KR20110118641A - 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법 - Google Patents

화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법 Download PDF

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Abstract

보다 높은 부호화 효율이 달성되고, 부호화 왜곡이 억제되고, 또한, 많은 처리량을 필요로 하지 않도록, 화상 및 영상 데이터를 부호화한다. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 방법으로서, 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라서 대상 블록을 부호화하는 부호화 단계(S101)와, 복수의 예측 모드 후보로부터 추정 예측 모드를 결정하는 추정 단계와, 선택 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보와 부호화된 대상 블록을 출력하는 출력 단계(S108)를 포함하고, 추정 단계는, 에지를 검출하는 에지 검출 단계(S103)와, 검출된 에지에 의거하여 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정 단계(S105)와, 줄여진 수의 예측 모드 후보로부터 추정 예측 모드를 결정하는 예측 모드 추정 단계(S106)와, 추정 예측 모드와 선택 예측 모드에 의거하여 모드 정보를 생성하는 모드 정보 생성 단계(S107)를 포함한다.

Description

화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법{IMAGE CODING METHOD AND IMAGE DECODING METHOD}
본 발명은, 보다 좋은 부호화 효율로 화상 및 영상 데이터를 압축 부호화하는 화상 부호화 방법과, 압축 부호화된 화상 및 영상 데이터를 복호하는 화상 복호 방법과, 대응하는 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치에 관한 것이다.
인터넷을 통한 비디오 회의, 디지털 비디오 방송, 및, 영상 컨텐츠의 스트리밍을 포함하는, 예를 들면, 비디오·온 디맨드 타입의 서비스를 위한 어플리케이션의 수는 급상승되고, 이들 어플리케이션은, 영상 정보의 송신에 의지하고 있다. 영상 데이터가 송신되거나, 또는, 기록될 때, 상당한 양의 데이터는, 한정된 밴드폭의 종래의 전송로를 통하여 송신되거나, 또는, 한정된 데이터 용량의 종래의 기억 매체에 기억된다. 종래의 전송 채널 및 기억 매체에 영상 정보를 송신 및 기억하기 위해서는, 디지털 데이터의 양을 압축 또는 삭감하는 것이 불가결하다.
여기에서, 영상 데이터의 압축을 위해서, 복수의 영상 부호화 규격이 개발되어 있다. 이러한 영상 부호화 규격은, 예를 들면, H.26x로 표시되는 ITU―T 규격, 및, MPEG―x로 표시되는 ISO/IEC 규격이다. 최신이고 또한 가장 많이 발전된 영상 부호화 규격은, 현재, H.264/MPEG―4 AVC로 표시되는 규격이다(비특허문헌 1 참조).
이들 규격의 대부분의 기초를 이루는 부호화 어프로치는, 이하의 (a)∼(d)에 나타내는 주요 단계를 포함하는 예측 부호화에 의거한다.
(a) 영상 프레임의 각각을 블록 레벨로 데이터 압축하기 위해서, 영상 프레임을 화소의 블록으로 분할한다.
(b) 먼저 부호화된 영상 데이터로부터 각각의 블록을 예측함으로써, 시간적 및 공간적 장황성을 특정한다.
(c) 영상 데이터로부터 예측 데이터를 줄임으로써, 특정된 장황성을 제거한다.
(d) 푸리에 변환, 양자화, 및, 엔트로피 부호화에 의해, 나머지 데이터를 압축한다.
현재의 영상 부호화 규격에서는, 각 매크로 블록을 예측하는데 이용되는 예측 모드가 블록마다 상이하다. 대부분의 영상 부호화 규격은, 앞에 부호화 및 복호된 프레임으로부터 영상 데이터를 예측하기 위해서 움직임 검출 및 움직임 보상을 이용한다(인터 프레임 예측). 혹은, 블록 데이터는, 동일한 프레임의 인접하는 블록으로부터 예측되어도 된다(인트라 프레임 예측). H.264/AVC 규격은, 예를 들면, 예측을 위해서 이용되는 참조 화소에 대하여, 또는, 화소가 외삽되는 방향에 대하여, 몇개의 상이한 인트라 프레임 예측 모드를 정의한다.
도 1a는, 종래의 H. 264/AVC 규격을 따른 인트라 예측 추정이 적용되는 대상 블록과 참조 화소의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 1b는, 종래의 H. 264/AVC 규격을 따른 인트라 예측 모드 세트에 포함되는 예측 방향을 나타내는 도면이다.
도 1a에 도시하는 바와 같이, 4×4화소의 대상 블록(10)은, 예측되는 대상 블록(10)의 상측과 좌측에 위치하는 13개의 참조 화소(20)를 외삽함으로써 예측된다. 이 예측에 의해, 대상 블록(10)에 대응하는 예측 블록이 생성된다. 이 때, 외삽을 실행하기 위해서, 도 1b에 나타내는 8개의 취할 수 있는 외삽 방향(인트라 예측 방향)으로부터 1개가 선택된다. 즉, 8개의 외삽 방향의 각각을 나타내는 8개의 방향 예측 모드로부터 1개의 방향 예측 모드가 선택된다. 혹은, DC 예측 모드가 선택되어도 된다. DC 예측 모드에서는, 대상 블록(10)을 예측하기 위해서 참조 화소(20)의 평균치를 이용한다.
이와 같이 복수 있는 예측 모드 중, 어느 예측 모드를 이용하여 예측할지를 매크로 블록마다 선택하고, 선택된 예측 모드에 관련된 정보와 함께, 부호화된 대상 블록은, 엔트로피 부호화에 의해 압축되어, 전송된다. 현재의 영상 부호화 규격에서는, 선택된 예측 모드에 관련된 정보로서, 미리 규격으로 정해진 룰에 의거하여 추정치를 예측한다. 예를 들면, H. 264/AVC 규격으로 정해진 인트라 예측 모드를 나타내는 정보의 경우, 인트라 예측 모드의 추정치는, 이미 부호화된 주위 블록의 인트라 예측 모드 중, 예측의 방법을 나타내는 번호가 작은 번호로서 정해져 있다.
그리고, 예측되는 추정치와 부호화 대상의 정보가 동일한 경우에는, 동일한 것을 나타내는 플래그만을 전송하고, 추정치와 부호화 대상의 정보가 상이한 경우에는, 부호화 대상의 정보를 전송한다. 예를 들면, 인트라 예측 모드의 추정치와, 실제로 부호화 시에 선택된 예측 모드가 같을 경우는, 플래그만을 전송하고, 다른 경우에는, 선택된 예측 모드를 복원하기 위한 정보를 전송한다.
도 2는, 종래의 H.264/AVC 규격을 따른 화상 부호화 장치의 구성 중, 예측 모드를 추정하는 추정부의 상세한 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은, 종래의 H. 264/AVC 규격을 따른 화상 복호 장치의 구성 중, 예측 모드를 복원하는 복원부의 상세한 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 추정부(510)는, 부호화 모드(인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드)를 나타내는 부호화 모드 정보(SMD)가 입력된다. 예를 들면, 인트라 픽처 예측 부호화가 부호화 모드로서 선택된 경우, 부호화 모드 정보(SMD)는, 인트라 예측 모드를 나타내는 정보(인트라 예측 블록 사이즈, 인트라 예측 방향 등)이다. 한편으로, 인터 픽처 예측 부호화가 부호화 모드로서 선택된 경우, 부호화 모드 정보(SMD)는, 위치 정보(움직임 벡터)(MV)이다.
예측 모드 저장 메모리(511)는, 입력된 부호화 모드 정보(SMD)를 저장하는 메모리이다. 예측 모드 후보 취득부(512)는, 예측 모드 저장 메모리(511)로부터 입력되는, 이미 부호화된 부호화 모드 정보 중에서, 미리 정해진 수단으로 예측 모드 추정치 후보를 취득한다.
예측 모드 추정부(513)는, 예측 모드 추정치 후보 중에서 예측 모드 추정치(MPM)를 결정하고, 결정된 예측 모드 추정치(MPM)를 출력한다. 감산부(514)는, 부호화 대상 블록의 부호화 모드 정보(SMD)로부터, 각 정보에 대응하는 예측 모드 추정치(MPM)를 감산한 신호인 차분 예측 모드치(DMD)를 출력한다.
신호 설정부(515)는, 차분 예측 모드치(DMD)가 0이 되는 경우는, 예측 모드 추정치와 같은 것을 나타내는 플래그를 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)에 세트 한다. 또한, 차분 예측 모드치(DMD)가 0이 아닌 경우에는, 차분 예측 모드치(DMD)를 나타내는 정보를 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)로서 출력한다.
가변 길이 부호화부(520)는, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림으로서 출력한다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 가변 길이 복호부(610)는, 입력된 비트 스트림을 복호함으로써, 양자화 주파수 변환 계수(QT)와, 부호화 예측 모드 관련 정보(SSMD)를 출력한다.
복원부(620)는, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)가 입력되어, 부호화 모드 정보(SMD)(복호에 이용되는, 부호화 모드(MD)와, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보 또는 위치 정보(움직임 벡터)(MV))를 출력한다. 구체적으로는, 신호 판정부(621)는, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)가 입력되고, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)가 예측 모드 추정치와 동일한 것을 나타내는 플래그이면, 차분 예측 모드치(DMD)를 0으로서 출력한다. 또한, 그 이외의 경우에는, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)에 포함되는 차분 예측 모드치(DMD)를 출력한다.
예측 모드 저장 메모리(623)는, 입력된 부호화 모드(MD)와, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보(인트라 예측 블록 사이즈, 인트라 예측 방향 등) 또는 위치 정보(움직임 벡터)(MV)를 저장하는 메모리이다. 예측 모드 후보 취득부(624)는, 예측 모드 저장 메모리(623)로부터, 이미 복호된 부호화 모드(MD)와, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보 또는 위치 정보(움직임 벡터)(MV) 중에서, 미리 결정된 수단으로 복수의 예측 모드 추정치 후보를 취득한다.
예측 모드 추정부(625)는, 복수의 예측 모드 추정치 후보 중에서, 예측 모드 추정치(MPM)를 결정하고, 결정한 예측 모드 추정치(MPM)를 출력한다. 가산부(622)는, 차분 예측 모드치(DMD)와 예측 모드 추정치(MPM)를 가산한 결과를, 부호화 모드 정보(SMD)로서 출력한다.
일례로서, 4×4화소의 블록 사이즈에 대한 H.264/AVC 규격에서의 예측 모드 후보 취득부(512 및 624), 및, 예측 모드 추정부(513 및 625)에 있어서, 예측 모드 추정치(MPM)의 추정 방법을, 도 1a를 이용하여 설명한다.
예측 모드 후보 취득부(512 및 624)는, 부호화 및 복호 단계에 있어서, 4×4화소의 대상 블록(10)에 대하여, 이미 부호화(또는 복호)가 끝난 주위 블록(30)의 인트라 예측 모드(IPM_A)와, 주위 블록(40)의 인트라 예측 모드(IPM_B)를 취득한다. 그리고, 예측 모드 추정부(513 및 625)는, IPM_A와 IPM_B의 값이 작은 쪽의 모드를 예측 모드 추정치(MPM)로서 설정한다.
한편, 에지 검출을 이용한, 영상 데이터의 압축을 위한 영상 부호화 방법도 제안되어 있고, 에지 검출이 부호화 장치 및 복호 장치에 포함되기도 한다(비특허문헌 2).
ISO/IEC 14496-10 「MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding」 2008 IEEE International Conference on Image Processing 「HIGH PRECISION EDGE PREDICTION FOR INTRA CODING」
그러나, 상기 종래 기술에서는, 이하에 나타내는 과제가 있다.
상기 종래 기술에서는, 부호화 대상 블록의 예측 모드의 추정에 있어서, 대상 블록과 주위 블록의 유사성을 평가하지 않고 있다. 이 때문에, 주위 블록의 화상의 특징과, 대상 블록의 화상의 특징이 다른 경우에는, 인트라 추정 예측 모드가, 선택된 선택 예측 모드와 일치하기 어렵다. 이에 따라, 추정 결과가 일치하지 않기 때문에, 추정 예측 모드와는 다른 예측 모드를 나타내는 정보를 전송할 필요가 있어, 부호량이 많아지거나, 또는, 부호화 화상 내에 왜곡이 생긴다고 하는 과제가 있다.
한편, 예측 모드의 추정치와 선택된 예측 모드를 일치시킨 경우는, 대상 블록의 특징과 주위 블록의 특징이 상이하기 때문에, 주위 블록으로부터의 예측 성능이 나빠져, 부호량이 많아지거나, 또는, 부호화 화상 내에 왜곡이 생긴다고 하는 과제가 있다. 구체적으로는, 이하와 같다.
종래의 H. 264/AVC 규격으로 정해진 인트라 예측 모드 추정에서는, 후보가 되는 예측 모드는, 대상 블록의 주위 블록의 부호화에 이용된 예측 모드이다. 예측 모드 추정부에 있어서, 예측 모드 추정치는, 예측 모드 후보의 모드 번호(도 1b에 나타내는 번호, 및, 평균치 예측(DC 예측 모드)을 나타내는 번호 2)의 작은 번호인 것이 선택된다.
따라서, 대상 블록의 추정 예측 모드는, 어느 하나의 주위 블록의 예측 모드와 일치한다. 그러나, 주위 블록의 화상의 특징과 대상 블록의 화상의 특징이 상이한 경우, 대상 블록의 예측 모드는, 예측 모드의 추정 결과(추정 예측 모드)와는 일치하기 어렵다. 즉, 복호기측에 송신해야 할, 예측 모드를 나타내는 정보의 부호량이 커진다. 혹은, 예측 모드의 추정 결과와 대상 블록의 예측 모드를 일치시킨 경우, 대상 블록의 특징과는 다른 특징을 가지는 주위 블록의 예측 모드를 사용함으로써, 예측 블록과 대상 블록의 차분치가 커져, 부호량이 커진다.
한편, 예측 모드 후보의 수를 늘리고, 예측 모드 추정을 행함으로써 예측 모드 추정의 예측 성능을 높이는 것을 생각할 수 있다. 일례를 들면, 예측 모드 후보로서 미리 정해진 모든 예측 모드를 설정한다. 예측 모드 추정부에서는, 미리 결정된 모든 예측 모드에 대하여, 주변 블록의 화상의 특징을 판정한다.
예를 들면, 주변 블록에 대하여, 주변의 블록으로부터 예측 블록을 더 생성하고, 주위 블록과 주위 블록의 예측 블록의 차분을 평가함으로써, 인트라 추정 예측 모드를 결정한다. 상기의 수단에 의해, 예측 모드 추정의 예측 효율은 상승하지만, 처리량이 커진다. 또한, 이 수단도 대상 블록과 주위 블록의 관계성을 평가하고 있지 않으므로, 주위 블록의 특징과 대상 블록의 화상의 특징이 다른 경우에는, H. 264/AVC 규격의 수단과 마찬가지로 예측 성능이 나빠진다.
여기에서, 본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 보다 높은 부호화 효율이 달성되고, 부호화 왜곡이 억제되고, 또한, 많은 처리량을 필요로 하지 않도록, 화상 및 영상 데이터를 부호화하는 화상 부호화 방법, 및, 부호화된 화상 및 영상 데이터를 복호 하는 화상 복호 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 화상 복호 방법은, 예측 모드에 의거한 예측에 따라서 화상 데이터를 블록마다 부호화함으로써 생성된 부호화 화상 데이터를 복호하는 화상 복호 방법으로서, 부호화 시에 실행된 예측 모드의 추정 결과를 나타내는 모드 정보에 의거하여, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드인 선택 예측 모드를 복원하는 복원 단계와, 상기 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 부호화 화상 데이터의 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호 단계를 포함하고, 상기 복원 단계는, 이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 미리 정해진 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정 단계와, 상기 후보 한정 단계에 있어서 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 예측 모드 추정 단계와, 상기 모드 정보와 상기 추정 예측 모드에 의거하여, 상기 선택 예측 모드를 복원하는 예측 모드 복원 단계를 포함한다.
이에 따라, 대상 블록의 주위의 블록에 있어서 검출된 에지의 방향이 대상 블록을 향하고 있는지를 평가할 수 있다. 이 때문에, 특히 대상 픽처가 날카로운 에지를 포함하는 경우에는, 에지가 주위 블록으로부터 대상 블록에 연결되어 있는지 여부를 조사함으로써, 주위의 블록과의 상관성을 판정할 수 있고, 당해 판정 결과에 의거하여, 예측 모드 후보의 수를 줄일 수 있으므로, 예측 모드 추정에 필요한 처리량을 삭감할 수 있다. 또한, 단순히 주위 블록의 예측 모드치로부터 추정하는 것보다도 적절한, 예측 모드 추정치를 결정할 수 있다. 따라서, 대상 블록에 대한 예측 모드치와, 예측 모드 추정치의 차분이 작아지므로, 부호화 효율을 높일 수 있고, 부호화 왜곡을 억제할 수 있다.
또한, 상기 모드 정보는, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드와 부호화 시에 추정된 예측 모드가 일치한 것을 나타내는 플래그 정보, 또는, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드와 부호화 시에 추정된 예측 모드의 차분을 나타내는 차분 정보이며, 상기 예측 모드 복원 단계에서는, 상기 모드 정보가, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드와 부호화 시에 추정된 예측 모드가 일치한 것을 나타내는 플래그 정보인 경우, 상기 추정 예측 모드를 상기 선택 예측 모드로서 결정하고, 상기 모드 정보가, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드와 부호화 시에 추정된 예측 모드의 차분을 나타내는 차분 정보인 경우, 상기 차분과 상기 추정 예측 모드를 가산함으로써, 상기 선택 예측 모드를 복원해도 된다.
이에 따라, 예측에 이용한 예측 모드와 추정된 예측 모드가 일치한 경우에는, 일치한 것을 나타내는 플래그 정보를 비트 스트림에 포함시키는 것만으로 되므로, 부호량을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 1개 이상의 에지 방향에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다.
또한, 상기 복수의 예측 모드 후보는, 미리 정의된 복수의 방향 예측 모드를 포함하고, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 1개 이상의 에지 방향으로부터 가장 멀리 떨어진 방향의 방향 예측 모드를 상기 복수의 예측 모드 후보로부터 제외함으로써, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다.
이에 따라, 에지의 방향과는 떨어진 방향 예측 모드를 후보로부터 제외함으로써, 방향 예측 모드의 수를 줄일 수 있으므로, 예측 모드 추정에 필요한 처리량을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 2개 이상의 에지 방향의 편차 정도를 산출하고, 산출한 편차 정도에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다.
이에 따라, 예를 들면, 검출된 에지간의 편차가 작은 경우에는, 검출된 에지의 방향을 중시한 예측 모드 후보로 좁힐 수 있으므로, 에지의 방향을 중시한 예측 모드 추정치를 결정할 수 있어, 보다 적절한 추정치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 복수의 예측 모드 후보는, 상기 대상 블록의 주위에 위치하는 복수의 복호 블록을 생성할 때에 이용한 복수의 예측 모드를 포함하고, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 연산 대상인 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄임으로써, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다.
이에 따라, 예를 들면, 예측 모드 추정 단계에 있어서, 복수의 주위 블록에 대하여 예측 모드 추정을 위한 연산을 행할 경우, 에지가 검출된 주위 블록에 한정하여 예측 모드 추정을 위한 연산을 행함으로써, 연산량을 억제할 수 있다. 또한, 에지가 검출된 주위 블록은, 대상 블록과의 관련성이 강한 것을 생각할 수 있으므로, 보다 적절한 예측 모드 추정치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 에지가 검출되지 않은 복호 블록을 연산 대상으로부터 제외함으로써 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄여도 된다.
이에 따라, 에지가 검출된 블록으로 연산 대상을 좁힐 수 있으므로, 예측 모드 추정에 필요한 처리량을 삭감할 수 있다. 또한, 에지를 포함하는 주위 블록과의 관계가 강한 것을 이용하므로, 보다 적절한 예측 모드 추정치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 1개 이상의 에지 중, 최대 놈(norm)을 가지는 최대 에지를 결정하고, 상기 최대 에지가 검출된 복호 블록으로 연산 대상을 한정함으로써, 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄여도 된다.
또한, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지 방향의 수평 성분이 수직 성분보다 클 경우, 상기 대상 블록의 좌측에 위치하는 복호 블록으로 연산 대상을 한정하고, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지 방향의 수직 성분이 수평 성분보다 클 경우, 상기 대상 블록의 상측에 위치하는 복호 블록으로 연산 대상을 한정함으로써, 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄여도 된다.
또한, 본 발명의 화상 부호화 방법은, 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 방법으로서, 미리 정해진 복수의 예측 모드 후보 중에서 선택된 선택 예측 모드에 의거한 예측을 따라, 상기 화상 데이터의 대상 블록을 부호화하는 부호화 단계와, 부호화된 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호 단계와, 상기 복수의 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 추정 단계와, 상기 선택 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보를, 상기 부호화된 대상 블록과 함께 출력하는 출력 단계를 포함하고, 상기 추정 단계는, 이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정 단계와, 상기 후보 한정 단계에 있어서 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서, 소정의 방법에 따라서 상기 추정 예측 모드를 결정하는 예측 모드 추정 단계와, 상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드에 의거하여 상기 모드 정보를 생성하는 모드 정보 생성 단계를 포함한다.
이에 따라, 대상 블록의 주위 블록에 있어서 검출된 에지의 방향이 대상 블록을 향하고 있는지를 평가할 수 있다. 이 때문에, 특히 대상 픽처가 날카로운 에지를 포함하는 경우에는, 에지가 주위 블록으로부터 대상 블록에 연결되어 있는지 여부를 조사함으로써, 주위 블록과의 상관성을 판정할 수 있고, 당해 판정 결과에 의거하여, 예측 모드 후보의 수를 줄일 수 있으므로, 예측 모드 추정에 필요한 처리량을 삭감할 수 있다. 또한, 단순히 주위 블록의 예측 모드치로부터 추정하는 것보다도 적절한, 예측 모드 추정치를 결정할 수 있다. 따라서, 대상 블록에 대한 예측 모드치와, 예측 모드 추정치의 차분이 작아지므로, 부호화 효율을 높일 수 있고, 부호화 왜곡을 억제할 수 있다.
또한, 상기 모드 정보 생성 단계에서는, 상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드를 비교하여, 상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드가 일치할 경우에는, 일치한 것을 나타내는 플래그를 상기 모드 정보로서 생성하고, 상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드가 일치하지 않는 경우에는, 상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드의 차분을 나타내는 차분 정보를 상기 모드 정보로서 생성해도 된다.
이에 따라, 예측에 이용한 예측 모드와 추정된 예측 모드가 일치한 경우에는, 일치한 것을 나타내는 플래그 정보를 비트 스트림에 포함시키는 것만으로 되므로, 부호량을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 복수의 예측 모드 후보는, 미리 정의된 복수의 방향 예측 모드를 포함하고, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 1개 이상의 에지 방향으로부터 가장 멀리 떨어진 방향의 방향 예측 모드를 상기 복수의 예측 모드 후보로부터 제외함으로써, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다.
이에 따라, 에지의 방향과는 떨어진 방향 예측 모드를 후보로부터 제외함으로써, 방향 예측 모드의 수를 줄일 수 있으므로, 예측 모드 추정에 필요한 처리량을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 복수의 예측 모드 후보는, 상기 대상 블록의 주위에 위치하는 복수의 복호 블록을 생성할 때에 이용한 복수의 예측 모드를 포함하고, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 연산 대상인 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄임으로써, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다.
이에 따라, 예를 들면, 예측 모드 추정 단계에 있어서, 복수의 주위 블록에 대하여 예측 모드 추정을 위한 연산을 행할 경우, 에지가 검출된 주위 블록에 한정하여 예측 모드 추정을 위한 연산을 행함으로써, 연산량을 억제할 수 있다. 또한, 에지가 검출된 주위 블록은, 대상 블록과의 관련성이 강한 것을 생각할 수 있으므로, 보다 적절한 예측 모드 추정치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 에지가 검출되지 않은 복호 블록을 연산 대상으로부터 제외함으로써 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄여도 된다.
이에 따라, 에지가 검출된 블록으로 연산 대상을 좁힐 수 있으므로, 예측 모드 추정에 필요한 처리량을 삭감할 수 있다. 또한, 에지를 포함하는 주위 블록과의 관계가 강한 것을 이용하므로, 보다 적절한 예측 모드 추정치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지 방향의 수평 성분이 수직 성분보다 클 경우, 상기 대상 블록의 좌측에 위치하는 복호 블록으로 연산 대상을 한정하고, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지의 방향의 수직 성분이 수평 성분보다 클 경우, 상기 대상 블록의 상측에 위치하는 복호 블록으로 연산 대상을 한정함으로써, 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄여도 된다.
또한, 본 발명은, 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법으로서 실현할 수 있을뿐만 아니라, 당해 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법에 포함되는 각각의 단계를 처리부로 하는 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치로서 실현할 수도 있다. 또한, 이들 단계를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램으로서 실현해도 된다. 또한, 당해 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 CD―ROM(Compact Disc―Read Only Memory) 등의 기록 매체, 및, 당해 프로그램을 나타내는 정보, 데이터 또는 신호로서 실현해도 된다. 그리고, 이들 프로그램, 정보, 데이터 및 신호는, 인터넷 등의 통신 네트워크를 통하여 전송해도 된다.
또한, 상기의 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치를 구성하는 구성 요소의 일부 또는 전부는, 1개의 시스템 LSI(Large Scale Integration:대규모 집적 회로)로 구성되어도 된다. 시스템 LSI는, 복수의 구성부를 1개의 칩 상에 집적하여 제조된 초다기능 LSI이며, 구체적으로는, 마이크로 프로세서, ROM 및 RAM(Random Access Memory) 등을 포함하여 구성되는 컴퓨터 시스템이다.
본 발명에 의하면, 처리량의 증가를 억제하면서, 예측 모드 추정치를 보다 정확하게 예측할 수 있으므로, 부호화 왜곡을 억제하고, 또한, 부호화 효율을 높일 수 있다.
도 1a는, 종래의 H.264/AVC 규격에 따른 인트라 예측 추정이 적용되는 대상 블록과 참조 화소의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1b는 종래의 H.264/AVC 규격에 따른 인트라 예측 모드 세트에 포함되는 예측 방향을 나타내는 도면이다.
도 2는, 종래의 H.264/AVC 규격에 따른 화상 부호화 장치의 구성 중, 추정부의 상세한 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 H.264/AVC 규격에 따른 화상 복호 장치의 구성 중, 복원부의 상세한 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5는, 본 실시의 형태의 하이브리드 부호화를 행하는 화상 부호화 장치의 상세한 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치가 구비하는 추정부의 상세한 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 7a는 에지를 검출하고, 검출한 에지의 방향을 추정하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 7b는 에지를 검출하고, 검출한 에지가 속해 있는 블록을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 본 실시의 형태의 화상 복호 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 실시의 형태의 화상 복호 장치의 상세한 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 실시의 형태의 화상 복호 장치가 구비하는 복원부의 상세한 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 실시의 형태의 화상 복호 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 13은 본 실시의 형태에 있어서의 에지 검출 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 14는 본 실시의 형태에 있어서의 예측 모드의 추정 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 15a는 본 실시의 형태에 있어서의 에지의 방향으로부터 예측 모드 후보를 한정하는 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 15b는 본 실시의 형태에 있어서의 에지가 검출된 위치로부터 예측 모드 후보를 한정하는 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 실시의 형태에 있어서의 에지 각도의 산출 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 17은 본 실시의 형태에 있어서의 예측 모드의 추정 처리의 다른 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 18은 본 실시의 형태에 있어서의 예측 모드의 추정 처리의 다른 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 19a는 본 실시의 형태에 있어서의 에지가 검출된 위치로부터 연산 대상을 한정하는 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 19b는 본 실시의 형태에 있어서의 에지의 방향으로부터 연산 대상을 한정하는 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 20은 컨텐츠 전송 서비스를 실현하는 컨텐츠 공급 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 21은 휴대전화의 외관을 나타내는 도면이다.
도 22는 휴대전화의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 23은 디지털 방송용 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 24는 텔레비전의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 25는 광 디스크인 기록 미디어에 정보의 읽고쓰기를 행하는 정보 재생 기록부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 26은 광 디스크인 기록 미디어의 구조예를 나타내는 도면이다.
도 27은 각 실시의 형태에 관련된 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법을 실현하는 집적 회로의 구성예를 나타내는 블록도이다.
(실시의 형태 1)
본 실시의 형태의 화상 부호화 장치는, 화상 및 영상 데이터를 부호화할 때에, 대상 블록의 주위에 위치하는 주위 블록에 포함되는 에지를 검출하고, 검출한 에지에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이고, 줄여진 수의 예측 모드 후보로부터 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치는, 부호화된 화상 및 영상 데이터를 복호할 때에, 주위 블록에 포함되는 에지를 검출하고, 검출한 에지에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이고, 줄여진 수의 예측 모드 후보로부터 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하고, 결정한 추정 예측 모드와, 부호화기측으로부터 송신되는 모드 정보에 의거하여, 예측 블록의 생성에 이용하는 예측 모드를 복원하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 실시의 형태에서는, 추정 예측 모드를 결정할 때에, 에지에 의거하여 예측 모드 후보의 수를 한정하므로, 추정 예측 모드와, 실제로 예측 블록을 생성할 때에 선택된 선택 예측 모드의 적합율을 높일 수 있음과 더불어, 예측 모드 추정에 필요한 연산량을 억제할 수 있다.
우선, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치의 구성에 대해서 설명한다.
도 4는, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100)의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
화상 부호화 장치(100)는, 입력되는 화상 및 영상 데이터를 블록마다 부호화한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 화상 부호화 장치(100)는, 부호화부(110)와, 복호부(120)와, 출력부(130)와, 추정부(140)를 구비한다.
부호화부(110)는, 화상 및 영상 데이터를 구성하는 복수의 블록의 1개인 대상 블록을, 복수의 예측 모드 후보로부터 선택된 선택 예측 모드를 이용한 예측에 따라서 부호화한다.
복수의 예측 모드 후보는, 예측을 행할 때에 선택될 수 있는 모든 예측 모드이며, 예를 들면, 미리 정의된 8개의 방향 예측 모드(도 1b 참조), 참조 화소의 평균치를 이용하는 DC 예측 모드, 주위 블록 내에 검출된 에지의 방향을 나타내는 에지 예측 모드 등을 포함하고 있다. 예측 모드란, 예측 화상을 참조하기 위한 화상의 참조처를 나타내는 정보이다.
복호부(120)는, 부호화부(110)에 의해 부호화된 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성한다.
출력부(130)는, 부호화부(110)에 의해 이용된 선택 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보를, 부호화부(110)에 의해 부호화된 대상 블록과 함께, 비트 스트림으로서 출력한다.
추정부(140)는, 복수의 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 추정부(140)는, 에지 벡터 판정부(141)와, 후보 한정부(142)와, 예측 모드 추정부(143)와, 모드 정보 생성부(144)를 구비한다.
에지 벡터 판정부(141)는, 본 발명에 관련된 에지 검출부의 일례이며, 대상 블록의 부호화 처리보다 앞에 부호화 및 복호됨으로써 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출한다. 예를 들면, 에지 벡터 판정부(141)는, 대상 블록의 주위에 위치하는 복호 블록인 주위 블록 내의 에지를 검출한다.
후보 한정부(142)는, 에지 벡터 판정부(141)에 의해 검출된 에지에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다. 예를 들면, 후보 한정부(142)는, 검출된 에지의 방향, 또는, 검출된 에지의 화소 위치에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다.
또한, 예를 들면, 복수의 예측 모드 후보가, 주위 블록을 생성할 때에 이용한 복수의 예측 모드를 포함하고 있는 경우, 즉, 예측 모드 추정부(143)가, 주위 블록의 예측 모드를 예측 모드 후보로 하여, 추정 예측 모드를 결정하는 경우, 후보 한정부(142)는, 검출된 에지에 의거하여, 연산 대상인 복수의 주위 블록의 수를 줄임으로써, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다.
예측 모드 추정부(143)는, 후보 한정부(142)에 의해 줄여진 수의 예측 모드 후보로부터, 추정 예측 모드를 결정한다.
모드 정보 생성부(144)는, 예측 모드 추정부(143)에 의해 결정된 추정 예측 모드와, 부호화부(110)에 의해 선택된 선택 예측 모드에 의거하여 모드 정보를 생성한다.
이상의 구성에 의해, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 주위 블록 내에 검출되는 에지에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 적게 하고, 적어진 수의 예측 모드 후보(한정 예측 모드 후보) 중에서 대상 블록의 추정 예측 모드를 결정하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 후보의 압축과 좁혀진 후보로부터의 추정치 결정의 2단계의 처리에서, 추정 예측 모드를 결정하는 것을 특징으로 한다.
일례로는, 예측 모드 후보가, 8개의 방향 예측 모드와 DC 예측 모드와 에지 예측 모드의 계 10개인 경우에 있어서, 화상 부호화 장치(100)는, 10개의 예측 모드 후보를, 검출된 에지의 방향에 가까운 2개의 방향 예측 모드와 에지 예측 모드의 계 3개의 예측 모드 후보로 한정한다. 그리고, 화상 부호화 장치(100)는, 한정된 3개의 예측 모드 후보 중에서 추정 예측 모드 후보를 결정한다.
이하에서는, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100)가 구비하는 각 처리부의 상세한 구성 및 동작에 대해서 설명한다.
도 5는, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100)의 상세한 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 화상 부호화 장치(100)는, 하이브리드 부호화를 행하는 화상 부호화 장치이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 화상 부호화 장치(100)는, 부호화부(110)와, 복호부(120)와, 출력부(130)와, 추정부(140)와, 프레임 메모리(150)와, 참조 픽처 메모리(160)와, 제어부(170)를 구비한다. 또한, 도 4와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 있다.
또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 부호화부(110)는, 감산부(111)와, 주파수 변환부(112)와, 양자화부(113)와, 인트라 예측 모드 결정부(114)와, 움직임 검출부(115)와, 인트라 예측부(116)와, 움직임 보상부(117)와, 스위치(118 및 119)를 구비한다. 복호부(120)는, 역양자화부(121)와, 역주파수 변환부(122)와, 가산부(123)를 구비한다. 출력부(130)는, 가변길이 부호화부(131)를 구비한다.
또한, 추정부(140)의 상세한 구성에 대해서는, 도 6을 이용하여 후에 설명한다.
이하에서는, 화상 부호화 장치(100)가 복수의 프레임으로 구성되는 입력 영상 데이터를 부호화할 때의 동작에 따라, 각 처리부의 처리에 대해서 설명한다.
입력 영상 데이터의 각 픽처는, 프레임 메모리(150)에 저장된다. 각 픽처는, 복수의 블록으로 분할되고, 프레임 메모리(150)로부터 블록 단위로(예를 들면, 수평 16화소, 수직 16화소의 매크로 블록 단위로) 출력된다. 또한, 입력 영상 데이터는, 프로그레시브 형식 및 인터레이스 형식의 어느 하나여도 된다.
각 매크로 블록은, 인트라 또는 인터 예측 모드 중 어느 하나로 부호화된다. 우선, 대상 매크로 블록이 인트라 예측 모드로 부호화되는 경우에 대해서 설명한다.
인트라 예측 모드(인트라 프레임 예측)의 경우, 프레임 메모리(150)로부터 출력된 매크로 블록은, 인트라 예측 모드 결정부(114)에 입력된다(이 때, 스위치(118)는, 제어부(170)에 의해 단자 “a”에 접속된다). 인트라 예측 모드 결정부(114)는, 입력된 매크로 블록에 어떻게 인트라 예측을 실행할지를 결정한다.
구체적으로는, 인트라 예측 모드 결정부(114)는, 인트라 예측 모드(IPM:Intra―Prediction Mode)로서, 인트라 예측 블록 사이즈(이하의 사이즈의 1개 :수평 4화소×수직 4화소, 수평 8화소×수직 8화소, 수평 16화소×수직 16화소)와, 인트라 예측 방향을 결정할 필요가 있다. 예를 들면, 인트라 예측 모드 결정부(114)는, 대상 블록을 부호화함으로써 발생하는 부호량이 소정의 역치보다 작아지는, 인트라 예측 블록 사이즈 및 인트라 예측 방향을 결정한다. 보다 바람직하게는, 인트라 예측 모드 결정부(114)는, 발생하는 부호량이 가장 작아지는, 인트라 예측 블록 사이즈 및 인트라 예측 방향을 결정한다.
예를 들면, 도 1a에 도시하는 대상 블록(10)(수평4화소×수직4화소)은, 참조 화소(20)를 이용하여, 8개의 미리 정의된 인트라 예측 방향 중 어느 하나에 따라, 예측되어도 된다. 여기에서, 인트라 예측에 이용되는 참조 화소(20)(도 1a에서 대각 방향으로 빗금친 사각)는, 이미 부호화 및 복호되고, 참조 픽처 메모리(160)에 저장되어 있다. 결정된 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보는, 인트라 예측부(116)와 추정부(140)에 출력된다.
인트라 예측부(116)는, 인트라 예측 모드 결정부(114)에 의해 결정된 인트라 예측 모드(IPM)에 의거하여, 참조 픽처 메모리(160)로부터 인트라 예측에 이용되는 참조 화소(인트라 참조 화소)를 취득한다. 그리고, 인트라 예측부(116)는, 참조 화소의 화소치로부터 인트라 예측된 화상(IP)을 생성하고, 생성한 인트라 예측 화상(IP)을 감산부(111)에 출력한다(이 때, 스위치(119)는, 제어부(170)에 의해 단자 “a”에 접속된다).
감산부(111)는, 프레임 메모리(150)로부터 입력 영상 데이터에 포함되는 픽처의 매크로 블록(대상 매크로 블록)과, 인트라 예측부(116)에 의해 생성된 인트라 예측 화상(IP)을 수취한다. 그리고, 감산부(111)는, 대상 매크로 블록과 인트라 예측 화상(IP)의 차분(예측 잔차라고도 기재)을 산출함으로써 차분 화상을 생성하고, 생성한 차분 화상을 주파수 변환부(112)에 출력한다.
주파수 변환부(112)는, 감산부(111)에 의해 생성된 차분 화상에, 이산 코사인 변환 등의 주파수 변환을 실행함으로써 주파수 변환 계수를 생성하고, 생성한 주파수 변환 계수를 출력한다.
양자화부(113)는, 주파수 변환부(112)에 의해 생성된 주파수 변환 계수의 양자화를 행하고, 양자화된 주파수 변환 계수(QT)를 출력한다. 여기에서, 양자화는, 미리 정해진 값(양자화 단계)에 의해 주파수 변환 계수를 나누는 처리이다. 이 양자화 단계는, 제어부(170)에 의해 주어지는 것으로 한다(양자화 단계는, 제어부(170)에 입력되는 제어 신호(CTL)에 포함되어도 된다). 양자화 주파수 변환 계수(QT)는, 가변 길이 부호화부(131)와 역양자화부(121)에 출력된다.
역양자화부(121)는, 양자화 주파수 변환 계수(QT)를 역양자화하고, 역양자화한 주파수 변환 계수를 역주파수 변환부(122)에 출력한다. 이 때, 양자화부(113)에 의한 양자화 시에 이용된 양자화 단계와 같은 양자화 단계가, 제어부(170)로부터 역양자화부(121)로 입력된다.
역주파수 변환부(122)는, 역양자화된 주파수 변환 계수를 역주파수 변환함으로써 복호된 차분 화상(LDD)을 생성한다. 역주파수 변환부(122)는, 생성된 복호 차분 화상(LDD)을 가산부(123)에 출력한다.
가산부(123)는, 복호 차분 화상(LDD)을 인트라 예측 화상(IP)(또는, 인터 예측 모드인 경우는, 후술하는 인터 예측 화상)(MP)에 가산함으로써, 복호 화상(LD)을 생성한다. 가산부(123)는, 생성된 복호 화상(LD)을 참조 픽처 메모리(160)에 저장한다. 참조 픽처 메모리(160)에 저장된 복호 화상(LD)은, 참조 화상으로서 후의 부호화에 이용된다.
가변 길이 부호화부(131)는, 양자화부(113)로부터 입력되는 양자화 주파수 변환 계수(QT)에 가변 길이 부호화를 실행하고, 또한, 인트라 예측 모드 결정부(114)로부터 추정부(140)를 통하여 입력되는 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보를 동일하게 처리하고, 부호화 시퀀스로서도 참조되는 비트 스트림을 출력한다. 전술한 바와 같이, 추정부(140)의 상세한 구성에 대해서는, 도 6을 이용하여 후에 설명한다.
여기에서, 가변 길이 부호화부(131)가 이용하는 가변 길이 부호화 방법의 1개의 방법으로서, 동영상을 부호화하는 국제 규격 H. 264로 채용되는 컨텍스트 적응형 산술 부호화 방법이 있다. 컨텍스트 적응형 산술 부호화 방법은, 가변 길이 부호화의 대상 데이터와, 이미 가변 길이 부호화(컨텍스트 적응형)가 실행된 데이터에 따라, 산술 부호화하기 위해서 이용되는 확률 테이블을 전환하는 방법이다. 이 경우, 가변 길이 부호화부(131)는 확률 테이블을 보유하는 메모리를 구비한다.
또한, 가변 길이 부호화부(131)는, 컨텍스트 적응형 가변 길이 부호화 방법을 이용하여, 양자화 주파수 변환 계수(QT)를 가변 길이 부호화해도 된다.
다음에, 대상 매크로 블록이 인터 예측 모드로 부호화되는 경우에 대해서 설명한다.
인터 예측 모드(인터 프레임 예측)의 경우, 프레임 메모리(150)로부터 출력되는 매크로 블록은, 움직임 검출부(115)에 입력된다(이 때, 스위치(118)는, 제어부(170)에 의해 단자 “b”에 접속된다). 움직임 검출부(115)는, 입력된 매크로 블록의, 참조 픽처(참조 픽처 메모리(160)에 보유되어 재구성된 픽처로, 부호화되는 픽처와는 다른 픽처)에 대한 움직임 정보(위치 정보(움직임 벡터))를 검출한다.
또한, 움직임 검출에서는, 이하에 나타내는 위치 정보(움직임 벡터)가 일반적으로는 움직임 정보로서 검출된다. 즉, 부호화되는 대상 블록과 예측 화상의 최소 차분치와, 위치 정보(움직임 벡터)의 부호량의 가중의 최소합을 가지는 위치 정보(움직임 벡터)이다. 검출된 위치 정보(움직임 벡터)는, 대상 블록에 대한 움직임 정보로서, 움직임 보상부(117)와 추정부(140)에 출력된다.
움직임 보상부(117)는, 움직임 검출부(115)에 의해 검출된 움직임(위치 정보(움직임 벡터))에 의거하여, 인터 예측에 이용되는 참조 화소(인터 참조 화소)를 참조 픽처 메모리(160)로부터 취득한다. 그리고, 움직임 보상부(117)는, 인터 예측 화상(MP)을 생성하고, 생성한 인터 예측 화상(MP)을 감산부(111)에 출력한다(이 때, 스위치(119)는, 제어부(170)에 의해 단자 “b”에 접속된다).
감산부(111)와, 주파수 변환부(112)와, 양자화부(113)와, 역양자화부(121)와, 역주파수 변환부(122)와, 가산부(123)에 의해 실행되는 처리는, 인트라 예측의 경우에 설명한 처리와 같다. 그러므로, 이들 처리에 관한 설명은 여기에서는 생략한다.
가변 길이 부호화부(131)는, 양자화부(113)로부터 입력되는 양자화 주파수 변환 계수(QT)에 가변 길이 부호화를 실행하고, 또한, 추정부(140)로부터 출력되는 부호화 모드(MD)를 나타내는 정보와 인트라 예측 모드(IPM) 또는 움직임 정보(위치 정보(움직임 벡터))(MV)를 나타내는 정보를 포함하는 모드 정보에 가변 길이 부호화를 실행하여, 비트 스트림을 출력한다. 전술한 바와 같이, 추정부(140)의 상세한 구성에 대해서는, 도 6을 이용하여 후에 설명한다.
여기서, 가변 길이 부호화부(131)가, 컨텍스트 적응형 산술 부호화를 이용하여 움직임 정보(위치 정보(움직임 벡터))(MV)를 부호화할 경우, 가변 길이 부호화부(131)는 확률 테이블을 보유하는 메모리를 구비한다.
모드 정보는, 영상 데이터를 부호화하는 처리에 있어서 부호화기(화상 부호화 장치(100))측에서 실행된 예측을 복호기(예를 들면, 후술하는 화상 복호 장치(300)(도 9 참조))측에서 재현하기 위해서, 복호기에 의해 필요한 정보의 풀 세트를 포함한다. 그러므로, 모드 정보는, 매크로 블록마다 부호화 모드, 즉, 인트라 및 인터 예측 중 어느 것이 적용되었는지를 정의한다. 또한, 모드 정보는, 매크로 블록이 어떻게 서브 분할되었는지에 대한 정보를 포함한다. H. 264/AVC에 의하면, 16×16화소로 이루어지는 매크로 블록은, 예를 들면, 인트라 예측의 경우에, 8×8 또는 4×4화소의 블록으로 더 서브 분할되어도 된다.
부호화 모드에 의존하여, 모드 정보는, 움직임 보상에 이용되는 위치 정보(위치 정보(움직임 벡터))의 세트, 또는, 대상 블록을 인트라 예측하는데 적용된 인트라 예측 모드를 특정하는 정보를 더 포함하고 있다.
또한, 부호화 모드(인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드)의 선택은, 제어부(170)가 행하고 있다.
예를 들면, 제어부(170)는, 인트라 예측 모드(IPM)와 복호 화상(LD)에 의거하여 생성되는 인터 예측 화상(IP), 또는, 위치 정보(움직임 벡터)(MV)와 복호 화상(LD)에 의거하여 생성되는 인터 예측 화상(MP)과, 대상 블록 화상(IMG)을 각각 비교함으로써, 부호화 모드를 선택한다. 제어부(170)는, 일반적으로, 생성되는 비트량과 부호화 왜곡의 가중합이 가장 작아지는 값을 가지는 부호화 모드를 선택한다.
예를 들면, 제어부(170)는, H. 264 규격의 비트 레이트와 부호화 왜곡을 이용한 비용 함수가, 대상 블록을 부호화하기 위한 최선의 예측 모드를 결정하기 위해서 이용해도 된다. 각각의 예측 모드에 대하여, 차분 화상이, 직교 변환되어, 양자화되고, 가변 길이 부호화된다. 그리고, 각각의 예측 모드에 대하여, 비트 레이트와 부호화 왜곡이 계산된다. 또한, 비용 함수로서, 예를 들면, (식 1)로 나타내는 라그랑주(Lagrange’s) 비용 함수(J)가 이용된다.
Figure pct00001
(식 1)에 있어서, R은, 차분 화상(예측 잔차로도 기재)과 예측 모드 정보를 부호화하는데 이용되는 비트 레이트이며, D는, 부호화 왜곡이고, λ은, 부호화하는데 선택되는 양자화 파라미터(QP)에 따라 산출되는 라그랑주 승수이다. 제어부(170)는, 비용 함수(J)가 가장 낮아지는 예측 모드를, 대상 블록을 예측할 때의 예측 모드로서 선택한다.
또한, 제어부(170)는, 최적 예측 모드를 선택하기 위해서 비용 함수(J)를 일시적으로 저장하는 메모리를 구비한다.
도 6은, 본 실시의 형태의 추정부(140)의 상세한 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 추정부(140)는, 에지 벡터 판정부(141)와, 후보 한정부(142)와, 예측 모드 추정부(143)와, 모드 정보 생성부(144)를 구비한다. 또한, 도 4와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 있다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 에지 벡터 판정부(141)는, 에지 검출부(201)와, 방향 판정부(202)와, 놈 판정부(203)와, 에지 벡터 저장 메모리(204)를 구비한다. 후보 한정부(142)는, 예측 모드 저장 메모리(211)와, 예측 모드 후보 한정부(212)와, 예측 모드 후보 취득부(213)를 구비한다. 모드 정보 생성부(144)는, 감산부(221)와, 신호 설정부(222)를 구비한다.
또한, 추정부(140)에는, 제어부(170)에 의해 선택된 부호화 모드(인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드)를 나타내는 부호화 모드 정보(SMD)가 입력된다. 예를 들면, 인트라 픽처 예측 부호화가 부호화 모드로서 선택된 경우, 부호화 모드 정보(SMD)는, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보(인트라 예측 블록 사이즈, 인트라 예측 방향 등)이다. 한편으로, 인터 픽처 예측 부호화가 부호화 모드로서 선택된 경우, 부호화 모드 정보(SMD)는, 위치 정보(움직임 벡터)(MV)이다.
예측 모드 저장 메모리(211)는, 입력된 부호화 모드 정보(SMD)를 저장하는 메모리이다. 예측 모드 후보 취득부(213)는, 예측 모드 저장 메모리(211)로부터, 이미 부호화된 부호화 모드 정보 중에서, 미리 결정된 수단으로 복수의 예측 모드 추정치 후보를 취득한다.
이 때, 예측 모드 후보 취득부(213)는, 예측 모드 후보 한정부(212)로부터 입력되는 한정 정보에 따라, 예측 모드 추정치 후보의 취득이 제한된다. 예측 모드 후보 한정부(212)는, 에지 벡터 판정부(141)에 의한 에지 검출 처리의 결과에 의거하여, 예측 모드 후보의 수, 또는, 연산 범위를 한정하는 한정 정보를 생성하여, 예측 모드 후보 취득부(213)에 출력한다. 예측 모드 후보 취득부(213)는, 한정된 수의 예측 모드 추정치 후보를 예측 모드 저장 메모리(211)로부터 취득한다.
예측 모드 추정부(143)는, 한정된 수의 예측 모드 추정치 후보 중에서, 에지 벡터 판정부(141)로부터 출력되는 에지 벡터 정보에 의거하여 예측 모드 추정치(MPM)를 결정하고, 결정한 예측 모드 추정치(MPM)를 출력한다. 또한, 에지 벡터 판정부(141)의 상세한 구성과, 예측 모드 추정부(143)의 동작에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.
감산부(221)는, 부호화 대상 블록의 부호화 모드 정보(SMD)로부터, 각 정보에 대응하는 예측 모드 추정치(MPM)를 감산한 신호인 차분 예측 모드치(DMD)를 출력한다. 신호 설정부(222)는, 차분 예측 모드치(DMD)가 0이 되는 경우는, 예측 모드 추정치와 동일한 것을 나타내는 플래그를 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)에 세트하여 출력한다. 또한, 차분 예측 모드치(DMD)가 0이 아닌 경우에는, 차분 예측 모드치(DMD)를 나타내는 정보를 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)로서 출력한다.
이와 같이, 모드 정보 생성부(144)는, 모드 정보의 일례인 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)를 생성한다. 이상에 나타내는 바와 같이, 모드 정보 생성부(144)는, 추정 예측 모드(예측 모드 추정치(MPM))와 선택 예측 모드(부호화 모드 정보(SMD)를 비교하여, 추정 예측 모드와 선택 예측 모드가 일치할 경우에는, 일치한 것을 나타내는 플래그를 모드 정보로서 생성하고, 추정 예측 모드와 선택 예측 모드가 일치하지 않을 경우에는, 추정 예측 모드와 선택 예측 모드의 차분을 나타내는 차분 정보(차분 예측 모드치(DMD))를 모드 정보로서 생성한다.
가변 길이 부호화부(131)는, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림으로서 출력한다.
이어서, 에지 벡터 판정부(141)의 상세한 구성에 대해서 설명한다.
에지 검출부(201)는, 복호 화상(LD)을 참조 픽처 메모리(160)로부터 읽어내고, 읽어낸 화상에 포함되는 에지를 검출한다. 예를 들면, 에지 검출부(201)는, 참조 화상의 구배 벡터장을 산출하고, 에지의 최대치를 부여하는 구배의 놈을 평가함으로써 검출한다. 에지의 방향은, 대응하는 구배의 방향에 직교하는 벡터의 방향이다.
또한, 에지 검출 처리에 이용되는 참조 화상은, 대상 블록에 직접 인접하는 블록에 속하는 화소 중, 이미 부호화 및 복호되어 있는 블록에 포함되는 화소이다. 구배값은, (식 2)에 나타내는 수직 및 수평 소벨 연산자를 이용하여 근접 화소로 산출된다.
Figure pct00002
에지 검출부(201)는, 화소마다, 수직 소벨 연산자 및 수평 소벨 연산자를 이용함으로써, 대응하는 화소의 수직 방향 및 수평 방향의 구배의 크기(구배값)를 각각 산출한다. 산출한 수직 방향 및 수평 방향의 구배값의 벡터 합성 등을 행함으로써, 화소마다 구배의 방향이 결정된다.
도 7a는, 에지를 검출하고, 검출한 에지의 방향을 추정하는 방법을 나타내는 개략도이다.
좌측 아래로 기울어지는 방향으로 빗금친 영역은, 구배를 계산하기 위해서 고려되는 주위 블록(50)의 화소 위치를 나타낸다. 에지 검출부(201)는, 도 7a의 좌측 아래로 기울어지는 방향으로 빗금친 화소의 각각에 대하여, (식 2)를 이용하여 구배값을 산출한다. 그리고, 에지 검출부(201)는, 산출한 구배값에 의거하여 구배의 방향을 산출하고, 구배의 방향에 직교하는 방향을 에지의 방향으로서 결정한다. 이 때, 구배의 방향에 직교하는 방향의 벡터를 에지 벡터로 기재한다. 또한, 에지 벡터의 놈은, 예를 들면, 당해 에지 벡터가 검출된 화소의 구배 벡터의 놈과 동일하다.
또한, 도 7b는, 에지가 속하는 블록을 나타내는 개략도이다.
예를 들면, 에지 검출창(70)으로 나타내는 범위의 화소에 대하여 에지 검출을 행한 결과는, 에지(62)의 화소 위치의 에지로서 취급한다. 즉, 이 경우, 에지(62)가 속하는 블록은, 4×4화소의 블록으로 나타내는 주위 블록(80)이 된다.
도 6으로 되돌아가면, 방향 판정부(202)는, 에지 검출부(201)에 의해 검출된 에지의 방향이, 예측 모드 추정의 대상 블록을 가리키고 있는지 여부를 판정한다. 예를 들면, 도 7a에 나타내는 에지(60)가 검출된 경우, 에지(60)의 연장선이 대상 블록(10)에 포함되므로, 방향 판정부(202)는, 에지(60)는 예측 모드 추정의 대상 블록(10)을 가리키고 있다고 판정한다. 한편, 도 7a에 나타내는 에지(61)가 검출된 경우, 에지(61)의 연장선은 대상 블록(10)에 포함되지 않으므로, 방향 판정부(202)는, 에지(61)는 예측 모드 추정의 대상 블록(10)을 가리키지 않는다고 판정한다.
놈 판정부(203)는, 방향 판정부(202)에 의해 예측 모드 추정의 대상 블록을 가리키고 있다고 판정된 에지의 놈을 산출하고, 산출된 놈이 미리 정해진 역치보다 큰지 여부를 판정한다. 에지의 놈이란, 에지 벡터 또는 구배 벡터의 놈이다. 놈 판정부(203)는, 산출된 놈이 역치보다 큰 경우에, 에지는 검출되었다고 판정한다. 또한, 놈 판정부(203)는, 산출된 놈이 역치 이하인 경우에, 에지는 검출되지 않았다고 판정한다. 또한, 이 때에 이용되는 역치는, 예를 들면, 다른 최대 벡터 놈과, 날카로운 에지 및 완만한 영역의 양쪽을 포함하는 다른 시퀀스와의 차이의 비교에 의거하여, 경험적으로 선택된다.
에지 벡터 저장 메모리(204)는, 놈 판정부(203)에 의해 에지로 판정된 에지의 위치 정보와 에지 벡터를 저장하는 메모리이다. 예측 모드 후보 한정부(212)는, 에지 벡터 저장 메모리(204)에 저장된 에지 벡터에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다. 또한, 예측 모드 추정부(143)는, 에지가 검출되었는지 여부에 따라, 예측 모드 후보 취득부(213)로부터 얻어지는, 한정된 수의 예측 모드 추정치 후보로부터의 예측 모드 추정치를 결정한다.
여기에서, 예측 모드 추정부(143)가, 에지 벡터 판정부(141)에 의해 검출된 에지에 의거하여, 한정된 수의 예측 모드 후보 중에서 예측 모드 추정치를 결정하는 처리에 대해서 설명한다.
구체적으로는, 에지 벡터의 놈이 역치 이하인 경우, 즉, 에지가 검출되지 않은 경우에는, 예측 모드 추정부(143)는, 예측 모드 후보 취득부(213)로부터 출력되는, 한정된 수의 예측 모드 후보로부터, 종래와 동일하게 미리 정해진 방법으로 결정한다. 미리 정해진 방법이란, 인트라 예측 모드 추정치에 대해서는, H. 264 영상 부호화 규격으로 정해지는, 주위 블록의 예측 모드 중 작은 부호화 모드 번호를 가지는 모드의 번호를 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정한다. 한편, 인터 부호화 모드에 있어서의 위치 정보 예측치에 대해서는, H. 264 영상 부호화 규격으로 정해지는, 주위 블록의 위치 정보에 대하여, 중앙값을 곱한 값을 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정한다.
에지 벡터(또는, 구배 벡터)의 놈이 역치보다 큰 경우, 즉, 에지가 검출된 경우, 예측 모드 추정부(143)는, 인트라 예측 모드 추정치에 대하여, 예측 모드 후보 취득부(213)로부터 출력되는, 한정된 수의 예측 모드 후보로부터, 최대의 놈을 가지는 에지에 속하는 주위 블록의 예측 모드의 번호를 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정한다. 인터 부호화 모드에 있어서의 위치 정보 추정치에 대해서는, 마찬가지로 최대의 놈을 가지는 에지에 속하는 주위 블록의 위치 정보값을 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정한다.
또한, 예측 모드 추정부(143)는, 에지 이외의 정보에 의거하여 예측 모드 추정치(MPM)를 결정해도 된다. 예를 들면, 에지의 유무에 관계없이, 예측 모드 추정부(143)는, 종래와 같이, 주위 블록의 예측 모드 중 작은 부호화 모드 번호를 가지는 모드의 번호를 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정해도 된다.
이어서, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100)의 동작에 대해서 설명한다.
도 8은, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100)의 동작의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
우선, 부호화부(110)는, 복수의 예측 모드 후보에서 선택된 선택 예측 모드를 이용한 예측에 따라, 대상 블록을 부호화한다(S101). 구체적으로는, 부호화부(110)는, 선택 예측 모드를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 생성한 예측 블록과 대상 블록의 차분(예측오차)을 변환 및 양자화한다.
다음에, 복호부(120)는, 부호화된 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성한다(S102). 구체적으로는, 복호부(120)는, 변환 및 양자화된 예측 오차를 역양자화 및 역변환함으로써, 복호 차분 블록을 생성하고, 생성한 복호 차분 블록과 상기 예측 블록을 가산함으로써, 복호 블록을 생성한다. 생성된 복호 블록은, 참조 픽처 메모리(160)에 저장된다.
다음에, 에지 벡터 판정부(141)는, 에지 검출 처리를 실행한다(S103). 구체적으로는, 에지 벡터 판정부(141)는, 대상 블록의 주위에 위치하는, 앞에 생성된 복호 블록에 포함되는 에지를 검출한다. 에지 검출 처리의 구체적인 동작에 대해서는, 후에 설명한다.
에지 검출 처리에 의해 에지가 검출된 경우(S104에서 Yes), 후보 한정부(142)는, 검출된 에지에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다(S105). 예를 들면, 후보 한정부(142)는, 검출된 에지의 각도(즉, 방향), 또는, 에지가 검출된 화소 위치에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다.
그리고, 예측 모드 추정부(143)는, 줄여진 수의 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정한다(S106). 또한, 에지 검출 처리에 의해 에지가 검출되지 않은 경우(S104에서 No), 예측 모드 추정부(143)는, 모든 수의 예측 모드 후보 중에서 추정 예측 모드를 결정한다.
다음에, 모드 정보 생성부(144)는, 결정된 추정 예측 모드와 선택 예측 모드에 의거하여, 선택 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보를 생성한다(S107).
마지막에, 출력부(130)는, 모드 정보와 부호화된 대상 블록을, 비트 스트림으로서 출력한다(S108). 예를 들면, 출력부(130)가 구비하는 가변 길이 부호화부(131)는, 변환 및 양자화된 예측 오차와, 모드 정보를 엔트로피 부호화한다.
이상과 같이, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 대상 블록의 추정치를 결정할 때에, 에지 검출의 결과에 따라서 예측 모드 후보의 수를 한정하고, 한정한 수의 예측 모드 후보 중에서 추정치를 결정한다. 그리고, 결정된 추정치와, 대상 블록의 예측 블록을 생성할 때에 이용된 예측 모드를 나타내는 값의 차분을 산출함으로써, 실제로 부호화하는 값을 결정한다.
다음에, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)의 구성에 대해서 설명한다.
도 9는 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
화상 복호 장치(300)는, 예측 모드를 이용한 예측에 따라서 화상 데이터를 블록마다 부호화함으로써 생성된 부호화 화상 데이터를 복호한다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 화상 복호 장치(300)는, 복호부(310)와, 복원부(320)를 구비한다.
복호부(310)는, 복원부(320)에 의해 복원된 선택 예측 모드를 이용한 예측에 따라, 부호화 화상 데이터를 구성하는 복수의 블록의 1개인 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성한다. 생성된 복호 블록은, 화상 및 영상 데이터로서 출력된다. 또한, 복수의 예측 모드 후보는, 부호화기측과 마찬가지로, 예측을 행할 때에 선택될 수 있는 모든 예측 모드이며, 예를 들면, 8개의 방향 예측 모드, DC 예측 모드 및 에지 예측 모드 등을 포함하고 있다.
복원부(320)는, 부호화 시에 선택된 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보로부터 선택 예측 모드를 복원한다. 또한, 모드 정보는, 부호화 시에 실행된 예측 모드의 추정 결과를 나타내는 정보이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 복원부(320)는, 에지 벡터 판정부(321)와, 후보 한정부(322)와, 예측 모드 추정부(323)와, 예측 모드 복원부(324)를 구비한다.
에지 벡터 판정부(321)는, 본 발명에 관련된 에지 검출부의 일례로서, 대상 블록의 복호 처리보다 앞에 복호됨으로써 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출한다. 예를 들면, 에지 벡터 판정부(321)는, 대상 블록의 주위에 위치하는 복호 블록인 주위 블록 내의 에지를 검출한다.
후보 한정부(322)는, 에지 벡터 판정부(321)에 의해 검출된 에지에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다. 예를 들면, 후보 한정부(322)는, 검출된 에지의 방향, 또는, 검출된 에지의 화소 위치에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다.
또한, 예를 들면, 복수의 예측 모드 후보가, 주위 블록을 생성할 때에 이용한 복수의 예측 모드를 포함하고 있는 경우, 즉, 예측 모드 추정부(323)가, 주위 블록의 예측 모드를 예측 모드 후보로 하여, 추정 예측 모드를 결정하는 경우, 후보 한정부(322)는, 검출된 에지에 의거하여, 연산 대상인 복수의 주위 블록의 수를 줄임으로써, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다.
예측 모드 추정부(323)는, 후보 한정부(322)에 의해 줄여진 수의 예측 모드 후보로부터, 추정 예측 모드를 결정한다.
예측 모드 복원부(324)는, 추정 예측 모드와 모드 정보에 의거하여 선택 예측 모드를 복원한다.
이상의 구성에 의해, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)는, 주위 블록 내에 검출되는 에지에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 적게 하고, 적어진 수의 예측 모드 후보(한정 예측 모드 후보) 중에서 대상 블록의 추정 예측 모드 후보를 결정하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)는, 후보의 압축과 좁혀진 후보로부터의 추정치의 결정의 2단계의 처리에서, 추정 예측 모드를 결정하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)가 구비하는 각 처리부의 상세한 구성 및 동작에 대해서 설명한다.
도 10은, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)의 상세한 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 화상 복호 장치(300)는, 복호부(310)와, 복원부(320)와, 가변 길이 복호부(330)와, 제어부(340)를 구비한다.
또한, 도 10에 도시하는 바와 같이, 복호부(310)는, 역양자화부(311)와, 역주파수 변환부(312)와, 가산부(313)와, 프레임 메모리(314)와, 스위치(315)와, 인트라 예측부(316)와, 움직임 보상부(317)와, 스위치(318)를 구비한다. 또한, 복원부(320)의 상세한 구성에 대해서는, 도 11을 이용하여 후에 설명한다.
이하에서는, 화상 복호 장치(300)가, 비트 스트림(부호화된 영상 데이터)을 복호할 때의 동작에 따라, 각 처리부의 처리에 대해서 설명한다. 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)는, 예측 잔차를 포함하는 부호화 영상 데이터를 블록마다 인트라 또는 인터 프레임 예측 부호화 블록 중 어느 하나로서 복호하여, 영상 데이터 또는 화상 데이터로서 출력한다.
가변 길이 복호부(330)는, 비트 스트림을 미리 결정된 수단에 의거하여 가변 길이 복호하고, 양자화 주파수 변환 계수(QT)와, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)를 출력한다. 복원부(320)는, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)와 이미 복호된 화상 신호(LD)가 입력되고, 부호화 모드(MD)와, 인트라 예측 모드(IPM) 또는 위치 정보(움직임 벡터)(MV)를 나타내는 정보를 출력한다. 또한, 전술한 바와 같이, 복원부(320)의 상세한 구성에 대해서는, 도 11을 이용하여 후에 설명한다.
부호화 모드(MD)는, 제어부(340)에 입력되고, 인트라 예측 모드(IPM) 또는 위치 정보(움직임 벡터)(MV)를 나타내는 정보는, 스위치(315)에 입력되고, 양자화 주파수 변환 계수(QT)는, 역양자화부(311)에 입력된다.
제어부(340)는, 부호화 모드(MD)에 의거하여 스위치(315 및 318)를 제어한다. 부호화 모드(MD)가 인트라 예측 부호화를 나타내는 경우, 스위치(315)는, 단자 “a”에 접속되고, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보가 인트라 예측부(316)에 입력된다. 부호화 모드(MD)가 인터 예측 부호화를 나타내는 경우, 스위치(315)는, 단자 “b”에 접속되고, 위치 정보(움직임 벡터)(MV)가 움직임 보상부(317)에 입력된다.
대상 블록이 인트라 예측 부호화 블록인 경우, 스위치(315 및 318)는, 단자 “a”에 접속된다. 그리고, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보는, 인트라 예측부(316)에 입력되고, 양자화 주파수 변환 계수(QT)는, 역양자화부(311)에 입력된다. 또한, 양자화 주파수 변환 계수(QT)가, 부호화기(예를 들면, 화상 부호화 장치(100))에 의해 부호화된 예측 오차에 상당한다.
인트라 예측부(316)는, 입력된 인트라 예측 모드에 의거하여, 인트라 예측 참조 화소를 프레임 메모리(314)로부터 취득하고, 인트라 예측된 화상(예측 블록)을 생성하고, 가산부(313)에 인트라 예측 화상을 출력한다.
역양자화부(311)는, 양자화 주파수 변환 계수(QT)를 역양자화하고, 역양자화한 주파수 변환 계수를 역주파수 변환부(312)에 출력한다. 그리고, 역주파수 변환부(312)는, 역양자화된 주파수 변환 계수를 역주파수 변환함으로써, 복호된 차분 화상(LDD)을 생성한다. 역주파수 변환부(312)는, 생성된 복호 차분 화상(LDD)을 가산부(313)에 출력한다.
가산부(313)는, 복호 차분 화상(LDD)과 인트라 예측 화상(IP)을 가산함으로써, 복호 화상(LD)을 생성한다. 생성된 복호 화상(LD)은, 프레임 메모리(314)에 저장된다. 또한, 프레임 메모리(314)에 저장된 복호 화상은, 후의 복호로 참조 픽처로서 이용된다. 또한, 복호 화상은, 복호 영상 데이터를 이루도록 출력된다.
대상 블록이 인터 예측 블록인 경우, 스위치(315 및 316)는, 단자 “b”에 접속된다. 그리고, 위치 정보(움직임 벡터)(MV)를 나타내는 정보가 움직임 보상부(317)에 입력되고, 양자화 주파수 변환 계수(QT)가 역양자화부(311)에 입력된다.
움직임 보상부(317)는, 입력된 위치 정보(움직임 벡터)(MV)에 의거하여, 참조 화소를 프레임 메모리(314)로부터 취득하고, 예측된 픽처를 생성하고, 가산부(313)에 예측 픽처를 출력한다.
역양자화부(311), 역주파수 변환부(312) 및 가산부(313)의 처리는, 인트라 예측 블록의 경우에 설명한 처리와 같다. 복호 화상(LD)은, 프레임 메모리(314)에 저장된다. 프레임 메모리(314)에 저장된 복호 화상은, 후의 복호에서 참조 픽처로서 이용된다. 또한, 복호 화상은, 복호 영상 데이터를 이루도록 출력된다.
이어서, 본 실시의 형태의 복원부(320)의 상세한 구성에 대해서 도 11을 이용하여 설명한다.
도 11은, 본 실시의 형태의 복원부(320)의 상세한 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 동 도면 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 복원부(320)는, 에지 벡터 판정부(321)와, 후보 한정부(322)와, 예측 모드 추정부(323)와, 예측 모드 복원부(324)를 구비한다.
또한, 에지 벡터 판정부(321)는, 에지 검출부(401)와, 방향 판정부(402)와, 놈 판정부(403)와, 에지 벡터 저장 메모리(404)를 구비한다. 또한, 후보 한정부(322)는, 예측 모드 저장 메모리(411)와, 예측 모드 후보 한정부(412)와, 예측 모드 후보 취득부(413)를 구비한다. 또한, 예측 모드 복원부(324)는, 신호 판정부(421)와, 가산부(422)를 구비한다.
복원부(320)는, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)와, 이미 복호된 화상 신호(LD)가 입력되고, 부호화 모드(MD)와, 인트라 예측 모드(IPM) 또는 위치 정보(움직임 벡터)(MV)를 나타내는 정보를 부호화 모드 정보(SMD)로서 출력한다.
구체적으로는, 신호 판정부(421)는, 입력된 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)가 예측 모드 추정치와 동일한 것을 나타내는 플래그이면, 차분 예측 모드치(DMD)를 0으로서 출력한다. 또한, 그 이외의 경우에는, 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)에 포함되는 차분 예측 모드치(DMD)를 출력한다.
예측 모드 저장 메모리(411)는, 입력된 부호화 모드(MD)와, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보(인트라 예측 블록 사이즈, 인트라 예측 방향 등) 또는 위치 정보(움직임 벡터)(MV)를 저장하는 메모리이다. 예측 모드 후보 취득부(413)는, 예측 모드 저장 메모리(411)로부터, 이미 복호된 부호화 모드(MD)와, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보 또는 위치 정보(움직임 벡터)(MV)의 내에서, 미리 결정된 수단으로 복수의 예측 모드 추정치 후보를 취득한다.
이 때, 예측 모드 후보 취득부(413)는, 예측 모드 후보 한정부(412)로부터 입력되는 한정 정보에 따라, 예측 모드 추정치 후보의 취득이 제한된다. 예측 모드 후보 한정부(412)는, 에지 벡터 판정부(321)에 의한 에지 검출 처리의 결과에 의거하여, 예측 모드 후보의 수, 또는, 연산 범위를 한정하는 한정 정보를 생성하여, 예측 모드 후보 취득부(413)에 출력한다. 예측 모드 후보 취득부(413)는, 한정된 수의 예측 모드 추정치 후보를 예측 모드 저장 메모리(411)로부터 취득한다.
예측 모드 추정부(323)는, 한정된 수의 예측 모드 추정치 후보 중에서, 에지 벡터 판정부(321)로부터 출력되는 에지 벡터 정보에 의거하여, 예측 모드 추정치(MPM)를 결정하고, 결정된 예측 모드 추정치(MPM)를 출력한다. 가산부(422)는, 차분 예측 모드치(DMD)와 예측 모드 추정치(MPM)를 가산한 결과를, 부호화 모드 정보(SMD)로서 출력한다.
이와 같이, 예측 모드 복원부(324)는, 모드 정보의 일례인 부호화 예측 모드 관련 신호(SSMD)가 플래그 정보인 경우, 추정 예측 모드(예측 모드 추정치(MPM))를 선택 예측 모드(부호화 모드 정보(SMD))로서 결정하고, 추정 예측 모드와 선택 예측 모드의 차분을 나타내는 차분 정보(차분 예측 모드치(DMD))인 경우, 차분과 추정 예측 모드를 가산함으로써 선택 예측 모드를 복원한다.
또한, 에지 벡터 판정부(321)의 상세한 구성과, 예측 모드 추정부(323)의 동작에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.
에지 벡터 판정부(321)는, 상술한 바와 같이, 에지 검출부(401)와, 방향 판정부(402)와, 놈 판정부(403)와, 에지 벡터 저장 메모리(404)를 구비한다.
에지 검출부(401)는, 이미 복호된 화상 신호(LD)를 읽어내고, 읽어낸 화상에 포함되는 에지를 검출한다. 구체적인 에지 검출 처리는, 에지 검출부(201)와 동일하다.
방향 판정부(402)는, 에지 검출부(401)에 의해 검출된 에지의 방향이, 예측 모드 추정 대상의 블록을 가리키고 있는지 여부를 판정한다. 구체적인 에지의 방향 판정 처리는, 방향 판정부(202)와 동일하다.
놈 판정부(403)는, 에지 검출부(401)에 의해 예측 모드 추정의 대상 블록을 가리키고 있다고 판정된 에지의 놈을 산출하고, 산출된 놈이 미리 정해진 역치보다 큰지 여부를 판정한다. 또한, 이 때에 이용되는 역치는, 부호화 시의 놈 판정 처리에 이용된 역치와 같은 역치인 것이 바람직하다. 따라서, 역치가 장치에 고유의 값이 아닌 경우는, 부호화 장치로부터 송신된다. 구체적인 놈 판정 처리는, 놈 판정부(203)와 동일하다.
에지 벡터 저장 메모리(404)는, 놈 판정부(403)에 의해 에지로 판정된 에지의 위치 정보와 에지 벡터를 저장하는 메모리이다. 예측 모드 후보 한정부(412)는, 에지 벡터 저장 메모리(404)에 저장된 에지 벡터에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다. 또한, 예측 모드 추정부(323)는, 대상 블록의 예측 모드를 추정할 때에, 에지가 검출되었는지 여부에 따라, 예측 모드 후보 취득부(413)로부터 얻어지는, 예측 모드 추정치 후보로부터의 예측 모드 추정치를 결정한다.
여기에서, 예측 모드 추정부(323)가, 에지 벡터 판정부(321)에 의해 검출된 에지에 의거하여, 한정된 수의 예측 모드 후보 중에서 예측 모드 추정치를 결정하는 처리에 대해서 설명한다.
구체적으로는, 에지 벡터의 놈이 역치 이하인 경우, 즉, 에지가 검출되지 않는 경우에는, 예측 모드 추정부(323)는, 예측 모드 후보 취득부(413)로부터 출력되는, 한정된 수의 예측 모드 후보로부터, 종래와 마찬가지로 미리 정해진 방법으로 결정된다. 미리 정해진 방법이란, 인트라 예측 모드 추정치에 대해서는, H. 264 영상 부호화 규격으로 정해지는, 주위 블록의 예측 모드 중 작은 부호화 모드 번호를 가지는 모드의 번호를 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정한다. 한편, 인터 부호화 모드에 있어서의 위치 정보 예측값에 대해서는, H. 264 영상 부호화 규격으로 정해지는, 주위 블록의 위치 정보에 대하여, 중앙값을 곱한 값을 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정한다.
에지 벡터(또는, 구배 벡터)의 놈이 역치보다 큰 경우, 즉, 에지가 검출된 경우, 예측 모드 추정부(323)는, 인트라 예측 모드 추정치에 대하여, 예측 모드 후보 취득부(413)로부터 출력되는, 한정된 수의 예측 모드 후보로부터, 최대의 놈을 가지는 에지에 속하는 주위 블록의 예측 모드의 번호를 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정한다. 인터 부호화 모드에 있어서의 위치 정보 추정치에 대해서는, 마찬가지로 최대의 놈을 가지는 에지에 속하는 주위 블록의 위치 정보값을 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정한다.
또한, 예측 모드 추정부(323)는, 에지 이외의 정보에 의거하여 예측 모드 추정치(MPM)를 결정해도 된다. 예를 들면, 에지의 유무에 관계없이, 예측 모드 추정부(323)는, 종래와 같이 , 주위 블록의 예측 모드 중 작은 부호화 모드 번호를 가지는 모드의 번호를 예측 모드 추정치(MPM)로서 결정해도 된다.
다음에, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)의 동작에 대해서 설명한다.
도 12는, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)의 동작의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
우선, 에지 벡터 판정부(321)는, 에지 검출 처리를 행한다(S201). 대상 블록의 주위에 위치하는, 이미 생성된 복호 블록에 포함되는 에지를 검출한다. 에지 검출 처리의 구체적인 동작에 대해서는, 후에 설명한다.
에지 검출 처리에 의해 에지가 검출된 경우(S201에서 Yes), 후보 한정부(322)는, 검출된 에지에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다(S202). 예를 들면, 후보 한정부(322)는, 검출된 에지의 각도(즉, 방향), 또는, 에지가 검출된 화소 위치에 의거하여, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄인다.
그리고, 예측 모드 추정부(323)는, 줄여진 수의 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정한다(S204). 또한, 에지 검출 처리에 의해 에지가 검출되지 않은 경우(S203에서 No), 예측 모드 추정부(323)는, 모든 수의 예측 모드 후보 중에서 추정 예측 모드를 결정한다.
다음에, 예측 모드 복원부(324)는, 예측 모드 추정부(323)에 의해 결정된 추정 예측 모드와 모드 정보에 의거하여, 선택 예측 모드를 복원한다(S205). 구체적으로는, 모드 정보가, 선택 예측 모드와 추정 예측 모드가 일치하는 것을 나타내는 플래그인 경우는, 예측 모드 복원부(324)는, 추정 예측 모드를 선택 예측 모드로서 복원한다.
또한, 모드 정보가, 플래그가 아닌 경우는, 모드 정보에 포함되는 정보와 추정 예측 모드에 의거하여 선택 예측 모드를 결정한다. 예를 들면, 모드 정보가, 추정 예측 모드와, 부호화 시에 이용된 예측 모드의 차분 정보를 포함하는 경우, 당해 차분 정보와 추정 예측 모드를 가산함으로써, 선택 예측 모드를 복원한다.
그리고, 복호부(310)는, 복원된 선택 예측 모드를 이용한 예측에 따라, 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성한다(S206).
이상과 같이, 본 실시의 형태의 화상 복호 장치(300)는, 대상 블록의 추정치를 결정할 때에, 에지 검출의 결과에 따라서 예측 모드 후보의 수를 한정하고, 한정한 수의 예측 모드 후보 중에서 추정치를 결정한다. 그리고, 결정된 추정치와, 대상 블록의 차분 모드 정보를 가산함으로써, 실제로 복호할 때에 이용하는 예측 모드를 결정한다.
이하에서는, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100) 및 화상 복호 장치(300)의 각각에 공통되는 동작에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 에지 검출 처리(S103 및 S201)와, 당해 에지 검출 처리의 결과에 의거한 예측 모드 후보의 한정 처리(S105 및 S203)와, 예측 모드의 추정 처리(S106 및 S204)에 대해서 설명한다.
우선, 에지 검출 처리에 대해서 도 13을 이용하여 설명한다. 도 13은, 본 실시의 형태의 에지 검출 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 이하에서는, 화상 부호화 장치(100)가 실행하는 에지 검출 처리(S103)에 대해서 설명한다.
에지 검출 처리는, 구배를 산출하기 위해서 고려되는 모든 화소(예를 들면, 도 7a의 좌측 아래로 기울어지는 방향으로 빗금친 화소)에 대하여 실행되므로, 에지 검출부(201)는, 구배를 산출하는 처리의 대상이 되는 화소를 선택하고, 선택한 화소의 화소 위치를 설정한다(S301).
에지 검출부(201)는, 대상 화소 위치의 구배 벡터를 (식 2)의 소벨 연산자를 적용함으로써 산출한다(S302). 그리고, 에지 검출부(201)는, 산출한 구배 벡터에 직교하는 에지 벡터를 산출하고, 산출한 에지 벡터의 방향을 검출한다(S303). 또한, 에지 벡터의 놈은, 예를 들면, 구배 벡터의 놈과 같다.
다음에, 방향 판정부(202)는, 산출된 구배가 대상 블록을 가로지르는 에지를 나타내는지 여부, 즉, 구배 벡터에 직교하는 에지 벡터가 예측의 대상 블록을 가리키고 있는지 여부를 판정한다(S304). 또한, 에지 벡터가 대상 블록을 가리키고 있다는 것은, 에지 벡터의 연장선이 대상 블록을 통과하는 것이다.
에지 벡터가 예측의 대상 블록을 가리키지 않는 경우이며(S304에서 No), 또한, 다음의 화소가 있는 경우(S305에서 Yes), 처리는, 다음 화소로 진행된다. 즉, 다음의 화소를 새로운 대상 화소로 하여, 대상 화소 위치의 설정(S301)으로부터 반복된다.
에지 벡터가 예측의 대상 블록을 가리키고 있는 경우에는(S304에서 Yes), 놈 판정부(203)는, 구배 벡터의 놈을 산출한다(S306). 그리고, 놈 판정부(203)는, 산출된 놈이 미리 정해진 역치보다 큰지 여부를 판정한다(S307).
산출된 놈이 역치 이하인 경우(S307에서 No), 또한, 다음의 화소가 있는 경우(S305에서 Yes), 처리는 다음의 화소로 진행된다. 즉, 다음의 화소를 새로운 대상 화소로 하여, 대상 화소 위치의 설정(S301)으로부터 반복된다.
산출한 놈이 역치보다 클 경우에는(S307에서 Yes), 놈 판정부(203)는, 산출한 놈이, 전에 결정된 모든 구배 벡터 중 최대 놈을 가지는 구배 벡터의 놈보다 큰지 여부를 판정한다(S308). 산출된 놈이 최대 놈보다 클 경우는(S308에서 Yes), 당해 구배 벡터를, 새로운 최대 벡터로서 설정한다(S309).
그리고, 산출된 놈과 최대 놈의 비교 결과에 관계없이, 놈 판정부(203)는, 화소의 벡터와 위치를 에지 벡터 저장 메모리(204)에 저장한다(S310). 이 때, 메모리에 저장하는 화소의 벡터는, 에지 벡터인 것이 바람직하다. 또한, 메모리는, 예를 들면, 놈 판정부(203)의 내부에 구비하는 메모리여도 된다.
그리고, 다음의 화소가 있는 경우(S305에서 Yes), 처리는 다음의 화소로 진행된다. 즉, 다음의 화소를 새로운 대상 화소로 하여, 대상 화소 위치의 설정(S301)으로부터 반복된다.
이상과 같이 하여, 대상 블록(대상 블록(10))의 주위에 위치하는 주위 블록(주위 블록(50))에 포함되는 화소이며, 에지 검출 처리의 대상이 되는 모든 화소(도 7a의 좌측 아래로 기울어지는 방향으로 빗금친 화소)에 대하여, 에지 검출 처리가 실행되고, 에지가 검출된 화소의 위치와, 그 에지 벡터가 메모리에 저장된다.
또한, 상술의 에지 검출 처리를 화상 복호 장치(300)가 실행하는 경우도 동일하다. 구체적으로는, 에지 검출부(201), 방향 판정부(202), 놈 판정부(203) 및 에지 벡터 저장 메모리(204)의 각각이 행하는 처리를, 에지 검출부(401), 방향 판정부(402), 놈 판정부(403) 및 에지 벡터 저장 메모리(404)가 각각 실행한다.
이어서, 본 실시의 형태의 추정부(140) 및 복원부(320)의 동작에 대해서 도 14를 이용하여 설명한다. 구체적으로는, 추정부(140) 및 복원부(320)가 행하는 예측 모드의 추정 처리에 대해서 설명한다.
도 14는, 본 실시의 형태의 추정부(140) 및 복원부(320)가 행하는 예측 모드의 추정 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 구체적으로는, 도 14는, 예측 모드 후보의 수를 한정함으로써, 연산 처리량을 삭감하고, 또한 적절한 예측 모드 추정치를 결정하는 처리를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 이하에서는, 화상 부호화 장치(100)가 구비하는 추정부(140)가 실행하는 처리에 대해서 설명한다.
우선 처음에, 도 13의 에지 검출 처리가, 에지 검출부(201), 방향 판정부(202), 놈 판정부(203) 및 에지 벡터 저장 메모리(204)에 의해 실행된다(S401). 다음에, 예측 모드 추정부(143)는, 적어도 1개의 에지 벡터가 저장되어 있는지, 즉, 대상 블록을 가리키는 에지에 대응하는 방향에서 역치보다 큰 놈을 가지는 벡터가 있는지 여부를 판정한다(S402).
또한, 단계 S401 및 S402는 각각 도 8에 도시하는 단계 S103 및 S104에 상당한다.
에지 벡터가 1개도 저장되어 있지 않은 경우, 즉, 에지가 검출되지 않은 경우(S402에서 No), 예측 모드 추정부(143)는, 종래의 예측 모드 추정치 결정 방법에 의해 예측 모드의 추정치를 결정한다(S403). 여기에서, 종래의 예측 모드 추정치 결정 방법은, 주위 블록의 예측 모드로부터 소정의 방법으로 예측 모드 추정치를 결정하는 방법이다.
적어도 1개의 에지 벡터가 저장되어 있는 경우, 즉, 에지가 검출된 경우(S402에서 Yes), 에지 벡터 판정부(141)는, 에지 각도 산출 처리를 행함으로써, 에지의 각도를 산출한다(S404). 에지 각도 산출 처리의 구체적인 동작에 대해서는, 도 16을 이용하여 후에 설명한다.
예측 모드 후보 한정부(212)는, 산출한 에지의 각도와, 미리 결정된 방향 예측 모드의 각도를 비교하여, 각도가 가장 가까운 2개의 방향 예측 모드를 선택하고, 선택한 2개의 방향 예측 모드를 나타내는 정보를, 한정 정보로서 예측 모드 후보 취득부(213)에 출력한다(S405). 여기서, 각도가 가장 가까운 2개의 방향 예측 모드는, 예를 들면, 도 15a에 나타내는 바와 같이, 산출된 에지 벡터의 각도가, 수평으로부터 우측 아래쪽 방향에 대하여 10도 기울어 있는 경우이며, H. 264 규격의 방향 예측 모드와 비교할 경우는, 도 1b에서 나타내는 예측 모드 번호, 1과 6이, 2개의 방향 예측 모드로서 출력된다.
이와 같이, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 8개의 방향 예측 모드를 2개의 방향 예측 모드에 한정함으로써, 예측 모드 후보의 수를 줄인다. 또한, 2개의 방향 예측 모드에 한정하지 않고, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 8개보다 적게 하면 된다. 즉, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 검출된 에지의 방향으로부터 가장 멀리 떨어진 방향의 방향 예측 모드를 후보로부터 제외함으로써, 복수의 예측 모드 후보의 수를 적게 하면 된다.
또한, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 에지가 검출된 블록의 위치에 의거하여, 예측 모드 후보를 한정해도 된다. 구체적으로는, 도 1b에 나타내는 예측 모드 중, 예측 모드 번호 8은 대상 블록의 좌측의 주변 블록으로부터의 예측이며, 예측 모드 번호 3은 대상 블록의 상측의 주변 블록으로부터의 예측이다. 예를 들면, 도 15b에 나타내는 바와 같이, 에지 검출 처리에 있어서 검출된 에지 벡터 중, 상측의 주변 블록에 속하는 에지 벡터가 많을 경우에는, 상측의 주변 블록으로부터의 예측인, 예측 모드 번호 3, 7, 0, 5, 4, 6으로 한정해도 된다. 또한, 마찬가지로 좌측의 블록에 속하는 에지 벡터가 많을 경우에는, 좌측의 주변 블록으로부터의 예측인, 예측 모드 번호 5, 4, 6, 1, 8로 한정해도 된다.
예측 모드 추정부(143)는, 예측 모드 후보 취득부(213)로부터, 한정된 예측 모드, 즉, 에지 벡터의 각도에 가까운 2개의 방향 예측 모드와, 미리 정해진 방향 예측 모드 이외의 예측 모드 후보(예를 들면, 에지 예측 모드 등) 중에서, 예측 모드 추정치를 결정한다(S406).
이상은, 화상 부호화 장치(100)에서의 예측 모드 추정치를 결정하는 처리에 대한 설명인데, 화상 복호 장치(300)에 대해서도, 화상 부호화 장치(100)와 동일한 처리가 된다. 에지 벡터 판정부(141), 예측 모드 후보 한정부(212), 예측 모드 저장 메모리(211), 예측 모드 후보 취득부(213) 및 예측 모드 추정부(143)의 각각이 실행하는 처리가, 에지 벡터 판정부(321), 예측 모드 후보 한정부(412), 예측 모드 저장 메모리(411), 예측 모드 후보 취득부(413) 및 예측 모드 추정부(323)에 의해 실행된다.
여기에서, 예측 모드 후보로부터 예측 모드 추정치를 결정하는 방법의 일례를 설명한다. 예를 들면, 예측 모드 후보로서, 모든 예측 모드로 하고, 판정 영역으로는, 대상 블록의 상부, 좌측 부분에 있는 주위 블록으로 한다. 예측 모드 추정부(143)는, 판정 영역의 블록에 대하여, 모든 예측 모드에서 취할 수 있는 예측 블록을, 주위의 블록을 이용함으로써 생성하고, 생성된 예측 블록과, 예측 블록에 대응하는 부호화 및 복호가 끝난 복호 블록의 차분을 산출한다. 그리고, 예측 모드 추정부(143)는, 산출한 차분이 가장 작아지는 예측 블록을 생성한 예측 모드를, 예측 모드 추정치로서 결정한다.
이는, 화상의 공간 연속성으로부터 주위 블록의 결과로부터 대상 블록의 결과를 예측하는 방법인데, 처리량은 매우 많다. 여기에서, 도 14에 도시한 예측 모드 후보 한정부(212)에 의해, 예측 모드의 후보수를 한정함으로써, 처리량을 삭감할 수 있고, 또한, 에지의 연속성으로부터, 화상의 공간 연속성이 강한 영역만을 이용하여 대상 블록의 예측 모드 추정치를 결정할 수 있으므로, 정밀도의 향상을 기대할 수 있다.
이어서, 에지 검출 결과에 의거하여, 검출된 에지의 각도를 산출하는 처리에 대해서 설명한다. 에지의 각도 산출 처리의 개요는 이하와 같다.
주위 블록에 포함되는, 구배의 산출 처리의 대상이 되는 화소마다, 구배가 산출되고, 에지 벡터 판정부(141)는, 최대 놈을 가지는 벡터와, 최대 놈을 가지는 벡터가 얻어진 화소에 인접하는 화소의 벡터를 이용하여 에지의 각도를 산출한다. 구체적으로는, 인접 화소의 각각에 대하여, 대응하는 에지 벡터(또는 구배 벡터)의 놈과, 최대 벡터의 놈을 비교한다.
인접 화소의 에지 벡터의 놈이, 최대 벡터의 놈의 50%보다 큰 경우에만, 당해 인접 화소의 에지 벡터를 이용하기 때문에 에지 벡터 저장 메모리(204)에 저장한다. 그리고, 에지 벡터 판정부(141)는, 메모리에 저장된 최대 벡터와 주위 벡터의 각각의 각도의 평균을, 에지 방향의 각도α로서 산출한다. 구체적으로는, 이하의 도 16에 도시하는 플로우차트에 따라서 실행된다.
도 16은, 본 실시의 형태에 있어서 에지의 각도를 산출하는 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 에지의 각도 산출 처리는, 도 13을 이용하여 설명한 에지 검출 처리의 결과에 의존한다. 도 13에 도시하는 에지 검출 처리를 행한 결과, 역치보다 크다고 판정된 1개 이상의 에지 벡터와 대응하는 화소의 위치가, 에지 벡터 저장 메모리(204)에 저장된다.
놈 판정부(203)는, 에지 검출 처리에서 검출된 최대 에지 벡터의 각도를 산출하여, 에지 벡터 저장 메모리(204)에 저장한다(S501). 그리고, 이하의 처리는, 최대 에지 벡터가 산출된 화소에 인접하는 모든 화소에 대하여 실행된다(S502). 즉, 놈 판정부(203)는, 최대 에지 벡터가 검출된 화소에 인접하는 화소 중, 1개의 화소의 위치를 대상 화소 위치에 설정하여, 이하의 처리를 행한다.
다음에, 놈 판정부(203)는, 대상 화소 위치에 대응하는 에지 벡터가 에지 벡터 저장 메모리(204)에 저장되어 있는지 여부를 판정한다(S503). 즉, 놈 판정부(203)는, 역치보다 큰 놈을 가지고, 또한, 대상 블록을 나타내는 에지 벡터가 저장되어 있는지 여부를 판정한다.
에지 벡터가 저장되어 있는 경우(S503에서 Yes), 놈 판정부(203)는, 이 에지 벡터의 놈을 산출한다(S504). 그리고, 놈 판정부(203)는, 산출된 놈과 최대 에지 벡터의 놈을 비교한다(S505). 산출된 놈이 최대 놈의 50%보다 클 경우(S505에서 Yes), 놈 판정부(203)는, 대상 화소 위치의 에지 벡터의 각도를 산출하고, 산출한 각도를 에지 벡터 저장 메모리(204)에 저장한다(S506).
이상의 처리(S503∼S506)를 모든 대상 화소 위치에 대하여 실행한다. 다음의 화소가 없는 경우, 즉, 모든 대상 화소 위치에 대하여 처리가 종료한 경우(S507에서 No), 놈 판정부(203)는, 에지 벡터 저장 메모리(204)에 저장된 각도를 평균함으로써, 에지의 각도를 산출한다 (S508).
또한, 도 16에 도시하는, 검출한 에지의 각도를 결정하는 상술의 처리는, 단순한 예시이다. 본 발명은, 에지를 검출하거나, 또는, 그 방향을 결정하는 어떠한 특정한 방법에도 한정되지 않는다. 예를 들면, 에지의 각도는, 최대 에지 벡터만의 방향으로부터 결정되어도 된다. 혹은, 보다 많은 또는 보다 적은 수의 근접하는 벡터, 또는, 에지에 따른 다른 벡터의 방향으로부터 결정되어도 된다. 또한, 메모리에 저장하는 벡터는 에지 벡터인 것으로 했는데, 구배 벡터여도 된다.
여기에서, 에지 벡터에 의거하지 않는 종래의 예측 모드 추정치를 결정하는 방법에 대해서, 일례를 들어 설명한다. 종래는, 인트라 부호화의 인트라 예측 모드에 대한 예측 모드 추정치의 경우, 주위 블록의 예측 모드를 나타내는 번호 중, 작은 번호의 예측 모드의 번호를 예측 모드 추정치로서 결정한다. 한편, 인터 부호화의 위치 정보에 대한 예측 모드 추정치의 경우, 주위 블록의 위치 정보 중, 같은 참조 프레임 상의 위치 정보를 나타내고 있는 주위 블록을 취출하고, 복수의 주위 블록의 위치 정보의 값에 대하여, 중앙값을 산출하고, 산출한 중앙값을 예측 모드 추정치로서 결정한다. 또한, 본 발명에서는, 에지 벡터에 의거하지 않는 예측 모드 추정치의 결정 방법에 대해서는, 이에 한정되지 않는다.
이하에서는, 예측 모드 추정치에 대해서, 더욱 상세를 설명한다. 예를 들면, (식 1)로 나타내는 라그랑주 비용 함수(J)를 이용하여, 저비트 레이트로 부호화하는 경우, 양자화 파라미터(QP)가 커지기 때문에, 라그랑주 승수도 커진다. 이 때문에, (식 1)의 R, 즉, 부호화하는데 이용되는 비트 레이트가, 라그랑주 비용 함수(J)에 대하여 상대적으로 중요해진다. 즉, 부호화 변형(D)보다도 비트 레이트(R)(부호량)가 중시된다.
따라서, (식 1)에 나타내는 비용 함수를 고려한 부호화를 행할 경우, 인트라 부호화 시는, 실제의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드가, 인트라 예측 모드의 추정치와 같아지도록, 부호화 모드의 선택이 행해진다. 왜냐하면, 인트라 예측 모드의 추정치와 인트라 예측 모드가 같으면, 비트 스트림 내에는, 인트라 예측 모드가 인트라 예측 모드 추정치와 동일한 것을 나타내는 플래그만으로 되기 때문에, 발생하는 부호량이 작기 때문이다. 이 때문에, 인트라 예측 모드의 추정치와 동일한 인트라 예측 모드로, 부호화 왜곡(D)을 작게 할 수 있는 것이, 저비트 레이트로 부호화하는 경우에 중요해진다.
여기에서, 본 실시의 형태에서는, 에지 정보를 이용하여, 예측 모드 추정치를 결정하기 위한 후보가 되는 예측 모드 후보의 수를 적게 한다. 이에 따라, 예측 모드 추정치와, 실제로 예측에 이용된 예측 모드가 동일해질 가능성을 높일 수 있고, 부호량을 삭감할 수 있다. 또한, 예측 모드 후보의 수를 적게 함으로써, 처리량을 삭감할 수 있다.
또한, 에지 정보를 이용하여 대상 블록과 주위 블록의 상관성을 판정하고, 상관성이 높은 주위 블록의 예측 모드를 이용함으로써, 인트라 예측 모드의 추정치와 동일한 인트라 예측 모드로, 부호화 왜곡(D)을 작게 할 수 있고, 저비트 레이트인 경우에도 부호화 왜곡을 억제할 수 있다.
한편, 마찬가지로 인터 부호화 시는, 실제의 인터 예측에 이용되는 위치 정보가, 위치 정보의 추정치와 동일해지도록 움직임 검출이 행해진다. 이 경우도 마찬가지로, 에지 정보를 이용하여 대상 블록과 주위 블록의 상관성을 판정하고, 상관성이 높은 주위 블록의 위치 정보를 이용하거나, 또는, 가중도를 매김으로써, 위치 정보의 추정치와 동일하거나, 또는, 가까운 위치 정보로, 부호화 왜곡(D)을 작게 할 수 있고, 저비트 레이트인 경우에도 부호화 왜곡을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 화상 부호화 장치, 화상 복호 장치 및 대응하는 방법에 대해서, 실시의 형태에 의거하여 설명했는데, 본 발명은, 이들 실시의 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 당해 실시의 형태에 실시한 것도, 본 발명의 범위 내에 포함된다.
예를 들면, 본 실시의 형태에 의하면, 소벨 연산자를 이용하여 구배를 산출함으로써, 에지의 검출을 행했다. 그러나, 본 발명은, 이 점에는 한정되지 않는다. 그 대신, 검출된 에지의 방향성이 산출되면, 어떠한 에지 검출 툴이 이용되어도 된다. 소벨 연산자는, 가능한 에지 검출 기술의 일례에 지나지 않는다. 예를 들면, (식 3)에 나타내는 프리윗(Prewitt) 연산자를 이용해도 된다.
Figure pct00003
또한, 로우 패스 필터(LPF:Low Pass Filter) 처리를 행한 블록에 대하여 구배를 산출해도 된다. 구체적으로는, 로우 패스 필터를 구성하는 필터 계수와 소벨 연산자 또는 프리윗 연산자를 집어넣은 연산자를 이용하여 구배를 산출할 수 있다.
따라서, 예를 들면, 본 실시의 형태에서는, 에지 검출부(201 또는 401)는, 소벨 연산자만, 프리윗 연산자만, 소벨 연산자와 로우 패스 필터의 합성 필터, 또는, 프리윗 연산자와 로우 패스 필터의 합성 필터의 4종류 중에서 선택하여, 구배를 산출해도 된다. 어떠한 필터를 선택할지는, 예를 들면, 외부로부터의 사용자의 지시, 또는, 대상 픽처의 특징에 의거하여 결정된다. 예를 들면, 대상 픽처에 많은 노이즈가 포함될 경우, 즉, 대상 픽처가 평탄한 화상이 아닌 경우는, 로우 패스 필터를 포함하는 필터를 이용한다.
또한, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100) 또는 화상 복호 장치(300)에서는, 놈 판정부(203 또는 403)는, 미리 정해진 역치를 이용하여 놈의 판정을 행한 것에 대해서, 시퀀스, 픽처, 슬라이스, 또는, 블록 단위로 역치를 결정해도 된다. 또한, 이 경우, 결정한 역치를 비트 스트림에 포함시킴으로써 복호기측에 전송할 필요가 있다. 예를 들면, 역치를 결정하는 단위에 따라, 시퀀스 파라미터 세트(SPS), 픽쳐 파라미터 세트(PPS), 또는, 슬라이스 헤더(SH) 등에 역치를 나타내는 정보가 포함된다.
또한, 상술한 것과 같이, 복수의 예측 모드 후보에는, 비특허문헌 2에서 이용되고 있는 에지 예측 모드가 포함되어 있어도 된다. 에지 예측 모드란, 검출된 에지의 방향으로 주변 블록의 화소치를 내삽 또는 외삽함으로써, 인트라 예측을 행하는 인트라 예측 모드의 1개이다. 이 에지 예측 모드에 대해서도, 적합한 예측 모드의 추정치 결정을 행할 수 있다. 여기서 설명하는 예측 모드 추정치의 결정 방법은, 인트라 부호화 모드의 경우이다. 예측 모드 추정부(143)는, 에지 검출 처리에 의해 에지 검출되고, 에지가 검출되지 않으면, 종래의 예측 모드 추정치 결정 방법에 의해, 예측 모드 추정치를 결정한다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 에지의 방향(각도), 또는, 에지가 검출된 화소를 포함하는 블록의 위치에 의거하여, 예측 모드 후보의 수를 줄였는데, 2개 이상의 에지가 검출된 경우는, 당해 2개 이상의 에지의 편차 정도에 의거하여, 예측 모드의 수를 줄여도 된다. 편차 정도는, 예를 들면, 에지 벡터의 분산치이다.
예를 들면, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 에지가 검출되고, 또한, 2개 이상의 에지 벡터가 저장되어 있으면, 저장된 에지 벡터의 분산값을 산출한다. 분산값이 미리 정해진 역치보다 작으면, 에지 방향은 날카로운 에지가 있는 것으로서, 예를 들면, 8개의 방향 예측 모드를 예측 모드 후보로부터 제외함으로써, 에지 예측 모드를 포함하는 예측 모드 후보로 한정한다.
한편, 분산값이 역치보다도 크면, 도 16에서 설명한 에지 각도의 산출 처리를 행하고, 산출된 에지 각도에 가장 가까운 각도의 미리 결정된 방향 예측 방식(H. 264 규격 방식의 경우, 도 1b에서 나타낸 8개의 방향 예측 모드)의 2개를 포함하는 예측 모드 후보로 한정한다. 또한, 에지가 1개인 경우에도, 날카로운 에지가 있는 것으로서, 에지 예측 모드를 포함하는 예측 모드 후보로 한정한다.
구체적으로는, 이하의 도 17에 나타내는 플로우차트에 따라서 실행된다.
우선 처음에, 도 13의 에지 검출 처리가, 에지 검출부(201), 방향 판정부(202), 놈 판정부(203) 및 에지 벡터 저장 메모리(204)에 의해 실행된다(S601). 다음에, 예측 모드 추정부(143)는, 적어도 1개의 에지 벡터가 저장되어 있는지, 즉, 대상 블록을 가리키는 에지에 대응하는 방향에서 역치보다 큰 놈을 가지는 벡터가 있는지 여부를 판정한다(S602).
에지 벡터가 1개도 저장되어 있지 않은 경우, 즉, 에지가 검출되지 않은 경우(S602에서 No), 예측 모드 추정부(143)는, 종래의 예측 모드 추정치 결정 방법에 의해 예측 모드의 추정치를 결정한다(S603).
적어도 1개의 에지 벡터가 저장되어 있는 경우, 즉, 에지가 검출된 경우(S602에서 Yes), 예측 모드 추정부(143)는, 저장된 에지 벡터에 대하여, 편차정도의 일례인 분산값을 산출한다(S604). 그리고, 벡터를 X성분, Y성분으로 분해하고, 각각의 크기에 대하여 분산값의 합을 산출한다.
산출된 분산값이, 미리 결정된 역치보다도 작은 경우(S605에서 No), 에지 방향에 의한 인트라 예측 모드를 예측 모드 추정치로서 결정한다(S606). 또한, 에지 벡터가 1개밖에 저장되지 않은 경우, 분산값은 0이 되기 때문에, 항상 에지 방향에 의한 인트라 예측 모드가 예측 모드 추정치로서 결정된다.
한편, 분산값이, 미리 결정된 역치보다도 큰 경우(S605에서 Yes), 에지 벡터 판정부(141)는, 도 16의 에지 각도 산출 처리를 행함으로써, 에지의 각도를 산출한다(S607). 그리고, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 당해 분산값과 에지의 각도에 의거하여 예측 모드 후보를 한정한다(S608). 예를 들면, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 복수의 예측 모드 후보 중에서, DC 예측 모드와 2개의 방향 예측 모드로 예측 모드 후보를 한정한다. 2개의 방향 예측 모드는, 산출된 에지의 각도에 가장 가까운 2개의 방향 예측 모드이다.
그리고, 예측 모드 추정부(143)는, 한정된 예측 모드 후보 중에서 예측 모드 추정치를 결정한다(S609).
또한, 분산값이 크다는 것은, 주위 블록에는 다양한 방향 및 크기의 에지가 포함되어 있는 것을 나타낸다. 이 때문에, 한쪽 방향을 이용하는 방향 예측 모드 및 에지 예측 모드가 아니라, 화소치의 평균을 이용하는 DC 예측 모드를 예측 모드 후보에 포함시키고 있다.
이상은, 화상 부호화 장치(100)에서의 예측 모드 추정치를 결정하는 처리에 대한 설명인데, 화상 복호 장치(300)에 대해서도, 화상 부호화 장치(100)와 동일한 처리가 된다. 에지 벡터 판정부(141), 예측 모드 후보 한정부(212), 예측 모드 저장 메모리(211), 예측 모드 후보 취득부(213) 및 예측 모드 추정부(143)의 각각이 실행하는 처리가, 에지 벡터 판정부(321), 예측 모드 후보 한정부(412), 예측 모드 저장 메모리(411), 예측 모드 후보 취득부(413) 및 예측 모드 추정부(323)에 의해 실행된다.
또한, 편차 정도의 일례인 분산값의 산출(S604)에 대해서는, 다른 방법을 취해도 된다. 예를 들면, 저장된 모든 벡터에 대하여, 에지의 각도를 산출하고, 모든 벡터의 에지 각도의 평균치를 비교하여, 각도가 가장 떨어져 있는 벡터와의 차, 즉, 각도의 차에 대하여, 역치 비교(S605)를 행해도 된다.
이 방법을 이용하면, 도 17의 방법과 비교하여, 1개의 벡터가 크게 평균과 다른 경우에, 에지 방향에 의한 인트라 예측인 에지 예측 모드를 예측 모드 추정치로 선택하지 않는다. 왜냐하면, 1개의 벡터가 크고 별도의 각도를 향하고 있는 경우에는, 날카로운 에지에 대하여 효과가 높은 에지 방향에 의한 인트라 예측에서는, 부호화 효율은 높아지지 않기 때문이다. 이에 따라, 1개의 벡터가 크고 별도의 각도를 향하고 있는 경우에 대하여, 보다 적합한 예측 모드 추정치의 결정을 할 수 있다.
이 방법을 이용함으로써, 에지의 방향으로부터 방향 예측 모드를 예측할 수 있으므로, 예측 모드 추정치의 추정 정밀도의 향상을 더욱 기대할 수 있다.
또한, 부호화 방식이, 에지 방향을 이용한 인트라 예측 모드를 포함하지 않는 경우에는, 분산치의 값에 상관없이, 에지 각도를 산출하고, 미리 정해진 방향 예측 방식의 1개를 예측 모드 추정치로서 결정해도 된다. 또한, 에지가 검출되지 않는 경우에는, 대상 블록이 평탄하다고 가정할 수 있으므로, 종래의 예측 모드 추정치 결정 방법을 이용하지 않고, 주변 블록의 평균치를 예측 블록으로서 이용하는 DC 모드를 예측 모드 추정치로서 결정해도 된다. 이와 같이 함으로써, 처리량을 저감할 수 있고, 또한 주변 블록의 특징을 예측 모드 추정치의 결정에 이용하고 있으므로, 부호화 왜곡의 저감도 기대할 수 있다.
또한, 예측 모드 추정치를 결정하기 위해서 이용하는 처리 영역을 한정함으로써, 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다. 도 18은, 본 실시의 형태의 추정부(140) 및 복원부(320)가 행하는 예측 모드의 추정 처리의 다른 일례를 나타내는 플로우차트이다. 구체적으로는, 도 18은, 예측 모드 후보로부터 예측 모드 추정치를 결정하는데 이용하는 처리 영역을 한정함으로써, 연산 처리량을 삭감하고, 또한 적절한 예측 모드 추정치를 결정하는 처리를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 이하에서는, 화상 부호화 장치(100)가 구비하는 추정부(140)가 실행하는 처리에 대해서 설명한다.
우선 처음에, 도 13의 에지 검출 처리가, 에지 검출부(201), 방향 판정부(202), 놈 판정부(203) 및 에지 벡터 저장 메모리(204)에 의해 실행된다(S701). 다음에, 예측 모드 추정부(143)는, 적어도 1개의 에지 벡터가 저장되어 있는지, 즉, 대상 블록을 나타내는 에지에 대응하는 방향에서 역치보다 큰 놈을 가지는 벡터가 있는지 여부를 판정한다(S702).
또한, 단계 S701 및 S702는 각각, 도 8에 도시하는 단계 S103 및 S104에 상당한다.
적어도 1개의 에지 벡터가 저장되어 있는 경우, 즉, 에지가 검출된 경우(S702에서 Yes), 예측 모드 후보 한정부(212)는, 저장된 에지 벡터가 속하는 블록의 화소 위치를 한정 정보로 하여, 예측 모드 후보 취득부(213)에 출력한다(S703). 예측 모드 추정부(143)는, 예측 모드 후보 취득부(213)로부터, 한정된 영역, 즉, 에지 벡터가 속해 있는 블록 영역을 이용하여, 예측 모드 추정치를 결정한다(S704).
에지 벡터가 1개도 저장되어 있지 않은 경우, 즉, 에지가 검출되지 않은 경우(S702에서 No), 예측 모드 추정부(143)는, 종래의 예측 모드 추정치 결정 방법에 의해 예측 모드의 추정치를 결정한다(S705).
이상과 같이, 예측 모드 후보의 수 그 자체를 한정하지 않고, 판정 영역을 한정해도 된다. 즉, 판정 영역마다 예측 모드 후보가 존재하므로, 판정 영역을 한정함으로써, 예측 모드 후보의 수를 적게 할 수 있다.
이상은, 화상 부호화 장치(100)에서의 예측 모드 추정치를 결정하는 처리에 대한 설명인데, 화상 복호 장치(300)에 대해서도, 화상 부호화 장치와 동일한 처리가 된다. 에지 벡터 판정부(141), 예측 모드 후보 한정부(212), 예측 모드 저장 메모리(211), 예측 모드 후보 취득부(213) 및 예측 모드 추정부(143)의 각각이 실행하는 처리가, 에지 벡터 판정부(321), 예측 모드 후보 한정부(412), 예측 모드 저장 메모리(411), 예측 모드 후보 취득부(413) 및 예측 모드 추정부(323)에 의해 실행된다.
여기에서, 예측 모드 후보로부터 예측 모드 추정치를 결정하는 방법의 일례를 설명한다. 예를 들면, 예측 모드 후보로서 모든 예측 모드로 하고, 판정 영역으로는, 대상 블록의 상부 및 좌측 부분에 있는 주위 블록으로 한다.
예측 모드 추정부(143)는, 판정 영역의 블록에 대하여, 모든 예측 모드로 취할 수 있는 예측 블록을, 주위의 블록을 이용함으로써 더 생성한다. 그리고, 예측 모드 추정부(143)는, 생성된 예측 블록과, 예측 블록에 대응하는 부호화 및 복호가 끝난 복호 블록의 차분을 산출하고, 산출한 차분이 가장 작아지는 예측 블록을 생성한 예측 모드를, 예측 모드 추정치로 결정한다.
이는, 화상의 공간 연속성에서 주위 블록의 결과로부터 대상 블록의 결과를 예측하는 방법인데, 처리량은 매우 많다. 여기서, 도 6에 도시한 예측 모드 후보 한정부(212)에 의해, 도 19a에 도시하는 바와 같이, 에지 벡터가 속해 있는 화소 영역에 전술의 판정 영역을 한정함으로써, 처리량을 삭감할 수 있다. 즉, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 에지가 검출되지 않은 주위 블록을 연산 대상으로부터 제외함으로써, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄일 수 있다.
또한, 에지의 연속성으로부터, 화상의 공간 연속성이 강한 영역만을 이용하여 대상 블록의 예측 모드 추정치를 결정할 수 있으므로, 더욱 정밀도의 향상을 기대할 수 있다.
또한, 예측 모드 후보 한정부(212)는, 최대 놈을 가지는 최대 에지가 검출된 주위 블록으로 연산 대상을 한정함으로써, 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄여도 된다. 최대 에지는, 도 13에 도시하는 플로우차트에 따라서 결정된다.
또한, 검출된 에지 벡터의 방향에 의거하여, 연산 대상인 판정 영역을 한정해도 된다. 예를 들면, 도 19b에 도시하는 바와 같이, 검출된 에지 벡터의 수평 성분이 수직 성분보다 클 경우, 대상 블록(10)의 좌측에 위치하는 주위 블록(즉, 좌측과 좌측 위의 주위 블록)만을 판정 영역으로 해도 된다. 또한, 검출된 에지 벡터의 수직 성분이 수평 성분보다 클 경우, 대상 블록(10)의 상측에 위치하는 주위 블록(즉, 좌측 위, 위쪽, 우측 위의 주위 블록)만을 판정 영역으로 해도 된다.
또한, 본 발명에서는, 에지 검출의 결과로부터, 산출에 이용하는 영역을 한정하는 것을 제외하고, 예측 모드 후보로부터의 예측 모드 추정치의 결정에 관한 산출 방법에 대해서는, 이에 한정하지 않는다.
이상과 같이 하여, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100), 화상 복호 장치(300)는, 에지가 검출되었는지 여부에 따라, 예측 모드 추정치를 결정한다. 즉, 에지가 검출된 경우는, 에지 벡터를 기준으로 예측 모드 추정치를 결정하는 방법에 의해 예측 모드 추정치를 결정하고, 에지가 검출되지 않은 경우는, 종래의 에지 벡터에 의거하지 않고, 예측 모드 후보로부터 예측 모드 추정치를 결정하는 방법에 의해 예측 모드 추정치를 결정한다.
또한, 예측 모드 후보로부터 예측 모드 추정치를 결정하는 방법에 있어서, 결정을 위한 판정 영역을 한정하는 방식(도 18의 플로우차트에서 도시한 방식)과, 후보가 되는 예측 모드의 수를 한정하는 방식(도 14의 플로우차트에서 도시한 방식)을 조합해도 된다. 조합시킴으로써, 한층 더 처리량의 삭감을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 에지 검출의 결과로부터, 산출에 이용하는 영역을 한정하는 것을 제외하고, 예측 모드 후보로부터의 예측 모드 추정치의 결정에 관한 산출 방법에 대해서는, 이에 한정하지 않는다.
본 실시의 형태의 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치는, 화상 및 영상 데이터를 부호화 및 복호할 때에, 대상 블록의 주위에 위치하는 주위 블록에 포함되는 에지를 검출하고, 검출한 에지의 방향에 의해, 대상 블록과 주위 블록의 관계를 평가할 수 있고, 이를 예측 모드의 추정에 이용할 수 있다. 즉, 본 실시의 형태에서는, 부호화 예측 모드 정보를 부호화할 때에, 에지의 방향을 고려한 예측 모드의 추정을 행할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 추정부(140) 및 복원부(320)는, 항상 에지 벡터 판정부(141 및 321)를 이용하고 있는데, 외부로부터 에지 검출 플래그를 수취해도 된다. 에지 검출 플래그는, 에지 검출 처리의 유효 또는 무효를 전환하기 위한 플래그이다. 예를 들면, 시퀀스, 픽처, 또는 슬라이스 단위로 에지 검출 처리의 유효 또는 무효를 전환할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 효과를 충분히 얻을 수 없는 평탄한 화상 등에 대해서는, 에지 검출 처리를 무효로 할 수 있으므로, 화상 부호화 장치(100)에 대한 처리 부담을 경감하여, 부호화 처리의 속도를 높일 수 있다.
또한, 에지 검출 플래그를 복호기측으로도 전송하므로, 복호기측에서, 에지 검출 처리가 행해지지 않은 비트 스트림에 대하여 에지 검출 처리가 행해지는 것을 막을 수 있다.
또한, 에지 벡터 판정부(141)에서 이용된 역치를 비트 스트림에 포함시켜도 된다. 역치를 나타내는 정보는, 예를 들면, SPS, PPS, SH 등에 포함된다.
역치는, 예를 들면, 화상 특징량을 산출함으로써 결정한다. 화상 특징량은, 예를 들면, 에지 검출 처리가 행해지는 화상의 분산, 강도 등이다. 예를 들면, 분산이 클수록, 놈 판정에 이용하는 역치가 큰 값이 되도록 결정한다. 분산이 크다고 하는 것은, 화상에 많은 노이즈가 포함되는 것이며, 에지가 오검출되어 버릴 가능성이 커진다. 따라서, 놈 판정에 이용하는 역치를 크게 함으로써, 에지의 오검출될 가능성을 작게 할 수 있다.
또한, 앞의 픽처에 대한 에지 검출 처리의 결과에 의거하여, 역치를 결정해도 된다. 예를 들면, 앞의 픽처에 대하여 다른 방향의 에지가 많이 검출될수록, 역치가 큰 값이 되도록 결정한다. 다른 방향의 에지가 많이 검출된다고 하는 것은, 노이즈 등의 영향으로 정확한 에지가 검출되지 않을 가능성이 있으므로, 놈 판정에 이용하는 역치를 크게 함으로써, 에지가 오검출될 가능성을 작게 할 수 있다.
이에 따라, 역치를 적응적으로 변경할 수 있으므로, 보다 적절한 역치를 결정할 수 있어, 보다 적절한 예측 블록을 생성할 수 있다. 이에 따라, 부호화 왜곡 등을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태의 화상 부호화 장치(100) 및 화상 복호 장치(300)에서는, 에지 검출 처리를 행하기 위해서, 도 1a에 도시하는 참조 화소(20)뿐만 아니라, 참조 화소(20)를 포함하는 블록에 포함되는 전 화소의 데이터를, 참조 픽처 메모리(160) 및 프레임 메모리(314)에 저장할 필요가 있다. 이에 대하여, 주위의 블록을 복호함과 동시에, 즉, 구배의 산출에 필요한 참조 화소의 화소값이 얻어짐과 동시에, 구배의 산출 처리를 행하여, 구배의 산출 처리 결과만을 참조 픽처 메모리(160) 및 프레임 메모리(314), 또는, 다른 메모리에 저장해도 된다.
이 때, 예를 들면, 역치를 넘은 놈(또는, 구배값)만을 저장함으로써, 보다 메모리 자원을 절약할 수 있다. 혹은, 각 블록의 최대의 놈과 그 화소 위치만을 저장해도 된다. 이 경우, 산출한 놈(또는, 구배값)을 참조 픽처 메모리(160) 및 프레임 메모리(314), 또는, 에지 벡터 저장 메모리(204 및 404) 등에 저장한다.
이에 따라, 화상 부호화 장치(100) 및 화상 복호 장치(300)가 구비하는 메모리 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, 예측값을 산출하는 상술의 방법은, 검출된 에지의 방향을 정식으로 고려하여, 본 발명의 범위 내에서, 어떠한 다른 방법으로 치환되어도 된다. 구체적으로는, 상기의 설명에서 이용한 참조 화소보다 많은 참조 화소, 또는, 별도의 참조 화소를, 예측되는 대상 블록에 근접하는 참조 화소대신에 이용해도 된다.
또한, 본 발명은, H. 264 영상 부호화 규격에 한정되지 않고, 비특허문헌 2의 에지 방향을 이용한 인트라 예측 모드(에지 예측 모드) 등, 상술의 종래의 인트라 예측 모드 예측값, 위치 정보(움직임 벡터) 예측값에 한정되지 않는다. 사실, 발명의 예측 모드 추정 방법은, 어떠한 블록 베이스의 영상 부호화기에 이용되어도 된다.
또한, 본 발명의 예측 모드 추정 방법에 있어서의 에지 검출부는, 영상 부호화 방식의 일부의 기능과 공유해도 된다. 예를 들면, 에지 예측 모드를 포함하는 영상 부호화 방식에, 본 발명을 적용함으로써, 에지 검출부를 함께 이용할 수 있고, 리소스를 유효 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 영상 부호화 어플리케이션에 한정되지 않고, 블록 베이스의 정지 화상 부호화에 이용되어도 된다.
또한, 본 발명은, 상술한 바와 같이, 화상 부호화 장치, 화상 복호 장치 및 이들 방법으로서 실현할 수 있을 뿐 아니라, 본 실시의 형태의 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법의 각각을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로서 실현해도 된다. 또한, 당해 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 CD-ROM 등의 기록 매체로서 실현해도 된다. 또한, 당해 프로그램을 나타내는 정보, 데이터 또는 신호로서 실현해도 된다. 그리고, 이들 프로그램, 정보, 데이터 및 신호는, 인터넷 등의 통신 네트워크를 통해서 전송되어도 된다.
또한, 본 발명은, 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치의 각각을 구성하는 구성 요소의 일부 또는 전부를, 1개의 시스템 LSI로 구성해도 된다. 시스템 LSI는, 복수의 구성부를 1개의 칩 상에 집적하여 제조된 초다기능 LSI이며, 구체적으로는, 마이크로프로세서, ROM 및 RAM 등을 포함하여 구성되는 컴퓨터 시스템이다.
요약하면, 본 발명은, 화상 및 영상 데이터의 부호화 및 복호에 관한 것으로, 특히, 예측에 필요한 정보를, 앞에 부호화 및 복호된 블록의 정보로부터 추측하는 예측값 추측 방법에 관한 것이다. 이 예측값 추측 방법에 의하면, 날카로운 에지가 대상 블록을 향하고 있는 경우에는, 에지의 연속성으로부터 블록간의 상관성을 고려함으로써, 보다 신뢰성이 높은 예측값 추측이 행해진다.
(실시의 형태 2)
상기 실시의 형태에서 나타낸 화상 부호화 방법 또는 화상 복호 방법의 구성을 실현하기 위한 프로그램을 기억 미디어에 기록함으로써, 상기 실시의 형태에서 나타낸 처리를 독립된 컴퓨터 시스템에 있어서 간단히 실시하는 것이 가능해진다. 기억 미디어는, 자기 디스크, 광 디스크, 광 자기 디스크, IC 카드, 반도체 메모리 등, 프로그램을 기록할 수 있는 것이면 된다.
또한 여기에서, 상기 실시의 형태에서 나타낸 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법의 응용예와 이를 이용한 시스템을 설명한다.
도 20은, 컨텐츠 전송 서비스를 실현하는 컨텐츠 공급 시스템(ex100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 통신 서비스의 제공 에어리어를 원하는 크기로 분할하고, 각 셀 내에 각각 고정 무선 통신국인 기지국(ex106∼ex110)이 설치되어 있다.
이 컨텐츠 공급 시스템(ex100)은, 인터넷(ex101)에 인터넷 서비스 제공자(ex102) 및 전화망(ex104), 및, 기지국(ex106∼ex110)을 통하여, 컴퓨터(ex111), PDA(Personal Digital Assistant)(ex112), 카메라(ex113), 휴대전화(ex114), 게임기(ex115) 등의 각 기기가 접속된다.
그러나, 컨텐츠 공급 시스템(ex100)은 도 20과 같은 구성에 한정되지 않고, 어떠한 요소를 조합하여 접속하도록 해도 된다. 또한, 고정 무선국인 기지국(ex106∼ex110)을 통하지 않고, 각 기기가 전화망(ex104)에 직접 접속되어도 된다. 또한, 각 기기가 근거리 무선 등을 통하여 직접 상호 접속되어도 된다.
카메라(ex113)는 디지털 비디오 카메라 등의 동화상 촬영이 가능한 기기이며, 카메라(ex116)는 디지털 카메라 등의 정지 화상 촬영, 동화상 촬영이 가능한 기기이다. 또한, 휴대전화(ex114)는, GSM(Global System for Mobile Communications) 방식, CDMA(Code Division Multiple Access) 방식, W-CDMA(Wideband-Code Division Multiple Access) 방식, 혹은 LTE(Long Term Evolution) 방식, HSPA(High Speed Packet Access)의 휴대 전화기, 또는, PHS(Personal Handyphone System) 등이며, 어떠한 것이어도 상관없다.
컨텐츠 공급 시스템(ex100)에서는, 카메라(ex113) 등이 기지국(ex109), 전화망(ex104)을 통하여 스트리밍 서버(ex103)에 접속됨으로써, 라이브 전송 등이 가능해진다. 라이브 전송에서는, 사용자가 카메라(ex113)를 이용하여 촬영하는 컨텐츠(예를 들면, 음악 라이브 영상 등)에 대하여 상기 실시의 형태에서 설명한 것처럼 부호화 처리를 행하여, 스트리밍 서버(ex103)에 송신한다. 한편, 스트리밍 서버(ex103)는 요구가 있는 클라이언트에 대하여 송신된 컨텐츠 데이터를 스트림 전송한다. 클라이언트로는, 상기 부호화 처리된 데이터를 복호하는 것이 가능한, 컴퓨터(ex111), PDA(ex112), 카메라(ex113), 휴대전화(ex114), 게임기(ex115) 등이 있다. 전송된 데이터를 수신한 각 기기에서는, 수신한 데이터를 복호 처리하여 재생한다.
또한, 촬영한 데이터의 부호화 처리는 카메라(ex113)로 행하거나, 데이터의 송신 처리를 하는 스트리밍 서버(ex103)로 행해도 되고, 상호 분담하여 행해도 된다. 마찬가지로 전송된 데이터의 복호 처리는 클라이언트에서 행하거나, 스트리밍 서버(ex103)에서 행해도 되고, 상호 분담하여 행해도 된다. 또한, 카메라(ex113)에 한정되지 않고, 카메라(ex116)로 촬영한 정지 화상 및/또는 동영상 데이터를, 컴퓨터(ex111)를 통하여 스트리밍 서버(ex103)에 송신해도 된다. 이 경우의 부호화 처리는 카메라(ex116), 컴퓨터(ex111), 스트리밍 서버(ex103) 중 어느 하나에서 행해도 되고, 상호 분담하여 행해도 된다.
또한, 이들 부호화 처리 및 복호 처리는, 일반적으로 컴퓨터(ex111) 및 각 기기가 가지는 LSI(Large Scale Integration)(ex500)에 있어서 처리한다. LSI(ex500)는, 원 칩이거나 복수 칩으로 이루어지는 구성이어도 된다. 또한, 화상 부호화용 및 화상 복호용의 소프트웨어를 컴퓨터(ex111) 등으로 판독 가능한 어떠한 기록 미디어(CD-ROM, 플렉시블 디스크, 하드 디스크 등)에 넣고, 그 소프트웨어를 이용하여 부호화 처리 및 복호 처리를 행해도 된다. 또한, 휴대전화(ex114)가 카메라 부착인 경우에는, 그 카메라로 취득한 동화상 데이터를 송신해도 된다. 이 때의 동화상 데이터는 휴대전화(ex114)가 가지는 LSI(ex500)로 부호화 처리된 데이터이다.
또한, 스트리밍 서버(ex103)는 복수의 서버 또는 복수의 컴퓨터이며, 데이터를 분산하여 처리하거나 기록하거나 전송하는 것이어도 된다.
이상과 같이 하여, 컨텐츠 공급 시스템(ex100)에서는, 부호화된 데이터를 클라이언트가 수신하여 재생할 수 있다. 이와 같이 컨텐츠 공급 시스템(ex100)에서는, 사용자가 송신한 정보를 실시간으로 클라이언트가 수신하고 복호하여, 재생할 수 있어, 특별한 권리 또는 설비를 가지지 않는 사용자라도 개인 방송을 실현할 수 있다.
이 컨텐츠 공급 시스템을 구성하는 각 기기의 부호화, 복호에는 상기 실시의 형태에서 나타낸 화상 부호화 방법 혹은 화상 복호 방법을 이용하도록 하면 된다.
그 일례로서 휴대폰(ex114)에 대해서 설명한다.
도 21은, 상기 실시의 형태에서 설명한 화상 부호화 방법과 화상 복호 방법을 이용한 휴대전화(ex114)를 도시하는 도면이다. 휴대전화(ex114)는, 기지국(ex110)과의 사이에서 전파를 송수신하기 위한 안테나(ex601), CCD 카메라 등의 영상, 정지 영상을 찍는 것이 가능한 카메라부(ex603), 카메라부(ex603)에서 촬영한 영상, 안테나(ex601)로 수신한 영상 등이 복호된 데이터를 표시하는 액정 디스플레이 등의 표시부(ex602), 조작 키(ex604)군으로 구성되는 본체부, 음성 출력을 하기 위한 스피커 등의 음성 출력부(ex608), 음성 입력을 하기 위한 마이크 등의 음성 입력부(ex605), 촬영한 동화상 혹은 정지 화상 데이터, 수신한 메일의 데이터, 동화상 데이터 혹은 정지 화상 데이터 등, 부호화된 데이터 또는 복호된 데이터를 보존하기 위한 기록 미디어(ex607), 휴대전화(ex114)에 기록 미디어(ex607)를 장착 가능하게 하기 위한 슬롯부(ex606)를 가지고 있다. 기록 미디어(ex607)는 SD 카드 등의 플라스틱 케이스 내에 전기적으로 고쳐쓰기 및 소거가 가능한 불휘발성 메모리인 EEPROM의 일종인 플래시 메모리 소자를 저장한 것이다.
또한, 휴대전화(ex114)에 대해서 도 22를 이용하여 설명한다. 휴대전화(ex114)는 표시부(ex602) 및 조작 키(ex604)를 구비한 본체부의 각 부를 통괄적으로 제어하도록 이루어진 주제어부(ex711)에 대하여, 전원 회로부(ex710), 조작 입력 제어부(ex704), 화상 부호화부(ex712), 카메라 인터페이스부(ex703), LCD(Liquid Crystal Display) 제어부(ex702), 화상 복호부(ex709), 다중 분리부(ex708), 기록 재생부(ex707), 변복조 회로부(ex706) 및 음성 처리부(ex705)가 동기 버스(ex713)를 통하여 서로 접속되어 있다.
전원 회로부(ex710)는, 사용자의 조작에 의해 통화종료 및 전원 키가 온 상태로 되면, 배터리 팩으로부터 각 부에 대하여 전력을 공급함으로써 카메라 부착 디지털 휴대전화(ex114)를 동작가능한 상태로 기동한다.
휴대전화(ex114)는, CPU, ROM 및 RAM 등으로 이루어지는 주제어부(ex711)의 제어에 의거하여, 음성 통화 모드 시에 음성 입력부(ex605)에서 집음한 음성 신호를 음성 처리부(ex705)에 의해 디지털 음성 데이터로 변환하고, 이를 변복조 회로부(ex706)에서 스펙트럼 확산 처리하고, 송수신 회로부(ex701)에서 디지털 아날로그 변환 처리 및 주파수 변환 처리를 실시한 후에 안테나(ex601)를 통하여 송신한다. 또한 휴대전화(ex114)는, 음성 통화 모드 시에 안테나(ex601)로 수신한 수신 데이터를 증폭하여 주파수 변환 처리 및 아날로그 디지털 변환 처리를 실시하고, 변복조 회로부(ex706)에서 스펙트럼 역확산 처리하고, 음성 처리부(ex705)에 의해 아날로그 음성 데이터로 변환한 후, 음성 출력부(ex608)를 통하여 이를 출력한다.
또한, 데이터 통신 모드 시에 전자 메일을 송신하는 경우, 본체부의 조작 키(ex604)의 조작에 의해 입력된 전자 메일의 텍스트 데이터는 조작 입력 제어부(ex704)를 통하여 주제어부(ex711)에 송출된다. 주제어부(ex711)는, 텍스트 데이터를 변복조 회로부(ex706)에서 스펙트럼 확산 처리하고, 송수신 회로부(ex701)에서 디지털 아날로그 변환 처리 및 주파수 변환 처리를 실시한 후에 안테나(ex601)를 통하여 기지국(ex110)에 송신한다.
데이터 통신 모드 시에 화상 데이터를 송신하는 경우, 카메라부(ex603)에서 촬상된 화상 데이터를, 카메라 인터페이스부(ex703)를 통하여 화상 부호화부(ex712)에 공급한다. 또한, 화상 데이터를 송신하지 않는 경우에는, 카메라부(ex603)에서 촬상한 화상 데이터를 카메라 인터페이스부(ex703) 및 LCD 제어부(ex702)를 통하여 표시부(ex602)에 직접 표시하는 것도 가능하다.
화상 부호화부(ex712)는, 본원 발명에서 설명한 화상 부호화 장치를 구비한 구성이며, 카메라부(ex603)로부터 공급된 화상 데이터를 상기 실시의 형태에서 나타낸 화상 부호화 장치에 이용한 부호화 방법에 의해 압축 부호화함으로써 부호화 화상 데이터로 변환하고, 이를 다중 분리부(ex708)에 송출한다. 또한, 이 때 동시에 휴대전화(ex114)는, 카메라부(ex603)에서 촬상 중에 음성 입력부(ex605)에서 집음한 음성을, 음성 처리부(ex705)를 통하여 디지털의 음성 데이터로서 다중 분리부(ex708)에 송출한다.
다중 분리부(ex708)는, 화상 부호화부(ex712)로부터 공급된 부호화 화상 데이터와 음성 처리부(ex705)로부터 공급된 음성 데이터를 소정의 방식으로 다중화하고, 그 결과 얻어지는 다중화 데이터를 변복조 회로부(ex706)에서 스펙트럼 확산 처리하여, 송수신 회로부(ex701)에서 디지털 아날로그 변환 처리 및 주파수 변환 처리를 실시한 후에 안테나(ex601)를 통하여 송신한다.
데이터 통신 모드 시에 홈페이지 등에 링크된 동화상 파일 데이터를 수신할 경우, 안테나(ex601)를 통하여 기지국(ex110)으로부터 수신한 수신 데이터를 변복조 회로부(ex706)에서 스펙트럼 역확산 처리하고, 그 결과 얻어지는 다중화 데이터를 다중 분리부(ex708)에 송출한다.
또한, 안테나(ex601)를 통하여 수신된 다중화 데이터를 복호하기 위해서는, 다중 분리부(ex708)는, 다중화 데이터를 분리함으로써 화상 데이터의 비트 스트림과 음성 데이터의 비트 스트림으로 나누고, 동기 버스(ex713)를 통하여 당해 부호화 화상 데이터를 화상 복호부(ex709)에 공급함과 더불어 당해 음성 데이터를 음성 처리부(ex705)에 공급한다.
다음에, 화상 복호부(ex709)는, 본원에서 설명한 화상 복호 장치를 구비한 구성이며, 화상 데이터의 비트 스트림을 상기 실시의 형태에서 나타낸 부호화 방법에 대응한 복호 방법으로 복호함으로써 재생 동화상 데이터를 생성하고, 이를, LCD 제어부(ex702)를 통하여 표시부(ex602)에 공급하고, 이에 따라, 예를 들면 홈페이지에 링크된 동화상 파일에 포함되는 동화상 데이터가 표시된다. 이 때 동시에 음성 처리부(ex705)는, 음성 데이터를 아날로그 음성 데이터로 변환한 후, 이를 음성 출력부(ex608)에 공급하고, 이에 따라, 예를 들면 홈페이지에 링크된 동화상 파일에 포함되는 음성 데이터가 재생된다.
또한, 상기 시스템의 예에 한정되지 않고, 최근에는 위성, 지상파에 의한 디지털 방송이 화제가 되고 있고, 도 23에 도시하는 바와 같이 디지털 방송용 시스템에도 상기 실시의 형태의 적어도 화상 부호화 장치 또는 화상 복호 장치를 집어넣을 수 있다. 구체적으로는, 방송국(ex201)에서는 음성 데이터, 영상 데이터 또는 이들 데이터가 다중화된 비트 스트림이 전파를 통하여 통신 또는 방송 위성(ex202)에 전송된다. 이를 받은 방송 위성(ex202)은, 방송용 전파를 발신하고, 위성 방송 수신 설비를 가지는 가정의 안테나(ex204)는 이 전파를 수신하고, 텔레비전(수신기)(ex300) 또는 셋탑박스(STB)(ex217) 등의 장치는 비트 스트림을 복호하여 이를 재생한다. 또한, 기록 매체인 CD 및 DVD 등의 기록 미디어(ex215, ex216)에 기록한 화상 데이터와, 음성 데이터가 다중화된 비트 스트림을 읽어내고, 복호하는 리더/레코더(ex218)에도 상기 실시의 형태에서 나타낸 화상 복호 장치를 구현하는 것이 가능하다. 이 경우, 재생된 영상 신호는 모니터(ex219)에 표시된다. 또한, 케이블 텔레비젼(CATV)용의 케이블(ex203) 또는 위성/지상파 방송의 안테나(ex204)에 접속된 셋탑박스(ex217) 내에 화상 복호 장치를 실장하고, 이를 텔레비전 모니터(ex219)로 재생하는 구성도 생각할 수 있다. 이 때 셋탑 박스가 아니라, 텔레비전 내에 화상 복호 장치를 집어넣어도 된다. 또한, 안테나(ex205)를 가지는 차(ex210)에서, 위성(ex202) 또는 기지국 등으로부터 신호를 수신하고, 차(ex210)가 가지는 카네비게이션(ex211) 등의 표시 장치에 동화상을 재생하는 것도 가능하다.
또한, DVD, BD 등의 기록 미디어(ex215)에 기록한 음성 데이터, 영상 데이터 또는 이들 데이터가 다중화된 부호화 비트 스트림을 읽어내 복호하거나, 또는, 기록 미디어(ex215)에, 음성 데이터, 영상 데이터 또는 이들 데이터를 부호화하고, 다중화 데이터로서 기록하는 리더/레코더(ex218)에도 상기 실시의 형태에서 나타낸 화상 복호 장치 또는 화상 부호화 장치를 실장하는 것이 가능하다. 이 경우, 재생된 영상 신호는 모니터(ex219)에 표시된다. 또한, 부호화 비트 스트림이 기록된 기록 미디어(ex215)에 의해, 다른 장치 및 시스템 등은, 영상 신호를 재생할 수 있다. 예를 들면, 다른 재생 장치(ex212)는, 부호화 비트 스트림이 카피된 기록 미디어(ex214)를 이용하여, 모니터(ex213)에 영상 신호를 재생할 수 있다.
또한, 케이블 텔레비전용의 케이블(ex203) 또는 위성/지상파 방송의 안테나(ex204)에 접속된 셋탑박스(ex217) 내에 화상 복호 장치를 실장하고, 이를 텔레비전의 모니터(ex219)로 표시해도 된다. 이 때 셋탑 박스가 아니라, 텔레비전 내에 화상 복호 장치를 집어넣어도 된다.
도 24는, 상기 실시의 형태에서 설명한 화상 복호 방법 및 화상 부호화 방법을 이용한 텔레비전(수신기)(ex300)을 나타내는 도면이다. 텔레비전(ex300)은, 상기 방송을 수신하는 안테나(ex204) 또는 케이블(ex203) 등을 통하여 영상 정보의 비트 스트림을 취득, 또는, 출력하는 튜너(ex301)와, 수신한 부호화 데이터를 복조하거나, 또는, 생성된 부호화 데이터를 외부에 송신하기 위해서 변조하는 변조/복조부(ex302)와, 복조한 영상 데이터와 음성 데이터를 분리하거나, 또는, 부호화된 영상 데이터와 음성 데이터를 다중화하는 다중/분리부(ex303)를 구비한다. 또한, 텔레비전(ex300)은, 음성 데이터, 영상 데이터 각각을 복호하거나, 또는, 각각의 정보를 부호화하는 음성 신호 처리부(ex304), 영상 신호 처리부(ex305)를 가지는 신호 처리부(ex306)와, 복호된 음성 신호를 출력하는 스피커(ex307), 복호된 영상 신호를 표시하는 디스플레이 등의 표시부(ex308)를 가지는 출력부(ex309)를 가진다. 또한, 텔레비전(ex300)은, 사용자 조작의 입력을 접수하는 조작 입력부(ex312) 등을 가지는 인터페이스부(ex317)를 가진다. 또한, 텔레비전(ex300)은, 각 부를 총괄적으로 제어하는 제어부(ex310), 각 부에 전력을 공급하는 전원 회로부(ex311)를 가진다. 인터페이스부(ex317)는, 조작 입력부(ex312) 이외에, 리더/레코더(ex218) 등의 외부 기기와 접속되는 브릿지(ex313), SD 카드 등의 기록 미디어(ex216)를 장착 가능하게 하기 위한 슬롯부(ex314), 하드 디스크 등의 외부 기록 미디어와 접속하기 위한 드라이버(ex315), 전화망과 접속하는 모뎀(ex316) 등을 가지고 있어도 된다. 또한 기록 미디어(ex216)는, 저장하는 불휘발성/휘발성의 반도체 메모리 소자에 의해 전기적으로 정보의 기록을 가능하게 한 것이다. 텔레비전(ex300)의 각 부는 동기 버스를 통하여 서로 접속되어 있다.
우선, 텔레비전(ex300)이 안테나(ex204) 등에 의해 외부로부터 취득한 데이터를 복호하고, 재생하는 구성에 대해서 설명한다. 텔레비전(ex300)은, 리모트 컨트롤러(ex220) 등으로부터의 사용자 조작을 받아, CPU 등을 가지는 제어부(ex310)의 제어에 의거하여, 변조/복조부(ex302)에서 복조한 영상 데이터, 음성 데이터를 다중/분리부(ex303)에서 분리한다. 또한 텔레비전(ex300)은, 분리한 음성 데이터를 음성 신호 처리부(ex304)에서 복호하고, 분리한 영상 데이터를 영상 신호 처리부(ex305)에서 상기 실시의 형태에서 설명한 복호 방법을 이용하여 복호한다. 복호한 음성 신호, 영상 신호는, 각각 출력부(ex309)로부터 외부를 향해서 출력된다. 출력할 때는, 음성 신호와 영상 신호가 동기하여 재생하도록, 버퍼(ex318, ex319) 등에 일단 이들 신호를 축적하면 된다. 또한, 텔레비전(ex300)은, 방송 등으로부터가 아니라, 자기/광 디스크, SD 카드 등의 기록 미디어(ex215, ex216)로부터 부호화된 부호화 비트 스트림을 읽어내도 된다. 다음에, 텔레비전(ex300)이 음성 신호 및 영상 신호를 부호화하여, 외부로 송신 또는 기록 미디어 등에 기입하는 구성에 대해서 설명한다. 텔레비전(ex300)은, 리모트 컨트롤러(ex220) 등으로부터의 사용자 조작을 받아, 제어부(ex310)의 제어에 의거하여, 음성 신호 처리부(ex304)에서 음성 신호를 부호화하고, 영상 신호 처리부(ex305)에서 영상 신호를 상기 실시의 형태에서 설명한 부호화 방법을 이용하여 부호화한다. 부호화된 음성 신호, 영상 신호는 다중/분리부(ex303)에서 다중화되어 외부로 출력된다. 다중화할 때는, 음성 신호와 영상 신호가 동기하도록, 버퍼(ex320, ex321) 등에 일단 이들 신호를 축적하면 된다. 또한, 버퍼(ex318∼ex321)는 도시하는 바와 같이 복수 구비하고 있어도 되고, 1개 이상의 버퍼를 공유하는 구성이어도 된다. 또한, 도시하는 이외에, 예를 들면 변조/복조부(ex302)와 다중/분리부(ex303)의 사이 등에서도 시스템의 오버플로우 및 언더플로우를 피하는 완충재로서 버퍼에 데이터를 축적하는 것으로 해도 된다.
또한, 텔레비전(ex300)은, 방송 및 기록 미디어 등으로부터 음성 데이터 및 영상 데이터를 취득하는 이외에, 마이크 및 카메라의 AV 입력을 접수하는 구성을 구비하고, 이들로부터 취득한 데이터에 대하여 부호화 처리를 행해도 된다. 또한, 여기서는 텔레비전(ex300)은, 상기의 부호화 처리, 다중화, 및, 외부 출력이 가능한 구성으로서 설명했는데, 이들 전체 처리를 행하는 것은 불가능하고, 상기 수신, 복호 처리, 및, 외부 출력 중 어느 하나만이 가능한 구성이어도 된다.
또한, 리더/레코더(ex218)에서 기록 미디어로부터 부호화 비트 스트림을 읽어내거나, 또는, 기입하는 경우에는, 상기 복호 처리 또는 부호화 처리는 텔레비전(ex300) 및 리더/레코더(ex218) 중 어느 하나로 행해도 되고, 텔레비전(ex300)과 리더/레코더(ex218)가 상호 분담하여 행해도 된다.
일례로서, 광 디스크로부터 데이터의 읽기 또는 쓰기를 하는 경우의 정보 재생/기록부(ex400)의 구성을 도 25에 도시한다. 정보 재생/기록부(ex400)는, 이하에 설명하는 요소(ex401∼ex407)를 구비한다. 광 헤드(ex401)는, 광 디스크인 기록 미디어(ex215)의 기록면에 레이저 스폿을 조사하여 정보를 기입하고, 기록 미디어(ex215)의 기록면으로부터의 반사광을 검출하여 정보를 읽어들인다. 변조 기록부(ex402)는, 광 헤드(ex401)에 내장된 반도체 레이저를 전기적으로 구동하여 기록 데이터에 따라 레이저광의 변조를 행한다. 재생 복조부(ex403)는, 광 헤드(ex401)에 내장된 포토 디텍터에 의해 기록면으로부터의 반사광을 전기적으로 검출한 재생 신호를 증폭하고, 기록 미디어(ex215)에 기록된 신호 성분을 분리하고 복조하여, 필요한 정보를 재생한다. 버퍼(ex404)는, 기록 미디어(ex215)에 기록하기 위한 정보 및 기록 미디어(ex215)로부터 재생된 정보를 일시적으로 유지한다. 디스크 모터(ex405)는 기록 미디어(ex215)를 회전시킨다. 서보 제어부(ex406)는, 디스크 모터(ex405)의 회전 구동을 제어하면서 광 헤드(ex401)를 소정의 정보 트랙에 이동시켜, 레이저 스폿의 추종 처리를 행한다. 시스템 제어부(ex407)는, 정보 재생/기록부(ex400) 전체의 제어를 행한다. 상기의 판독 및 기입의 처리는, 시스템 제어부(ex407)가, 버퍼(ex404)에 보유된 각종 정보를 이용하고, 또한 필요에 따라 새로운 정보의 생성 및 추가를 행함과 더불어, 변조 기록부(ex402), 재생 복조부(ex403) 및 서보 제어부(ex406)를 협조 동작시키면서, 광 헤드(ex401)를 통하여, 정보의 기록 재생을 행함으로써 실현된다. 시스템 제어부(ex407)는, 예를 들면 마이크로프로세서로 구성되고, 판독 기입의 프로그램을 실행함으로써 이들 처리를 실행한다.
이상에서는, 광 헤드(ex401)는 레이저 스폿을 조사하는 것으로서 설명했는데, 근접장광을 이용하여 보다 고밀도의 기록을 행하는 구성이어도 된다.
도 26에 광 디스크인 기록 미디어(ex215)의 모식도를 도시한다. 기록 미디어(ex215)의 기록면에는 안내홈(그루브)이 나선상으로 형성되고, 정보 트랙(ex230)에는, 미리 그루브의 형상의 변화에 따라 디스크 상의 절대 위치를 나타내는 번지 정보가 기록되어 있다. 이 번지 정보는 데이터를 기록하는 단위인 기록 블록(ex231)의 위치를 특정하기 위한 정보를 포함하고, 기록 및 재생을 행하는 장치는, 정보 트랙(ex230)을 재생하여 번지 정보를 읽어냄으로써 기록 블록을 특정할 수 있다. 또한, 기록 미디어(ex215)는, 데이터 기록 영역(ex233), 내주 영역(ex232), 외주 영역(ex234)을 포함하고 있다. 사용자 데이터를 기록하기 위해서 이용하는 영역이 데이터 기록 영역(ex233)이며, 데이터 기록 영역(ex233)의 내주 또는 외주에 배치되어 있는 내주 영역(ex232)과 외주 영역(ex234)은, 사용자 데이터의 기록 이외의 특정 용도에 이용된다. 정보 재생/기록부(ex400)는, 이러한 기록 미디어(ex215)의 데이터 기록 영역(ex233)에 대하여, 부호화된 음성 데이터, 영상 데이터 또는 이들 데이터를 다중화한 부호화 데이터의 읽고 쓰기를 행한다.
이상에서는, 1층의 DVD, BD 등의 광 디스크를 예로 들어 설명했는데, 이에 한정된 것은 아니고, 다층 구조이며 표면 이외에도 기록가능한 광 디스크여도 된다. 또한, 디스크의 동일한 장소에 다양한 상이한 파장의 색의 광을 이용하여 정보를 기록하거나, 다양한 각도로부터 상이한 정보의 층을 기록하하는 등, 다차원적인 기록/재생을 행하는 구조의 광 디스크여도 된다.
또한, 디지털 방송용 시스템(ex200)에 있어서, 안테나(ex205)를 가지는 차(ex210)에서 위성(ex202) 등으로부터 데이터를 수신하고, 차(ex210)가 가지는 카 네비게이션(ex211) 등의 표시 장치에 동화상을 재생하는 것도 가능하다. 또한, 카 네비게이션(ex211)의 구성은 예를 들면 도 24에 도시하는 구성 중, GPS 수신부를 추가한 구성을 생각할 수 있고, 동일한 것을 컴퓨터(ex111) 및 휴대전화(ex114) 등에서도 생각할 수 있다. 또한, 상기 휴대전화(ex114) 등의 단말은, 텔레비전(ex300)과 마찬가지로, 부호화기 및 복호기를 양쪽 모두 가지는 송수신형 단말 이외에, 부호화기만의 송신 단말, 복호기만의 수신 단말이라고 하는 3가지의 실장 형식을 생각할 수 있다.
이와 같이, 상기 실시의 형태에서 나타낸 화상 부호화 방법 혹은 화상 복호 방법을 상술한 어느 하나의 기기 및 시스템에 이용하는 것이 가능하고, 그렇게 함으로써, 상기 실시의 형태에서 설명한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시의 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지않고 다양한 변형 또는 수정이 가능하다.
(실시의 형태 3)
상기 각 실시의 형태에서 나타낸 화상 부호화 방법 및 장치, 화상 복호 방법 및 장치는, 전형적으로는 집적 회로인 LSI로 실현된다. 일례로서, 도 27에 1칩화된 LSI(ex500)의 구성을 나타낸다. LSI(ex500)는, 이하에 설명하는 요소(ex501∼ex509)를 구비하고, 각 요소는 버스(ex510)를 통하여 접속하고 있다. 전원 회로부(ex505)는 전원이 온 상태인 경우에 각 부에 대하여 전력을 공급함으로써 동작가능한 상태로 기동한다.
예를 들면 부호화 처리를 행하는 경우에는, LSI(ex500)는, CPU(ex502), 메모리 컨트롤러(ex503) 및 스트림 컨트롤러(ex504) 등을 가지는 제어부(ex501)의 제어에 의거하여, AV I/Oex(509)에 의해 마이크(ex117) 및 카메라(ex113) 등으로부터 AV 신호의 입력을 접수한다. 입력된 AV 신호는, 일단 SDRAM 등의 외부의 메모리(ex511)에 축적된다. 제어부(ex501)의 제어에 의거하여, 축적된 데이터는, 처리량 및 처리 속도에 따라서 적절히 복수회로 나누는 등으로 되어, 신호 처리부(ex507)에 보내진다. 신호 처리부(ex507)는, 음성 신호의 부호화 및/또는 영상 신호의 부호화를 행한다. 여기서 영상 신호의 부호화 처리는, 상기 실시의 형태에서 설명한 부호화 처리이다. 신호 처리부(ex507)에서는 또한, 경우에 따라 부호화된 음성 데이터와 부호화된 영상 데이터를 다중화하는 등의 처리를 행하고, 스트림 I/O(ex506)으로부터 외부로 출력한다. 이 출력된 비트 스트림은, 기지국(ex107)을 향하여 송신되거나, 또는, 기록 미디어(ex215)에 기입되기도 한다. 또한, 다중화할 때는 동기하도록, 일단 버퍼(ex508)에 데이터를 축적하면 된다.
또한, 예를 들면 복호 처리를 행하는 경우에는, LSI(ex500)는, 제어부(ex501)의 제어에 의거하여, 스트림 I/O(ex506)에 의해 기지국(ex107)을 통하여 얻은 부호화 데이터, 또는, 기록 미디어(ex215)로부터 판독하여 얻은 부호화 데이터를 일단 메모리(ex511) 등에 축적한다. 제어부(ex501)의 제어에 의거하여, 축적된 데이터는, 처리량 및 처리 속도에 따라서 적절히 복수회로 나누는 등으로 되어 신호 처리부(ex507)에 보내진다. 신호 처리부(ex507)는, 음성 데이터의 복호 및/또는 영상 데이터의 복호을 행한다. 여기서 영상 신호의 복호 처리는, 상기 실시의 형태에서 설명한 복호 처리이다. 또한, 경우에 따라 복호된 음성 신호와 복호된 영상 신호를 동기하여 재생할 수 있도록 각각의 신호를 일단 버퍼(ex508) 등에 축적하면 된다. 복호된 출력 신호는, 메모리(ex511) 등을 적절히 통하면서, 휴대전화(ex114), 게임기(ex115) 및 텔레비전(ex300) 등의 각 출력부로부터 출력된다.
또한, 상기에서는, 메모리(ex511)가 LSI(ex500)의 외부의 구성으로서 설명했는데, LSI(ex500)의 내부에 포함되는 구성이어도 된다. 버퍼(ex508)도 1개에 한정되지 않고, 복수의 버퍼를 구비하고 있어도 된다. 또한, LSI(ex500)는 1칩화되어도 되고, 복수 칩화되어도 된다.
또한, 여기에서는, LSI로 했는데, 집적도의 차이에 따라, IC, 시스템 LSI, 슈퍼 LSI, 울트라 LSI로 불리는 경우도 있다.
또한, 집적 회로화의 수법은 LSI에 한정된 것은 아니고, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현해도 된다. LSI 제조 후에, 프로그램하는 것이 가능한 FPGA, 또는, LSI 내부의 회로 셀의 접속 및 설정을 재구성가능한 리컨피규러블·프로세서를 이용해도 된다.
나아가, 반도체 기술의 진보 또는 파생하는 별도 기술에 의해 LSI로 치환하는 집적 회로화의 기술이 등장하면, 당연히, 그 기술을 이용하여 기능 블록의 집적화를 행해도 된다. 바이오 기술의 적응 등이 가능성으로서 있을 수 있다.
이상, 본 발명에 관련된 부호화 방법, 부호화 장치, 복호 방법 및 복호 장치에 대해서, 실시의 형태에 의거하여 설명했는데, 본 발명은, 이들 실시의 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 당업자가 발견한 각종 변형을 당해 실시의 형태에 실시한 형태, 및, 다른 실시의 형태에 있어서의 구성 요소 및 단계 등을 조합하여 구축되는 별도의 형태도, 본 발명의 범위 내에 포함된다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명의 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법은, 부호화 효율을 보다 높일 수 있다고 하는 효과를 발휘하고, 예를 들면, 디지털 카메라, 디지털 텔레비전, BD(Blu―ray Disc) 레코더 등에 이용할 수 있다.
10 : 대상 블록 20 : 참조 화소
30, 40, 50, 80 : 주위 블록 60, 61, 62 : 에지
70 : 에지 검출창 100 : 화상 부호화 장치
110 : 부호화부 111, 221, 514 : 감산부
112 : 주파수 변환부 113 : 양자화부
114 : 인트라 예측 모드 결정부 115 : 움직임 검출부
116, 316 : 인트라 예측부 117, 317 : 움직임 보상부
118, 119, 315, 318 : 스위치 120 : 복호부
121, 311 : 역양자화부 122, 312 : 역주파수 변환부
123, 313, 422, 622 : 가산부 130 : 출력부
131, 520 : 가변 길이 부호화부 140, 510 : 추정부
141, 321 : 에지 벡터 판정부 142, 322 : 후보 한정부
143, 323, 513, 625 : 예측 모드 추정부
144 : 모드 정보 생성부
150, 314 : 프레임 메모리 160 : 참조 픽처 메모리
170, 340 : 제어부 201, 401 : 에지 검출부
202, 402 : 방향 판정부 203, 403 : 놈 판정부
204, 404 : 에지 벡터 저장 메모리
211, 411, 511, 623 : 예측 모드 저장 메모리
212, 412 : 예측 모드 후보 한정부
213, 413, 512, 624 : 예측 모드 후보 취득부
222, 515 : 신호 설정부 300 : 화상 복호 장치
310 : 복호부 320, 620 : 복원부
324 : 예측 모드 복원부 330, 610 : 가변 길이 복호부
421, 621 : 신호 판정부 ex100 : 컨텐츠 공급 시스템
ex101 : 인터넷 ex102 : 인터넷 서비스 제공자
ex103 : 스트리밍 서버 ex104 : 전화망
ex106, ex107, ex108, ex109, ex110 : 기지국
ex111 : 컴퓨터 ex112 : PDA
ex113, ex116 : 카메라
ex114 : 카메라 부착 디지털 휴대전화
ex115 : 게임기 ex117 : 마이크
ex200 : 디지털 방송용 시스템 ex201 : 방송국
ex202 : 방송 위성(위성) ex203 : 케이블
ex204, ex205, ex601 : 안테나 ex210 : 차
ex211 : 카 네비게이션 ex212 : 재생 장치
ex213, ex219 : 모니터
ex214, ex215, ex216, ex607 : 기록 미디어
ex217 : 셋탑 박스(STB) ex218 : 리더/레코더
ex220 : 리모트 컨트롤러 ex230 : 정보 트랙
ex231 : 기록 블록 ex232 : 내주 영역
ex233 : 데이터 기록 영역 ex234 : 외주 영역
ex300 : 텔레비전 ex301 : 튜너
ex302 : 변조/복조부 ex303 : 다중/분리부
ex304 : 음성 신호 처리부 ex305 : 영상 신호 처리부
ex306, ex507 : 신호 처리부 ex307 : 스피커
ex308, ex602 : 표시부 ex309 : 출력부
ex310, ex501 : 제어부
ex311, ex505, ex710 : 전원 회로부
ex312 : 조작 입력부 ex313 : 브릿지
ex314, ex606 : 슬롯부 ex315 : 드라이버
ex316 : 모뎀 ex317 : 인터페이스부
ex318, ex319, ex320, ex321, ex404, ex508 : 버퍼
ex400 : 정보 재생/기록부 ex401 : 광 헤드
ex402 : 변조 기록부 ex403 : 재생 복조부
ex405 : 디스크 모터 ex406 : 서보 제어부
ex407 : 시스템 제어부 ex500 : LSI
ex502 : CPU ex503 : 메모리 컨트롤러
ex504 : 스트림 컨트롤러 ex506 : 스트림 I/O
ex509 : AV I/O ex510 : 버스
ex603 : 카메라부 ex604 : 조작 키
ex605 : 음성 입력부 ex608 : 음성 출력부
ex701 : 송수신 회로부 ex702 : LCD 제어부
ex703 : 카메라 인터페이스부(카메라 I/F부)
ex704 : 조작 입력 제어부 ex705 : 음성 처리부
ex706 : 변복조 회로부 ex707 : 기록 재생부
ex708 : 다중 분리부 ex709 : 화상 복호부
ex711 : 주제어부 ex712 : 화상 부호화부
ex713 : 동기 버스

Claims (21)

  1. 예측 모드에 의거한 예측에 따라서 화상 데이터를 블록마다 부호화함으로써 생성된 부호화 화상 데이터를 복호하는 화상 복호 방법으로서,
    부호화 시에 실행된 예측 모드의 추정 결과를 나타내는 모드 정보에 의거하여, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드인 선택 예측 모드를 복원하는 복원 단계와,
    상기 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 부호화 화상 데이터의 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호 단계를 포함하고,
    상기 복원 단계는,
    이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와,
    상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 미리 정해진 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정 단계와,
    상기 후보 한정 단계에 있어서 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 예측 모드 추정 단계와,
    상기 모드 정보와 상기 추정 예측 모드에 의거하여, 상기 선택 예측 모드를 복원하는 예측 모드 복원 단계를 포함하는, 화상 복호 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모드 정보는, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드와 부호화 시에 추정된 예측 모드가 일치한 것을 나타내는 플래그 정보, 또는, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드와 부호화 시에 추정된 예측 모드의 차분을 나타내는 차분 정보이며,
    상기 예측 모드 복원 단계에서는,
    상기 모드 정보가, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드와 부호화 시에 추정된 예측 모드가 일치한 것을 나타내는 플래그 정보인 경우, 상기 추정 예측 모드를 상기 선택 예측 모드로서 결정하고, 상기 모드 정보가, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드와 부호화 시에 추정된 예측 모드의 차분을 나타내는 차분 정보인 경우, 상기 차분과 상기 추정 예측 모드를 가산함으로써, 상기 선택 예측 모드를 복원하는, 화상 복호 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 1개 이상의 에지의 방향에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는, 화상 복호 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 예측 모드 후보는, 미리 정의된 복수의 방향 예측 모드를 포함하고,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 1개 이상의 에지의 방향으로부터 가장 멀리 떨어진 방향의 방향 예측 모드를 상기 복수의 예측 모드 후보로부터 제외함으로써, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는, 화상 복호 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 2개 이상의 에지의 방향의 편차 정도를 산출하고, 산출한 편차 정도에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는, 화상 복호 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 예측 모드 후보는, 상기 대상 블록의 주위에 위치하는 복수의 복호 블록을 생성할 때에 이용한 복수의 예측 모드를 포함하고,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 연산 대상인 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄임으로써, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는, 화상 복호 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 에지가 검출되지 않은 복호 블록을 연산 대상으로부터 제외함으로써 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄이는, 화상 복호 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 1개 이상의 에지 중, 최대 놈(norm)을 가지는 최대 에지를 결정하고, 상기 최대 에지가 검출된 복호 블록으로 연산 대상을 한정함으로써, 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄이는, 화상 복호 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지 방향의 수평 성분이 수직 성분보다 클 경우, 상기 대상 블록의 좌측에 위치하는 복호 블록으로 연산 대상을 한정하고, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지 방향의 수직 성분이 수평 성분보다 클 경우, 상기 대상 블록의 상측에 위치하는 복호 블록으로 연산 대상을 한정함으로써, 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄이는, 화상 복호 방법.
  10. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 방법으로서,
    미리 정해진 복수의 예측 모드 후보 중에서 선택된 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 화상 데이터의 대상 블록을 부호화하는 부호화 단계와,
    부호화된 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호 단계와,
    상기 복수의 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 추정 단계와,
    상기 선택 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보를, 상기 부호화된 대상 블록과 함께 출력하는 출력 단계를 포함하고,
    상기 추정 단계는,
    이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와,
    상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정 단계와,
    상기 후보 한정 단계에 있어서 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서, 소정의 방법에 따라서 상기 추정 예측 모드를 결정하는 예측 모드 추정 단계와,
    상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드에 의거하여 상기 모드 정보를 생성하는 모드 정보 생성 단계를 포함하는, 화상 부호화 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 모드 정보 생성 단계에서는,
    상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드를 비교하여, 상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드가 일치할 경우에는, 일치한 것을 나타내는 플래그를 상기 모드 정보로서 생성하고, 상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드가 일치하지 않을 경우에는, 상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드의 차분을 나타내는 차분 정보를 상기 모드 정보로서 생성하는, 화상 부호화 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 예측 모드 후보는, 미리 정의된 복수의 방향 예측 모드를 포함하고,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 1개 이상의 에지의 방향으로부터 가장 멀리 떨어진 방향의 방향 예측 모드를 상기 복수의 예측 모드 후보로부터 제외함으로써, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는, 화상 부호화 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 예측 모드 후보는, 상기 대상 블록의 주위에 위치하는 복수의 복호 블록을 생성할 때에 이용한 복수의 예측 모드를 포함하고,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 연산 대상인 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄임으로써, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는, 화상 부호화 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 에지가 검출되지 않은 복호 블록을 연산 대상으로부터 제외함으로써 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄이는, 화상 부호화 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 후보 한정 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지 방향의 수평 성분이 수직 성분보다 클 경우, 상기 대상 블록의 좌측에 위치하는 복호 블록으로 연산 대상을 한정하고, 상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지 방향의 수직 성분이 수평 성분보다 클 경우, 상기 대상 블록의 상측에 위치하는 복호 블록으로 연산 대상을 한정함으로써, 상기 복수의 복호 블록의 수를 줄이는, 화상 부호화 방법.
  16. 예측 모드에 의거한 예측에 따라서 화상 데이터를 블록마다 부호화함으로써 생성된 부호화 화상 데이터를 복호하는 화상 복호 장치로서,
    부호화 시에 실행된 예측 모드의 추정 결과를 나타내는 모드 정보에 의거하여, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드인 선택 예측 모드를 복원하는 복원부와,
    상기 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 부호화 화상 데이터의 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호부를 구비하고,
    상기 복원부는,
    이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출부와,
    상기 에지 검출부에 의해 검출된 에지에 의거하여, 미리 정해진 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정부와,
    상기 후보 한정부에 의해 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 예측 모드 추정부와,
    상기 모드 정보와 상기 추정 예측 모드에 의거하여, 상기 선택 예측 모드를 복원하는 예측 모드 복원부를 구비하는, 화상 복호 장치.
  17. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 장치로서,
    미리 정해진 복수의 예측 모드 후보 중에서 선택된 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 화상 데이터의 대상 블록을 부호화하는 부호화부와,
    부호화된 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호부와,
    상기 복수의 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 추정부와,
    상기 선택 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보를, 상기 부호화된 대상 블록과 함께 출력하는 출력부를 포함하고,
    상기 추정부는,
    이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출부와,
    상기 에지 검출부에 의해 검출된 에지에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정부와,
    상기 후보 한정부에 의해 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서, 소정의 방법에 따라서 상기 추정 예측 모드를 결정하는 예측 모드 추정부와,
    상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드에 의거하여 상기 모드 정보를 생성하는 모드 정보 생성부를 포함하는, 화상 부호화 장치.
  18. 예측 모드에 의거한 예측에 따라서 화상 데이터를 블록마다 부호화함으로써 생성된 부호화 화상 데이터를 복호하는 화상 복호 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 화상 복호 방법은,
    부호화 시에 실행된 예측 모드의 추정 결과를 나타내는 모드 정보에 의거하여, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드인 선택 예측 모드를 복원하는 복원 단계와,
    상기 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 부호화 화상 데이터의 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호 단계를 포함하고,
    상기 복원 단계는,
    이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와,
    상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 미리 정해진 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정 단계와,
    상기 후보 한정 단계에 있어서 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 예측 모드 추정 단계와,
    상기 모드 정보와 상기 추정 예측 모드에 의거하여, 상기 선택 예측 모드를 복원하는 예측 모드 복원 단계를 포함하는, 프로그램.
  19. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 화상 부호화 방법은,
    미리 정해진 복수의 예측 모드 후보 중에서 선택된 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 화상 데이터의 대상 블록을 부호화하는 부호화 단계와,
    부호화된 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호 단계와,
    상기 복수의 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 추정 단계와,
    상기 선택 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보를, 상기 부호화된 대상 블록과 함께 출력하는 출력 단계를 포함하고,
    상기 추정 단계는,
    이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와,
    상기 에지 검출 단계에 있어서 검출된 에지에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정 단계와,
    상기 후보 한정 단계에 있어서 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서, 소정의 방법에 따라서 상기 추정 예측 모드를 결정하는 예측 모드 추정 단계와,
    상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드에 의거하여 상기 모드 정보를 생성하는 모드 정보 생성 단계를 포함하는, 프로그램.
  20. 예측 모드에 의거한 예측에 따라서 화상 데이터를 블록마다 부호화함으로써 생성된 부호화 화상 데이터를 복호하는 집적 회로로서,
    부호화 시에 실행된 예측 모드의 추정 결과를 나타내는 모드 정보에 의거하여, 부호화 시의 예측에 이용한 예측 모드인 선택 예측 모드를 복원하는 복원부와,
    상기 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 부호화 화상 데이터의 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호부를 구비하고,
    상기 복원부는,
    이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출부와,
    상기 에지 검출부에 의해 검출된 에지에 의거하여, 미리 정해진 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정부와,
    상기 후보 한정부에 의해 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 예측 모드 추정부와,
    상기 모드 정보와 상기 추정 예측 모드에 의거하여, 상기 선택 예측 모드를 복원하는 예측 모드 복원부를 구비하는, 집적 회로.
  21. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 집적 회로로서,
    미리 정해진 복수의 예측 모드 후보 중에서 선택된 선택 예측 모드에 의거한 예측에 따라, 상기 화상 데이터의 대상 블록을 부호화하는 부호화부와,
    부호화된 대상 블록을 복호함으로써, 복호 블록을 생성하는 복호부와,
    상기 복수의 예측 모드 후보 중에서 1개의 예측 모드를 추정 예측 모드로서 결정하는 추정부와,
    상기 선택 예측 모드를 복원하기 위한 모드 정보를, 상기 부호화된 대상 블록과 함께 출력하는 출력부를 포함하고,
    상기 추정부는,
    이미 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출부와,
    상기 에지 검출부에 의해 검출된 에지에 의거하여, 상기 복수의 예측 모드 후보의 수를 줄이는 후보 한정부와,
    상기 후보 한정부에 의해 줄여진 수의 상기 예측 모드 후보 중에서, 소정의 방법에 따라서 상기 추정 예측 모드를 결정하는 예측 모드 추정부와,
    상기 추정 예측 모드와 상기 선택 예측 모드에 의거하여 상기 모드 정보를 생성하는 모드 정보 생성부를 포함하는, 집적 회로.
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