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WO2019150411A1 - 映像符号化装置、映像符号化方法、映像復号装置、映像復号方法、及び映像符号化システム - Google Patents

映像符号化装置、映像符号化方法、映像復号装置、映像復号方法、及び映像符号化システム Download PDF

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WO2019150411A1
WO2019150411A1 PCT/JP2018/002811 JP2018002811W WO2019150411A1 WO 2019150411 A1 WO2019150411 A1 WO 2019150411A1 JP 2018002811 W JP2018002811 W JP 2018002811W WO 2019150411 A1 WO2019150411 A1 WO 2019150411A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motion vector
component
candidates
target block
differential motion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/002811
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幸二 山田
中川　章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to PCT/JP2018/002811 priority Critical patent/WO2019150411A1/ja
Publication of WO2019150411A1 publication Critical patent/WO2019150411A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/46—Embedding additional information in the video signal during the compression process
    • H04N19/463—Embedding additional information in the video signal during the compression process by compressing encoding parameters before transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/513—Processing of motion vectors
    • H04N19/517—Processing of motion vectors by encoding
    • H04N19/52—Processing of motion vectors by encoding by predictive encoding

Definitions

  • the present invention relates to a video encoding device, a video encoding method, a video decoding device, a video decoding method, and a video encoding system.
  • HEVC High Efficiency Video Coding
  • CABAC context-adaptive binary arithmetic coding
  • Inter prediction is a prediction method that uses a pixel value of a block (reference block) that is temporally close to the encoding target block
  • intra prediction is a pixel value of a block that is close in distance to the encoding target block. The prediction method used.
  • a motion vector indicating a reference block is generated.
  • the motion vector includes a horizontal component (x component) and a vertical component (y component) in the image at each time included in the video.
  • the motion vector for the encoding target block often has a high correlation with the motion vectors for the blocks around the encoding target block. Therefore, in HEVC, a predicted motion vector, which is a predicted value of a motion vector of an encoding target block, is obtained from the motion vectors of surrounding blocks, and is a difference between the actual motion vector of the encoding target block and the predicted motion vector. A differential motion vector is generated. By encoding this differential motion vector, the amount of motion vector coding can be compressed.
  • FVC Future Video Coding
  • the syntax of a differential motion vector in inter prediction is encoded by CABAC.
  • CABAC the syntax of a differential motion vector in inter prediction is encoded by CABAC.
  • the code amount of the flag indicating the sign (positive or negative) of each component of the differential motion vector is not sufficiently compressed.
  • an object of the present invention is to reduce a code amount accompanying a motion vector in video encoding.
  • the video encoding device includes a first encoding unit, a determination unit, a generation unit, and a second encoding unit.
  • the first encoding unit encodes the encoding target block in the image included in the video.
  • the determination unit generates a first differential motion vector from the motion vector for the encoding target block and the predicted motion vector for the encoding target block.
  • the determination unit generates a plurality of differential motion vector candidates including the first differential motion vector by changing a sign indicating whether the component of the first differential motion vector is positive or negative.
  • the second differential motion vector is determined from among the differential motion vector candidates.
  • the determination unit includes the locally decoded pixel values of the encoded pixels adjacent to the encoding target block and the locally decoded pixels of the encoded pixels included in each of the plurality of reference block candidates indicated by the plurality of differential motion vector candidates.
  • the second difference motion vector is determined using the value.
  • the generating unit generates coincidence information indicating whether or not the code of the component of the first differential motion vector matches the code of the component of the second differential motion vector.
  • the second encoding unit encodes the absolute value of the first differential motion vector component and the coincidence information.
  • an occurrence probability model used for arithmetic coding is determined in accordance with other syntax elements or values of syntax elements adjacent to a region to be encoded. . In this case, the occurrence probability of each value of logic “0” and logic “1” is variable. On the other hand, for bins whose occurrence probabilities are difficult to estimate, a bypass mode is selected in which the occurrence probabilities of the values of logic “0” and logic “1” are fixed to 0.5.
  • Arithmetic coding Based on the occurrence probability of the occurrence symbol, a real number straight line of 0 or more and less than 1 is sequentially divided into sections, and finally a code word in binary notation is generated from the real number indicating the divided section. Is done.
  • the syntax of the differential motion vector in HEVC includes a flag indicating the sign (positive or negative) of the x component and the y component of the differential motion vector.
  • the flag indicating the sign of the x component is mvd_sign_flag [0]
  • the flag indicating the sign of the y component is mvd_sign_flag [1].
  • the values of these flags are specified as follows.
  • CABAC CABAC since it is difficult to predict the probability that the sign of the x component and the y component of the differential motion vector will be positive or negative, in CABAC, a flag indicating the sign of the x component and the y component is encoded in the bypass mode. For this reason, the code amount of these flags is not compressed.
  • FIG. 1 shows an example of the functional configuration of the video encoding apparatus according to the embodiment.
  • the video encoding device 101 of FIG. 1 includes a first encoding unit 111, a determination unit 112, a generation unit 113, and a second encoding unit 114.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of video encoding processing performed by the video encoding device 101 of FIG.
  • the first encoding unit 111 encodes an encoding target block in an image included in the video (step 201).
  • the determination unit 112 generates a first differential motion vector from the motion vector for the encoding target block and the predicted motion vector for the encoding target block (step 202).
  • the determination unit 112 generates a plurality of differential motion vector candidates including the first differential motion vector by changing a sign indicating whether the component of the first differential motion vector is positive or negative (Ste 203). Then, the determination unit 112 determines a second differential motion vector from among these differential motion vector candidates (step 204). At this time, the determination unit 112 performs local decoding of the encoded pixel included in each of the plurality of reference block candidates indicated by the plurality of reference motion vector candidates and the local decoded pixel value of the encoded pixel adjacent to the encoding target block. A second differential motion vector is determined using the pixel value.
  • the generation unit 113 generates coincidence information indicating whether or not the code of the first differential motion vector component matches the code of the second differential motion vector component (step 205). Then, the second encoding unit 114 encodes the absolute value of the first differential motion vector component and the coincidence information (step 206).
  • FIG. 3 shows a functional configuration example of the video decoding apparatus according to the embodiment. 3 includes a first decoding unit 311, a determination unit 312, a generation unit 313, and a second decoding unit 314.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of video decoding processing performed by the video decoding device 301 in FIG.
  • the first decoding unit 311 decodes the encoded video, and restores the absolute value of the first differential motion vector component for the decoding target block in the image included in the encoded video (step 401).
  • the first decoding unit 311 matches information indicating whether the code indicating whether the component of the first difference motion vector is positive or negative matches the code of the component of the second difference motion vector. Are restored together with the absolute values of the components of the first differential motion vector.
  • the determination unit 312 generates a plurality of differential motion vector candidates by adding codes to the absolute values of the components of the first differential motion vector (step 402). Then, the determination unit 312 determines a second differential motion vector from among these differential motion vector candidates (step 403). At this time, the determination unit 312 uses the decoded pixel value of the pixel adjacent to the decoding target block and the decoded pixel value of the pixel included in each of the plurality of reference block candidates indicated by the plurality of differential motion vector candidates, A differential motion vector is determined.
  • the generation unit 313 generates a first differential motion vector from the second differential motion vector based on the match information (step 404). Then, the generation unit 313 generates a motion vector for the decoding target block from the first differential motion vector and the predicted motion vector for the decoding target block (step 405).
  • the second decoding unit 314 decodes the coefficient information of the decoding target block using the motion vector for the decoding target block (step 406).
  • the video decoding apparatus 301 in FIG. 3 can reduce the amount of code associated with a motion vector in video encoding.
  • FIG. 5 shows an example of the difference motion vector.
  • a reference image 501 in FIG. 5 is a locally decoded image of an image encoded before the encoding target image.
  • the reference image 501 includes a block 511 that exists at the same position as the encoding target block in the encoding target image, and a reference block 512 for the encoding target block.
  • the motion vector 521 for the encoding target block is a vector from the block 511 to the reference block 512, and is obtained by motion search processing.
  • the prediction vector 522 is obtained from the motion vectors for the blocks around the encoding target block, and the difference motion vector 523 represents the difference between the motion vector 521 and the prediction vector 522.
  • FIG. 6 shows examples of differential motion vector candidates and reference block candidates.
  • the direction from left to right is the positive direction of the x coordinate
  • the direction from top to bottom is the positive direction of the y coordinate.
  • Motion vector candidates 614 are generated.
  • the difference motion vector candidate 611 is a vector from the end point of the prediction vector 522 toward the reference block candidate 601, and the x component and the y component of the difference motion vector candidate 611 are positive.
  • the difference motion vector candidate 612 is a vector from the end point of the prediction vector 522 toward the reference block candidate 602, and the x component of the difference motion vector candidate 612 is positive and the y component is negative.
  • the difference motion vector candidate 613 is a vector from the end point of the prediction vector 522 toward the reference block candidate 603, and the x component and the y component of the difference motion vector candidate 613 are negative.
  • the difference motion vector candidate 614 is a vector from the end point of the prediction vector 522 toward the reference block candidate 604, and the x component of the difference motion vector candidate 614 is negative and the y component is positive.
  • FIG. 7 shows a specific example of the video encoding device 101 of FIG. 7 includes a block division unit 711, a prediction error generation unit 712, an orthogonal transformation unit 713, a quantization unit 714, an arithmetic coding unit 715, and an encoding control unit 716. Furthermore, the video encoding device 701 includes an intra-frame prediction unit 717, an inter-frame prediction unit 718, a selection unit 719, an inverse quantization unit 720, an inverse orthogonal transform unit 721, a reconstruction unit 722, an in-loop filter 723, and a memory 724. including.
  • the in-loop filter 723 corresponds to the first encoding unit 111 in FIG.
  • the video encoding device 701 can be implemented as a hardware circuit, for example.
  • each component of the video encoding device 701 may be mounted as an individual circuit or may be mounted as one integrated circuit.
  • the video encoding device 701 encodes the input video to be encoded, and outputs the encoded video as an encoded stream.
  • the video encoding device 701 can transmit the encoded stream to the video decoding device 301 in FIG. 3 via a communication network.
  • the encoding target video includes a plurality of images corresponding to a plurality of times.
  • the image at each time corresponds to the image to be encoded and may be called a picture or a frame.
  • Each image may be a color image or a monochrome image.
  • the pixel value may be in RGB format or YUV format.
  • the block division unit 711 divides the encoding target image into a plurality of blocks, and outputs the original image of the encoding target block to the prediction error generation unit 712, the intra-frame prediction unit 717, and the inter-frame prediction unit 718.
  • the intra-frame prediction unit 717 performs intra prediction on the encoding target block, and outputs a prediction image of intra prediction to the selection unit 719.
  • the inter-frame prediction unit 718 performs inter prediction on the encoding target block, and outputs a predicted image of inter prediction to the selection unit 719. At this time, the inter-frame prediction unit 718 obtains a motion vector for the encoding target block by the motion search process, and outputs the obtained motion vector to the arithmetic coding unit 715.
  • the selection unit 719 selects a prediction image output by either the intra-frame prediction unit 717 or the inter-frame prediction unit 718, and outputs the prediction image to the prediction error generation unit 712 and the reconstruction unit 722.
  • the prediction error generation unit 712 outputs the difference between the prediction image output from the selection unit 719 and the original image of the encoding target block to the orthogonal transformation unit 713 as a prediction error.
  • the orthogonal transform unit 713 performs orthogonal transform on the prediction error output from the prediction error generation unit 712, and outputs a transform coefficient to the quantization unit 714.
  • the quantization unit 714 quantizes the transform coefficient and outputs the quantization coefficient to the arithmetic coding unit 715 and the inverse quantization unit 720.
  • the arithmetic encoding unit 715 encodes the quantized coefficient output from the quantizing unit 714 and the motion vector output from the inter-frame prediction unit 718 using CABAC, and outputs an encoded stream. Then, the arithmetic encoding unit 715 outputs the amount of information generated by CABAC to the encoding control unit 716.
  • the inverse quantization unit 720 performs inverse quantization on the quantization coefficient output from the quantization unit 714, generates an inverse quantization coefficient, and outputs the generated inverse quantization coefficient to the inverse orthogonal transform unit 721. .
  • the inverse orthogonal transform unit 721 performs inverse orthogonal transform on the inverse quantization coefficient, generates a prediction error, and outputs the generated prediction error to the reconstruction unit 722.
  • the reconstruction unit 722 adds the prediction image output from the selection unit 719 and the prediction error output from the inverse orthogonal transform unit 721 to generate a reconstruction image, and the generated reconstruction image is converted into the in-loop filter 723 and Output to the memory 724.
  • the in-loop filter 723 performs a filtering process such as a deblocking filter on the reconstructed image output from the reconstructing unit 722 to generate a local decoded image, and outputs the generated local decoded image to the memory 724.
  • the memory 724 stores the reconstructed image output from the reconstructing unit 722 as a locally decoded image and also stores the locally decoded image output from the in-loop filter 723.
  • the locally decoded image stored in the memory 724 is output to the intra-frame prediction unit 717, the inter-frame prediction unit 718, and the arithmetic coding unit 715.
  • the intra-frame prediction unit 717 uses the local decoded pixel value included in the local decoded image as a reference pixel value for the subsequent block
  • the inter-frame prediction unit 718 uses the local decoded image as a reference image for the subsequent image.
  • the encoding control unit 716 determines a quantization parameter (QP) so that the information amount output from the arithmetic encoding unit 715 becomes the target information amount, and outputs the determined QP to the quantization unit 714.
  • QP quantization parameter
  • FIG. 8 shows a first functional configuration example of the arithmetic encoding unit 715 of FIG. 8 includes a determination unit 801, a generation unit 802, and an encoding unit 803.
  • the determination unit 801 includes a difference motion vector calculation unit 811, a difference motion vector candidate calculation unit 812, and an estimated difference motion vector calculation unit 813.
  • the determination unit 801, the generation unit 802, and the encoding unit 803 correspond to the determination unit 112, the generation unit 113, and the second encoding unit 114 in FIG.
  • the difference motion vector calculation unit 811 calculates a difference motion vector representing a difference between the motion vector output from the inter-frame prediction unit 718 and the prediction motion vector for the encoding target block.
  • the predicted motion vector is obtained from the motion vectors for the blocks around the encoding target block by the inter-frame prediction unit 718 or the differential motion vector calculation unit 811.
  • the difference motion vector candidate calculation unit 812 generates four difference motions based on four combinations of the positive sign and negative sign of the x component of the difference motion vector and the positive sign and negative sign of the y component. Calculate vector candidates.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 obtains four reference block candidates corresponding to each of the four difference motion vector candidates. Then, the estimated difference motion vector calculation unit 813 obtains the local decoded pixel value of the encoded pixel adjacent to the encoding target block and the local decoded pixel value of the encoded pixel included in each of the four reference block candidates. To calculate an estimated differential motion vector.
  • the estimated difference motion vector is calculated by a calculation method different from the motion search process in the inter-frame prediction unit 718, it does not always match the difference motion vector calculated by the difference motion vector calculation unit 811.
  • the generation unit 802 generates a code flag indicating whether or not the code of each component of the differential motion vector matches the code of each component of the estimated differential motion vector.
  • the encoding unit 803 encodes the absolute value and sign flag of each component of the differential motion vector and the quantization coefficient output by the quantization unit 714 using CABAC context modeling using a variable occurrence probability. The sign flag of each component corresponds to the coincidence information.
  • the sign flag does not directly indicate the positive or negative sign of each component of the difference motion vector, but instead shows the difference between the sign of each component of the difference motion vector and the sign of each component of the estimated difference motion vector. Show.
  • the occurrence probability of the value “0” indicating that the two codes are the same can be made higher than the occurrence probability of the value “1” indicating that the two codes are different. Therefore, the code flag can be encoded by arithmetic encoding using context modeling, and the code amount of the code flag is reduced.
  • FIG. 9 shows an example of a first calculation method of the estimated difference motion vector.
  • An encoding target block 903 is included in the area 902 of the encoding target image 901.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 acquires the local decoded pixel value of the encoded pixel 911 adjacent to the encoding target block 903 in the region 902.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 arranges each reference block candidate 904 so as to overlap the position of the encoding target block 903 in the region 902, and locally decodes the encoded pixels included in the reference block candidate 904. Get the value.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 can acquire the locally decoded pixel value of the encoded pixel 912 in the reference block candidate 904 adjacent to the encoded pixel 911.
  • the statistical value Ai of the pixel value is calculated.
  • the statistical value A0 and the statistical value Ai an average value, median value, mode value, and the like of a plurality of local decoded pixel values can be used.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 determines the estimated difference motion vector by comparing the statistical value A0 and the statistical value Ai. For example, the estimated difference motion vector calculation unit 813 obtains a reference block candidate having a statistical value closest to the statistical value A0 among the statistical values A1 to A4, and estimates a differential motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate. A differential motion vector can be determined.
  • FIG. 10 shows an example of a second calculation method of the estimated difference motion vector.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 calculates the absolute difference value of the local decoded pixel values of the two pixels for the pair 1001 of the encoded pixel 911 and the encoded pixel 912. Then, the estimated difference motion vector calculation unit 813 calculates the difference absolute value sum by accumulating the difference absolute values for a plurality of pairs on the upper boundary and the left boundary of the encoding target block 903.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 determines the estimated difference motion vector by comparing the four difference absolute value sums with respect to each of the four reference block candidates. For example, the estimated difference motion vector calculation unit 813 can obtain a reference block candidate having the smallest sum of absolute differences, and can determine a difference motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated difference motion vector.
  • FIG. 11 shows an example of the third calculation method of the estimated difference motion vector.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 selects a combination 1101 of four encoded pixels in the vicinity of the boundary of the encoding target block 903.
  • the combination 1101 includes an encoded pixel 1111 to an encoded pixel 1114.
  • the encoded pixel 1111 and the encoded pixel 1112 are pixels included in the region 902 of the encoding target image 901.
  • the encoded pixel 1112 is adjacent to the boundary of the encoding target block 903, and the encoded pixel 1111 is present. Is adjacent to the encoded pixel 1112.
  • the encoded pixel 1113 and the encoded pixel 1114 are pixels included in the reference block candidate 904, the encoded pixel 1113 is adjacent to the boundary of the encoding target block 903, and the encoded pixel 1114 is encoded. Adjacent to the converted pixel 1113.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 calculates a predicted pixel value on the boundary of the encoding target block 903 from the locally decoded pixel values of the encoded pixel 1111 and the encoded pixel 1112. Further, the estimated difference motion vector calculation unit 813 calculates a predicted pixel value on the boundary of the encoding target block 903 from the locally decoded pixel values of the encoded pixel 1113 and the encoded pixel 1114.
  • FIG. 12 shows an example of a method for calculating a predicted pixel value on the boundary of the encoding target block 903.
  • the horizontal axis in FIG. 12 represents the y axis of the encoding target image 901, and the vertical axis represents the pixel value.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 sets the y coordinate y1 of the boundary of the encoding target block 903 on the straight line 1201 that passes through the local decoded pixel value of the encoded pixel 1111 and the local decoded pixel value of the encoded pixel 1112.
  • the corresponding pixel value p1 is obtained as the predicted pixel value.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 predicts a pixel value p2 corresponding to y1 on a straight line 1202 that passes through the local decoded pixel value of the encoded pixel 1113 and the local decoded pixel value of the encoded pixel 1114. Obtained as a pixel value.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 calculates a difference absolute value 1203 between the predicted pixel value p1 and the predicted pixel value p2. Then, the estimated difference motion vector calculation unit 813 accumulates the difference absolute values 1203 for a plurality of combinations on the upper boundary and the left boundary of the encoding target block 903, and calculates a difference absolute value sum.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 determines the estimated difference motion vector by comparing the four difference absolute value sums with respect to each of the four reference block candidates. For example, the estimated difference motion vector calculation unit 813 can obtain a reference block candidate having the smallest sum of absolute differences, and can determine a difference motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated difference motion vector.
  • the first to third calculation methods of the estimated difference motion vector it is possible to obtain an estimated difference motion vector that is highly likely to match the difference motion vector with a smaller calculation amount than the motion search processing in the inter-frame prediction unit 718. Can do. As a result, the occurrence probability of the value “0” in the sign flag can be made higher than the occurrence probability of the value “1”.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a specific example of the video encoding process performed by the video encoding device 701 in FIG.
  • the intra-frame prediction unit 717 performs intra prediction on the encoding target block (step 1301)
  • the inter-frame prediction unit 718 performs inter prediction on the encoding target block (step 1302).
  • the prediction error generation unit 712, the orthogonal transformation unit 713, and the quantization unit 714 code the encoding target block using the prediction image output from either the intra-frame prediction unit 717 or the inter-frame prediction unit 718. To generate a quantized coefficient (step 1303). Then, the determination unit 801 and the generation unit 802 of the arithmetic encoding unit 715 generate a code flag for the differential motion vector of the encoding target block (step 1304).
  • the video encoding device 701 determines whether or not the encoding of the encoding target image has been completed (step 1305). When an unprocessed block remains (step 1305, NO), the video encoding device 701 repeats the processing after step 1301 for the next block.
  • the encoding unit 803 of the arithmetic encoding unit 715 performs variable length encoding on the quantization coefficient and the prediction mode information (step 1306).
  • the prediction mode information includes the absolute value and sign flag of each component of the differential motion vector.
  • the video encoding device 701 determines whether or not the encoding of the encoding target video has been completed (step 1307). When an unprocessed image remains (step 1307, NO), the video encoding device 701 repeats the processing after step 1301 for the next image. Then, when encoding of the encoding target video is completed (step 1307, YES), the video encoding device 701 ends the process.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of the first code flag generation process in step 1304 of FIG.
  • the estimated difference motion vector is calculated by the first calculation method shown in FIG.
  • the difference motion vector calculation unit 811 of the determination unit 801 calculates a difference motion vector from the motion vector and the predicted motion vector (step 1401).
  • the difference motion vector candidate calculation unit 812 then calculates four difference motion vector candidates based on the four combinations of the x and y component codes of the difference motion vector (step 1402).
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 obtains four reference block candidates indicated by each of the four difference motion vector candidates (step 1403).
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 calculates a statistical value A0 of the locally decoded pixel value of the encoded pixel adjacent to the encoding target block in the encoding target image (step 1404).
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 obtains a reference block candidate having a statistical value closest to the statistical value A0 among the statistical values A1 to A4, and obtains a differential motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate.
  • the estimated difference motion vector is determined (step 1406).
  • the generation unit 802 compares the code of each component of the differential motion vector and the code of each component of the estimated differential motion vector to determine the value of the code flag of each component (step 1407). If the code of the component of the differential motion vector and the code of the component of the estimated differential motion vector are the same, the value of the code flag of that component is determined to be “0”, and if the two codes are different, the code flag of that component The value of is determined to be “1”.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of the second code flag generation process in step 1304 of FIG.
  • the estimated difference motion vector is calculated by the second calculation method shown in FIG.
  • the processing in steps 1501 to 1503 and step 1506 in FIG. 15 is the same as the processing in steps 1401 to 1403 and step 1407 in FIG.
  • step 1504 the estimated difference motion vector calculation unit 813, when each reference block candidate is arranged at the position of the encoding target block, is adjacent to the surrounding encoded pixels in the encoding target image. Identify encoded pixels in the candidate. Then, the estimated difference motion vector calculation unit 813, for each reference block candidate, the local decoded pixel value of the surrounding encoded pixel in the encoding target image and the local decoded pixel value of the encoded pixel in the reference block candidate The sum of absolute differences is calculated.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 obtains a reference block candidate having the smallest sum of absolute differences among the four reference block candidates, and obtains a difference motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated difference.
  • a motion vector is determined (step 1505).
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of the third code flag generation process in step 1304 of FIG.
  • the estimated difference motion vector is calculated by the third calculation method shown in FIG.
  • the processing in steps 1601 to 1603 and step 1606 in FIG. 16 is the same as the processing in steps 1401 to 1403 and step 1407 in FIG.
  • step 1604 the estimated difference motion vector calculation unit 813 identifies two columns of encoded pixels in the encoding target image that are adjacent to the outside of the boundary of the encoding target block. Then, the estimated difference motion vector calculation unit 813 calculates a predicted pixel value on the boundary of the encoding target block from the locally decoded pixel values of the two columns of encoded pixels.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 has two columns in the reference block candidate that are adjacent to the inside of the boundary of the encoding target block when the reference block candidates are arranged so as to overlap the position of the encoding target block.
  • the encoded pixels are identified.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 calculates a predicted pixel value on the boundary of the encoding target block from the locally decoded pixel values of the two columns of encoded pixels.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 for each reference block candidate, the predicted pixel value calculated from the encoded pixel in the encoding target image and the predicted pixel calculated from the encoded pixel in the reference block candidate Calculate the sum of absolute differences from the value.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 813 obtains a reference block candidate having the smallest sum of absolute differences among the four reference block candidates, and obtains a difference motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated difference.
  • a motion vector is determined (step 1605).
  • FIG. 17 shows a specific example of the video decoding device 301 in FIG. 17 includes an arithmetic decoding unit 1711, an inverse quantization unit 1712, an inverse orthogonal transform unit 1713, a reconstruction unit 1714, an in-loop filter 1715, an intra-frame prediction unit 1716, a motion compensation unit 1717, and a selection unit 1718. , And a memory 1719.
  • An inverse quantization unit 1712, an inverse orthogonal transform unit 1713, a reconstruction unit 1714, an in-loop filter 1715, an intra-frame prediction unit 1716, a motion compensation unit 1717, and a selection unit 1718 correspond to the second decoding unit 314 in FIG. .
  • the video decoding device 1701 can be implemented as a hardware circuit, for example.
  • each component of the video decoding device 1701 may be mounted as an individual circuit, or may be mounted as one integrated circuit.
  • the video decoding device 1701 decodes the input encoded stream and outputs the decoded video.
  • the video decoding device 1701 can receive the encoded stream from the video encoding device 701 in FIG. 7 via the communication network.
  • the arithmetic decoding unit 1711 decodes the encoded stream by the CABAC decoding method, outputs the quantization coefficient of the decoding target block in the decoding target image to the inverse quantization unit 1712, and motion compensates the motion vector for the decoding target block. To the unit 1717.
  • the inverse quantization unit 1712 performs inverse quantization on the quantization coefficient output from the arithmetic decoding unit 1711 to generate an inverse quantization coefficient, and outputs the generated inverse quantization coefficient to the inverse orthogonal transform unit 1713.
  • the inverse orthogonal transform unit 1713 performs inverse orthogonal transform on the inverse quantization coefficient to generate a prediction error, and outputs the generated prediction error to the reconstruction unit 1714.
  • the motion compensation unit 1717 performs motion compensation processing on the decoding target block using the motion vector output from the arithmetic decoding unit 1711 and the reference image output from the memory 1719, generates an inter-prediction predicted image, and selects it. To the unit 1718.
  • the selection unit 1718 selects a prediction image output by either the intra-frame prediction unit 1716 or the motion compensation unit 1717 and outputs the prediction image to the reconstruction unit 1714.
  • the reconstruction unit 1714 adds the prediction image output from the selection unit 1718 and the prediction error output from the inverse orthogonal transform unit 1713 to generate a reconstruction image, and the generated reconstruction image is converted into an in-loop filter 1715 and It outputs to the intra-frame prediction part 1716.
  • the intra-frame prediction unit 1716 performs intra prediction on the decoding target block using the reconstructed image of the decoded block output from the reconstruction unit 1714, and outputs a prediction image of intra prediction to the selection unit 1718.
  • the in-loop filter 1715 performs a filtering process such as a deblocking filter and a sample adaptive offset filter on the reconstructed image output from the reconstructing unit 1714 to generate a decoded image. Then, the in-loop filter 1715 outputs the decoded image for one frame as the decoded video and also outputs it to the memory 1719.
  • a filtering process such as a deblocking filter and a sample adaptive offset filter
  • the memory 1719 stores the decoded image output from the in-loop filter 1715.
  • the decoded image stored in the memory 1719 is output to the motion compensation unit 1717 as a reference image for the subsequent image.
  • FIG. 18 shows a first functional configuration example of the arithmetic decoding unit 1711 in FIG.
  • the arithmetic decoding unit 1711 in FIG. 18 includes a decoding unit 1801, a determination unit 1802, and a generation unit 1803.
  • the determination unit 1802 includes a difference motion vector candidate calculation unit 1811 and an estimated difference motion vector calculation unit 1812.
  • the decoding unit 1801, the determination unit 1802, and the generation unit 1803 correspond to the first decoding unit 311, the determination unit 312 and the generation unit 313 in FIG.
  • the decoding unit 1801 decodes the encoded stream using a variable occurrence probability by CABAC context modeling, and restores the quantization coefficient of the decoding target block. Further, the decoding unit 1801 restores the absolute values of the x component and the y component of the differential motion vector and the code flags of the x component and the y component of the differential motion vector. Decoding section 1801 then outputs the absolute value of each component of the difference motion vector to determination section 1802 and outputs the sign flag of each component of the difference motion vector to generation section 1803.
  • the difference motion vector candidate calculation unit 1811 calculates a positive sign and a negative sign of the x component of the difference motion vector, a positive sign and a negative sign of the y component from the absolute values of the x component and the y component of the difference motion vector. Based on these four combinations, four differential motion vector candidates are calculated.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 obtains four reference block candidates corresponding to each of the difference motion vector candidates by using the prediction motion vector and the four difference motion vector candidates for the decoding target block.
  • the predicted motion vector is obtained from the motion vectors already calculated for the blocks around the decoding target block.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 uses the decoded pixel value of the decoded pixel adjacent to the decoding target block and the decoded pixel value of the decoded pixel included in each of the four reference block candidates, to estimate the difference. Calculate the motion vector.
  • the generation unit 1803 determines the code of each component of the differential motion vector from the code of each component of the estimated differential motion vector based on the code flag of each component of the differential motion vector, and generates a differential motion vector.
  • the generation unit 1803 calculates a motion vector for the decoding target block by adding the predicted motion vector for the decoding target block and the generated differential motion vector.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a specific example of video decoding processing performed by the video decoding device 1701 in FIG.
  • the arithmetic decoding unit 1711 performs variable length decoding on the encoded stream, and generates the quantization coefficient and prediction mode information of the decoding target block (step 1901). Then, the arithmetic decoding unit 1711 checks whether the prediction mode information of the decoding target block indicates inter prediction or intra prediction (step 1902).
  • the arithmetic decoding unit 1711 uses the absolute value and the sign flag of each component of the difference motion vector included in the prediction mode information to perform motion. A vector is generated (step 1903). Then, the motion compensation unit 1717 performs motion compensation processing on the decoding target block using the generated motion vector (step 1904).
  • the intra-frame prediction unit 1716 performs intra prediction on the decoding target block (step 1907).
  • the inverse quantization unit 1712 and the inverse orthogonal transform unit 1713 decode the quantization coefficient of the decoding target block and generate a prediction error (step 1905). Then, the selection unit 1718, the reconstruction unit 1714, and the in-loop filter 1715 generate a decoded image from the prediction error using the prediction image output by either the motion compensation unit 1717 or the intra-frame prediction unit 1716.
  • the video decoding device 1701 determines whether or not the decoding of the encoded stream has been completed (step 1906). If an unprocessed code string remains (step 1906, NO), the video decoding device 1701 repeats the processing from step 1901 on for the next code string. Then, when decoding of the encoded stream is completed (step 1906, YES), the video decoding device 1701 ends the process.
  • FIG. 20 is a flowchart showing an example of the first motion vector generation process in step 1903 of FIG.
  • the estimated difference motion vector is calculated by the first calculation method shown in FIG.
  • the difference motion vector candidate calculation unit 1811 of the determination unit 1802 calculates four difference motion vector candidates based on the four combinations of the x and y component codes of the difference motion vector (step 2001).
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 obtains four reference block candidates indicated by each of the four difference motion vector candidates (step 2002).
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 calculates the statistical value B0 of the decoded pixel value of the decoded pixel adjacent to the decoding target block in the decoding target image (step 2003).
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 obtains a reference block candidate having a statistical value closest to the statistical value B0 among the statistical values B1 to B4, and obtains a differential motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate.
  • the estimated difference motion vector is determined (step 2005).
  • the generation unit 1803 generates a difference motion vector using the sign flag of each component of the difference motion vector and the estimated difference motion vector, and adds the predicted motion vector and the difference motion vector to thereby generate a motion vector. Is calculated (step 2006).
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of the second motion vector generation process in step 1903 of FIG.
  • the estimated difference motion vector is calculated by the second calculation method shown in FIG.
  • the processing in step 2101, step 2102, and step 2105 in FIG. 21 is the same as the processing in step 2001, step 2002, and step 2006 in FIG. 20.
  • step 2103 when the estimated difference motion vector calculation unit 1812 arranges each reference block candidate so as to overlap the position of the decoding target block, the estimated difference motion vector calculation unit 1812 includes a reference block candidate adjacent to the surrounding decoded pixels in the decoding target image. Identify decoded pixels. Then, for each reference block candidate, the estimated difference motion vector calculation unit 1812 calculates the absolute difference between the decoded pixel value of the surrounding decoded pixel in the decoding target image and the decoded pixel value of the decoded pixel in the reference block candidate. Calculate the sum.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 obtains a reference block candidate having the smallest difference absolute value sum among the four reference block candidates, and obtains a difference motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated difference.
  • a motion vector is determined (step 2104).
  • FIG. 22 is a flowchart showing an example of the third motion vector generation process in step 1903 of FIG.
  • the estimated difference motion vector is calculated by the third calculation method shown in FIG.
  • the processing in step 2201, step 2202, and step 2205 in FIG. 22 is the same as the processing in step 2001, step 2002, and step 2006 in FIG.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 identifies two columns of decoded pixels in the decoding target image that are adjacent to the outside of the decoding target block boundary. Then, the estimated difference motion vector calculation unit 1812 calculates a predicted pixel value on the boundary of the decoding target block from the decoded pixel values of the decoded pixels in the two columns.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 decodes two columns in the reference block candidate that are adjacent to the inner side of the boundary of the decoding target block when each reference block candidate is arranged at the position of the decoding target block. Identify the completed pixel. Then, the estimated difference motion vector calculation unit 1812 calculates a predicted pixel value on the boundary of the decoding target block from the decoded pixel values of the decoded pixels in the two columns.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 calculates, for each reference block candidate, the predicted pixel value calculated from the decoded pixel in the decoding target image and the predicted pixel value calculated from the decoded pixel in the reference block candidate. Calculate the sum of absolute differences.
  • the estimated difference motion vector calculation unit 1812 obtains a reference block candidate having the smallest difference absolute value sum among the four reference block candidates, and obtains a difference motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated difference.
  • a motion vector is determined (step 2204).
  • the video encoding device 101 in FIG. 1 and the video decoding device 301 in FIG. 3 generate a plurality of motion vector candidates by changing the code of the motion vector component instead of the code of the differential motion vector component. It is also possible to do.
  • the first encoding unit 111 in FIG. 1 encodes the encoding target block in the image included in the video.
  • the determining unit 112 generates a plurality of motion vector candidates including the first motion vector by changing a sign indicating whether the component of the first motion vector for the encoding target block is positive or negative. Then, the determination unit 112 determines the second motion vector from these motion vector candidates. At this time, the determination unit 112 performs local decoding pixel values of the encoded pixels included in each of the plurality of reference block candidates indicated by the plurality of motion vector candidates and the local decoding pixel value of the encoded pixel adjacent to the encoding target block. The second motion vector is determined using the value.
  • the generation unit 113 generates coincidence information indicating whether or not the code of the first motion vector component matches the code of the second motion vector component, and the second encoding unit 114 generates the first motion vector component.
  • the absolute value and the coincidence information are encoded.
  • the first decoding unit 311 in FIG. 3 decodes the encoded video, and restores the absolute value of the first motion vector component for the decoding target block in the image included in the encoded video.
  • the first decoding unit 311 includes coincidence information indicating whether or not the code indicating whether the component of the first motion vector is positive or negative matches the code of the component of the second motion vector. Restored together with the absolute value of the first motion vector component.
  • the determining unit 312 generates a plurality of motion vector candidates by adding a sign to the absolute value of the component of the first motion vector, and determines the second motion vector from the motion vector candidates. At this time, the determination unit 312 uses the decoded pixel value of the pixel adjacent to the decoding target block and the decoded pixel value of the pixel included in each of the plurality of reference block candidates indicated by the plurality of motion vector candidates to perform the second motion. Determine the vector.
  • the generating unit 313 generates a first motion vector from the second motion vector based on the match information, and the second decoding unit 314 decodes the coefficient information of the decoding target block using the first motion vector.
  • the arithmetic encoding unit 715 uses the absolute value and the code flag of each component of the motion vector instead of the absolute value and the code flag of each component of the differential motion vector as the prediction mode information of the inter prediction.
  • the arithmetic encoding unit 715 generates four motion vector candidates based on the four combinations of the codes of the respective components of the motion vector output from the inter-frame prediction unit 718.
  • FIG. 23 shows examples of motion vector candidates and reference block candidates.
  • the reference image 2301 in FIG. 23 includes a block 2311 that exists at the same position as the encoding target block in the encoding target image.
  • the direction from left to right is the positive direction of the x coordinate
  • the direction from top to bottom is the positive direction of the y coordinate.
  • motion vector candidates 2331 to 2334 are generated based on four combinations of the positive and negative signs of the x component of the motion vector and the positive and negative signs of the y component.
  • the motion vector candidate 2331 is a vector from the block 2311 to the reference block candidate 2321, and the x component and the y component of the motion vector candidate 2331 are positive.
  • the motion vector candidate 2332 is a vector from the block 2311 to the reference block candidate 2322, and the x component of the motion vector candidate 2332 is positive and the y component is negative.
  • the motion vector candidate 2333 is a vector from the block 2311 to the reference block candidate 2323, and the x component and the y component of the motion vector candidate 2333 are negative.
  • the motion vector candidate 2334 is a vector from the block 2311 to the reference block candidate 2324, and the x component of the motion vector candidate 2334 is negative and the y component is positive.
  • FIG. 24 shows a second functional configuration example of the arithmetic encoding unit 715 of FIG. 24 includes a determination unit 2401, a generation unit 2402, and an encoding unit 2403.
  • the determination unit 2401 includes a motion vector candidate calculation unit 2411 and an estimated motion vector calculation unit 2412.
  • the determination unit 2401, the generation unit 2402, and the encoding unit 2403 correspond to the determination unit 112, the generation unit 113, and the second encoding unit 114 in FIG.
  • the motion vector candidate calculation unit 2411 calculates four motion vector candidates based on four combinations of the positive and negative signs of the x component of the motion vector and the positive and negative signs of the y component. calculate.
  • the estimated motion vector calculation unit 2412 obtains four reference block candidates corresponding to the four motion vector candidates. Then, the estimated motion vector calculation unit 2412 uses the locally decoded pixel value of the encoded pixel adjacent to the encoding target block and the locally decoded pixel value of the encoded pixel included in each of the four reference block candidates. To calculate an estimated motion vector.
  • the generating unit 2402 generates a code flag indicating whether or not the code of each component of the motion vector matches the code of each component of the estimated motion vector.
  • the encoding unit 2403 encodes the absolute value and the sign flag of each component of the motion vector and the quantization coefficient output from the quantization unit 714 using CABAC context modeling using a variable occurrence probability.
  • the code amount of the code flag is reduced by arithmetic coding using context modeling, similarly to the code flag of the differential motion vector.
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating an example of a fourth code flag generation process performed by the arithmetic encoding unit 715 of FIG. 24 in Step 1304 of FIG.
  • the estimated motion vector is calculated by the first calculation method shown in FIG.
  • the processing in step 2503 and step 2504 in FIG. 25 is the same as the processing in step 1404 and step 1405 in FIG.
  • the motion vector candidate calculation unit 2411 of the determination unit 2401 calculates four motion vector candidates based on the four combinations of the x and y component codes of the motion vector (step 2501).
  • the estimated motion vector calculation unit 2412 obtains four reference block candidates indicated by each of the four motion vector candidates (step 2502).
  • step 2505 the estimated motion vector calculation unit 2412 obtains a reference block candidate having a statistical value closest to the statistical value A0 among the statistical values A1 to A4, and estimates a motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate. The motion vector is determined.
  • the generation unit 2402 compares the code of each component of the motion vector and the code of each component of the estimated motion vector, and determines the value of the code flag of each component (step 2506). If the code of the motion vector component and the code of the estimated motion vector component are the same, the value of the code flag of the component is determined to be “0”. If the two codes are different, the value of the code flag of the component Is determined to be “1”.
  • FIG. 26 is a flowchart illustrating an example of a fifth code flag generation process performed by the arithmetic encoding unit 715 in FIG. 24 in step 1304 in FIG.
  • the estimated motion vector is calculated by the second calculation method shown in FIG.
  • the processing in step 2601, step 2602, and step 2605 in FIG. 26 is the same as the processing in step 2501, step 2502, and step 2506 in FIG. 25, and the processing in step 2603 is the same as the processing in step 1504 in FIG. It is.
  • the estimated motion vector calculation unit 2412 obtains a reference block candidate having the smallest sum of absolute differences from the four reference block candidates, and obtains a motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated motion vector. To decide.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating an example of a sixth code flag generation process performed by the arithmetic encoding unit 715 of FIG. 24 in step 1304 of FIG.
  • the estimated motion vector is calculated by the third calculation method shown in FIG.
  • the processing of Step 2701, Step 2702, and Step 2705 of FIG. 27 is the same as the processing of Step 2501, Step 2502, and Step 2506 of FIG. 25, and the processing of Step 2703 is the same as the processing of Step 1604 of FIG. It is.
  • the estimated motion vector calculation unit 2412 obtains a reference block candidate having the smallest sum of absolute differences among the four reference block candidates, and obtains a motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated motion vector. To decide.
  • FIG. 28 shows a second functional configuration example of the arithmetic decoding unit 1711 in FIG.
  • the arithmetic decoding unit 1711 in FIG. 28 includes a decoding unit 2801, a determination unit 2802, and a generation unit 2803.
  • the determination unit 2802 includes a motion vector candidate calculation unit 2811 and an estimated motion vector calculation unit 2812.
  • the decoding unit 2801, the determination unit 2802, and the generation unit 2803 respectively correspond to the first decoding unit 311, the determination unit 312, and the generation unit 313 in FIG.
  • the decoding unit 2801 decodes the encoded stream using a variable occurrence probability by CABAC context modeling, and restores the quantization coefficient of the decoding target block. Furthermore, the decoding unit 2801 restores the absolute values of the x and y components of the motion vector and the code flags of the x and y components of the motion vector. Then, decoding section 2801 outputs the absolute value of each component of the motion vector to determination section 2802, and outputs the sign flag of each component of the motion vector to generation section 2803.
  • the motion vector candidate calculation unit 2811 calculates the positive and negative signs of the x and y components of the motion vector and the positive and negative signs of the y component from the absolute values of the x and y components of the motion vector. Based on the combination, four motion vector candidates are calculated.
  • the estimated motion vector calculation unit 2812 obtains four reference block candidates corresponding to each of the four motion vector candidates. Then, the estimated motion vector calculation unit 2812 uses the decoded pixel value of the decoded pixel adjacent to the decoding target block and the decoded pixel value of the decoded pixel included in each of the four reference block candidates, to estimate the motion vector. Calculate
  • the generation unit 2803 determines the code of each component of the motion vector from the code of each component of the estimated motion vector based on the code flag of each component of the motion vector, and generates a motion vector for the decoding target block.
  • FIG. 29 is a flowchart illustrating an example of a fourth motion vector generation process performed by the arithmetic decoding unit 1711 in FIG. 28 in step 1903 in FIG.
  • the estimated motion vector is calculated by the first calculation method shown in FIG.
  • the processing in step 2903 and step 2904 in FIG. 29 is the same as the processing in step 2003 and step 2004 in FIG.
  • the motion vector candidate calculation unit 2811 of the determination unit 2802 calculates four motion vector candidates based on the four combinations of the x and y component codes of the motion vector (step 2901).
  • the estimated motion vector calculation unit 2812 obtains four reference block candidates indicated by each of the four motion vector candidates (step 2902).
  • the estimated motion vector calculation unit 2812 obtains a reference block candidate having a statistical value closest to the statistical value B0 among the statistical values B1 to B4, and estimates a motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate. The motion vector is determined.
  • the generation unit 2803 calculates a motion vector using the sign flag of each component of the motion vector and the estimated motion vector (step 2906).
  • FIG. 30 is a flowchart illustrating an example of a fifth motion vector generation process performed by the arithmetic decoding unit 1711 in FIG. 28 in Step 1903 in FIG.
  • the estimated motion vector is calculated by the second calculation method shown in FIG.
  • the processing in step 3001, step 3002, and step 3005 in FIG. 30 is the same as the processing in step 2901, step 2902, and step 2906 in FIG. 29, and the processing in step 3003 is the same as the processing in step 2103 in FIG. It is.
  • step 3004 the estimated motion vector calculation unit 2812 obtains a reference block candidate having the smallest sum of absolute differences among the four reference block candidates, and obtains a motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated motion vector. To decide.
  • FIG. 31 is a flowchart showing an example of sixth motion vector generation processing performed by the arithmetic decoding unit 1711 in FIG. 28 in step 1903 in FIG.
  • the estimated motion vector is calculated by the third calculation method shown in FIG.
  • the processing in step 3101, step 3102, and step 3105 in FIG. 31 is the same as the processing in step 2901, step 2902, and step 2906 in FIG. 29, and the processing in step 3103 is the same as the processing in step 2203 in FIG. 22. It is.
  • step 3104 the estimated motion vector calculation unit 2812 obtains a reference block candidate having the smallest sum of absolute differences from the four reference block candidates, and obtains a motion vector candidate indicating the obtained reference block candidate as an estimated motion vector. To decide.
  • FIG. 32 shows a functional configuration example of the video encoding system.
  • 32 includes the video encoding device 701 in FIG. 7 and the video decoding device 1701 in FIG. 17 and is used for various purposes.
  • the video encoding system 3201 may be a video camera, a video transmission device, a video reception device, a videophone system, a computer, or a mobile phone.
  • FIG. 7 is merely an example, and some components may be omitted or changed depending on the use or conditions of the video encoding device.
  • the configuration of the arithmetic encoding unit 715 in FIGS. 8 and 24 is merely an example, and some components may be omitted or changed according to the use or conditions of the video encoding device.
  • the video encoding apparatus may adopt an encoding method other than HEVC, or may adopt a variable length encoding method other than CABAC.
  • the video decoding apparatus may employ a decoding scheme other than HEVC or a variable length decoding scheme other than CABAC.
  • the configuration of the video encoding system 3201 in FIG. 32 is merely an example, and some components may be omitted or changed according to the use or conditions of the video encoding system 3201.
  • FIGS. 2, 4, 13 to 16, 19 to 22, 25 to 27, and 29 to 31 are merely examples, and the configuration of the video encoding device or the video decoding device is shown. Alternatively, some processes may be omitted or changed according to conditions.
  • Step 2603 of FIG. 26, Step 2703 of FIG. 27, Step 3003 of FIG. 30, and Step 3103 of FIG. 31 another index indicating the degree of difference or similarity is used instead of the sum of absolute differences. Also good.
  • the motion vector, the predicted motion vector, the difference motion vector, the difference motion vector candidate, and the motion vector candidate shown in FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 23 are merely examples, and these vectors change according to the encoding target video. To do.
  • the calculation methods shown in FIGS. 9 to 12 are merely examples, and the estimated difference motion vector or the estimated motion vector may be calculated by another calculation method using the local decoded pixel value or the decoded pixel value.
  • the video encoding device 101 in FIG. 1, the video decoding device 301 in FIG. 3, the video encoding device 701 in FIG. 7, and the video decoding device 1701 in FIG. 17 can also be implemented as hardware circuits, as shown in FIG. It can also be implemented using such an information processing apparatus (computer).
  • CPU 33 includes a central processing unit (CPU) 3301, a memory 3302, an input device 3303, an output device 3304, an auxiliary storage device 3305, a medium driving device 3306, and a network connection device 3307. These components are connected to each other by a bus 3308.
  • CPU central processing unit
  • the memory 3302 is a semiconductor memory such as a Read Only Memory (ROM), a Random Access Memory (RAM), or a flash memory, and stores programs and data used for processing.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • flash memory any type of non-volatile memory
  • the memory 3302 can be used as the memory 724 in FIG. 7 and the memory 1719 in FIG.
  • the CPU 3301 (processor) operates as, for example, the first encoding unit 111, the determination unit 112, the generation unit 113, and the second encoding unit 114 in FIG. 1 by executing a program using the memory 3302.
  • the CPU 3301 also operates as the first decoding unit 311, the determination unit 312, the generation unit 313, and the second decoding unit 314 in FIG. 3 by executing the program using the memory 3302.
  • the CPU 3301 uses the memory 3302 to execute a program, thereby performing block division unit 711, prediction error generation unit 712, orthogonal transform unit 713, quantization unit 714, arithmetic coding unit 715, and coding control in FIG.
  • the unit 716 also operates.
  • the CPU 3301 uses the memory 3302 to execute a program, so that an intra-frame prediction unit 717, an inter-frame prediction unit 718, a selection unit 719, an inverse quantization unit 720, an inverse orthogonal transform unit 721, a reconstruction unit 722, and It also operates as an in-loop filter 723.
  • the CPU 3301 also operates as the determination unit 801, the generation unit 802, and the encoding unit 803 in FIG. 8 by executing the program using the memory 3302.
  • the CPU 3301 also operates as a difference motion vector calculation unit 811, a difference motion vector candidate calculation unit 812, and an estimated difference motion vector calculation unit 813 by executing a program using the memory 3302.
  • the CPU 3301 also operates as the arithmetic decoding unit 1711, the inverse quantization unit 1712, the inverse orthogonal transform unit 1713, the reconstruction unit 1714, and the in-loop filter 1715 in FIG. 17 by executing the program using the memory 3302. .
  • the CPU 3301 also operates as an intra-frame prediction unit 1716, a motion compensation unit 1717, and a selection unit 1718 by executing a program using the memory 3302.
  • the CPU 3301 also operates as the decoding unit 1801, the determination unit 1802, the generation unit 1803, the difference motion vector candidate calculation unit 1811, and the estimated difference motion vector calculation unit 1812 in FIG. 18 by executing the program using the memory 3302. To do.
  • the CPU 3301 also operates as the determination unit 2401, the generation unit 2402, the encoding unit 2403, the motion vector candidate calculation unit 2411, and the estimated motion vector calculation unit 2412 in FIG. 24 by executing a program using the memory 3302. .
  • the CPU 3301 also operates as the decoding unit 2801, the determination unit 2802, the generation unit 2803, the motion vector candidate calculation unit 2811, and the estimated motion vector calculation unit 2812 in FIG. 28 by executing the program using the memory 3302.
  • the input device 3303 is, for example, a keyboard, a pointing device, or the like, and is used for inputting an instruction or information from a user or an operator.
  • the output device 3304 is, for example, a display device, a printer, a speaker, or the like, and is used to output an inquiry to a user or an operator or a processing result.
  • the processing result may be a decoded video.
  • the auxiliary storage device 3305 is, for example, a magnetic disk device, an optical disk device, a magneto-optical disk device, a tape device, or the like.
  • the auxiliary storage device 3305 may be a hard disk drive.
  • the information processing apparatus can store programs and data in the auxiliary storage device 3305 and load them into the memory 3302 for use.
  • the medium driving device 3306 drives the portable recording medium 3309 and accesses the recorded contents.
  • the portable recording medium 3309 is a memory device, a flexible disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or the like.
  • the portable recording medium 3309 may be a Compact Disk Read Only Memory (CD-ROM), Digital Versatile Disk (DVD), or Universal Serial Bus (USB) memory.
  • CD-ROM Compact Disk Read Only Memory
  • DVD Digital Versatile Disk
  • USB Universal Serial Bus
  • the computer-readable recording medium for storing the program and data used for processing includes physical (non-transitory) media such as the memory 3302, the auxiliary storage device 3305, and the portable recording medium 3309.
  • a recording medium is included.
  • the network connection device 3307 is a communication interface circuit that is connected to a communication network such as Local Area Network (LAN) or the Internet and performs data conversion accompanying communication.
  • the network connection device 3307 can transmit the encoded stream to the video decoding device and receive the encoded stream from the video encoding device.
  • the information processing apparatus can receive a program and data from an external apparatus via the network connection apparatus 3307 and can use them by loading them into the memory 3302.
  • the information processing apparatus does not have to include all the components shown in FIG. 33, and some of the components can be omitted depending on the application or conditions. For example, when an interface with a user or an operator is unnecessary, the input device 3303 and the output device 3304 may be omitted. When the information processing apparatus does not access the portable recording medium 3309, the medium driving device 3306 may be omitted.

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Abstract

第１符号化部は、映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化する。決定部は、符号化対象ブロックに対する動きベクトル及び予測動きベクトルから、第１差分動きベクトルを生成する。次に、決定部は、第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、複数の差分動きベクトル候補を生成し、それらの差分動きベクトル候補の中から第２差分動きベクトルを決定する。このとき、決定部は、符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、第２差分動きベクトルを決定する。生成部は、第１差分動きベクトルの成分の符号が第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を生成する。第２符号化部は、第１差分動きベクトルの成分の絶対値と一致情報とを符号化する。

Description

映像符号化装置、映像符号化方法、映像復号装置、映像復号方法、及び映像符号化システム
　本発明は、映像符号化装置、映像符号化方法、映像復号装置、映像復号方法、及び映像符号化システムに関する。
　International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector（ＩＴＵ－Ｔ）のＨ．２６５には、最新の動画像符号化規格であるHigh Efficiency Video Coding（ＨＥＶＣ）が規定されている。ＨＥＶＣでは、可変長符号化方式として、処理負荷は高めであるが圧縮効率の高いコンテキスト適応型２値算術符号化（Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding，ＣＡＢＡＣ）が採用されている。
　また、ＨＥＶＣでは、符号化済みのブロックの情報を用いて符号化対象ブロックを符号化するための予測方法として、インター予測及びイントラ予測の２つの予測方法が採用されている。インター予測は、符号化対象ブロックに対して時間的に近いブロック（参照ブロック）の画素値を用いる予測方法であり、イントラ予測は、符号化対象ブロックに対して距離的に近いブロックの画素値を用いる予測方法である。
　インター予測では、参照ブロックを示す動きベクトルが生成される。動きベクトルは、映像に含まれる各時刻の画像内における水平方向の成分（ｘ成分）と垂直方向の成分（ｙ成分）とを含む。
　符号化対象ブロックに対する動きベクトルは、符号化対象ブロックの周囲のブロックに対する動きベクトルと高い相関を有することが多い。そこで、ＨＥＶＣでは、周囲のブロックの動きベクトルから、符号化対象ブロックの動きベクトルの予測値である予測動きベクトルが求められ、符号化対象ブロックの実際の動きベクトルと予測動きベクトルとの差分である差分動きベクトルが生成される。この差分動きベクトルを符号化することで、動きベクトルの符号量を圧縮することができる。
　また、次期動画像符号化規格であるFuture Video Coding（ＦＶＣ）の標準化活動が行われており、圧縮効率のさらなる向上が検討されている。
　動きベクトル予測において符号化される差分ベクトルの符号量を削減する動画像符号化装置も知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１２－２３５２７８号公報
　ＨＥＶＣでは、インター予測における差分動きベクトルのシンタックスがＣＡＢＡＣによって符号化される。しかしながら、差分動きベクトルの各成分の符号（正又は負）を示すフラグの符号量は十分に圧縮されていない。
　なお、かかる問題は、ＨＥＶＣを採用した映像符号化に限らず、インター予測を用いる他の映像符号化においても生ずるものである。
　１つの側面において、本発明は、映像符号化における動きベクトルに伴う符号量を削減することを目的とする。
　１つの案では、映像符号化装置は、第１符号化部、決定部、生成部、及び第２符号化部を含む。
　第１符号化部は、映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化する。決定部は、符号化対象ブロックに対する動きベクトルと符号化対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、第１差分動きベクトルを生成する。
　次に、決定部は、第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、第１差分動きベクトルを含む複数の差分動きベクトル候補を生成し、それらの差分動きベクトル候補の中から第２差分動きベクトルを決定する。このとき、決定部は、符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、第２差分動きベクトルを決定する。
　生成部は、第１差分動きベクトルの成分の符号が第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を生成する。第２符号化部は、第１差分動きベクトルの成分の絶対値と一致情報とを符号化する。
　実施形態によれば、映像符号化における動きベクトルに伴う符号量を削減することができる。
映像符号化装置の機能的構成図である。 映像符号化処理のフローチャートである。 映像復号装置の機能的構成図である。 映像復号処理のフローチャートである。 差分動きベクトルを示す図である。 差分動きベクトル候補及び参照ブロック候補を示す図である。 映像符号化装置の具体例を示す機能的構成図である。 算術符号化部の第１の機能的構成図である。 推定差分動きベクトルの第１の計算方法を示す図である。 推定差分動きベクトルの第２の計算方法を示す図である。 推定差分動きベクトルの第３の計算方法を示す図である。 予測画素値の計算方法を示す図である。 映像符号化処理の具体例を示すフローチャートである。 第１の符号フラグ生成処理のフローチャートである。 第２の符号フラグ生成処理のフローチャートである。 第３の符号フラグ生成処理のフローチャートである。 映像復号装置の具体例を示す機能的構成図である。 算術復号部の第１の機能的構成図である。 映像復号処理の具体例を示すフローチャートである。 第１の動きベクトル生成処理のフローチャートである。 第２の動きベクトル生成処理のフローチャートである。 第３の動きベクトル生成処理のフローチャートである。 動きベクトル候補及び参照ブロック候補を示す図である。 算術符号化部の第２の機能的構成図である。 第４の符号フラグ生成処理のフローチャートである。 第５の符号フラグ生成処理のフローチャートである。 第６の符号フラグ生成処理のフローチャートである。 算術復号部の第２の機能的構成図である。 第４の動きベクトル生成処理のフローチャートである。 第５の動きベクトル生成処理のフローチャートである。 第６の動きベクトル生成処理のフローチャートである。 映像符号化システムの機能的構成図である。 情報処理装置の構成図である。
　以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
　ＨＥＶＣで採用されているＣＡＢＡＣの処理手順は、以下の通りである。
（１）２値化
　符号化対象シンタックス要素の中で多値となるシンタックス要素が、算術符号化の対象となる２値信号（ｂｉｎ）に変換される。
（２）コンテキストモデリング
　シンタックス要素の各ｂｉｎについて、他のシンタックス要素又は符号化対象となる領域に隣接するシンタックス要素の値等に応じて、算術符号化に用いる生起確率モデルが決定される。この場合、論理“０”及び論理“１”の各値の生起確率は可変である。
　一方、生起確率の推定が困難なｂｉｎについては、論理“０”及び論理“１”の各値の生起確率を０．５に固定したバイパスモードが選択される。
（３）算術符号化
　生起シンボルの発生確率に基づいて、０以上１未満の実数直線が、順次、区間分割され、最終的に分割された区間を示す実数から、２進数表記の符号語が生成される。
　バイパスモードによる算術符号化では、符号量の圧縮は行われない。しかし、確率推定処理がスキップされ、実数直線分割処理の演算量が低減されるため、符号化処理が高速化されるとともに、生起確率を記憶するメモリの記憶領域が削減される。
　ＨＥＶＣにおける差分動きベクトルのシンタックスには、差分動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の符号（正又は負）を示すフラグが含まれている。ｘ成分の符号を示すフラグはｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］であり、ｙ成分の符号を示すフラグはｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］である。これらのフラグの値は、以下の通り規定されている。
ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］
　０：差分動きベクトルのｘ成分の符号が正である場合
　１：差分動きベクトルのｘ成分の符号が負である場合
ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］
　０：差分動きベクトルのｙ成分の符号が正である場合
　１：差分動きベクトルのｙ成分の符号が負である場合
　しかしながら、差分動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の符号が正又は負になる確率を予測することは難しいため、ＣＡＢＡＣでは、ｘ成分及びｙ成分の符号を示すフラグがバイパスモードで符号化される。このため、これらのフラグの符号量の圧縮は行われない。
　図１は、実施形態の映像符号化装置の機能的構成例を示している。図１の映像符号化装置１０１は、第１符号化部１１１、決定部１１２、生成部１１３、及び第２符号化部１１４を含む。
　図２は、図１の映像符号化装置１０１が行う映像符号化処理の例を示すフローチャートである。まず、第１符号化部１１１は、映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化する（ステップ２０１）。次に、決定部１１２は、符号化対象ブロックに対する動きベクトルと符号化対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、第１差分動きベクトルを生成する（ステップ２０２）。
　次に、決定部１１２は、第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、第１差分動きベクトルを含む複数の差分動きベクトル候補を生成する（ステップ２０３）。そして、決定部１１２は、それらの差分動きベクトル候補の中から第２差分動きベクトルを決定する（ステップ２０４）。このとき、決定部１１２は、符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、第２差分動きベクトルを決定する。
　次に、生成部１１３は、第１差分動きベクトルの成分の符号が第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を生成する（ステップ２０５）。そして、第２符号化部１１４は、第１差分動きベクトルの成分の絶対値と一致情報とを符号化する（ステップ２０６）。
　図３は、実施形態の映像復号装置の機能的構成例を示している。図３の映像復号装置３０１は、第１復号部３１１、決定部３１２、生成部３１３、及び第２復号部３１４を含む。
　図４は、図３の映像復号装置３０１が行う映像復号処理の例を示すフローチャートである。まず、第１復号部３１１は、符号化映像を復号して、符号化映像に含まれる画像内の復号対象ブロックに対する第１差分動きベクトルの成分の絶対値を復元する（ステップ４０１）。このとき、第１復号部３１１は、第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号が、第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を、第１差分動きベクトルの成分の絶対値とともに復元する。
　次に、決定部３１２は、第１差分動きベクトルの成分の絶対値に符号を付加することで複数の差分動きベクトル候補を生成する（ステップ４０２）。そして、決定部３１２は、それらの差分動きベクトル候補の中から第２差分動きベクトルを決定する（ステップ４０３）。このとき、決定部３１２は、復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる画素の復号画素値とを用いて、第２差分動きベクトルを決定する。
　次に、生成部３１３は、一致情報に基づいて、第２差分動きベクトルから第１差分動きベクトルを生成する（ステップ４０４）。そして、生成部３１３は、第１差分動きベクトルと復号対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、復号対象ブロックに対する動きベクトルを生成する（ステップ４０５）。
　次に、第２復号部３１４は、復号対象ブロックに対する動きベクトルを用いて、復号対象ブロックの係数情報を復号する（ステップ４０６）。
　図１の映像符号化装置１０１及び図３の映像復号装置３０１によれば、映像符号化における動きベクトルに伴う符号量を削減することができる。
　図５は、差分動きベクトルの例を示している。図５の参照画像５０１は、符号化対象画像よりも前に符号化された画像の局所復号画像である。参照画像５０１は、符号化対象画像内の符号化対象ブロックと同じ位置に存在するブロック５１１と、符号化対象ブロックに対する参照ブロック５１２とを含む。
　符号化対象ブロックに対する動きベクトル５２１は、ブロック５１１から参照ブロック５１２へ向かうベクトルであり、動き探索処理によって求められる。一方、予測ベクトル５２２は、符号化対象ブロックの周囲のブロックに対する動きベクトルから求められ、差分動きベクトル５２３は、動きベクトル５２１と予測ベクトル５２２との差分を表す。
　図６は、差分動きベクトル候補及び参照ブロック候補の例を示している。図６の参照画像５０１内において、左から右へ向かう方向がｘ座標の正方向であり、上から下へ向かう方向がｙ座標の正方向である。
　この場合、図５の差分動きベクトル５２３のｘ成分の正の符号及び負の符号と、ｙ成分の正の符号及び負の符号との４通りの組み合わせに基づいて、差分動きベクトル候補６１１～差分動きベクトル候補６１４が生成される。ｘ成分の符号とｙ成分の符号の４通りの組み合わせは、以下の通りである。
（ｘ成分の符号，ｙ成分の符号）＝（正，正）
（ｘ成分の符号，ｙ成分の符号）＝（正，負）
（ｘ成分の符号，ｙ成分の符号）＝（負，負）
（ｘ成分の符号，ｙ成分の符号）＝（負，正）
　差分動きベクトル候補６１１は、予測ベクトル５２２の終点から参照ブロック候補６０１へ向かうベクトルであり、差分動きベクトル候補６１１のｘ成分及びｙ成分は正である。差分動きベクトル候補６１２は、予測ベクトル５２２の終点から参照ブロック候補６０２へ向かうベクトルであり、差分動きベクトル候補６１２のｘ成分は正であり、ｙ成分は負である。
　差分動きベクトル候補６１３は、予測ベクトル５２２の終点から参照ブロック候補６０３へ向かうベクトルであり、差分動きベクトル候補６１３のｘ成分及びｙ成分は負である。差分動きベクトル候補６１４は、予測ベクトル５２２の終点から参照ブロック候補６０４へ向かうベクトルであり、差分動きベクトル候補６１４のｘ成分は負であり、ｙ成分は正である。
　図７は、図１の映像符号化装置１０１の具体例を示している。図７の映像符号化装置７０１は、ブロック分割部７１１、予測誤差生成部７１２、直交変換部７１３、量子化部７１４、算術符号化部７１５、及び符号化制御部７１６を含む。さらに、映像符号化装置７０１は、フレーム内予測部７１７、フレーム間予測部７１８、選択部７１９、逆量子化部７２０、逆直交変換部７２１、再構成部７２２、ループ内フィルタ７２３、及びメモリ７２４を含む。
　予測誤差生成部７１２、直交変換部７１３、量子化部７１４、フレーム内予測部７１７、フレーム間予測部７１８、選択部７１９、逆量子化部７２０、逆直交変換部７２１、再構成部７２２、及びループ内フィルタ７２３は、図１の第１符号化部１１１に対応する。
　映像符号化装置７０１は、例えば、ハードウェア回路として実装することができる。この場合、映像符号化装置７０１の各構成要素を個別の回路として実装してもよく、１つの集積回路として実装してもよい。
　映像符号化装置７０１は、入力される符号化対象映像を符号化し、符号化映像を符号化ストリームとして出力する。映像符号化装置７０１は、符号化ストリームを、通信ネットワークを介して図３の映像復号装置３０１へ送信することができる。
　符号化対象映像は、複数の時刻それぞれに対応する複数の画像を含む。各時刻の画像は、符号化対象画像に対応し、ピクチャ又はフレームと呼ばれることもある。各画像は、カラー画像であってもよく、モノクロ画像であってもよい。カラー画像の場合、画素値はＲＧＢ形式であってもよく、ＹＵＶ形式であってもよい。
　ブロック分割部７１１は、符号化対象画像を複数のブロックに分割し、符号化対象ブロックの原画像を、予測誤差生成部７１２、フレーム内予測部７１７、及びフレーム間予測部７１８へ出力する。
　フレーム内予測部７１７は、符号化対象ブロックに対するイントラ予測を行って、イントラ予測の予測画像を選択部７１９へ出力する。フレーム間予測部７１８は、符号化対象ブロックに対するインター予測を行って、インター予測の予測画像を選択部７１９へ出力する。このとき、フレーム間予測部７１８は、動き探索処理によって符号化対象ブロックに対する動きベクトルを求め、求めた動きベクトルを算術符号化部７１５へ出力する。
　選択部７１９は、フレーム内予測部７１７又はフレーム間予測部７１８のいずれかが出力する予測画像を選択して、予測誤差生成部７１２及び再構成部７２２へ出力する。予測誤差生成部７１２は、選択部７１９が出力する予測画像と、符号化対象ブロックの原画像との差分を、予測誤差として直交変換部７１３へ出力する。
　直交変換部７１３は、予測誤差生成部７１２が出力する予測誤差に対して直交変換を行い、変換係数を量子化部７１４へ出力する。量子化部７１４は、変換係数を量子化し、量子化係数を算術符号化部７１５及び逆量子化部７２０へ出力する。
　算術符号化部７１５は、量子化部７１４が出力する量子化係数とフレーム間予測部７１８が出力する動きベクトルとを、ＣＡＢＡＣによって符号化し、符号化ストリームを出力する。そして、算術符号化部７１５は、ＣＡＢＡＣによって発生する情報量を符号化制御部７１６へ出力する。
　逆量子化部７２０は、量子化部７１４が出力する量子化係数に対して逆量子化を行って、逆量子化係数を生成し、生成した逆量子化係数を逆直交変換部７２１へ出力する。逆直交変換部７２１は、逆量子化係数に対して逆直交変換を行って、予測誤差を生成し、生成した予測誤差を再構成部７２２へ出力する。
　再構成部７２２は、選択部７１９が出力する予測画像と、逆直交変換部７２１が出力する予測誤差とを加算して、再構成画像を生成し、生成した再構成画像をループ内フィルタ７２３及びメモリ７２４へ出力する。ループ内フィルタ７２３は、再構成部７２２が出力する再構成画像に対して、デブロッキングフィルタ等のフィルタ処理を行って、局所復号画像を生成し、生成した局所復号画像をメモリ７２４へ出力する。
　メモリ７２４は、再構成部７２２が出力する再構成画像を局所復号画像として記憶するとともに、ループ内フィルタ７２３が出力する局所復号画像を記憶する。メモリ７２４が記憶する局所復号画像は、フレーム内予測部７１７、フレーム間予測部７１８、及び算術符号化部７１５へ出力される。フレーム内予測部７１７は、局所復号画像に含まれる局所復号画素値を、後続するブロックに対する参照画素値として用い、フレーム間予測部７１８は、局所復号画像を後続する画像に対する参照画像として用いる。
　符号化制御部７１６は、算術符号化部７１５が出力する情報量が目標情報量になるように、量子化パラメータ（ＱＰ）を決定し、決定したＱＰを量子化部７１４へ出力する。
　図８は、図７の算術符号化部７１５の第１の機能的構成例を示している。図８の算術符号化部７１５は、決定部８０１、生成部８０２、及び符号化部８０３を含む。決定部８０１は、差分動きベクトル計算部８１１、差分動きベクトル候補計算部８１２、及び推定差分動きベクトル計算部８１３を含む。決定部８０１、生成部８０２、及び符号化部８０３は、図１の決定部１１２、生成部１１３、及び第２符号化部１１４にそれぞれ対応する。
　差分動きベクトル計算部８１１は、フレーム間予測部７１８が出力する動きベクトルと符号化対象ブロックに対する予測動きベクトルとの差分を表す差分動きベクトルを計算する。予測動きベクトルは、フレーム間予測部７１８又は差分動きベクトル計算部８１１によって、符号化対象ブロックの周囲のブロックに対する動きベクトルから求められる。
　差分動きベクトル候補計算部８１２は、差分動きベクトルのｘ成分の正の符号及び負の符号と、ｙ成分の正の符号及び負の符号との４通りの組み合わせに基づいて、４個の差分動きベクトル候補を計算する。
　推定差分動きベクトル計算部８１３は、４個の差分動きベクトル候補それぞれに対応する４個の参照ブロック候補を求める。そして、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、４個の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、推定差分動きベクトルを計算する。
　この場合、推定差分動きベクトルは、フレーム間予測部７１８における動き探索処理とは異なる計算方法によって計算されるため、差分動きベクトル計算部８１１が計算する差分動きベクトルと必ずしも一致するとは限らない。
　生成部８０２は、差分動きベクトルの各成分の符号が推定差分動きベクトルの各成分の符号と一致するか否かを示す符号フラグを生成する。符号化部８０３は、差分動きベクトルの各成分の絶対値及び符号フラグと、量子化部７１４が出力する量子化係数とを、ＣＡＢＡＣのコンテキストモデリングにより、可変の生起確率を用いて符号化する。各成分の符号フラグは、一致情報に対応する。
　符号フラグとしては、上述したｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］及びｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］を用いることができる。ただし、これらの符号フラグの値は、以下のように変更される。
ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］
　０：差分動きベクトルのｘ成分の符号が、推定差分動きベクトルのｘ成分の符号と同じである場合
　１：差分動きベクトルのｘ成分の符号が、推定差分動きベクトルのｘ成分の符号と異なる場合
ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］
　０：差分動きベクトルのｙ成分の符号が、推定差分動きベクトルのｙ成分の符号と同じである場合
　１：差分動きベクトルのｙ成分の符号が、推定差分動きベクトルのｙ成分の符号と異なる場合
　このように、符号フラグは、差分動きベクトルの各成分の正又は負の符号を直接示すのではなく、差分動きベクトルの各成分の符号と推定差分動きベクトルの各成分の符号との同異を示している。これにより、２つの符号が同じであることを示す値“０”の生起確率を、２つの符号が異なることを示す値“１”の生起確率よりも高くすることが可能になる。したがって、コンテキストモデリングを用いた算術符号化により符号フラグを符号化することができ、符号フラグの符号量が削減される。
　図９は、推定差分動きベクトルの第１の計算方法の例を示している。符号化対象画像９０１の領域９０２内には、符号化対象ブロック９０３が含まれている。まず、推定差分動きベクトル計算部８１３は、領域９０２内において符号化対象ブロック９０３に隣接する符号化済み画素９１１の局所復号画素値を取得する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、各参照ブロック候補９０４を領域９０２内の符号化対象ブロック９０３の位置に重ねて配置し、参照ブロック候補９０４に含まれる符号化済み画素の局所復号画素値を取得する。例えば、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化済み画素９１１に隣接する参照ブロック候補９０４内の符号化済み画素９１２の局所復号画素値を取得することができる。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化済み画素９１１の局所復号画素値の統計値Ａ０と、ｉ番目（ｉ＝１～４）の参照ブロック候補に対する符号化済み画素９１２の局所復号画素値の統計値Ａｉとを計算する。統計値Ａ０及び統計値Ａｉとしては、複数の局所復号画素値の平均値、中央値、最頻値等を用いることができる。
　そして、推定差分動きベクトル計算部８１３は、統計値Ａ０と統計値Ａｉとを比較することで、推定差分動きベクトルを決定する。例えば、推定差分動きベクトル計算部８１３は、統計値Ａ１～統計値Ａ４のうち統計値Ａ０に最も近い統計値を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定することができる。
　図１０は、推定差分動きベクトルの第２の計算方法の例を示している。推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化済み画素９１１と符号化済み画素９１２のペア１００１について、２つの画素の局所復号画素値の差分絶対値を計算する。そして、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化対象ブロック９０３の上側の境界及び左側の境界上の複数のペアに対する差分絶対値を累積して、差分絶対値和を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、４個の参照ブロック候補それぞれに対する４個の差分絶対値和を比較することで、推定差分動きベクトルを決定する。例えば、推定差分動きベクトル計算部８１３は、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定することができる。
　図１１は、推定差分動きベクトルの第３の計算方法の例を示している。推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化対象ブロック９０３の境界付近における４個の符号化済み画素の組み合わせ１１０１を選択する。組み合わせ１１０１は、符号化済み画素１１１１～符号化済み画素１１１４を含む。
　符号化済み画素１１１１及び符号化済み画素１１１２は、符号化対象画像９０１の領域９０２に含まれる画素であり、符号化済み画素１１１２は符号化対象ブロック９０３の境界に隣接し、符号化済み画素１１１１は符号化済み画素１１１２に隣接する。一方、符号化済み画素１１１３及び符号化済み画素１１１４は、参照ブロック候補９０４に含まれる画素であり、符号化済み画素１１１３は符号化対象ブロック９０３の境界に隣接し、符号化済み画素１１１４は符号化済み画素１１１３に隣接する。
　推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化済み画素１１１１及び符号化済み画素１１１２の局所復号画素値から、符号化対象ブロック９０３の境界上における予測画素値を計算する。また、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化済み画素１１１３及び符号化済み画素１１１４の局所復号画素値から、符号化対象ブロック９０３の境界上における予測画素値を計算する。
　図１２は、符号化対象ブロック９０３の境界上における予測画素値の計算方法の例を示している。図１２の横軸は、符号化対象画像９０１のｙ軸を表し、縦軸は、画素値を表す。
　推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化済み画素１１１１の局所復号画素値と符号化済み画素１１１２の局所復号画素値とを通る直線１２０１上で、符号化対象ブロック９０３の境界のｙ座標ｙ１に対応する画素値ｐ１を、予測画素値として求める。また、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化済み画素１１１３の局所復号画素値と符号化済み画素１１１４の局所復号画素値とを通る直線１２０２上で、ｙ１に対応する画素値ｐ２を、予測画素値として求める。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、予測画素値ｐ１と予測画素値ｐ２との差分絶対値１２０３を計算する。そして、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化対象ブロック９０３の上側の境界及び左側の境界上の複数の組み合わせに対する差分絶対値１２０３を累積して、差分絶対値和を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、４個の参照ブロック候補それぞれに対する４個の差分絶対値和を比較することで、推定差分動きベクトルを決定する。例えば、推定差分動きベクトル計算部８１３は、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定することができる。
　推定差分動きベクトルの第１～第３の計算方法によれば、フレーム間予測部７１８における動き探索処理よりも少ない演算量で、差分動きベクトルと一致する可能性が高い推定差分動きベクトルを求めることができる。これにより、符号フラグにおける値“０”の生起確率を、値“１”の生起確率よりも高くすることが可能になる。
　図１３は、図７の映像符号化装置７０１が行う映像符号化処理の具体例を示すフローチャートである。まず、フレーム内予測部７１７は、符号化対象ブロックに対するイントラ予測を行い（ステップ１３０１）、フレーム間予測部７１８は、符号化対象ブロックに対するインター予測を行う（ステップ１３０２）。
　次に、予測誤差生成部７１２、直交変換部７１３、及び量子化部７１４は、フレーム内予測部７１７又はフレーム間予測部７１８のいずれかが出力する予測画像を用いて、符号化対象ブロックを符号化し、量子化係数を生成する（ステップ１３０３）。そして、算術符号化部７１５の決定部８０１及び生成部８０２は、符号化対象ブロックの差分動きベクトルに対する符号フラグを生成する（ステップ１３０４）。
　次に、映像符号化装置７０１は、符号化対象画像の符号化が終了したか否かを判定する（ステップ１３０５）。未処理のブロックが残っている場合（ステップ１３０５，ＮＯ）、映像符号化装置７０１は、次のブロックについてステップ１３０１以降の処理を繰り返す。
　一方、符号化対象画像の符号化が終了した場合（ステップ１３０５，ＹＥＳ）、算術符号化部７１５の符号化部８０３は、量子化係数及び予測モード情報に対する可変長符号化を行う（ステップ１３０６）。予測モード情報には、差分動きベクトルの各成分の絶対値及び符号フラグが含まれる。
　次に、映像符号化装置７０１は、符号化対象映像の符号化が終了したか否かを判定する（ステップ１３０７）。未処理の画像が残っている場合（ステップ１３０７，ＮＯ）、映像符号化装置７０１は、次の画像についてステップ１３０１以降の処理を繰り返す。そして、符号化対象映像の符号化が終了した場合（ステップ１３０７，ＹＥＳ）、映像符号化装置７０１は、処理を終了する。
　図１４は、図１３のステップ１３０４における第１の符号フラグ生成処理の例を示すフローチャートである。第１の符号フラグ生成処理では、図９に示した第１の計算方法によって、推定差分動きベクトルが計算される。
　まず、決定部８０１の差分動きベクトル計算部８１１は、動きベクトルと予測動きベクトルとから差分動きベクトルを計算する（ステップ１４０１）。そして、差分動きベクトル候補計算部８１２は、差分動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の符号の４通りの組み合わせに基づいて、４個の差分動きベクトル候補を計算する（ステップ１４０２）。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、４個の差分動きベクトル候補それぞれが示す４個の参照ブロック候補を求める（ステップ１４０３）。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化対象画像内において符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値の統計値Ａ０を計算する（ステップ１４０４）。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、各参照ブロック候補を符号化対象ブロックの位置に重ねて配置した場合に、ステップ１４０４で用いた符号化済み画素に隣接する参照ブロック候補内の符号化済み画素を特定する（ステップ１４０５）。そして、推定差分動きベクトル計算部８１３は、特定した符号化済み画素の局所復号画素値の統計値Ａｉ（ｉ＝１～４）を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、統計値Ａ１～統計値Ａ４のうち統計値Ａ０に最も近い統計値を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定する（ステップ１４０６）。
　次に、生成部８０２は、差分動きベクトルの各成分の符号と推定差分動きベクトルの各成分の符号とを比較して、各成分の符号フラグの値を決定する（ステップ１４０７）。差分動きベクトルの成分の符号と推定差分動きベクトルの成分の符号とが同じである場合、その成分の符号フラグの値は“０”に決定され、２つの符号が異なる場合、その成分の符号フラグの値は“１”に決定される。
　図１５は、図１３のステップ１３０４における第２の符号フラグ生成処理の例を示すフローチャートである。第２の符号フラグ生成処理では、図１０に示した第２の計算方法によって、推定差分動きベクトルが計算される。図１５のステップ１５０１～ステップ１５０３及びステップ１５０６の処理は、図１４のステップ１４０１～ステップ１４０３及びステップ１４０７の処理と同様である。
　ステップ１５０４において、推定差分動きベクトル計算部８１３は、各参照ブロック候補を符号化対象ブロックの位置に重ねて配置した場合に、符号化対象画像内における周囲の符号化済み画素に隣接する、参照ブロック候補内の符号化済み画素を特定する。そして、推定差分動きベクトル計算部８１３は、各参照ブロック候補について、符号化対象画像内における周囲の符号化済み画素の局所復号画素値と、参照ブロック候補内の符号化済み画素の局所復号画素値との差分絶対値和を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、４個の参照ブロック候補のうち、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定する（ステップ１５０５）。
　図１６は、図１３のステップ１３０４における第３の符号フラグ生成処理の例を示すフローチャートである。第３の符号フラグ生成処理では、図１１に示した第３の計算方法によって、推定差分動きベクトルが計算される。図１６のステップ１６０１～ステップ１６０３及びステップ１６０６の処理は、図１４のステップ１４０１～ステップ１４０３及びステップ１４０７の処理と同様である。
　ステップ１６０４において、推定差分動きベクトル計算部８１３は、符号化対象ブロックの境界の外側に隣接する、符号化対象画像内の２列の符号化済み画素を特定する。そして、推定差分動きベクトル計算部８１３は、それらの２列の符号化済み画素の局所復号画素値から、符号化対象ブロックの境界上における予測画素値を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、各参照ブロック候補を符号化対象ブロックの位置に重ねて配置した場合に、符号化対象ブロックの境界の内側に隣接する、参照ブロック候補内の２列の符号化済み画素を特定する。そして、推定差分動きベクトル計算部８１３は、それらの２列の符号化済み画素の局所復号画素値から、符号化対象ブロックの境界上における予測画素値を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、各参照ブロック候補について、符号化対象画像内の符号化済み画素から計算した予測画素値と、参照ブロック候補内の符号化済み画素から計算した予測画素値との差分絶対値和を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部８１３は、４個の参照ブロック候補のうち、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定する（ステップ１６０５）。
　図１７は、図３の映像復号装置３０１の具体例を示している。図１７の映像復号装置１７０１は、算術復号部１７１１、逆量子化部１７１２、逆直交変換部１７１３、再構成部１７１４、ループ内フィルタ１７１５、フレーム内予測部１７１６、動き補償部１７１７、選択部１７１８、及びメモリ１７１９を含む。
　逆量子化部１７１２、逆直交変換部１７１３、再構成部１７１４、ループ内フィルタ１７１５、フレーム内予測部１７１６、動き補償部１７１７、及び選択部１７１８は、図３の第２復号部３１４に対応する。
　映像復号装置１７０１は、例えば、ハードウェア回路として実装することができる。この場合、映像復号装置１７０１の各構成要素を個別の回路として実装してもよく、１つの集積回路として実装してもよい。
　映像復号装置１７０１は、入力される符号化ストリームを復号し、復号映像を出力する。映像復号装置１７０１は、図７の映像符号化装置７０１から、通信ネットワークを介して符号化ストリームを受信することができる。
　算術復号部１７１１は、ＣＡＢＡＣの復号方式によって符号化ストリームを復号して、復号対象画像内の復号対象ブロックの量子化係数を逆量子化部１７１２へ出力し、復号対象ブロックに対する動きベクトルを動き補償部１７１７へ出力する。
　逆量子化部１７１２は、算術復号部１７１１が出力する量子化係数に対して逆量子化を行って、逆量子化係数を生成し、生成した逆量子化係数を逆直交変換部１７１３へ出力する。逆直交変換部１７１３は、逆量子化係数に対して逆直交変換を行って、予測誤差を生成し、生成した予測誤差を再構成部１７１４へ出力する。
　動き補償部１７１７は、算術復号部１７１１が出力する動きベクトルと、メモリ１７１９が出力する参照画像とを用いて、復号対象ブロックに対する動き補償処理を行い、インター予測の予測画像を生成して、選択部１７１８へ出力する。選択部１７１８は、フレーム内予測部１７１６又は動き補償部１７１７のいずれかが出力する予測画像を選択して、再構成部１７１４へ出力する。
　再構成部１７１４は、選択部１７１８が出力する予測画像と、逆直交変換部１７１３が出力する予測誤差とを加算して、再構成画像を生成し、生成した再構成画像をループ内フィルタ１７１５及びフレーム内予測部１７１６へ出力する。
　フレーム内予測部１７１６は、再構成部１７１４が出力する復号済みブロックの再構成画像を用いて、復号対象ブロックに対するイントラ予測を行い、イントラ予測の予測画像を選択部１７１８へ出力する。
　ループ内フィルタ１７１５は、再構成部１７１４が出力する再構成画像に対して、デブロッキングフィルタ、サンプルアダプティブオフセットフィルタ等のフィルタ処理を行って、復号画像を生成する。そして、ループ内フィルタ１７１５は、１フレーム分の復号画像を復号映像として出力するとともに、メモリ１７１９へ出力する。
　メモリ１７１９は、ループ内フィルタ１７１５が出力する復号画像を記憶する。メモリ１７１９が記憶する復号画像は、後続する画像に対する参照画像として、動き補償部１７１７へ出力される。
　図１８は、図１７の算術復号部１７１１の第１の機能的構成例を示している。図１８の算術復号部１７１１は、復号部１８０１、決定部１８０２、及び生成部１８０３を含む。決定部１８０２は、差分動きベクトル候補計算部１８１１及び推定差分動きベクトル計算部１８１２を含む。復号部１８０１、決定部１８０２、及び生成部１８０３は、図３の第１復号部３１１、決定部３１２、及び生成部３１３にそれぞれ対応する。
　復号部１８０１は、ＣＡＢＡＣのコンテキストモデリングにより、可変の生起確率を用いて符号化ストリームを復号し、復号対象ブロックの量子化係数を復元する。さらに、復号部１８０１は、差分動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の絶対値と、差分動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の符号フラグとを復元する。そして、復号部１８０１は、差分動きベクトルの各成分の絶対値を決定部１８０２へ出力し、差分動きベクトルの各成分の符号フラグを、生成部１８０３へ出力する。
　差分動きベクトル候補計算部１８１１は、差分動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の絶対値から、差分動きベクトルのｘ成分の正の符号及び負の符号と、ｙ成分の正の符号及び負の符号との４通りの組み合わせに基づいて、４個の差分動きベクトル候補を計算する。
　推定差分動きベクトル計算部１８１２は、復号対象ブロックに対する予測動きベクトルと４個の差分動きベクトル候補とを用いて、それらの差分動きベクトル候補それぞれに対応する４個の参照ブロック候補を求める。予測動きベクトルは、復号対象ブロックの周囲のブロックに対する計算済みの動きベクトルから求められる。
　そして、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、復号対象ブロックに隣接する復号済み画素の復号画素値と、４個の参照ブロック候補それぞれに含まれる復号済み画素の復号画素値とを用いて、推定差分動きベクトルを計算する。
　生成部１８０３は、差分動きベクトルの各成分の符号フラグに基づいて、推定差分動きベクトルの各成分の符号から差分動きベクトルの各成分の符号を決定し、差分動きベクトルを生成する。
　ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］＝０である場合、生成部１８０３は、推定差分動きベクトルのｘ成分の符号を変更しない。一方、ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］＝１である場合、生成部１８０３は、推定差分動きベクトルのｘ成分の符号を変更する。例えば、推定差分動きベクトルのｘ成分の符号が正であれば、生成部１８０３は、その符号を負に変更することで、差分動きベクトルのｘ成分を生成する。また、推定差分動きベクトルのｘ成分の符号が負であれば、生成部１８０３は、その符号を正に変更することで、差分動きベクトルのｘ成分を生成する。
　ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］＝０である場合、生成部１８０３は、推定差分動きベクトルのｙ成分の符号を変更しない。一方、ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］＝１である場合、生成部１８０３は、推定差分動きベクトルのｙ成分の符号を変更する。例えば、推定差分動きベクトルのｙ成分の符号が正であれば、生成部１８０３は、その符号を負に変更することで、差分動きベクトルのｙ成分を生成する。また、推定差分動きベクトルのｙ成分の符号が負であれば、生成部１８０３は、その符号を正に変更することで、差分動きベクトルのｙ成分を生成する。
　次に、生成部１８０３は、復号対象ブロックに対する予測動きベクトルと、生成した差分動きベクトルとを加算することで、復号対象ブロックに対する動きベクトルを計算する。
　図１９は、図１７の映像復号装置１７０１が行う映像復号処理の具体例を示すフローチャートである。まず、算術復号部１７１１は、符号化ストリームに対する可変長復号を行って、復号対象ブロックの量子化係数及び予測モード情報を生成する（ステップ１９０１）。そして、算術復号部１７１１は、復号対象ブロックの予測モード情報がインター予測又はイントラ予測のいずれを示しているかをチェックする（ステップ１９０２）。
　予測モード情報がインター予測を示している場合（ステップ１９０２，ＹＥＳ）、算術復号部１７１１は、予測モード情報に含まれている、差分動きベクトルの各成分の絶対値及び符号フラグを用いて、動きベクトルを生成する（ステップ１９０３）。そして、動き補償部１７１７は、生成された動きベクトルを用いて、復号対象ブロックに対する動き補償処理を行う（ステップ１９０４）。
　一方、予測モード情報がイントラ予測を示している場合（ステップ１９０２，ＮＯ）、フレーム内予測部１７１６は、復号対象ブロックに対するイントラ予測を行う（ステップ１９０７）。
　次に、逆量子化部１７１２及び逆直交変換部１７１３は、復号対象ブロックの量子化係数を復号して、予測誤差を生成する（ステップ１９０５）。そして、選択部１７１８、再構成部１７１４、及びループ内フィルタ１７１５は、動き補償部１７１７又はフレーム内予測部１７１６のいずれかが出力する予測画像を用いて、予測誤差から復号画像を生成する。
　次に、映像復号装置１７０１は、符号化ストリームの復号が終了したか否かを判定する（ステップ１９０６）。未処理の符号列が残っている場合（ステップ１９０６，ＮＯ）、映像復号装置１７０１は、次の符号列についてステップ１９０１以降の処理を繰り返す。そして、符号化ストリームの復号が終了した場合（ステップ１９０６，ＹＥＳ）、映像復号装置１７０１は、処理を終了する。
　図２０は、図１９のステップ１９０３における第１の動きベクトル生成処理の例を示すフローチャートである。第１の動きベクトル生成処理では、図９に示した第１の計算方法によって、推定差分動きベクトルが計算される。
　まず、決定部１８０２の差分動きベクトル候補計算部１８１１は、差分動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の符号の４通りの組み合わせに基づいて、４個の差分動きベクトル候補を計算する（ステップ２００１）。
　次に、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、４個の差分動きベクトル候補それぞれが示す４個の参照ブロック候補を求める（ステップ２００２）。
　次に、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、復号対象画像内において復号対象ブロックに隣接する復号済み画素の復号画素値の統計値Ｂ０を計算する（ステップ２００３）。
　次に、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、各参照ブロック候補を復号対象ブロックの位置に重ねて配置した場合に、ステップ２００３で用いた復号済み画素に隣接する参照ブロック候補内の復号済み画素を特定する（ステップ２００４）。そして、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、特定した復号済み画素の復号画素値の統計値Ｂｉ（ｉ＝１～４）を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、統計値Ｂ１～統計値Ｂ４のうち統計値Ｂ０に最も近い統計値を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定する（ステップ２００５）。
　次に、生成部１８０３は、差分動きベクトルの各成分の符号フラグと推定差分動きベクトルとを用いて、差分動きベクトルを生成し、予測動きベクトルと差分動きベクトルとを加算することで、動きベクトルを計算する（ステップ２００６）。
　図２１は、図１９のステップ１９０３における第２の動きベクトル生成処理の例を示すフローチャートである。第２の動きベクトル生成処理では、図１０に示した第２の計算方法によって、推定差分動きベクトルが計算される。図２１のステップ２１０１、ステップ２１０２、及びステップ２１０５の処理は、図２０のステップ２００１、ステップ２００２、及びステップ２００６の処理と同様である。
　ステップ２１０３において、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、各参照ブロック候補を復号対象ブロックの位置に重ねて配置した場合に、復号対象画像内における周囲の復号済み画素に隣接する、参照ブロック候補内の復号済み画素を特定する。そして、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、各参照ブロック候補について、復号対象画像内における周囲の復号済み画素の復号画素値と、参照ブロック候補内の復号済み画素の復号画素値との差分絶対値和を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、４個の参照ブロック候補のうち、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定する（ステップ２１０４）。
　図２２は、図１９のステップ１９０３における第３の動きベクトル生成処理の例を示すフローチャートである。第３の動きベクトル生成処理では、図１１に示した第３の計算方法によって、推定差分動きベクトルが計算される。図２２のステップ２２０１、ステップ２２０２、及びステップ２２０５の処理は、図２０のステップ２００１、ステップ２００２、及びステップ２００６の処理と同様である。
　ステップ２２０３において、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、復号対象ブロックの境界の外側に隣接する、復号対象画像内の２列の復号済み画素を特定する。そして、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、それらの２列の復号済み画素の復号画素値から、復号対象ブロックの境界上における予測画素値を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、各参照ブロック候補を復号対象ブロックの位置に重ねて配置した場合に、復号対象ブロックの境界の内側に隣接する、参照ブロック候補内の２列の復号済み画素を特定する。そして、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、それらの２列の復号済み画素の復号画素値から、復号対象ブロックの境界上における予測画素値を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、各参照ブロック候補について、復号対象画像内の復号済み画素から計算した予測画素値と、参照ブロック候補内の復号済み画素から計算した予測画素値との差分絶対値和を計算する。
　次に、推定差分動きベクトル計算部１８１２は、４個の参照ブロック候補のうち、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す差分動きベクトル候補を、推定差分動きベクトルに決定する（ステップ２２０４）。
　ところで、図１の映像符号化装置１０１及び図３の映像復号装置３０１は、差分動きベクトルの成分の符号の代わりに、動きベクトルの成分の符号を変更することで、複数の動きベクトル候補を生成することも可能である。
　この場合、図１の第１符号化部１１１は、映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化する。
　決定部１１２は、符号化対象ブロックに対する第１動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、第１動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補を生成する。そして、決定部１１２は、それらの動きベクトル候補の中から第２動きベクトルを決定する。このとき、決定部１１２は、符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、複数の動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、第２動きベクトルを決定する。
　生成部１１３は、第１動きベクトルの成分の符号が第２動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を生成し、第２符号化部１１４は、第１動きベクトルの成分の絶対値と一致情報とを符号化する。
　また、図３の第１復号部３１１は、符号化映像を復号して、符号化映像に含まれる画像内の復号対象ブロックに対する第１動きベクトルの成分の絶対値を復元する。このとき、第１復号部３１１は、第１動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号が、第２動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を、第１動きベクトルの成分の絶対値とともに復元する。
　決定部３１２は、第１動きベクトルの成分の絶対値に符号を付加することで複数の動きベクトル候補を生成し、それらの動きベクトル候補の中から第２動きベクトルを決定する。このとき、決定部３１２は、復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、複数の動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる画素の復号画素値とを用いて、第２動きベクトルを決定する。
　生成部３１３は、一致情報に基づいて、第２動きベクトルから第１動きベクトルを生成し、第２復号部３１４は、第１動きベクトルを用いて復号対象ブロックの係数情報を復号する。
　図７の映像符号化装置７０１は、インター予測の予測モード情報として、差分動きベクトルの各成分の絶対値及び符号フラグの代わりに、動きベクトルの各成分の絶対値及び符号フラグを用いる。この場合、算術符号化部７１５は、フレーム間予測部７１８が出力する動きベクトルの各成分の符号の４通りの組み合わせに基づいて、４個の動きベクトル候補を生成する。
　図２３は、動きベクトル候補及び参照ブロック候補の例を示している。図２３の参照画像２３０１は、符号化対象画像内の符号化対象ブロックと同じ位置に存在するブロック２３１１を含む。参照画像２３０１内において、左から右へ向かう方向がｘ座標の正方向であり、上から下へ向かう方向がｙ座標の正方向である。
　この場合、動きベクトルのｘ成分の正の符号及び負の符号と、ｙ成分の正の符号及び負の符号との４通りの組み合わせに基づいて、動きベクトル候補２３３１～動きベクトル候補２３３４が生成される。
　動きベクトル候補２３３１は、ブロック２３１１から参照ブロック候補２３２１へ向かうベクトルであり、動きベクトル候補２３３１のｘ成分及びｙ成分は正である。動きベクトル候補２３３２は、ブロック２３１１から参照ブロック候補２３２２へ向かうベクトルであり、動きベクトル候補２３３２のｘ成分は正であり、ｙ成分は負である。
　動きベクトル候補２３３３は、ブロック２３１１から参照ブロック候補２３２３へ向かうベクトルであり、動きベクトル候補２３３３のｘ成分及びｙ成分は負である。動きベクトル候補２３３４は、ブロック２３１１から参照ブロック候補２３２４へ向かうベクトルであり、動きベクトル候補２３３４のｘ成分は負であり、ｙ成分は正である。
　図２４は、図７の算術符号化部７１５の第２の機能的構成例を示している。図２４の算術符号化部７１５は、決定部２４０１、生成部２４０２、及び符号化部２４０３を含む。決定部２４０１は、動きベクトル候補計算部２４１１及び推定動きベクトル計算部２４１２を含む。決定部２４０１、生成部２４０２、及び符号化部２４０３は、図１の決定部１１２、生成部１１３、及び第２符号化部１１４にそれぞれ対応する。
　動きベクトル候補計算部２４１１は、動きベクトルのｘ成分の正の符号及び負の符号と、ｙ成分の正の符号及び負の符号との４通りの組み合わせに基づいて、４個の動きベクトル候補を計算する。
　推定動きベクトル計算部２４１２は、４個の動きベクトル候補それぞれに対応する４個の参照ブロック候補を求める。そして、推定動きベクトル計算部２４１２は、符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、４個の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、推定動きベクトルを計算する。
　生成部２４０２は、動きベクトルの各成分の符号が推定動きベクトルの各成分の符号と一致するか否かを示す符号フラグを生成する。符号化部２４０３は、動きベクトルの各成分の絶対値及び符号フラグと、量子化部７１４が出力する量子化係数とを、ＣＡＢＡＣのコンテキストモデリングにより、可変の生起確率を用いて符号化する。
　符号フラグとしては、上述したｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］及びｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］を用いることができる。ただし、これらの符号フラグの値は、以下のように変更される。
ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］
　０：動きベクトルのｘ成分の符号が、推定動きベクトルのｘ成分の符号と同じである場合
　１：動きベクトルのｘ成分の符号が、推定動きベクトルのｘ成分の符号と異なる場合
ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］
　０：動きベクトルのｙ成分の符号が、推定動きベクトルのｙ成分の符号と同じである場合
　１：動きベクトルのｙ成分の符号が、推定動きベクトルのｙ成分の符号と異なる場合
　これにより、差分動きベクトルの符号フラグと同様に、コンテキストモデリングを用いた算術符号化によって、符号フラグの符号量が削減される。
　図２５は、図１３のステップ１３０４において、図２４の算術符号化部７１５が行う第４の符号フラグ生成処理の例を示すフローチャートである。第４の符号フラグ生成処理では、図９に示した第１の計算方法によって、推定動きベクトルが計算される。図２５のステップ２５０３及びステップ２５０４の処理は、図１４のステップ１４０４及びステップ１４０５の処理と同様である。
　まず、決定部２４０１の動きベクトル候補計算部２４１１は、動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の符号の４通りの組み合わせに基づいて、４個の動きベクトル候補を計算する（ステップ２５０１）。
　次に、推定動きベクトル計算部２４１２は、４個の動きベクトル候補それぞれが示す４個の参照ブロック候補を求める（ステップ２５０２）。
　ステップ２５０５において、推定動きベクトル計算部２４１２は、統計値Ａ１～統計値Ａ４のうち統計値Ａ０に最も近い統計値を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す動きベクトル候補を、推定動きベクトルに決定する。
　次に、生成部２４０２は、動きベクトルの各成分の符号と推定動きベクトルの各成分の符号とを比較して、各成分の符号フラグの値を決定する（ステップ２５０６）。動きベクトルの成分の符号と推定動きベクトルの成分の符号とが同じである場合、その成分の符号フラグの値は“０”に決定され、２つの符号が異なる場合、その成分の符号フラグの値は“１”に決定される。
　図２６は、図１３のステップ１３０４において、図２４の算術符号化部７１５が行う第５の符号フラグ生成処理の例を示すフローチャートである。第５の符号フラグ生成処理では、図１０に示した第２の計算方法によって、推定動きベクトルが計算される。図２６のステップ２６０１、ステップ２６０２、及びステップ２６０５の処理は、図２５のステップ２５０１、ステップ２５０２、及びステップ２５０６の処理と同様であり、ステップ２６０３の処理は、図１５のステップ１５０４の処理と同様である。
　ステップ２６０４において、推定動きベクトル計算部２４１２は、４個の参照ブロック候補のうち、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す動きベクトル候補を、推定動きベクトルに決定する。
　図２７は、図１３のステップ１３０４において、図２４の算術符号化部７１５が行う第６の符号フラグ生成処理の例を示すフローチャートである。第６の符号フラグ生成処理では、図１１に示した第３の計算方法によって、推定動きベクトルが計算される。図２７のステップ２７０１、ステップ２７０２、及びステップ２７０５の処理は、図２５のステップ２５０１、ステップ２５０２、及びステップ２５０６の処理と同様であり、ステップ２７０３の処理は、図１６のステップ１６０４の処理と同様である。
　ステップ２７０４において、推定動きベクトル計算部２４１２は、４個の参照ブロック候補のうち、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す動きベクトル候補を、推定動きベクトルに決定する。
　図２８は、図１７の算術復号部１７１１の第２の機能的構成例を示している。図２８の算術復号部１７１１は、復号部２８０１、決定部２８０２、及び生成部２８０３を含む。決定部２８０２は、動きベクトル候補計算部２８１１及び推定動きベクトル計算部２８１２を含む。復号部２８０１、決定部２８０２、及び生成部２８０３は、図３の第１復号部３１１、決定部３１２、及び生成部３１３にそれぞれ対応する。
　復号部２８０１は、ＣＡＢＡＣのコンテキストモデリングにより、可変の生起確率を用いて符号化ストリームを復号し、復号対象ブロックの量子化係数を復元する。さらに、復号部２８０１は、動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の絶対値と、動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の符号フラグとを復元する。そして、復号部２８０１は、動きベクトルの各成分の絶対値を決定部２８０２へ出力し、動きベクトルの各成分の符号フラグを、生成部２８０３へ出力する。
　動きベクトル候補計算部２８１１は、動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の絶対値から、動きベクトルのｘ成分の正の符号及び負の符号と、ｙ成分の正の符号及び負の符号との４通りの組み合わせに基づいて、４個の動きベクトル候補を計算する。
　推定動きベクトル計算部２８１２は、４個の動きベクトル候補それぞれに対応する４個の参照ブロック候補を求める。そして、推定動きベクトル計算部２８１２は、復号対象ブロックに隣接する復号済み画素の復号画素値と、４個の参照ブロック候補それぞれに含まれる復号済み画素の復号画素値とを用いて、推定動きベクトルを計算する。
　生成部２８０３は、動きベクトルの各成分の符号フラグに基づいて、推定動きベクトルの各成分の符号から動きベクトルの各成分の符号を決定し、復号対象ブロックに対する動きベクトルを生成する。
　ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］＝０である場合、生成部２８０３は、推定動きベクトルのｘ成分の符号を変更しない。一方、ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［０］＝１である場合、生成部２８０３は、推定動きベクトルのｘ成分の符号を変更する。
　ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］＝０である場合、生成部２８０３は、推定動きベクトルのｙ成分の符号を変更しない。一方、ｍｖｄ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ［１］＝１である場合、生成部２８０３は、推定動きベクトルのｙ成分の符号を変更する。
　図２９は、図１９のステップ１９０３において、図２８の算術復号部１７１１が行う第４の動きベクトル生成処理の例を示すフローチャートである。第４の動きベクトル生成処理では、図９に示した第１の計算方法によって、推定動きベクトルが計算される。図２９のステップ２９０３及びステップ２９０４の処理は、図２０のステップ２００３及びステップ２００４の処理と同様である。
　まず、決定部２８０２の動きベクトル候補計算部２８１１は、動きベクトルのｘ成分及びｙ成分の符号の４通りの組み合わせに基づいて、４個の動きベクトル候補を計算する（ステップ２９０１）。
　次に、推定動きベクトル計算部２８１２は、４個の動きベクトル候補それぞれが示す４個の参照ブロック候補を求める（ステップ２９０２）。
　ステップ２９０５において、推定動きベクトル計算部２８１２は、統計値Ｂ１～統計値Ｂ４のうち統計値Ｂ０に最も近い統計値を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す動きベクトル候補を、推定動きベクトルに決定する。
　次に、生成部２８０３は、動きベクトルの各成分の符号フラグと推定動きベクトルとを用いて、動きベクトルを計算する（ステップ２９０６）。
　図３０は、図１９のステップ１９０３において、図２８の算術復号部１７１１が行う第５の動きベクトル生成処理の例を示すフローチャートである。第５の動きベクトル生成処理では、図１０に示した第２の計算方法によって、推定動きベクトルが計算される。図３０のステップ３００１、ステップ３００２、及びステップ３００５の処理は、図２９のステップ２９０１、ステップ２９０２、及びステップ２９０６の処理と同様であり、ステップ３００３の処理は、図２１のステップ２１０３の処理と同様である。
　ステップ３００４において、推定動きベクトル計算部２８１２は、４個の参照ブロック候補のうち、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す動きベクトル候補を、推定動きベクトルに決定する。
　図３１は、図１９のステップ１９０３において、図２８の算術復号部１７１１が行う第６の動きベクトル生成処理の例を示すフローチャートである。第６の動きベクトル生成処理では、図１１に示した第３の計算方法によって、推定動きベクトルが計算される。図３１のステップ３１０１、ステップ３１０２、及びステップ３１０５の処理は、図２９のステップ２９０１、ステップ２９０２、及びステップ２９０６の処理と同様であり、ステップ３１０３の処理は、図２２のステップ２２０３の処理と同様である。
　ステップ３１０４において、推定動きベクトル計算部２８１２は、４個の参照ブロック候補のうち、最も小さい差分絶対値和を有する参照ブロック候補を求め、求めた参照ブロック候補を示す動きベクトル候補を、推定動きベクトルに決定する。
　図３２は、映像符号化システムの機能的構成例を示している。図３２の映像符号化システム３２０１は、図７の映像符号化装置７０１及び図１７の映像復号装置１７０１を含み、様々な用途に利用される。例えば、映像符号化システム３２０１は、ビデオカメラ、映像送信装置、映像受信装置、テレビ電話システム、コンピュータ、又は携帯電話機であってもよい。
　図１及び図７の映像符号化装置の構成は一例に過ぎず、映像符号化装置の用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。図８及び図２４の算術符号化部７１５の構成は一例に過ぎず、映像符号化装置の用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。映像符号化装置は、ＨＥＶＣ以外の符号化方式を採用してもよく、ＣＡＢＡＣ以外の可変長符号化方式を採用してもよい。
　図３及び図１７の映像復号装置の構成は一例に過ぎず、映像復号装置の用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。図１８及び図２８の算術復号部１７１１の構成は一例に過ぎず、映像復号装置の用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。映像復号装置は、ＨＥＶＣ以外の復号方式を採用してもよく、ＣＡＢＡＣ以外の可変長復号方式を採用してもよい。
　図３２の映像符号化システム３２０１の構成は一例に過ぎず、映像符号化システム３２０１の用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。
　図２、図４、図１３～図１６、図１９～図２２、図２５～図２７、及び図２９～図３１に示したフローチャートは一例に過ぎず、映像符号化装置又は映像復号装置の構成又は条件に応じて、一部の処理を省略又は変更してもよい。
　例えば、図１５のステップ１５０４、図１６のステップ１６０４、図２１のステップ２１０３、及び図２２のステップ２２０３において、差分絶対値和の代わりに、相違度又は類似度を示す別の指標（差分２乗和等）を用いてもよい。同様に、図２６のステップ２６０３、図２７のステップ２７０３、図３０のステップ３００３、及び図３１のステップ３１０３において、差分絶対値和の代わりに、相違度又は類似度を示す別の指標を用いてもよい。
　図５、図６、及び図２３に示した動きベクトル、予測動きベクトル、差分動きベクトル、差分動きベクトル候補、及び動きベクトル候補は一例に過ぎず、これらのベクトルは符号化対象映像に応じて変化する。
　図９～図１２に示した計算方法は一例に過ぎず、局所復号画素値又は復号画素値を用いた別の計算方法によって、推定差分動きベクトル又は推定動きベクトルを計算してもよい。
　図１の映像符号化装置１０１、図３の映像復号装置３０１、図７の映像符号化装置７０１、及び図１７の映像復号装置１７０１は、ハードウェア回路として実装することもでき、図３３に示すような情報処理装置（コンピュータ）を用いて実装することもできる。
　図３３の情報処理装置は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）３３０１、メモリ３３０２、入力装置３３０３、出力装置３３０４、補助記憶装置３３０５、媒体駆動装置３３０６、及びネットワーク接続装置３３０７を含む。これらの構成要素はバス３３０８により互いに接続されている。
　メモリ３３０２は、例えば、Read Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリであり、処理に用いられるプログラム及びデータを記憶する。メモリ３３０２は、図７のメモリ７２４及び図１７のメモリ１７１９として用いることができる。
　ＣＰＵ３３０１（プロセッサ）は、例えば、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、図１の第１符号化部１１１、決定部１１２、生成部１１３、及び第２符号化部１１４として動作する。
　ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、図３の第１復号部３１１、決定部３１２、生成部３１３、及び第２復号部３１４としても動作する。
　ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、図７のブロック分割部７１１、予測誤差生成部７１２、直交変換部７１３、量子化部７１４、算術符号化部７１５、及び符号化制御部７１６としても動作する。ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、フレーム内予測部７１７、フレーム間予測部７１８、選択部７１９、逆量子化部７２０、逆直交変換部７２１、再構成部７２２、及びループ内フィルタ７２３としても動作する。
　ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、図８の決定部８０１、生成部８０２、及び符号化部８０３としても動作する。ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、差分動きベクトル計算部８１１、差分動きベクトル候補計算部８１２、及び推定差分動きベクトル計算部８１３としても動作する。
　ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、図１７の算術復号部１７１１、逆量子化部１７１２、逆直交変換部１７１３、再構成部１７１４、及びループ内フィルタ１７１５としても動作する。ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、フレーム内予測部１７１６、動き補償部１７１７、及び選択部１７１８としても動作する。
　ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、図１８の復号部１８０１、決定部１８０２、生成部１８０３、差分動きベクトル候補計算部１８１１、及び推定差分動きベクトル計算部１８１２としても動作する。
　ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、図２４の決定部２４０１、生成部２４０２、符号化部２４０３、動きベクトル候補計算部２４１１、及び推定動きベクトル計算部２４１２としても動作する。
　ＣＰＵ３３０１は、メモリ３３０２を利用してプログラムを実行することにより、図２８の復号部２８０１、決定部２８０２、生成部２８０３、動きベクトル候補計算部２８１１、及び推定動きベクトル計算部２８１２としても動作する。
　入力装置３３０３は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス等であり、ユーザ又はオペレータからの指示や情報の入力に用いられる。出力装置３３０４は、例えば、表示装置、プリンタ、スピーカ等であり、ユーザ又はオペレータへの問い合わせや処理結果の出力に用いられる。処理結果は、復号映像であってもよい。
　補助記憶装置３３０５は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、テープ装置等である。補助記憶装置３３０５は、ハードディスクドライブであってもよい。情報処理装置は、補助記憶装置３３０５にプログラム及びデータを格納しておき、それらをメモリ３３０２にロードして使用することができる。
　媒体駆動装置３３０６は、可搬型記録媒体３３０９を駆動し、その記録内容にアクセスする。可搬型記録媒体３３０９は、メモリデバイス、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク等である。可搬型記録媒体３３０９は、Compact Disk Read Only Memory（ＣＤ－ＲＯＭ）、Digital Versatile Disk（ＤＶＤ）、又はUniversal Serial Bus（ＵＳＢ）メモリであってもよい。ユーザ又はオペレータは、この可搬型記録媒体３３０９にプログラム及びデータを格納しておき、それらをメモリ３３０２にロードして使用することができる。
　このように、処理に用いられるプログラム及びデータを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、メモリ３３０２、補助記憶装置３３０５、及び可搬型記録媒体３３０９のような、物理的な（非一時的な）記録媒体が含まれる。
　ネットワーク接続装置３３０７は、Local Area Network（ＬＡＮ）、インターネット等の通信ネットワークに接続され、通信に伴うデータ変換を行う通信インタフェース回路である。ネットワーク接続装置３３０７は、符号化ストリームを映像復号装置へ送信したり、符号化ストリームを映像符号化装置から受信したりすることができる。情報処理装置は、プログラム及びデータを外部の装置からネットワーク接続装置３３０７を介して受信し、それらをメモリ３３０２にロードして使用することができる。
　なお、情報処理装置が図３３のすべての構成要素を含む必要はなく、用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略することも可能である。例えば、ユーザ又はオペレータとのインタフェースが不要である場合は、入力装置３３０３及び出力装置３３０４を省略してもよい。また、情報処理装置が可搬型記録媒体３３０９にアクセスしない場合は、媒体駆動装置３３０６を省略してもよい。
　開示の実施形態とその利点について詳しく説明したが、当業者は、特許請求の範囲に明確に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、追加、省略をすることができるであろう。

Claims (20)

  1. 　映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化する第１符号化部と、
    　前記符号化対象ブロックに対する動きベクトルと前記符号化対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、第１差分動きベクトルを生成し、前記第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、前記第１差分動きベクトルを含む複数の差分動きベクトル候補を生成し、前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、前記複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、前記複数の差分動きベクトル候補の中から第２差分動きベクトルを決定する決定部と、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の符号が前記第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を生成する生成部と、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の絶対値と前記一致情報とを符号化する第２符号化部と、
    を備えることを特徴とする映像符号化装置。
  2. 　前記第１差分動きベクトルは、前記画像内における水平方向の成分である第１成分と、前記画像内における垂直方向の成分である第２成分とを含み、
    　前記決定部は、前記第１成分の正の符号及び負の符号と、前記第２成分の正の符号及び負の符号との４通りの組み合わせに基づいて、４個の差分動きベクトル候補を生成し、
    　前記一致情報は、前記第１差分動きベクトルの第１成分の符号が前記第２差分動きベクトルの第１成分の符号と一致するか否かを示す第１フラグと、前記第１差分動きベクトルの第２成分の符号が前記第２差分動きベクトルの第２成分の符号と一致するか否かを示す第２フラグとを含むことを特徴とする請求項１記載の映像符号化装置。
  3. 　前記第２符号化部は、コンテキスト適応型２値算術符号化における可変の生起確率を用いて、前記一致情報を符号化することを特徴とする請求項１又は２記載の映像符号化装置。
  4. 　前記決定部は、前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値の第１統計値を計算し、前記複数の参照ブロック候補各々に含まれる符号化済み画素の局所復号画素値の第２統計値を計算し、前記第１統計値と前記複数の参照ブロック候補それぞれの前記第２統計値とを比較することで、前記第２差分動きベクトルを決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の映像符号化装置。
  5. 　前記決定部は、前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、前記複数の参照ブロック候補各々に含まれる符号化済み画素の局所復号画素値との間の差分絶対値和を計算し、前記複数の参照ブロック候補それぞれの前記差分絶対値和を比較することで、前記第２差分動きベクトルを決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の映像符号化装置。
  6. 　前記決定部は、前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値から前記符号化対象ブロックの境界上における第１予測画素値を計算し、前記複数の参照ブロック候補各々に含まれる符号化済み画素の局所復号画素値から前記境界上における第２予測画素値を計算し、前記第１予測画素値と前記第２予測画素値との間の差分絶対値和を計算し、前記複数の参照ブロック候補それぞれの前記差分絶対値和を比較することで、前記第２差分動きベクトルを決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の映像符号化装置。
  7. 　映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化する第１符号化部と、
    　前記符号化対象ブロックに対する第１動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、前記第１動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補を生成し、前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、前記複数の動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、前記複数の動きベクトル候補の中から第２動きベクトルを決定する決定部と、
    　前記第１動きベクトルの成分の符号が前記第２動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を生成する生成部と、
    　前記第１動きベクトルの成分の絶対値と前記一致情報とを符号化する第２符号化部と、を備えることを特徴とする映像符号化装置。
  8. 　映像符号化装置が、
    　映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化し、
    　前記符号化対象ブロックに対する動きベクトルと前記符号化対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、第１差分動きベクトルを生成し、
    　前記第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、前記第１差分動きベクトルを含む複数の差分動きベクトル候補を生成し、
    　前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、前記複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、前記複数の差分動きベクトル候補の中から第２差分動きベクトルを決定し、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の符号が前記第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を生成し、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の絶対値と前記一致情報とを符号化する、
    ことを特徴とする映像符号化方法。
  9. 　映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化し、
    　前記符号化対象ブロックに対する動きベクトルと前記符号化対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、第１差分動きベクトルを生成し、
    　前記第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、前記第１差分動きベクトルを含む複数の差分動きベクトル候補を生成し、
    　前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、前記複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、前記複数の差分動きベクトル候補の中から第２差分動きベクトルを決定し、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の符号が前記第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を生成し、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の絶対値と前記一致情報とを符号化する、
    処理をコンピュータに実行させるための映像符号化プログラム。
  10. 　符号化映像を復号して、前記符号化映像に含まれる画像内の復号対象ブロックに対する第１差分動きベクトルの成分の絶対値を復元するとともに、前記第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号が、第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を復元する第１復号部と、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の絶対値に符号を付加することで複数の差分動きベクトル候補を生成し、前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、前記複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる画素の復号画素値とを用いて、前記複数の差分動きベクトル候補の中から前記第２差分動きベクトルを決定する決定部と、
    　前記一致情報に基づいて、前記第２差分動きベクトルから前記第１差分動きベクトルを生成し、前記第１差分動きベクトルと前記復号対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、前記復号対象ブロックに対する動きベクトルを生成する生成部と、
    　前記復号対象ブロックに対する動きベクトルを用いて、前記復号対象ブロックの係数情報を復号する第２復号部と、
    を備えることを特徴とする映像復号装置。
  11. 　前記第１差分動きベクトルは、前記画像内における水平方向の成分である第１成分と、前記画像内における垂直方向の成分である第２成分とを含み、
    　前記決定部は、前記第１成分の正の符号及び負の符号と、前記第２成分の正の符号及び負の符号との４通りの組み合わせに基づいて、４個の差分動きベクトル候補を生成し、
    　前記一致情報は、前記第１差分動きベクトルの第１成分の符号が前記第２差分動きベクトルの第１成分の符号と一致するか否かを示す第１フラグと、前記第１差分動きベクトルの第２成分の符号が前記第２差分動きベクトルの第２成分の符号と一致するか否かを示す第２フラグとを含むことを特徴とする請求項１０記載の映像復号装置。
  12. 　前記第１復号部は、コンテキスト適応型２値算術符号化における可変の生起確率を用いて、前記一致情報を復元することを特徴とする請求項１０又は１１記載の映像復号装置。
  13. 　前記決定部は、前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値の第１統計値を計算し、前記複数の参照ブロック候補各々に含まれる画素の復号画素値の第２統計値を計算し、前記第１統計値と前記複数の参照ブロック候補それぞれの前記第２統計値とを比較することで、前記第２差分動きベクトルを決定することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の映像復号装置。
  14. 　前記決定部は、前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、前記複数の参照ブロック候補各々に含まれる画素の復号画素値との間の差分絶対値和を計算し、前記複数の参照ブロック候補それぞれの前記差分絶対値和を比較することで、前記第２差分動きベクトルを決定することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の映像復号装置。
  15. 　前記決定部は、前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値から前記復号対象ブロックの境界上における第１予測画素値を計算し、前記複数の参照ブロック候補各々に含まれる画素の復号画素値から前記境界上における第２予測画素値を計算し、前記第１予測画素値と前記第２予測画素値との間の差分絶対値和を計算し、前記複数の参照ブロック候補それぞれの前記差分絶対値和を比較することで、前記第２差分動きベクトルを決定することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の映像復号装置。
  16. 　符号化映像を復号して、前記符号化映像に含まれる画像内の復号対象ブロックに対する第１動きベクトルの成分の絶対値を復元するとともに、前記第１動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号が、第２動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を復元する第１復号部と、
    　前記第１動きベクトルの成分の絶対値に符号を付加することで複数の動きベクトル候補を生成し、前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、前記複数の動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる画素の復号画素値とを用いて、前記複数の動きベクトル候補の中から前記第２動きベクトルを決定する決定部と、
    　前記一致情報に基づいて、前記第２動きベクトルから前記第１動きベクトルを生成する生成部と、
    　前記第１動きベクトルを用いて前記復号対象ブロックの係数情報を復号する第２復号部と、
    を備えることを特徴とする映像復号装置。
  17. 　映像復号装置が、
    　符号化映像を復号して、前記符号化映像に含まれる画像内の復号対象ブロックに対する第１差分動きベクトルの成分の絶対値を復元するとともに、前記第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号が、第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を復元し、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の絶対値に符号を付加することで複数の差分動きベクトル候補を生成し、
    　前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、前記複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる画素の復号画素値とを用いて、前記複数の差分動きベクトル候補の中から前記第２差分動きベクトルを決定し、
    　前記一致情報に基づいて、前記第２差分動きベクトルから前記第１差分動きベクトルを生成し、
    　前記第１差分動きベクトルと前記復号対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、前記復号対象ブロックに対する動きベクトルを生成し、
    　前記復号対象ブロックに対する動きベクトルを用いて、前記復号対象ブロックの係数情報を復号する、
    ことを特徴とする映像復号方法。
  18. 　符号化映像を復号して、前記符号化映像に含まれる画像内の復号対象ブロックに対する第１差分動きベクトルの成分の絶対値を復元するとともに、前記第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号が、第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す一致情報を復元し、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の絶対値に符号を付加することで複数の差分動きベクトル候補を生成し、
    　前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、前記複数の差分動きベクトル候補が示す複数の参照ブロック候補それぞれに含まれる画素の復号画素値とを用いて、前記複数の差分動きベクトル候補の中から前記第２差分動きベクトルを決定し、
    　前記一致情報に基づいて、前記第２差分動きベクトルから前記第１差分動きベクトルを生成し、
    　前記第１差分動きベクトルと前記復号対象ブロックに対する予測動きベクトルとから、前記復号対象ブロックに対する動きベクトルを生成し、
    　前記復号対象ブロックに対する動きベクトルを用いて、前記復号対象ブロックの係数情報を復号する、
    処理をコンピュータに実行させるための映像復号プログラム。
  19. 　映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化する第１符号化部と、
    　前記符号化対象ブロックに対する第１動きベクトルと前記符号化対象ブロックに対する第１予測動きベクトルとから、第１差分動きベクトルを生成し、前記第１差分動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、前記第１差分動きベクトルを含む複数の第１差分動きベクトル候補を生成し、前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、前記複数の第１差分動きベクトル候補が示す複数の第１参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、前記複数の第１差分動きベクトル候補の中から第２差分動きベクトルを決定する第１決定部と、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の符号が前記第２差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す第１一致情報を生成する第２生成部と、
    　前記第１差分動きベクトルの成分の絶対値と前記第１一致情報とを符号化する第２符号化部と、
    　符号化映像を復号して、前記符号化映像に含まれる画像内の復号対象ブロックに対する第３差分動きベクトルの成分の絶対値を復元するとともに、前記第３差分動きベクトルの成分の符号が第４差分動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す第２一致情報を復元する第１復号部と、
    　前記第３差分動きベクトルの成分の絶対値に符号を付加することで複数の第２差分動きベクトル候補を生成し、前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、前記複数の第２差分動きベクトル候補が示す複数の第２参照ブロック候補それぞれに含まれる画素の復号画素値とを用いて、前記複数の第２差分動きベクトル候補の中から前記第４差分動きベクトルを決定する第２決定部と、
    　前記第２一致情報に基づいて、前記第４差分動きベクトルから前記第３差分動きベクトルを生成し、前記第３差分動きベクトルと前記復号対象ブロックに対する第２予測動きベクトルとから、前記復号対象ブロックに対する第２動きベクトルを生成する第２生成部と、
    　前記第２動きベクトルを用いて前記復号対象ブロックの係数情報を復号する第２復号部と、
    を備えることを特徴とする映像符号化システム。
  20. 　映像に含まれる画像内の符号化対象ブロックを符号化する第１符号化部と、
    　前記符号化対象ブロックに対する第１動きベクトルの成分が正又は負のいずれであるかを示す符号を変更することで、前記第１動きベクトルを含む複数の第１動きベクトル候補を生成し、前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の局所復号画素値と、前記複数の第１動きベクトル候補が示す複数の第１参照ブロック候補それぞれに含まれる符号化済み画素の局所復号画素値とを用いて、前記複数の第１動きベクトル候補の中から第２動きベクトルを決定する第１決定部と、
    　前記第１動きベクトルの成分の符号が前記第２動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す第１一致情報を生成する第２生成部と、
    　前記第１動きベクトルの成分の絶対値と前記第１一致情報とを符号化する第２符号化部と、
    　符号化映像を復号して、前記符号化映像に含まれる画像内の復号対象ブロックに対する第３動きベクトルの成分の絶対値を復元するとともに、前記第３動きベクトルの成分の符号が第４動きベクトルの成分の符号と一致するか否かを示す第２一致情報を復元する第１復号部と、
    　前記第３動きベクトルの成分の絶対値に符号を付加することで複数の第２動きベクトル候補を生成し、前記復号対象ブロックに隣接する画素の復号画素値と、前記複数の第２動きベクトル候補が示す複数の第２参照ブロック候補それぞれに含まれる画素の復号画素値とを用いて、前記複数の第２動きベクトル候補の中から前記第４動きベクトルを決定する第２決定部と、
    　前記第２一致情報に基づいて、前記第４動きベクトルから前記第３動きベクトルを生成する第２生成部と、
    　前記第３動きベクトルを用いて前記復号対象ブロックの係数情報を復号する第２復号部と、
    を備えることを特徴とする映像符号化システム。
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