と、
パラメータ復号部で復号した予測パラメータ、および、参照ピクチャメモリに格納された参照ピクチャを用いて、予測画像を生成する予測画像生成装置。
請求項１〜６に記載のマージ候補導出装置を備える動画像復号装置。
請求項１〜６に記載のマージ候補導出装置を備える動画像符号化装置。