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KR20100113448A - 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법 - Google Patents

화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법 Download PDF

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KR20100113448A
KR20100113448A KR1020097018990A KR20097018990A KR20100113448A KR 20100113448 A KR20100113448 A KR 20100113448A KR 1020097018990 A KR1020097018990 A KR 1020097018990A KR 20097018990 A KR20097018990 A KR 20097018990A KR 20100113448 A KR20100113448 A KR 20100113448A
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KR
South Korea
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prediction
block
edge
prediction mode
decoding
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020097018990A
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English (en)
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비르지니 드리전
토마스 베디
토르스텐 팔프너
히사오 사사이
Original Assignee
파나소닉 주식회사
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.)
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Publication date
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Abstract

보다 부호화 효율이 높은 인트라 예측을 행하는 화상 부호화 방법을 제공한다. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 방법으로서, 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 단계와, 대상 블록과 예측 블록의 차분을 산출하는 감산 단계와, 감산 단계에서 산출된 차분을 부호화하는 부호화 단계와, 부호화된 차분을 복호하는 복호 단계와, 복호된 차분과 예측 블록을 가산함으로써 복호 블록을 생성하는 가산 단계를 포함하고, 예측 단계는, 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와, 검출된 에지의 방향을 따라, 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성된 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성 단계를 포함한다.

Description

화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법{IMAGE ENCODING METHOD AND IMAGE DECODING METHOD}
본 발명은, 보다 좋은 부호화 효율로 화상 및 영상 데이터를 압축 부호화하는 화상 부호화 방법과, 압축 부호화된 화상 및 영상 데이터를 복원하는 화상 복호 방법과, 대응하는 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치에 관한 것이다.
인터넷을 통한 비디오 회의, 디지털 비디오 방송 및 영상 콘텐츠의 스트리밍을 포함하는, 예를 들면, 비디오·온·디맨드 타입의 서비스를 위한 어플리케이션의 수는 점점 증가하고 있고, 이들 어플리케이션은, 영상 정보의 송신에 의존하고 있다. 영상 데이터가 송신되거나, 또는, 기록될 때, 상당한 양의 데이터는, 한정된 밴드폭의 종래의 전송로를 통해 송신되거나, 또는, 한정된 데이터 용량의 종래의 기억 매체에 기억된다. 종래의 전송 채널 및 기억 매체에 영상 정보를 송신 및 기억하기 위해서는, 디지털 데이터의 양을 압축 또는 삭감하는 것이 불가결하다.
그래서, 영상 데이터의 압축을 위해, 복수의 영상 부호화 규격이 개발되고 있다. 이러한 영상 부호화 규격은, 예를 들면, H.26x로 나타내어지는 ITU-T 규격 및 MPEG-x로 나타내어지는 ISO/IEC 규격이다. 최신 또한 가장 진보된 영상 부호화 규격은, 현재, H.264/MPEG-4 AVC로 나타내어지는 규격이다(비특허 문헌 1 참조).
이들 규격의 대부분의 기초를 이루는 부호화 어프로치는, 이하의 (a)∼(d)로 나타내어지는 주된 단계를 포함하는 예측 부호화에 의거하고 있다.
(a) 영상 프레임의 각각을 블록 레벨로 데이터 압축하기 위해, 영상 프레임을 화소의 블록으로 분할한다.
(b) 먼저 부호화된 영상 데이터로부터 각각의 블록을 예측함으로써, 시간적 및 공간적 용장성(冗長性)을 특정한다.
(c) 영상 데이터로부터 예측 데이터를 줄임으로써, 특정된 용장성을 제거한다.
(d) 푸리에 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화에 의해, 나머지 데이터를 압축한다.
현재의 영상 부호화 규격에서는, 각 매크로 블록을 예측하는데 이용되는 예측 모드가 상이하다. 대부분의 영상 부호화 규격은, 앞에 부호화 및 복호된 프레임으로부터 영상 데이터를 예측하기 위해 움직임 검출 및 움직임 보상을 이용한다(인터 프레임 예측). 혹은, 블록 데이터는, 동일 프레임의 인접하는 블록으로부터 외삽되어도 된다(인트라 프레임 예측). H.264/AVC 규격은, 예를 들면, 외삽을 위해 이용되는 참조 화소에 대해, 또는, 화소가 외삽되는 방향에 대해, 몇 가지의 상이한 인트라 프레임 예측 모드를 정의한다.
도 1A 및 도 1B는, H.264/AVC 규격으로 정해진 인트라 예측 모드를 도시한 도면이다. 도 1A에 나타낸 바와 같이, 4×4화소의 대상 블록(10)은, 예측되는 대상 블록(10)의 위쪽과 왼쪽에 위치하는 13개의 참조 화소(20)를 외삽함으로써 예측 된다. 이 예측에 의해, 대상 블록(10)에 대응하는 예측 블록이 생성된다. 이 때, 외삽을 실행하기 위해, 도 1B에 나타내어지는 8개의 취할 수 있는 외삽 방향(인트라 예측 방향)으로부터 하나가 선택된다. 혹은, DC 예측 모드가 선택되어도 된다. DC 예측 모드에서는, 대상 블록(10)을 예측하기 위해 참조 화소의 평균치를 이용한다.
인트라 프레임 예측에서는, 4×4, 8×8 또는 16×16화소 사이즈의 서브블록의 공간 예측이, 자연 화상에 존재하는 공간적 용장성을 저감하기 위해 실행된다. 이미 부호화된 주위 블록의 화소치(참조 화소의 화소치)는, 대상 블록의 화소치를 예측하기 위해 이용된다. 이들 참조 화소는, 미리 정의된 예측 모드에 따라 외삽된다. H.264/AVC 규격으로는, 4×4 및 8×8사이즈의 서브블록을 위해 9개의 예측 모드가, 16×16화소 사이즈의 매크로 블록을 위해 4개의 예측 모드가 있다.
8×8화소보다 작은 서브블록에 대해, 9개의 예측 모드는, 방향성 구조를 예측하는데 적합한 8개의 예측 방향(도 1B 참조)과, 이른바 DC 예측 모드로 구성된다. DC 예측 모드에서는, 대상 블록의 모든 화소는, 주위 참조 화소의 평균치인 단일한 값으로 예측된다. 방향 모드에서는, 참조 화소가, 대응하는 방향을 따라 반복된다. 예를 들면, 수직 모드의 경우, 대상 블록의 바로 위쪽 행의 참조 화소가, 수직 방향으로 반복된다(외삽된다). 한편, 수평 모드의 경우, 대상 블록의 바로 왼쪽 열의 화소가 수평 방향으로 반복된다(외삽된다). 나머지 모드는, 동일하게 파생되는 경사 방향 모드이다.
비특허 문헌 1 : ISO/IEC 14496-10「MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding 」
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 상기 종래 기술에서는, 대상 블록에 샤프한 직선의 에지가 포함되어, 적절한 예측 블록을 생성할 수 없는 경우에는, 부호량이 많아지거나, 또는, 부호화 화상 내에 왜곡이 생긴다는 과제가 있다. 구체적으로는, 이하와 같다.
종래의 미리 정의된 인트라 예측 방향에는, 한계가 있다. 즉, 인트라 예측 방향은, 도 1B에 나타낸 8방향으로 한정되어 있다. 따라서, 상기 종래 기술에서는, 8방향 중 어느 하나의 방향에 따른 인트라 예측밖에 실행할 수 없다.
샤프한 직선의 에지가 있는 경우, 에지의 각도에 가장 가까운 각도를 갖는 인트라 예측 모드가, 도 1B의 8방향 중에서 선택되고, 선택된 방향의 예측 모드에 따라 대상 블록은 예측된다. 그러나, 예측 모드의 각도가, 에지의 실제 각도로부터 약간 상이한 경우, 예측 블록은, 실제의 에지 방향과는 상이한 방향으로도 에지를 포함한다. 이 때문에, 대상 블록으로부터 예측 블록을 감산함으로써 산출되는 차분 화상에는, 특히, 참조 화소로부터 가장 떨어진 화소에서 큰 고주파 성분이 발생한다.
고주파 성분은, 통상 부호화하는데 많은 비트가 필요하므로, 발생하는 부호량이 많아진다. 혹은, 부호량의 발생을 억제하기 위해 고주파 성분을 커트하면 부호화 화상 내에 왜곡이 생긴다.
그래서, 본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 보다 높은 부호화 효율을 달성되고, 부호화 왜곡이 억제되도록, 화상 및 영상 데이터를 부호화하는 화상 부호화 방법, 및, 부호화된 화상 및 영상 데이터를 복호하는 화상 복호 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 화상 부호화 방법은, 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 방법으로서, 상기 화상 데이터를 복수의 블록으로 분할하는 분할 단계와, 상기 복수의 블록 중의 하나인 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 단계와, 상기 대상 블록과 상기 예측 블록의 차분을 산출하는 감산 단계와, 상기 감산 단계에서 산출된 차분을 부호화하는 부호화 단계와, 상기 부호화 단계에서 부호화된 차분을 복호하는 복호 단계와, 상기 예측 블록과 상기 복호 단계에서 복호된 차분을 가산하는 가산 단계를 포함하고, 상기 예측 단계는, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와, 상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향을 따라, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성된 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성 단계를 포함한다.
이에 의해, 대상 블록의 주위 블록에 있어서 검출된 에지의 방향을 예측 방향으로 하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 이 때문에, 특히 대상 픽처가 샤프한 에지를 포함하는 경우에는, 종래의 미리 정의된 방향 예측 모드를 이용하여 생성한 예측 블록보다 적절한 예측 블록을 생성할 수 있다. 따라서, 대상 블록과 예측 블록의 차분인 예측 잔차는 작아지므로, 부호화 왜곡을 억제할 수 있고, 또, 부호화 효율을 높일 수 있다.
또, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 복호 화상 데이터를 선형으로 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성해도 된다.
또, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 블록을 구성하는 예측 화소마다 상기 복호 화상 데이터에 포함되는 복수의 복호 화소의 화소치 중의 적어도 2개의 가중 가산합을 산출하여, 산출한 가중 가산합을 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하며, 상기 가중 가산합의 산출에 이용되는 가중치는, 상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향에 의거하여 결정되어도 된다.
이에 의해, 예측치의 산출의 대상이 되는 예측 화소를 통해, 검출된 에지의 방향의 직선 상에 정수 화소가 없는 경우여도, 근방의 화소의 가중 가산합을 산출함으로써, 적절한 예측치를 산출할 수 있다.
또, 상기 가중치의 각각은, 상기 예측 화소의 위치에 대응하여 결정되어도 된다. 구체적으로는, 상기 예측 화소와 예측 블록 생성에 이용되는 상기 복호 화소의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정되어도 된다.
또, 상기 에지 검출 단계에서는, 서로 상이한 방향을 갖는 적어도 2개의 에지를 검출하고, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 화소마다, 상기 적어도 2개의 에지 각각의 방향을 따라 외삽 또는 내삽하기 위한 상기 복수의 복호 화소의 화소치를 합성하여, 합성한 화소치를 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성해도 된다.
이에 의해, 복수의 에지가 대상 블록의 주위 블록에 있어서 검출된 경우여도, 복수의 에지 각각의 방향을 따라 예측치를 산출할 수 있으므로, 적절한 예측치를 산출할 수 있다.
또, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 화소마다, 상기 복수의 복호 화소의 화소치의 각각에 가중치를 곱함으로써 상기 가중 가산합을 산출하여, 산출한 가중 가산합을 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하며, 상기 가중치의 각각은, 당해 가중치에 대응하는 복호 화소로부터, 상기 적어도 2개의 에지 중 어느 하나가 검출된 복호 블록까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정되어도 된다.
또, 상기 가중치의 각각은, 당해 가중치에 대응하는 복호 화소로부터, 상기 적어도 2개의 에지 중 어느 하나의 연장선까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 졀정되어도 된다.
또, 상기 예측 단계는, 에지 예측 모드를 포함하는 복수의 예측 모드로부터 하나의 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택 단계를 더 포함하고, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 에지 예측 모드가 선택된 경우에, 상기 에지 검출 모드에서 검출된 에지의 방향을 따라 상기 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성해도 된다.
이에 의해, 에지가 검출된 경우에는 검출된 에지의 방향을 따라 외삽 또는 내삽을 행하는 에지 예측 모드를 실행할 수 있고, 에지가 검출되지 않는 경우에는, 통상의 예측 모드를 실행할 수 있다.
또, 상기 복수의 예측 모드는, DC 예측 모드와 미리 정의된 복수의 방향 예측 모드를 더 포함하고, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 DC 예측 모드가 선택된 경우에는, 상기 복호 화상 데이터의 평균치를 산출함으로써 상기 예측 블록을 생성하며, 상기 복수의 방향 예측 모드 중의 하나가 선택된 경우에는, 선택된 방향 예측 모드에 대응하는 방향을 따라 상기 복호 화상 데이터를 외삽함으로써 상기 예측 블록을 생성해도 된다.
또, 상기 예측 모드 선택 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출된 경우에, 상기 에지 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하고, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우에, 상기 DC 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택해도 된다.
이에 의해, 에지가 검출된 경우에는 에지 예측 모드와 종래의 방향 예측 모드를 예측 모드의 후보로 하여 최적인 예측 모드를 선택할 수 있고, 에지가 검출되지 않는 경우에는 DC 예측 모드와 종래의 방향 예측 모드를 예측 모드의 후보로 하여 최적인 예측 모드를 선택할 수 있다. 또한, 에지가 검출된 경우에는, 대상 블록은 평탄할 가능성은 낮고, DC 예측 모드에서 생성한 예측 블록과 대상 블록의 차분은 통상 커진다. 이 때문에, 부호화 효율은 나빠지기 때문에, 에지가 검출된 경우에 DC 예측 모드가 선택되는 일은 거의 없으므로, DC 예측 모드를 예측 모드의 후보로부터 제외할 수 있다.
또, 상기 부호화 단계에서는, 또한, 상기 예측 모드 선택 단계에서 상기 복수의 방향 예측 모드 중의 하나가 선택된 경우, 선택된 방향 예측 모드를 나타내는 모드 지시를 부호화하고, 상기 DC 예측 모드 또는 상기 에지 예측 모드가 선택된 경우, 상기 DC 예측 모드 및 상기 에지 예측 모드 중 어느 하나의 모드인 것을 나타내는 모드 지시를 부호화해도 된다.
이에 의해, 종래의 DC 예측 모드를 나타내는 정보를 에지 예측 모드를 나타내는 정보로서 이용할 수 있으므로, 부호화 시에 에지 예측 모드를 나타내는 정보를 새롭게 부호화할 필요가 없고, 부호화 효율을 높일 수 있다. 상술한 바와 같이, 에지가 검출된 경우 등과 같은 에지 예측 모드가 선택될 수 있는 경우에, DC 예측 모드가 선택될 가능성은 낮다. 또, DC 예측 모드가 선택될 수 있는 경우에, 에지 예측 모드가 선택될 가능성도 낮다. 따라서, 예측 모드의 후보로서 에지 예측 모드와 DC 예측 모드의 쌍방이 필요해지는 경우는 거의 없으므로, DC 예측 모드를 나타내는 정보를 에지 예측 모드를 나타내는 정보로서도 할당할 수 있다.
또, 상기 예측 모드 선택 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되고, 또한, 검출된 에지의 방향이 상기 대상 블록을 가리키는 경우에, 상기 에지 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하며, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우, 또는, 에지가 검출되고, 검출된 에지의 방향이 상기 대상 블록을 가리키지 않는 경우에, 상기 DC 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택해도 된다.
또, 상기 에지 검출 단계는, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성(부호화 및 복호)된 복호 블록의 복수의 화소의 각각에 대응하는 구배 벡터를 산출하는 구배 벡터 산출 단계와, 상기 구배 벡터 산출 단계에서 산출된 구배 벡터 중, 놈(norm)이 미리 정해진 임계치를 초과하고, 또한, 당해 구배 벡터에 직교하는 직교 벡터가 상기 대상 블록을 가리킨다는 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터가 존재하는지의 여부를 판정하는 벡터 판정 단계와, 상기 벡터 판정 단계에서 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터가 존재한다고 판정된 경우, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터에 직교하는 직교 벡터의 방향을 에지의 방향으로 하는 에지를 검출하는 에지 방향 결정 단계를 포함해도 된다.
이에 의해, 대상 블록으로부터가 아니라 주위의 블록을 이용하여 에지를 검출할 수 있으므로, 에지의 방향을 나타내는 정보 등의 에지 예측 모드에 필요한 정보를 복호기측으로 전송할 필요가 없어진다. 따라서, 부호화 효율을 보다 높일 수 있다.
또, 상기 에지 방향 결정 단계에서는, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터 중 최대의 놈을 갖는 구배 벡터로부터 결정되는 방향을 상기 에지의 방향으로서 결정해도 된다.
또, 상기 에지 방향 결정 단계에서는, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터 중 적어도 하나의 구배 벡터의 방향을 평균함으로써 얻어지는 방향으로부터 결정되는 방향을 상기 에지의 방향으로서 결정해도 된다.
또, 본 발명의 화상 복호 방법은, 부호화된 예측 잔차를 포함하는 화상 데이터를 블록마다 복호하는 화상 복호 방법으로서, 대상 블록의 상기 예측 잔차를 복호하는 복호 단계와, 상기 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 단계와, 상기 예측 단계에서 생성된 예측 블록과, 상기 복호 단계에서 복호된 예측 잔차를 가산함으로써 복호 블록을 생성하는 가산 단계를 포함하고, 상기 예측 단계는, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와, 상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향을 따라, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는 예측 블록 생성 단계를 포함한다.
이에 의해, 대상 블록의 주위 블록에 있어서 검출된 에지의 방향을 예측 방향으로 하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 이 때문에, 특히 대상 픽처가 샤프한 에지를 포함하는 경우에는, 종래의 미리 정의된 방향 예측 모드를 이용하여 생성한 예측 블록보다 적절한 예측 블록을 생성할 수 있다. 따라서, 대상 블록과 예측 블록의 차분인 예측 잔차는 작아지므로, 부호화 왜곡을 억제할 수 있다.
또, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 블록을 구성하는 예측 화소마다 상기 복호 화상 데이터에 포함되는 복수의 복호 화소의 화소치 중의 적어도 2개의 가중 가산합을 산출하고, 산출한 가중 가산합을 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하며, 상기 가중 가산합의 산출에 이용되는 가중치는, 상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향에 의거하여 결정되어도 된다.
이에 의해, 예측치의 산출의 대상이 되는 예측 화소를 통해, 검출된 에지 방향의 직선 상에 정수 화소가 없는 경우여도, 근방의 화소의 가중 가산합을 산출함으로써, 적절한 예측치를 산출할 수 있다.
또, 상기 에지 검출 단계에서는, 서로 상이한 방향을 갖는 적어도 2개의 에지를 검출하고, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 화소마다, 상기 적어도 2개의 에지 각각의 방향을 따라 외삽 또는 내삽하기 위한 상기 복수의 복호 화소의 화소치를 합성하여, 합성한 화소치를 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성해도 된다.
이에 의해, 복수의 에지가 대상 블록의 주위 블록에 있어서 검출된 경우여도, 복수의 에지 각각의 방향을 따라 예측치를 산출할 수 있으므로, 적절한 예측치를 산출할 수 있다.
또, 상기 예측 단계는, 에지 예측 모드를 포함하는 복수의 예측 모드로부터 하나의 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택 단계를 더 포함하고, 상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 에지 예측 모드가 선택된 경우에, 상기 에지 검출 모드에서 검출된 에지의 방향을 따라 상기 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성해도 된다.
이에 의해, 에지가 검출된 경우에는 검출된 에지의 방향을 따른 외삽 또는 내삽을 행하는 에지 예측 모드를 실행할 수 있고, 에지가 검출되지 않는 경우에는, 통상의 예측 모드를 실행할 수 있다.
또, 상기 예측 모드 선택 단계에서는, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출된 경우에, 상기 에지 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하고, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우에, 상기 DC 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택해도 된다.
이에 의해, 에지가 검출된 경우에는 에지 예측 모드와 종래의 방향 예측 모드를 예측 모드의 후보로 하여 최적인 예측 모드를 선택할 수 있고, 에지가 검출되지 않는 경우에는 DC 예측 모드와 종래의 방향 예측 모드를 예측 모드의 후보로 하여 최적인 예측 모드를 선택할 수 있다.
또, 상기 화상 데이터는, 예측 모드를 나타내는 예측 모드 지시를 더 포함하고, 상기 예측 모드 선택 단계에서는, 상기 예측 모드 지시가 상기 DC 예측 모드 또는 상기 에지 예측 모드를 나타내는 경우로서, 또한, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출된 경우에는 상기 에지 예측 모드를 선택하며, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우에는 상기 DC 예측 모드를 선택해도 된다.
이에 의해, 종래의 DC 예측 모드를 나타내는 정보를 에지 예측 모드를 나타내는 정보로 하여 부호화된 비트 스트림을 올바르게 복호할 수 있으므로, 부호화 시에 에지 예측 모드를 나타내는 정보를 새롭게 부호화할 필요가 없고, 부호화 효율을 높일 수 있다.
또, 상기 에지 검출 단계는, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록의 복수의 화소의 각각에 대응하는 구배 벡터를 산출하는 구배 벡터 산출 단계와, 상기 구배 벡터 산출 단계에서 산출된 구배 벡터 중, 놈이 미리 정해진 임계치를 초과하고, 또한, 당해 구배 벡터에 직교하는 직교 벡터가 상기 대상 블록을 가리킨다는 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터가 존재하는지의 여부를 판정하는 벡터 판정 단계와, 상기 벡터 판정 단계에서 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터가 존재한다고 판정된 경우, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터에 직교하는 직교 벡터의 방향을 에지의 방향으로 하는 에지를 검출하는 에지 방향 결정 단계를 포함해도 된다.
이에 의해, 대상 블록으로부터가 아니라 주위의 블록을 이용하여 에지를 검출할 수 있으므로, 에지의 방향을 나타내는 정보 등의 에지 예측 모드에 필요한 정보가 부호화기측으로부터 전송되지 않아도, 올바르게 비트 스트림을 복호할 수 있다.
또한, 본 발명은, 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법으로서 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 당해 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법에 포함되는 각각의 단계를 처리 수단으로 하는 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치로서 실현할 수도 있다. 또, 이들 단계를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램으로서 실현해도 된다. 또한, 당해 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory) 등의 기록 매체, 및 당해 프로그램을 나타내는 정보, 데이터 또는 신호로서 실현해도 된다. 그리고, 그들 프로그램, 정보, 데이터 및 신호는, 인터넷 등의 통신 네트워크를 통해 전달해도 된다.
또, 상기의 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치를 구성하는 구성 요소의 일부 또는 전부는, 1개의 시스템 LSI(Large Scale Integration : 대규모 집적 회로)로 구성되어 있어도 된다. 시스템 LSI는, 복수의 구성부를 1개의 칩 상에 집적하여 제조된 초다기능 LSI이고, 구체적으로는, 마이크로 프로세서, ROM 및 RAM(Random Access Memory) 등을 포함하여 구성되는 컴퓨터 시스템이다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 대상 블록을 보다 정확하게 예측할 수 있으므로, 부호화 왜곡을 억제하고, 또한, 부호화 효율을 높일 수 있다.
도 1A는, 종래의 H.264/AVC 규격에 따른 인트라 예측이 적용되는 대상 블록과 참조 화소의 관계의 일례를 도시한 도면이다.
도 1B는, 종래의 H.264/AVC 규격에 따른 인트라 예측 모드 세트에 포함되는 예측 방향을 도시한 도면이다.
도 2는, 본 실시 형태의 하이브리드 부호화를 행하는 화상 부호화 장치의 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 3은, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치가 구비하는 인트라 예측 모드 결정부의 상세한 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는, 에지를 검출하고, 검출한 에지의 방향을 추정하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 5는, 본 실시 형태의 화상 복호 장치의 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 6은, 본 실시 형태의 화상 복호 장치가 구비하는 인트라 예측부의 상세한 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 7은, 본 실시 형태에 있어서의 에지 검출 처리를 도시한 흐름도이다.
도 8은, 본 실시 형태에 있어서의 예측 모드 세트를 결정하는 처리를 도시한 흐름도이다.
도 9는, 본 실시 형태에 있어서의 인트라 예측에 의거한 화상 또는 영상 데이터의 부호화 처리를 도시한 흐름도이다.
도 10은, 본 실시 형태에 있어서의 에지 각도의 산출 처리를 도시한 흐름도이다.
도 11A는, 본 실시 형태에 있어서의 앞에 부호화 및 복호된 화상 데이터의 외삽을 이용하여, 에지 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성하는 처리를 도시한 개략도이다.
도 11B는, 본 실시 형태에 있어서의 앞에 부호화 및 복호된 화상 데이터의 외삽을 이용하여, 에지 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성하는 처리를 도시한 상이한 개략도이다.
도 12는, 본 실시 형태에 있어서의 앞에 부호화 및 복호된 화상 데이터의 내삽을 이용한 에지 예측을 도시한 개략도이다.
도 13은, 본 실시 형태에 있어서의 에지 예측 모드에 의한 예측 블록을 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14는, 본 실시 형태에 있어서의 적어도 2개의 에지에 의거한 에지 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성하는 처리를 도시한 개략도이다.
도 15는, 본 실시 형태에 있어서의 인트라 예측에 의거하여 화상 및 영상 데이터를 복호하는 처리를 도시한 흐름도이다.
도 16은, 본 실시 형태에 있어서의 인트라 예측 방법을 도시한 흐름도이다.
도 17A는, 포먼 시퀀스(CIF)의 최초 10프레임의 레이트/디스토션 커브를 도 시한 도면이다.
도 17B는, 스핀 캘린더 시퀀스(720p)의 레이트/디스토션 커브를 도시한 도면이다.
도 18은, 에지 예측 모드를 이용하여 부호화된 블록의 비율과 비트레이트 감소율을 도시한 도면이다.
도 19는, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치의 다른 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 20은, 본 실시 형태에 있어서의 메모리에 저장되는 화소의 일례를 도시한 개략도이다.
[부호의 설명]
10 : 대상 블록
20 : 참조 화소
30 : 주위 블록
40, 41, 61, 62 : 에지
50, 51, 52, 65, 66 : 에지의 방향
63, 64 : 대상 화소
71, 72 : 화소군
100, 500 : 화상 부호화 장치
101, 304 : 프레임 메모리
102 : 감산부
103 : 주파수 변환부
104 : 양자화부
105, 505 : 가변길이 부호화부
106, 301 : 역양자화부
107, 302 : 역주파수 변환부
108, 303 : 가산부
109, 509 : 참조 픽처 메모리
110, 510 : 인트라 예측 모드 결정부
111 : 움직임 검출부
112, 305 : 인트라 예측부
113, 306 : 움직임 보상부
114, 115, 308, 309 : 스위치
116, 307 : 제어부
117 : 확률 테이블 유지부
118 : 부호화 모드 결정부
120 : 차분 부호화부
130 : 차분 복호부
201, 401 : 에지 검출부
202, 402 : 방향 판정부
203, 403 : 놈 판정부
204 : 예측 모드 세트 결정부
205 : 예측 모드 선택부
300 : 화상 복호 장치
404 : 예측 모드 판정부
405 : 예측 블록 생성부
519 : 임계치 결정부
본 실시 형태의 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치는, 화상 및 영상 데이터를 부호화 및 복호할 때에, 대상 블록의 주위에 위치하는 주위 블록에 포함되는 에지를 검출하고, 검출한 에지의 방향을 인트라 예측 방향으로서 이용하는 에지 예측 모드를 이용할 수 있다. 요컨대, 본 실시 형태에서는, 샤프한 에지를 포함하는 픽처를 인트라 예측에 의해 부호화할 때에, 에지의 방향을 고려하여 인트라 예측 부호화를 행할 수 있다.
도 2는, 본 실시 형태의 하이브리드 부호화를 행하는 화상 부호화 장치(100)의 구성의 일례를 도시한 블록도이다. 상기 도면에 나타낸 화상 부호화 장치(100)는, 프레임 메모리(101)와, 감산부(102)와, 주파수 변환부(103)와, 양자화부(104)와, 가변길이 부호화부(105)와, 역양자화부(106)와, 역주파수 변환부(107)와, 가산부(108)와, 참조 픽처 메모리(109)와, 인트라 예측 모드 결정부(110)와, 움직임 검출부(111)와, 인트라 예측부(112)와, 움직임 보상부(113)와, 스위치(114 및 115)와, 제어부(116)와, 확률 테이블 유지부(117)와, 부호화 모드 결정부(118)를 구비 한다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 주파수 변환부(103)와 양자화부(104)는, 차분 부호화부(120)에 포함된다. 또, 역양자화부(106)와 역주파수 변환부(107)는, 차분 복호부(130)에 포함된다.
이하에서는, 화상 부호화 장치(100)가 복수의 프레임으로 구성되는 입력 영상 데이터를 부호화할 때의 동작에 따라, 각 처리부의 처리에 대해 설명한다.
입력 영상 데이터의 각 픽처는, 프레임 메모리(101)에 저장된다. 각 픽처는, 복수의 블록으로 분할되고, 프레임 메모리(101)로부터 블록 단위로(예를 들면, 수평 16화소, 수직 16화소의 매크로 블록 단위로) 출력된다. 또한, 입력 영상 데이터는, 프로그레시브 형식 및 인터레이스 형식의 어느 것이어도 된다.
각 매크로 블록은, 인트라 또는 인터 예측 모드 중 어느 하나로 부호화된다. 우선, 대상 매크로 블록이 인트라 예측 모드로 부호화되는 경우에 대해 설명한다.
인트라 예측 모드(인트라 프레임 예측)의 경우, 프레임 메모리(101)로부터 출력된 매크로 블록은, 인트라 예측 모드 결정부(110)에 입력된다(이 때, 스위치(114)는, 제어부(116)에 의해 단자 “a”에 접속된다). 인트라 예측 모드 결정부(110)는, 입력된 매크로 블록에 어떻게 인트라 예측을 실행할지를 결정한다. 구체적으로는, 인트라 예측 모드 결정부(110)는, 인트라 예측 모드(IPM : Intra-Prediction Mode)로서, 인트라 예측 블록 사이즈(이하의 사이즈의 하나 : 수평 4화소×수직 4화소, 수평 8화소×수직 8화소, 수평 16화소×수직 16화소)와, 인트라 예측 방향을 결정할 필요가 있다. 인트라 예측 모드 결정부(110)의 상세한 구성에 대해서는, 도 3을 이용하여 뒤에서 설명한다.
예를 들면, 도 1A에 나타낸 대상 블록(10)(수평 4화소×수직 4화소)은, 참조 화소(20)를 이용하여, 8개의 미리 정의된 인트라 예측 방향에 따라 예측되어도 된다. 여기에서, 인트라 예측에 이용되는 참조 화소(20)(도 1A에서 대각 방향의 해칭된 사각)는, 이미 부호화 및 복호되어, 참조 픽처 메모리(109)에 저장되어 있는 것으로 한다. 결정된 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보는, 인트라 예측부(112)와 부호화 모드 결정부(118)에 출력된다.
인트라 예측부(112)는, 인트라 예측 모드 결정부(110)에 의해 결정된 인트라 예측 모드(IPM)에 의거하여, 참조 픽처 메모리(109)로부터 인트라 예측에 이용되는 참조 화소(인트라 참조 화소)를 취득한다. 그리고, 인트라 예측부(112)는, 참조 화소의 화소치를 외삽 또는 내삽함으로써 인트라 예측된 화상(IP)을 생성하고, 생성한 인트라 예측 화상(IP)을 감산부(102)에 출력한다(이 때, 스위치(115)는, 제어부(116)에 의해 단자 "a"에 접속된다).
감산부(102)는, 프레임 메모리(101)로부터 입력 영상 데이터에 포함되는 픽처의 매크로 블록(대상 매크로 블록)과, 인트라 예측부(112)에 의해 생성된 인트라 예측 화상(IP)을 수취한다. 그리고, 감산부(102)는, 대상 매크로 블록과 인트라 예측 화상(IP)의 차분(예측 잔차라고도 기재)을 산출함으로써 차분 화상을 생성하고, 생성한 차분 화상을 주파수 변환부(103)에 출력한다.
주파수 변환부(103)는, 감산부(102)에 의해 생성된 차분 화상에, 이산 코사인 변환 등의 주파수 변환을 실행함으로써 주파수 변환 계수를 생성하고, 생성한 주파수 변환 계수를 출력한다.
양자화부(104)는, 주파수 변환부(103)에 의해 생성된 주파수 변환 계수의 양자화를 행하고, 양자화된 주파수 변환 계수(QT)를 출력한다. 여기에서, 양자화는, 미리 정해진 값(양자화 단계)에 의해 주파수 변환 계수를 나눗셈하는 처리이다. 이 양자화 단계는, 제어부(116)에 의해 부여되는 것으로 한다(양자화 단계는, 제어부(116)에 입력되는 제어 신호(CTL)에 포함되어도 된다). 양자화 주파수 변환 계수(QT)는, 가변길이 부호화부(105)와 역양자화부(106)에 출력된다.
역양자화부(106)는, 양자화 주파수 변환 계수(QT)를 역양자화하여, 역양자화한 주파수 변환 계수를 역주파수 변환부(107)에 출력한다. 이 때, 양자화부(104)에 의한 양자화 시에 이용된 양자화 단계와 동일한 양자화 단계가, 제어부(116)로부터 역양자화부(106)에 입력된다.
역주파수 변환부(107)는, 역양자화된 주파수 변환 계수를 역주파수 변환함으로써 복호된 차분 화상(LDD)을 생성한다. 역주파수 변환부(107)는, 생성한 복호 차분 화상(LDD)을 가산부(108)에 출력한다.
가산부(108)는, 복호 차분 화상(LDD)을 예측 화상(IP 또는 MP)에 가산함으로써, 복호 화상(LD)을 생성한다. 가산부(108)는, 생성한 복호 화상(LD)을 참조 픽처 메모리(109)에 저장한다. 참조 픽처 메모리(109)에 저장된 복호 화상(LD)은, 참조 화상으로서 뒤의 부호화에 이용된다.
가변길이 부호화부(105)는, 양자화부(104)로부터 입력되는 양자화 주파수 변환 계수(QT)에 가변길이 부호화를 실행하고, 인트라 예측 모드 결정부(110)로부터 부호화 모드 결정부(118)를 통해 입력되는 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보 를 동일하게 처리하여, 부호화 시퀀스로서도 참조되는 비트 스트림을 출력한다.
여기에서, 가변길이 부호화부(105)가 이용하는 가변길이 부호화 방법의 하나인 방법으로서, 동화상을 부호화하는 국제 규격 H.264로 채용되는 콘텍스트 적응형 산술 부호화 방법이 있다. 콘텍스트 적응형 산술 부호화 방법은, 가변길이 부호화의 대상 데이터와, 이미 가변길이 부호화(콘텍스트 적응형)가 실행된 데이터에 따라, 산술 부호화하기 위해 이용되는 확률 테이블을 전환하는 방법이다. 예를 들면, 양자화 주파수 변환 계수(QT)의 가변길이 부호화를 실행하기 위한 콘텍스트로서, 인트라 예측을 위한 블록 사이즈와, 주파수 변환을 위한 블록 사이즈 등이 이용된다. 여기에서는, 확률 테이블은, 확률 테이블 유지부(117)에 유지된다.
다음에, 대상 매크로 블록이 인터 예측 모드로 부호화되는 경우에 대해 설명한다.
인터 예측 모드(인터 프레임 예측)의 경우, 프레임 메모리(101)로부터 출력되는 매크로 블록은, 움직임 검출부(111)에 입력된다(이 때, 스위치(114)는, 제어부(116)에 의해 단자 "b"에 접속된다). 움직임 검출부(111)는, 입력된 매크로 블록에 대해, 참조 픽처(참조 픽처 메모리(109)에 유지된 재구성된 픽처로, 부호화되는 픽처와는 다른 픽처)에 대한 움직임(움직임 벡터)을 검출한다. 움직임 검출에서는, 이하에 나타내는 움직임 벡터가 일반적으로는 선택된다. 즉, 부호화되는 블록과 예측 화상의 최소 차분치와, 움직임 벡터의 부호량의 가중치의 최소합을 갖는 움직임 벡터이다. 검출된 움직임 벡터는, 움직임 보상부(113)와 부호화 모드 결정부(118)에 출력된다.
움직임 보상부(113)는, 움직임 검출부(111)에 의해 결정된 움직임 벡터에 의거하여, 인터 예측에 이용되는 참조 화소(인터 참조 화소)를 참조 픽처 메모리(109)로부터 취득한다. 그리고, 움직임 보상부(113)는, 예측 화상(MP)을 생성하고, 생성한 예측 화상(MP)을 감산부(102)에 출력한다(이 때, 스위치(115)는, 제어부(116)에 의해 단자 "b"에 접속된다).
감산부(102)와, 주파수 변환부(103)와, 양자화부(104)와, 역양자화부(106)와, 역주파수 변환부(107)와, 가산부(108)에 의해 실행되는 처리는, 인트라 예측의 경우에 설명한 처리와 동일하다. 그러므로, 이들 처리에 대한 설명은 여기에서는 생략한다.
부호화 모드 결정부(118)는, 인트라 예측 모드 결정부(110)와, 움직임 검출부(111)와, 양자화부(104)와, 프레임 메모리(101)와, 가산부(108) 등으로부터의 출력을 이용하여 부호화되는 매크로 블록의 부호화 모드를 결정한다. 여기에서는, 인트라 픽처 예측 부호화와 인터 픽처 예측 부호화 중 어느 하나가, 부호화 대상의 매크로 블록의 부호화에 이용된다. 부호화 모드 결정부(118)는, 일반적으로, 생성되는 비트량과 부호화 왜곡의 가중치합이 가장 작아지는 값을 갖는 부호화 모드가 선택됨으로써, 부호화 모드를 결정한다. 인트라 픽처 예측 부호화가 부호화 모드로서 선택된 경우, 부호화 모드 결정부(118)는, 부호화 모드(MD)와, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보(인트라 예측 블록 사이즈, 인트라 예측 방향 등)를 가변길이 부호화부(105)에 출력한다. 한편, 인터 픽처 예측 부호화가 부호화 모드로서 선택된 경우, 부호화 모드 결정부(118)는, 부호화 모드(MD)와 움직임 벡터(MV) 를 가변길이 부호화부(105)에 출력한다.
예를 들면, H.264 규격의 비트레이트와 부호화 왜곡을 이용한 비용 함수가, 대상 블록을 부호화하기 위한 최량의 예측 모드를 결정하기 위해 이용되어도 된다. 각각의 예측 모드에 대해, 차분 화상이 직교 변환되고, 양자화되어, 가변길이 부호화된다. 그리고, 각각의 예측 모드에 대해, 비트레이트와, 부호화 왜곡이 계산된다. 또한, 비용 함수로서, 예를 들면, 식 1로 나타내어지는 라그랑주 비용 함수(J)가 이용된다.
[수식 1]
Figure 112009055964451-PCT00001
식 1에 있어서, R은 차분 화상(예측 잔차라고도 기재)과 예측 모드 정보를 부호화하는데 이용되는 비트레이트이고, D는 부호화 왜곡이며, λ는 부호화하는데 선택되는 양자화 파라미터(QP)에 따라 산출되는 라그랑주 승수이다. 부호화 모드 결정부(118)는, 가장 낮은 비용 함수(J)가 가장 낮아지는 예측 모드를, 대상 블록을 예측할 때의 예측 모드로서 선택한다.
또한, 부호화 모드 결정부(118)는, 최적인 예측 모드를 선택하기 위해 비용 함수(J)를 일시적으로 저장하는 메모리를 구비한다.
가변길이 부호화부(105)는, 양자화부(104)로부터 입력되는 양자화 주파수 변환 계수(QT)와, 부호화 모드 결정부(118)로부터 출력되는 부호화 모드(MD)와 인트라 예측 모드(IPM) 또는 움직임 벡터(MV)에 가변길이 부호화를 실행하여, 비트 스 트림을 출력한다.
여기에서, 가변길이 부호화부(105)가, 콘텍스트 적응형 산술 부호화를 이용하여 움직임 벡터(MV)를 부호화하는 경우, 부호화된 주변 블록의 움직임 벡터의 사이즈(콘텍스트)에 의존하는 확률 테이블을 변경하는 방법이 이용될 수 있다. 여기에서는, 확률 테이블은, 확률 테이블 유지부(117)에 유지된다.
예측 모드는, 영상 데이터를 부호화하는 처리에 있어서 부호화기(화상 부호화 장치(100))측에서 실행된 예측을 복호기(예를 들면, 후술하는 화상 복호 장치(300)(도 5 참조))측에서 재현하기 위해, 복호기에 의해 필요해지는 정보의 풀세트를 포함한다. 그러므로, 예측 모드는, 매크로 블록마다 부호화 모드, 즉, 인트라 및 인터 예측 중 어느 하나가 적용되었는지를 정의한다. 또한, 예측 모드는, 매크로 블록이 어떻게 서브 분할되었는지에 대한 정보를 포함한다. H.264/AVC에 의하면, 16×16화소로 이루어지는 매크로 블록은, 예를 들면, 인트라 예측의 경우에, 8×8 또는 4×4화소의 블록으로 더 서브 분할되어도 된다.
부호화 모드에 의존하여, 예측 모드는, 또한, 움직임 보상에 이용되는 움직임 벡터의 세트, 또는, 대상 블록을 인트라 예측하는데 적용된 인트라 예측 모드를 특정하는 정보를 포함하고 있다.
이어서, 본 실시 형태의 인트라 예측 모드 결정부(110)의 상세한 구성에 대해 도 3을 이용하여 설명한다.
도 3은, 인트라 예측 모드 결정부(110)의 상세한 구성의 일례를 도시한 블록도이다. 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 인트라 예측 모드 결정부(110)는, 에지 검출부(201)와, 방향 판정부(202)와, 놈 판정부(203)와, 예측 모드 세트 결정부(204)와, 예측 모드 선택부(205)를 구비한다.
에지 검출부(201)는, 참조 픽처 메모리(109)로부터 참조 화상을 독출하고, 독출한 참조 화상에 포함되는 에지를 검출한다. 예를 들면, 에지 검출부(201)는, 참조 화상의 구배 벡터장을 산출하고, 에지의 최대치를 부여하는 구배의 놈을 평가함으로써 검출한다. 에지의 방향은, 대응하는 구배의 방향에 직교하는 벡터의 방향이다.
또한, 에지 검출 처리에 이용되는 참조 화상은, 대상 블록에 직접 인접하는 블록에 속하는 화소 중, 이미 부호화 및 복호되어 있는 블록에 포함되는 화소이다. 구배치는, 식 2에 나타내는 수직 및 수평 소벨 연산자를 이용하여 근접 화소로 산출된다.
[수식 2]
Figure 112009055964451-PCT00002
에지 검출부(201)는, 화소마다, 수직 소벨 연산자 및 수평 소벨 연산자를 이용함으로써, 대응하는 화소의 수직 방향 및 수평 방향의 구배의 크기(구배치)를 각각 산출한다. 산출한 수직 방향 및 수평 방향의 구배치의 벡터 합성 등을 행함으로써, 화소마다 구배의 방향이 결정된다.
도 4는, 에지를 검출하고, 검출한 에지의 방향을 추정하는 방법을 도시한 개 략도이다. 왼쪽으로 비스듬히 아래 방향으로 해칭된 영역은, 구배를 계산하기 위해 고려되는 주위 블록(30)의 화소를 나타낸다. 에지 검출부(201)는, 도 4의 왼쪽으로 비스듬히 아래 방향으로 해칭된 화소의 각각 대해, 식 2를 이용하여 구배치를 산출한다. 그리고, 산출한 구배치에 의거하여 구배의 방향을 산출하고, 구배의 방향에 직교하는 방향을 에지의 방향으로서 결정한다. 이 때 구배의 방향에 직교하는 방향의 벡터를 에지 벡터라고도 기재한다. 또한, 에지 벡터의 놈은, 예를 들면, 당해 에지 벡터가 검출된 화소의 구배 벡터의 놈과 동일하다.
도 3으로 되돌아오면, 방향 판정부(202)는, 에지 검출부(201)에 의해 검출된 에지의 방향이, 인트라 예측의 대상 블록을 가리키고 있는지의 여부를 판정한다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 에지(40)가 검출된 경우, 에지(40)의 연장선이 대상 블록(10)에 포함되므로, 방향 판정부(202)는, 에지(40)는 인트라 예측의 대상 블록(10)을 가리키고 있다고 판정한다. 한편, 도 4에 나타낸 에지(41)가 검출된 경우, 에지(41)의 연장선은 대상 블록(10)에 포함되지 않으므로, 방향 판정부(202)는, 에지(41)는 인트라 예측의 대상 블록(10)을 가리키고 있지 않다고 판정한다.
놈 판정부(203)는, 방향 판정부(202)에 의해 인트라 예측의 대상 블록을 가리키고 있다고 판정된 에지의 놈을 산출하고, 산출한 놈이 미리 정해진 임계치보다 큰지의 여부를 판정한다. 에지의 놈이란, 에지 벡터 또는 구배 벡터의 놈이다. 놈 판정부(203)는, 산출한 놈이 임계치보다 큰 경우에, 에지는 검출되었다고 판정한다. 산출한 놈이 임계치 이하인 경우에, 에지는 검출되지 않았다고 판정한다. 또한, 이 때에 이용되는 임계치는, 예를 들면, 상이한 최대 벡터 놈과, 샤프한 에 지 및 매끄러운 영역의 양쪽을 포함하는 다른 시퀀스의 차이의 비교에 의거하여, 경험적으로 선택된다.
예측 모드 세트 결정부(204)는, 대상 블록을 부호화할 때에 이용되는 예측 모드의 세트를 에지가 검출되었는지의 여부에 따라 결정한다. 구체적으로는, 종래와 동일하게 DC 예측 모드와 8개의 방향 모드로 이루어지는 예측 모드 세트(종래의 예측 모드 세트)인지, 에지 예측 모드와 8개의 방향 모드로 이루어지는 예측 모드 세트(새로운 예측 모드 세트)인지를 결정한다.
에지 벡터의 놈이 임계치 이하일 때, 에지는 검출되지 않으므로, 예측 모드 세트 결정부(204)는, 이용 가능한 예측 모드 세트로서, H.264 영상 부호화 규격에서 이용되는 9개의 종래의 예측 모드 세트로 결정한다.
에지 벡터(또는, 구배 벡터)의 놈이 임계치보다 클 때, 에지는 검출되므로, 예측 모드 세트 결정부(204)는, 이용 가능한 예측 모드 세트로서, 새로운 예측 모드 세트로 결정한다. 또한, 에지가 검출된 경우, 대상 블록은, 방향성이 강한 구조를 포함하는 경향이 있으므로, DC 예측 모드가 대상 블록을 예측하는데 좋은 후보는 아니라고 생각된다. 그러므로, DC 예측 모드가, 에지 예측 모드로 치환된다. 그러나, H.264 영상 부호화 규격의 나머지 8개의 방향성 예측 모드는 유지된다. 그들은, 특히, 앞의 블록(에지가 검출된 블록)과 대상 블록의 사이에서 에지의 방향이 변경되었을 때에 유용하다.
예측 모드 선택부(205)는, 예측 모드 세트 결정부(204)에 의해 결정된 예측 모드 세트 중에서 하나의 예측 모드를 선택한다.
이상과 같이 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 대상 블록을 부호화할 때에 선택되는 예측 모드로서, 새로운 에지 예측 모드를 구비한다. 또한, 에지 예측 모드에 따라 대상 블록을 인트라 부호화하기 위해, 대상 블록의 주위 블록으로부터 에지를 검출하고, 검출한 에지의 방향을 인트라 예측 방향으로 하여 인트라 예측 부호화를 행한다. 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)의 구체적인 동작에 대해서는, 흐름도를 이용하여 뒤에서 설명한다.
다음에, 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)의 구성에 대해 설명한다.
도 5는, 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)의 구성의 일례를 도시한 블록도이다. 상기 도면에 나타낸 화상 복호 장치(300)는, 역양자화부(301)와, 역주파수 변환부(302)와, 가산부(303)와, 프레임 메모리(304)와, 인트라 예측부(305)와, 움직임 보상부(306)와, 제어부(307)와, 스위치(308 및 309)를 구비한다.
이하에서는, 화상 복호 장치(300)가, 비트 스트림(부호화된 영상 데이터)을 복호할 때의 동작에 따라, 각 처리부의 처리에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)는, 예측 잔차를 포함하는 부호화 영상 데이터를 블록마다 인트라 또는 인터 프레임 예측 부호화 블록 중 어느 하나로서 복호한다. 부호화 모드(MD)는 제어부(307)에 입력되고, 인트라 예측 모드(IPM) 또는 움직임 벡터(MV)를 나타내는 정보는 스위치(308)에 입력되며, 양자화 주파수 변환 계수(QT)는 역양자화부(301)에 입력된다.
제어부(307)는, 부호화 모드(MD)에 의거하여 스위치(308 및 309)를 제어한다. 부호화 모드(MD)가 인트라 예측 부호화를 나타내는 경우, 스위치(308)는 단자 "a"에 접속되고, 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보가 인트라 예측부(305)에 입력된다. 부호화 모드(MD)가 인터 예측 부호화를 나타내는 경우, 스위치(308)는 단자 "b"에 접속되고, 움직임 벡터(MV)가 움직임 보상부(306)에 입력된다.
대상 블록이 인트라 예측 부호화 블록인 경우, 스위치(308 및 309)는 단자 "a"에 접속된다. 그리고, 인트라 예측 모드를 나타내는 정보는 인트라 예측부(305)에 입력되고, 양자화 주파수 변환 계수(QT)는 역양자화부(301)에 입력된다. 또한, 양자화 주파수 변환 계수(QT)가, 부호화기(예를 들면, 화상 부호화 장치(100))에 의해 부호화된 예측 오차에 상당한다.
인트라 예측부(305)는, 입력된 인트라 예측 모드에 의거해, 인트라 예측 참조 화소를 프레임 메모리(304)로부터 취득하여, 인트라 예측된 화상(예측 블록)을 생성하고, 가산부(303)에 인트라 예측 화상을 출력한다.
역양자화부(301)는, 양자화 주파수 변환 계수(QT)를 역양자화하고, 역양자화한 주파수 변환 계수를 역주파수 변환부(302)에 출력한다. 그리고, 역주파수 변환부(302)는, 역양자화된 주파수 변환 계수를 역주파수 변환함으로써, 복호된 차분 화상(LDD)을 생성한다. 역주파수 변환부(302)는, 생성한 복호 차분 화상(LDD)을 가산부(303)에 출력한다.
가산부(303)는, 복호 차분 화상(LDD)과 인트라 예측 화상(IP)을 가산함으로써, 복호 화상(LD)을 생성한다. 생성한 복호 화상(LD)은, 프레임 메모리(304)에 저장된다. 또한, 프레임 메모리(304)에 저장된 복호 화상은, 뒤의 복호에서 참조 픽처로서 이용된다. 또, 복호 화상은, 복호 영상 데이터를 이루도록 출력된다.
대상 블록이 인터 예측 블록인 경우, 스위치(308 및 309)는 단자 "b"에 접속된다. 그리고, 움직임 벡터(MV)를 나타내는 정보가 움직임 보상부(306)에 입력되고, 양자화 주파수 변환 계수(QT)가 역양자화부(301)에 입력된다.
움직임 보상부(306)는, 입력된 움직임 벡터(MV)에 의거해, 참조 화소를 프레임 메모리(304)로부터 취득하여, 예측된 픽처를 생성하고, 가산부(303)에 예측 픽처를 출력한다.
역양자화부(301), 역주파수 변환부(302) 및 가산부(303)의 처리는, 인트라 예측 블록의 경우에 설명한 처리와 동일하다. 복호 화상(LD)은, 프레임 메모리(304)에 저장된다. 프레임 메모리(304)에 저장된 복호 화상은, 뒤의 복호에서 참조 픽처로서 이용된다. 또, 복호 화상은, 복호 영상 데이터를 이루도록 출력된다.
이어서, 본 실시 형태의 인트라 예측부(305)의 상세한 구성에 대해 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6은, 본 실시 형태의 인트라 예측부(305)의 상세한 구성의 일례를 도시한 도면이다. 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 인트라 예측부(305)는, 에지 검출부(401)와, 방향 판정부(402)와, 놈 판정부(403)와, 예측 모드 판정부(404)와, 예측 블록 생성부(405)를 구비한다.
에지 검출부(401)는, 예측 모드 판정부(404)에 의해 인트라 예측 모드가 에지 예측 모드 또는 DC 예측 모드라고 판정된 경우, 프레임 메모리(304)로부터 참조 화상을 독출하고, 독출한 참조 화상에 포함되는 에지를 검출한다. 구체적인 에지 검출 처리는, 에지 검출부(201)와 동일하고, 뒤에서 상세하게 설명한다.
방향 판정부(402)는, 에지 검출부(401)에 의해 검출된 에지의 방향이, 인트라 예측의 대상 블록을 가리키고 있는지의 여부를 판정한다. 구체적인 에지의 방향 판정 처리는, 방향 판정부(202)와 동일하고, 뒤에서 상세하게 설명한다.
놈 판정부(403)는, 방향 판정부(402)에 의해 인트라 예측의 대상 블록을 가리키고 있다고 판정된 에지의 놈을 산출하고, 산출한 놈이 미리 정해진 임계치보다 큰지의 여부를 판정한다. 또한, 이 때에 이용되는 임계치는, 부호화 시의 놈 판정 처리에서 이용된 임계치와 동일한 임계치인 것이 바람직하다. 따라서, 임계치가 장치에 고유의 값이 아닌 경우는, 부호화 장치로부터 송신된다. 구체적인 놈 판정 처리는, 놈 판정부(203)와 동일하고, 뒤에서 상세하게 설명한다.
예측 모드 판정부(404)는, 비트 스트림에 포함되는 인트라 예측 모드(IPM)를 나타내는 정보를 취득하여, 인트라 예측 모드가 에지 예측 모드 또는 DC 예측 모드인지를 판정한다. 에지 예측 모드 또는 DC 예측 모드 중 어느 하나인 경우는, 예측 모드 판정부(404)는, 에지 검출부(401)에 에지 검출 처리를 행하게 한다. 그리고, 놈 판정부(403)의 판정 결과에 의거하여, 인트라 예측 모드가 DC 예측 모드인지 에지 예측 모드인지를 예측 블록 생성부(405)에 통지한다.
또한, 에지 예측 모드 및 DC 예측 모드 중 어느 것도 아닌 경우, 즉, 종래의 방향 예측 모드(도 1B)인 경우, 예측 모드 판정부(404)는, 인트라 예측 모드가 방향 예측 모드인 것을 예측 블록 생성부(405)에 통지한다.
예측 블록 생성부(405)는, 예측 모드 판정부(404)로부터 통지되는 인트라 예 측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다. 구체적으로는, 프레임 메모리(304)로부터 참조 화소를 독출하고, 독출한 참조 화소를 외삽 또는 내삽함으로써 예측 블록을 생성한다. 생성한 예측 블록은, 스위치(309)를 통해 가산부(303)에 출력된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)는, 대상 블록을 복호할 때에 선택되는 예측 모드로서, 새로운 에지 예측 모드를 구비한다. 또한, 에지 예측 모드에 따라 대상 블록을 복호하기 위해, 대상 블록의 주위 블록으로부터 에지를 검출하고, 검출한 에지의 방향을 인트라 예측 방향으로 하여 인트라 예측 복호를 행한다. 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)의 구체적인 동작에 대해서는, 흐름도를 이용하여 뒤에서 설명한다.
이어서, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)의 동작에 대해 설명한다. 우선, 이하에서는 에지 검출 처리에 대해 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태의 에지 검출 처리를 도시한 흐름도이다.
에지 검출 처리는, 구배를 산출하기 위해 고려되는 모든 화소(예를 들면, 도 4의 왼쪽으로 비스듬히 아래 방향으로 해칭된 화소)에 대해 실행된다(S101).
에지 검출부(201)는, 대상 화소 위치의 구배 벡터를 식 2의 소벨 연산자를 적용함으로써 산출한다(S102). 그리고, 에지 검출부(201)는, 산출한 구배 벡터에 직교하는 에지 벡터를 산출하고, 산출한 에지 벡터의 방향을 검출한다(S103).
다음에, 방향 판정부(202)는, 구배가 대상 블록을 가로지르는 에지를 나타내는지의 여부, 즉, 구배 벡터에 직교하는 에지 벡터가 예측의 대상 블록을 가리키고 있는지의 여부를 판정한다(S104). 에지 벡터가 예측의 대상 블록을 가리키고 있지 않는 경우로서(S104에서 No), 또한, 다음의 화소가 있는 경우(S105에서 Yes), 처리는 다음의 화소로 진행된다. 즉, 다음의 화소에 대해, 구배 벡터의 산출(S102)로부터 반복된다.
에지 벡터가 예측의 대상 블록을 가리키고 있는 경우에는(S104에서 Yes), 놈 판정부(203)는, 구배 벡터의 놈을 산출한다(S106). 그리고, 놈 판정부(203)는, 산출한 놈이 미리 정해진 임계치보다 큰지의 여부를 판정한다(S107). 산출한 놈이 임계치 이하인 경우(S107에서 No), 또한, 다음의 화소가 있는 경우(S105에서 Yes), 처리는 다음의 화소로 진행된다. 즉, 다음의 화소에 대해, 구배 벡터의 산출(S102)로부터 반복된다.
산출한 놈이 임계치보다 큰 경우에는(S107에서 Yes), 놈 판정부(203)는, 산출한 놈이, 앞에 결정된 모든 구배 벡터 중 최대 놈을 갖는 구배 벡터의 놈보다 큰지의 여부를 판정한다(S108). 산출한 놈이 최대 놈보다 큰 경우는(S108에서 Yes), 당해 구배 벡터를, 새로운 최대 벡터로서 설정한다(S109).
그리고, 산출한 놈과 최대 놈의 비교 결과에 상관없이, 놈 판정부(203)는, 화소의 벡터와 위치를 메모리에 저장한다(S110). 이 때, 메모리에 저장하는 화소의 벡터는, 에지 벡터인 것이 바람직하다. 또, 메모리는, 예를 들면 놈 판정부(203)가 내부에 구비하는 메모리이다.
그리고, 다음의 화소가 있는 경우(S105에서 Yes), 처리는 다음의 화소로 진행된다. 즉, 다음의 화소에 대해, 구배 벡터의 산출(S102)로부터 반복된다.
이상과 같이 하여, 대상 블록(대상 블록(10))의 주위에 위치하는 주위 블록 (주위 블록(30))에 포함되는 화소로서, 에지 검출 처리의 대상이 되는 모든 화소(도 4의 왼쪽으로 비스듬히 아래 방향으로 해칭된 화소)에 대해, 에지 검출 처리가 실행되고, 에지가 검출된 화소의 위치와, 그 에지 벡터가 메모리에 저장된다.
또, 본 실시 형태에 의하면, 화상 데이터의 블록을 부호화하는데 이용되는 인트라 예측 모드 세트는, 근접하기 전에 부호화 및 복호된 블록에 실행되는 에지 검출 처리의 결과에 의존한다. 즉, 대상 블록으로부터 에지를 검출하는 것이 아니라, 주위 블록으로부터 에지를 검출하고, 그 검출 결과에 의거하여 대상 블록을 부호화할 때의 인트라 예측 모드 세트를 결정한다.
또한, 상술한 에지 검출 처리를 화상 복호 장치(300)가 실행하는 경우도 동일하다. 구체적으로는, 에지 검출부(201), 방향 판정부(202) 및 놈 판정부(203)의 각각이 행하는 처리를, 에지 검출부(401), 방향 판정부(402) 및 놈 판정부(403)가 각각 실행한다.
이어서, 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 처리에 대해 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은, 적절한 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 처리를 도시한 흐름도이다.
우선 처음에, 도 7의 에지 검출 처리가, 에지 검출부(201), 방향 판정부(202) 및 놈 판정부(203)에 의해 실행된다(S201). 다음에, 예측 모드 세트 결정부(204)는, 적어도 하나의 에지 벡터가 저장되어 있는지, 즉, 대상 블록을 가리키는 에지에 대응하는 방향에서 임계치보다 큰 놈을 갖는 벡터가 있는지를 판정한다.
적어도 하나의 에지 벡터가 저장되어 있는 경우, 즉, 에지가 검출된 경 우(S202에서 Yes), 인트라 예측 모드 세트 결정부(204)는, 이용 가능한 인트라 예측 모드 세트로서, 새로운 예측 모드 세트를 선택한다(S203). 새로운 예측 모드 세트는, 상술한 바와 같이, 8개의 종래의 예측 방향(H.264 부호화 규격의 방향성 예측 모드)과 새로운 에지 예측 모드로 구성된다.
에지 벡터가 1개도 저장되어 있지 않는 경우, 즉, 에지가 검출되지 않는 경우(S202에서 No), 인트라 예측 모드 세트 결정부(204)는, 이용 가능한 인트라 예측 모드의 세트로서, 종래의 예측 모드 세트를 선택한다(S204). 종래의 예측 모드 세트는, 상술한 바와 같이, H.264 부호화기 각 9개의 종래의 예측 모드, 즉, 8개의 종래의 예측 방향과 종래의 DC 예측 모드로 구성된다.
이상과 같이 하여, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 에지가 검출되었닌지의 여부에 따라, 인트라 예측 모드 세트를 결정한다. 즉, 에지가 검출된 경우는, 에지 예측 모드를 포함하는 인트라 예측 모드 세트를 선택하고, 에지가 검출되지 않는 경우는, DC 예측 모드를 포함하는 인트라 예측 모드 세트를 선택한다.
또한, 이어지는 처리에서는, 예측 모드 선택부(205)는, 인트라 예측부(112)를 이용하여 인트라 예측을 실행하기 위해, 이용 가능한 인트라 예측 모드의 세트로부터 1개의 인트라 예측 모드를 선택한다.
이어서, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)의 인트라 예측에 의거한 부호화 처리에 대해 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는, 본 실시 형태에 있어서, 인트라 예측에 의거하여 화상 또는 영상 데이터를 부호화하는 처리를 도시한 흐름도이다.
도 9에 나타낸 부호화 처리는, 16×16화소의 매크로 블록마다 실행된다(S301). 또한, 매크로 블록을 가능한 사이즈로 분할한 분할 사이즈(4×4화소, 8×8화소, 16×16화소)마다 실행된다(S302). 또한, 분할 사이즈를 분할한 블록(4×4화소)마다 실행된다(S303).
인트라 예측 모드 결정부(110)는, 도 8을 이용하여 설명한 처리를 실행하고, 예측 모드 세트 결정부(204)는, 적합한 인트라 예측 모드 세트를 선택한다(S304). 그리고, 인트라 예측 모드 세트에 포함되는 각 예측 모드에 대해 이하의 처리(S305∼S314)를 실행함으로써, 최적인 예측 모드가 선택된다.
구체적으로는, 우선, 예측 모드 선택부(205)는, 인트라 예측 모드 세트에 포함되는 9개의 예측 모드 중 하나의 예측 모드를, 대상 블록(B)에 대한 대상 예측 모드로서 선택한다(S305). 선택한 대상 예측 모드는, 인트라 예측부(112)에 출력된다.
인트라 예측부(112)는, 대상 예측 모드에 따라, 대상 블록(B)에 대응하는 예측 블록(Bpred)을 생성한다(S306). 생성한 예측 블록(Bpred)은, 감산부(102)에 출력된다.
감산부(102)는, 대상 블록(B)과 예측 블록(Bpred)의 차분, 즉, 예측 잔차(예측 오차) Bres=B-Bpred를 산출한다(S307), 산출한 예측 잔차(Bres)는, 주파수 변환부(103)에 출력된다.
주파수 변환부(103)는, 산출한 예측 잔차(Bres)를 주파수 변환하여, 주파수 변환된 예측 잔차(주파수 변환 계수)를 양자화부(104)에 출력한다. 양자화부(104)는, 주파수 변환된 예측 잔차를 양자화한다(S308). 양자화에 의해 얻어진 양자화 주파수 변환 계수(QT)는, 역양자화부(106)와 가변길이 부호화부(105)에 출력된다.
역양자화부(106)는, 양자화 주파수 변환 계수(QT)를 역양자화하여, 역양자화된 주파수 변환 계수를 역주파수 변환부(107)에 출력한다. 그리고, 역주파수 변환부(107)는, 역양자화된 주파수 변환 계수를 역주파수 변환함으로써, 복호된 차분 블록(Bresq)을 생성한다(S309). 생성된 차분 블록(Bresq)은 가산부(108)에 출력된다. 가산부(108)는, 차분 블록(Bresq)과 예측 블록(Bpred)을 가산함으로써, 복호 블록(Bpred+Bresq)을 생성한다.
부호화 모드 결정부(118)는, 원(原)블록인 대상 블록(B)과 재구성 블록 (Bpred+Bresq)의 차분인 부호화 왜곡 D=B-(Bpred+Bresq)과, 예측 잔차(Bres)와 예측 모드를 부호화하는데 필요해지는 비트레이트의 합인 비트레이트 R=Rres+Rmode를 산출한다(S310). 또한, 부호화 모드 결정부(118)는, 산출한 부호화 왜곡(D)과 비트레이트(R)를 이용하여, 비용 함수 J=D+λR을 산출한다(S311).
부호화 모드 결정부(118)는, 산출한 비용 함수(J)의 대상치가, 앞에 저장된 비용 함수의 최소치(Jmin)보다 작은지의 여부를 판정한다(S312). 산출한 비용 함수(J)가 최소치(Jmin)보다 작은 경우(S312에서 Yes), 부호화 모드 결정부(118)는, 대상 예측 모드와 대상 분할 사이즈를 메모리에 저장하고, 앞에 저장한 최소 치(Jmin)를, 금회 산출한 비용 함수(J)의 대상치로 갱신한다(S313).
이어서, 다음의 예측 모드가 있는 경우, 즉, 결정된 예측 모드 세트에 포함되는 복수의 예측 모드 중, 아직 비용 함수(J)가 산출되어 있지 않는 예측 모드가 있는 경우(S314에서 Yes), 예측 모드 선택부(205)는, 비용 함수(J)가 산출되어 있지 않는 예측 모드를 1개 선택한다. 그리고, 선택된 예측 모드를 대상 예측 모드로 하여, 예측 블록의 생성 처리(S306)로부터 반복된다.
모든 예측 모드에 대한 비용 함수(J)가 산출된 경우이고(S314에서 No), 또한, 다음의 블록이 있는 경우(S315에서 Yes), 다음의 블록을 대상 블록으로 하여, 예측 모드 세트의 결정 처리(S304)로부터 반복된다. 또한, 다음의 블록이 있는 경우란, 1개의 매크로 블록에 포함되는 모든 블록 중, 비용 함수의 산출을 행하고 있지 않는 블록이 있는 경우이다.
다음의 블록이 없는 경우이고(S315에서 No), 다음의 분할 사이즈가 있는 경우(S316에서 Yes), 매크로 블록을 다음의 분할 사이즈로 분할하고, 분할에 의해 얻어진 블록마다 이상의 처리가 반복된다. 또한, 다음의 분할 사이즈가 있는 경우란, 1개의 매크로 블록을 분할 가능한 복수의 분할 사이즈 중, 블록마다의 처리가 행해지지 않는 분할 사이즈가 있는 경우이다. 예를 들면, 1개의 매크로 블록은, 3가지의 분할 사이즈(4×4화소, 8×8화소, 16×16화소)로 분할할 수 있으므로, 3가지의 분할 사이즈의 각각에 대해 블록마다의 처리가 완료할 때까지 처리(S302∼S316)가 반복된다.
모든 분할 사이즈에 대한 처리가 완료하면(S316에서 No), 부호화 모드 결정 부(118)는, 비용 함수가 가장 낮은 값을 갖는 분할 사이즈와, 대응하는 예측 모드를 선택한다(S317). 선택한 분할 사이즈와 예측 모드를 나타내는 정보는, 가변길이 부호화부(105)에 출력된다.
마지막으로, 가변길이 부호화부(105)는, 선택된 분할 사이즈, 예측 모드 및 대응하는 잔차를 부호화하고, 부호화에 의해 생성된 결과를 출력 비트 스트림에 기입한다(S318). 또한, 가변길이 부호화부(105)는, 예를 들면, 통계적 부호화기를 이용하여 부호화한다.
이 때, 부호화되는 예측 모드를 나타내는 정보(모드 지시)는, 복수의 방향 예측 모드가 선택된 경우는 선택된 방향 예측 모드를 나타내는 정보이고, DC 예측 모드 또는 에지 예측 모드가 선택된 경우는 DC 예측 모드 및 에지 예측 모드 중 어느 하나를 나타내는 정보이다. 즉, 가변길이 부호화부(105)는, 1개의 부호어를 DC 예측 모드와 에지 예측 모드의 쌍방으로 할당한다.
그리고, 다음의 매크로 블록이 있는 경우(S319에서 Yes), 다음의 매크로 블록에 대해 이상에 나타내는 처리(S301∼S319)는 반복된다.
이상과 같이 하여, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 블록마다 예측 모드를 결정하고, 입력 영상 데이터를 부호화한다. 상술한 바와 같이, 예측 모드를 선택하기 전에 예측 모드 세트가 결정된다. 본 실시 형태에서는, 선택 후보가 되는 예측 모드 세트는, 종래의 예측 모드 세트와 새로운 예측 모드 세트가 있고, 새로운 예측 모드 세트에는, DC 예측 모드 대신에 에지 예측 모드가 포함된다.
이 때 새로운 예측 모드인 에지 예측 모드를 나타내는 정보는, DC 예측 모드 를 나타내는 정보와 동일한 부호어를 이용하여 부호화된다. 따라서, 이 부호어를 수취한 복호기측에서, DC 예측 모드인지 에지 예측 모드인지를 판정한다. 이에 의해, 에지 예측 모드를 나타내는 정보에 새로운 부호어를 할당할 필요가 없어지므로, 부호량의 증가를 방지할 수 있다.
이하에서는, 새로운 에지 예측 모드에 대해 보다 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 주위 블록에 포함되는, 구배의 산출 처리의 대상이 되는 화소마다 구배가 산출되고, 인트라 예측부(112)는, 최대 놈을 갖는 벡터와, 최대 놈을 갖는 벡터가 얻어진 화소에 인접하는 화소의 벡터를 이용하여 에지의 각도를 산출한다. 구체적으로는, 인접 화소의 각각에 대해, 대응하는 에지 벡터(또는 구배 벡터)의 놈은, 최대 벡터의 놈과 비교된다. 인접 화소의 에지 벡터의 놈이, 최대 벡터의 놈의 50%보다 큰 경우만, 당해 인접 화소의 에지 벡터를 이용하기 위해 메모리에 저장한다. 그리고, 인트라 예측부(112)는, 메모리에 저장된 최대 벡터와 주위 벡터의 각각의 각도의 평균을, 새로운 에지 예측 모드의 방향의 각도(α)로서 산출한다. 구체적으로는, 이하의 도 10에 도시한 흐름도에 따라 실행된다.
도 10은, 본 실시 형태에 있어서 에지의 각도를 산출하는 처리를 도시한 흐름도이다. 이 처리는, 도 7을 이용하여 설명한 에지 검출 처리의 결과에 의존한다. 도 7에 나타낸 에지 검출 처리를 행한 결과, 임계치보다 크다고 판정된 1개 이상의 에지 벡터와 대응하는 화소의 위치가 저장된다.
놈 판정부(203)는, 에지 검출 처리에서 검출된 최대 에지 벡터의 각도를 산출하여, 메모리에 저장한다(S401). 그리고, 이하의 처리는, 최대 에지 벡터가 산 출된 화소에 인접하는 모든 화소에 대해 실행된다(S402). 즉, 놈 판정부(203)는, 최대 에지 벡터가 산출된 화소에 인접하는 화소 중, 1개의 화소의 위치를 대상 화소 위치로 하여 이하의 처리를 행한다.
다음에, 놈 판정부(203)는, 대상 화소 위치에 대응하는 에지 벡터가 놈 판정부(203)가 갖는 메모리에 저장되는지의 여부를 판정한다(S403). 즉, 임계치보다 큰 놈을 갖고, 또한, 대상 블록을 가리키는 에지 벡터가 저장되어 있는지의 여부를 판정한다.
에지 벡터가 저장되어 있는 경우(S403에서 Yes), 놈 판정부(203)는, 이 벡터의 놈을 산출한다(S404). 그리고, 놈 판정부(203)는, 산출한 놈과 최대 에지 벡터의 놈을 비교한다(S405). 산출한 놈이 최대 놈의 50%보다 큰 경우(S405에서 Yes), 놈 판정부(203)는, 대상 화소 위치의 벡터의 각도를 산출하여, 메모리에 저장한다(S406).
이상의 처리(S403∼S406)를 모든 대상 화소 위치에 대해 실행한다. 다음의 화소가 없는 경우, 즉, 모든 대상 화소 위치에 대해 처리가 종료된 경우(S407에서 No), 놈 판정부(203)는, 메모리에 저장된 각도를 평균함으로써, 에지의 각도를 산출한다(S408).
또한, 도 10에 나타낸 바와 같은 검출한 에지의 각도를 결정하는 상술한 처리는 단순한 예시이다. 본 발명은, 에지를 검출하거나, 또는 그 방향을 결정하는 어떠한 특정한 방법에도 한정되지 않는다. 예를 들면, 에지의 각도는, 최대 에지 벡터만의 방향으로부터 결정되어도 된다. 혹은, 보다 많이 또는 보다 적은 수의 근접하는 벡터, 또는 에지에 따른 다른 벡터의 방향으로부터 결정되어도 된다. 또, 메모리에 저장하는 벡터는 에지 벡터인 것으로 하였지만, 구배 벡터여도 된다.
예측 모드 선택부(205)가 에지 예측 모드를 선택한 경우, 인트라 예측부(112)는, 이상과 같이 하여 결정한 에지의 각도, 즉, 에지의 방향을 예측 방향으로 하여 예측 블록을 생성한다. 또한, 이상의 에지의 각도 산출 처리를 인트라 예측부(112)가 행해도 된다. 이 때, 인트라 예측부(112)는, 에지 검출부(201), 방향 판정부(202) 및 놈 판정부(203)에 상당하는 처리부를 갖는다.
또한, 상술한 에지의 각도 산출 처리를 화상 복호 장치(300)가 실행하는 경우도 동일하다. 구체적으로는, 에지 검출부(201), 방향 판정부(202) 및 놈 판정부(203)의 각각이 행하는 처리를, 에지 검출부(401), 방향 판정부(402) 및 놈 판정부(403)가 각각 실행한다.
이어서, 본 실시 형태의 에지 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성하는 동작에 대해 도 11A∼도 13을 이용하여 설명한다.
도 11A, 도 11B 및 도 12는, 본 실시 형태의 에지 예측 모드를 도시한 개략도이다. 이 모드에 의하면, 대상 블록은, 어떤 방향을 따라 앞에 부호화 및 복호된 영상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 예측된다. 종래 방향의 인트라 예측 모드(도 1B)는, 인트라 예측의 방향이 고정적이었던 것에 반해, 에지 예측 모드는, 임의의 방향을 따라 대상 블록을 예측할 수 있다. 본 실시 형태에 의하면, 예측의 방향은, 앞에 부호화 및 복호된 화상 데이터 내의 에지를 검출함으로써 결정된다.
도 11A는, 검출된 에지의 방향(50)이 대상 블록(10)의 위쪽 경계를 가로지르 는 경우의 도면이다. 도 11A에 나타낸 바와 같이, 대상 블록(10)은, 앞에 부호화 및 복호된 영상 데이터를 외삽함으로써, 구체적으로는, 검출된 에지의 방향(50)을 따라 참조 화소(20)를 연속시킴으로써 예측된다. 즉, 인트라 예측부(112)는, 에지의 방향으로부터 결정되는 참조 화소(20)의 화소치(혹은, 2개 이상의 참조 화소(20)로부터 산출되는 보간치)를, 예측 블록을 구성하는 화소의 화소치(예측치)로 함으로써, 예측 블록을 구성한다.
인트라 예측부(112)는, 에지의 샤프함을 유지하기 위해, 참조 화소(20) 사이의 선형 보간을, 화소의 예측치를 산출하기 위해 이용한다. 도 11A에 나타낸 바와 같이, 결정된 각도(α)를 따른 참조 화소의 평행 이동은, 정수 화소 위치에 일치하지 않는다.
위치 (x, y)에서 예측하는 각 화소에 대해, 참조 위치 x-δx는, 에지의 방향(50)에 의해 나타내어지는 에지의 각도(α)에 의존하여 찾아낼 수 있다. 그리고, 참조 위치의 참조치는, 2개의 주위의 정수 참조 화소 a와 b를 선형 보간함으로써 산출된다. 이와 같이 산출된 참조치는, 예측되는 화소의 예측치(p)로서 이용된다. 또한, 이용 가능한 참조 화소는, 대상 블록(10)에 직접 인접하는 참조 화소(20)이다.
예측치(p)는, 2개의 참조 화소의 화소치 a와 b의 가중 가산합으로서 식 3에 의해 산출된다.
[수식 3]
Figure 112009055964451-PCT00003
또한, wa=δx-floor(δx), wb=ceil(δx)-δx, 또한 δx=ycotα이다.
수평 방향의 증가량(δx)은, 검출된 에지의 각도(α)와, 블록 내의 예측되는 화소의 위치 (x, y)로부터 산출된다. 또한, 도 11A에 있어서, 위치 (0, 0)은, 대상 블록(10)에 인접하는 참조 화소(20)의 왼쪽 상부 모서리의 위치이다. 따라서, 상기 도면에 있어서, 예측치(p)의 화소 위치는 (3, 2)로 나타내어진다.
화소를 통과하여, 검출된 에지에 평행한 선(에지의 방향(51))이, 대상 블록의 위쪽 경계가 아닌 왼쪽 경계를 가로지르는 경우, 식 3과 유사한 식이 이용된다. 도 11B는, 검출된 에지의 방향(51)이 대상 블록(10)의 왼쪽 경계를 가로지르는 경우의 도면이다. 여기에서, 수직 방향의 증가량은 δy이고, 참조 화소치 c와 d를 이용하여 위치 (x, y)의 화소에 대한 예측치(p)는, 식 4를 이용하여 산출된다.
[수식 4]
Figure 112009055964451-PCT00004
또한, wc=δy-floor(δy), wd=ceil(δy)-δy, 또한 δy=xtanα이다.
또한, 도 11B에 있어서, 위치 (0, 0)은, 대상 블록(10)에 인접하는 참조 화소(20)의 왼쪽 상부 모서리의 위치이다. 따라서, 상기 도면에 있어서, 예측치(p)의 화소 위치는 (4, 4)로 나타내어진다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 화소를 통과하여, 검출된 에지에 평행한 선(에지의 방향(52))이, 대상 블록의 왼쪽 경계를 가로지를 뿐만 아니라, 그 위쪽 경계 또는, 대상 블록의 오른쪽에 위치하는 블록의 위쪽 경계를 가로지르는 경우, 2개의 관련이 있는 참조 위치(a 및 b와, c 및 d)가 있어도 된다. 이 경우, 양쪽의 참조 위치가 예측에 이용되도록, 대상 블록(10)은, 외삽이 아닌, 앞에 부호화 및 복호된 영상 데이터의 내삽에 의해 예측되어도 된다. 예측치는, 2개의 참조 위치의 보간된 화소치의 선형 보간의 결과이다.
구체적으로는, 예측치(p)는, 예를 들면, 식 5와 같이, 4개의 참조 화소치 a, b, c 및 d의 가중 가산합으로서 산출되어도 된다.
[수식 5]
Figure 112009055964451-PCT00005
또한, wup=N-y, wleft=N-x 또한 N=4 또는 N=8이고, N은 블록 사이즈에 의존한다.
다른 예로서, 2개의 참조 위치의 실제의 보간, 즉, 2개의 참조 위치 사이의 유클리드 거리인 wup와 wleft를 산출해도 된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 인트라 예측부(112)는, 검출된 에지의 방향을 따라, 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성(부호화 및 복호)된 복호 화상 데이터(즉, 참조 화소(복호 화소라고도 기재))를 외삽 또는 내삽함으로써 예측 블록을 생성한다. 이 때의 외삽 또는 내삽은, 선형의 외삽 또는 내삽이다.
보다 구체적으로는, 예측 블록을 구성하는 예측 화소마다, 복수의 참조 화소의 화소치의 적어도 2개의 가중 가산합을 산출하고(식 3, 식 4 또는 식 5 참조), 산출한 가중 가산합을 외삽 또는 내삽함으로써, 예측 블록을 생성한다. 이 때의 가중치(wa, wb, wc 및 wd)는, 에지의 방향에 의거하여 결정된다. 예를 들면, 가중치에 대응하는 참조 화소로부터, 예측 화소를 통과하는 직선으로서, 에지의 방향의 직선(에지의 방향(50) 등)까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정된다.
도 13은, 본 실시 형태에 있어서의 에지 예측 모드에 따라 예측치를 산출하는(즉, 예측 블록을 생성하는) 방법을 도시한 흐름도이다.
우선 처음에, 예를 들면, 도 10을 이용하여 설명한 처리에 따라, 인트라 예측부(112)는 에지의 각도를 결정한다(S501). 이하의 처리는, 예측되는 대상 블록의 모든 화소에 대해 실행된다(S502).
인트라 예측부(112)는, 예를 들면, 도 11A에 나타낸 바와 같이, 대상 화소로부터, 결정된 각도가 나타내는 방향으로 상부의 참조 화소가 있는지의 여부를 판정한다(S503). 상부의 참조 화소가 있는 경우(S503에서 Yes), 인트라 예측부(112)는, 상부의 참조치(rup)를 식 3에 따라 산출한다(S504). 또한, 여기에서는, 식 3에 있어서 p를 rup로 치환함으로써 상부의 참조치(rup)를 산출한다.
이어서, 인트라 예측부(112)는, 예를 들면, 도 11B에 나타낸 바와 같이, 대 상 화소로부터, 결정된 각도가 나타내는 방향으로 왼쪽의 참조 화소가 있는지의 여부를 판정한다(S505). 왼쪽의 참조 화소가 있는 경우(S505에서 Yes), 인트라 예측부(112)는, 왼쪽의 참조치(rleft)를 식 4에 따라 산출한다(S506). 또한, 여기에서는, 식 4에 있어서 p를 rleft로 치환함으로써 왼쪽의 참조치(rleft)를 산출한다.
그리고, 인트라 예측부(112)는, 대상 화소의 예측치(p)를 상부의 참조치 및 왼쪽의 참조치의 이용 가능성에 따라 산출한다(S507). 양쪽이 이용 가능한 경우, 예측치(p)는, p=(wuprup+wleftrleft)/(wup+wleft)에 의해 산출된다. 상부의 참조치 또는 왼쪽의 참조치만을 이용할 수 있는 경우, 예측치(p)는 각각, p=rup 및 p=rleft이다. 쌍방 모두 이용할 없는 경우, 예측치(p)는, 앞에 예측된 근접 화소의 평균치, 즉, 식 6에 따라 산출된다.
[수식 6]
Figure 112009055964451-PCT00006
또한, 식 6에 있어서, p(x, y)는 위치 (x, y)에 있어서의 예측치를 나타내고 있다.
다음의 화소가 있는 경우(S508에서 Yes), 이상의 처리(S503∼S507)는 반복된다. 즉, 대상 블록에 포함되는 모든 화소에 대해 예측치가 산출될 때까지 이상의 처리가 실행된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 에지 예측 모드가 선택된 경우, 검출한 에지의 방향을 따라 예측치를 산출함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다.
또한, 상술한 예측치의 산출 처리를 화상 복호 장치(300)가 실행하는 경우도 동일하다. 구체적으로는, 인트라 예측부(112)가 행하는 처리를, 인트라 예측부(305)가 실행한다.
또, 이상에 설명한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 1개의 방향을 따라 예측 블록을 생성하였지만, 복수의 방향을 따라 예측 블록을 생성해도 된다.
도 14는, 본 실시 형태에 있어서, 예측 화소가 2개 이상인 방향을 따라 예측되는 것을 도시한 개략도이다. 예를 들면, 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 다른 방향이지만, 대상 블록을 가리키는 방향을 갖는 2개의 강한 에지(61 및 62)가 2개의 인접하지 않는 대상 화소(63 및 64)에 검출된 경우, 화소치는, 앞에 복호된 참조 화소(20)를, 2개의 방향 중 어느 하나, 또는 보다 바람직하게는, 2개의 에지의 방향(65 및 66)을 합친 방향으로 외삽 또는 내삽함으로써 예측되어도 된다. 예를 들면, 2개의 에지의 방향(65 및 66)을 합친 방향은, 식 5와 같이 가중 가산합을 산출함으로써 결정되어도 된다. 이 때, 수평 방향의 증가분(δx) 및 수직 방향의 증가분(δy)은 각각, 제1 및 제2 에지의 방향(65 및 66)(각도)으로부터 산출된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 예측에 이용되는 에지 및 방향의 수에 대해서는 한정되는 것은 아니고, 또, 각각의 결과를 합성하는 방법에 대해서도 한정되는 일은 없다.
이들 복수의 에지 각각의 샤프함을 보호하기 위해, 가중 가산합의 산출에 이용되는 가중치는, 검출된 에지 각각의 곧은 연장선까지의 예측되는 각 예측 화소로부터의 거리에 따라 계산되어도 된다. 예를 들면, 가중치의 각각은, 가중치에 대응하는 참조 화소(도 14의 a, b, c 및 d)로부터, 적어도 2개의 에지 중 어느 하나의 연장선까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정된다.
특히, 가중치 wleft 및 wup은, 대상 블록의 왼쪽 블록에서 검출된 에지(또는, 에지의 연장선)가 통과하는 모든 화소에 대해, 각각 1 및 0으로 설정되어도 된다. 역으로, 가중치 wleft 및 wup은, 대상 블록의 위쪽 블록에서 검출된 에지(또는, 에지의 연장선)가 통과하는 모든 화소에 대해, 각각 1 및 0으로 설정되어도 된다. 즉, 가중치의 각각은, 가중치에 대응하는 참조 화소(도 14의 a, b, c 및 d)로부터, 적어도 2개의 에지 중 어느 하나가 검출된 복호 블록까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정된다. 또한, 나머지 화소, 즉, 검출된 에지(또는, 에지의 연장선) 모두 통과하지 않는 화소에 대한 가중치는, 상술한 바와 같이 예측 화소로부터의 거리에 의거하여 설정되어도 된다.
다음에, 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)의 인트라 예측을 이용한 복호 처리에 대해 도 15를 이용하여 설명한다. 도 15는, 본 실시 형태에 있어서의 인트라 예측에 의거하여 화상 및 영상 데이터를 복호하는 처리를 도시한 흐름도이다.
도 15에 나타낸 복호 처리는, 16×16화소의 매크로 블록마다 실행된다(S601). 우선, 분할 사이즈가, 입력 비트 스트림으로부터 독출되어, 즉, 통계적 복호기를 이용하여 복호된다(S602). 그리고, 분할 사이즈에 따라 대상 매크로 블록의 블록마다 복호 처리는 실행된다(S603).
입력 비트 스트림으로부터 대상 블록의 예측 모드와 부호화된 예측 오차를 나타내는 잔차 정보가 독출된다(S604). 독출된 예측 모드는, 제어부(307)와, 스위치(308)를 통해 인트라 예측부(305) 또는 움직임 보상부(306)에 출력된다. 잔차 정보는, 역양자화부(301)에 출력된다.
다음에, 인트라 예측부(305) 또는 움직임 보상부(306)는, 독출된 예측 모드에 의거하여, 대상 블록에 대응하는 예측 블록을 생성한다(S605). 또한, 이 예측 블록의 생성 처리 중 특히 인트라 예측부(305)가 실행하는 처리에 대해서는, 도 16을 이용하여 보다 상세하게 뒤에서 설명한다.
역양자화부(301)는, 잔차 정보를 역양자화하고, 역양자화된 잔차 정보를 역주파수 변환부(302)에 출력한다. 그리고, 역주파수 변환부(302)는, 역양자화된 잔차 정보를 역주파수 변환한다(S606). 역주파수 변환에 의해 얻어진 복호 차분 화상은 가산부(303)에 출력된다.
가산부(303)는, 예측 블록과 복호 차분 화상을 가산함으로써 대상 블록을 재구성한다(S607). 가산부(303)에 의해 생성된 복호 화상은, 프레임 메모리(304)에 저장되고, 참조 픽처로서 인트라 예측부(305) 또는 움직임 보상부(306)에 의해 이용된다.
그리고, 다음의 블록이 있는 경우(S608에서 Yes), 다음의 블록에 대해 예측 모드와 예측 잔차의 독출 처리(S604)로부터 반복된다. 다음의 블록이 없는 경 우(S608에서 No), 또한, 다음의 매크로 블록이 있는 경우(S609에서 Yes), 다음의 매크로 블록에 대해 분할 사이즈의 독출 처리(S602)로부터 반복된다.
다음에, 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)의 인트라 예측 처리에 대해 도 16을 이용하여 설명한다. 도 16은, 본 실시 형태에 있어서의 인트라 예측 처리를 도시한 흐름도이다. 또한, 상기 도면에 나타낸 인트라 예측 처리는, 예측 블록을 생성할 때(도 15의 S605)에 인트라 예측부(305)에 의해 행해진다.
예측 모드 판정부(404)는, 예측 모드가 2인지의 여부, 즉, 예측 모드가 DC 예측 모드 또는 에지 예측 모드를 나타내고 있는지의 여부를 판정한다(S701). 예측 모드가 2인 경우(S701에서 Yes), 에지 검출부(401), 방향 판정부(402) 및 놈 판정부(403)는, 에지 검출 처리(도 7)를 실행한다(S702).
에지가 검출된 경우(S703에서 Yes), 예측 모드 판정부(404)는, 에지 예측 모드를 선택하고, 예측 블록 생성부(405)는, 에지 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다(S704). 또한, 이 때의 예측 블록의 생성 처리는, 도 13을 이용하여 설명한 바와 같다.
에지가 검출되지 않는 경우(S703에서 No), 예측 모드 판정부(404)는, DC 예측 모드를 선택하고, 예측 블록 생성부(405)는, 종래의 DC 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다(S705).
예측 모드가 2가 아닌 경우(S701에서 No), 예측 모드 판정부(404)는, 예측 모드가 나타내는 방향 예측 모드를 선택하고, 예측 블록 생성부(405)는, 종래의 방향 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다(S706).
이상과 같이, 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)는, 대상 블록의 예측 모드를 판정하여, 인트라 예측 모드의 모드가 2인 경우, 즉, DC 예측 모드인지 에지 예측 모드인지를 나타내는 예측 모드인 경우에, 에지 검출 처리를 행한다. 그리고, 에지가 검출된 경우에, 예측 모드를 에지 예측 모드라고 판정하고, 에지가 검출되지 않는 경우에, 예측 모드를 DC 예측 모드라고 판정한다.
이에 의해, 에지 예측 모드에 따라 부호화된 비트 스트림을 올바르게 복호할 수 있다. 또, 항상 에지 검출 처리를 행하는 것이 아니라, 에지 검출 처리를 행하는 경우를 제한하므로 화상 복호 장치(300)의 처리 부담을 경감할 수 있고, 복호 처리에 많은 시간이 소비되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100) 및 화상 복호 장치(300)는, 인트라 예측을 행할 때에 새로운 에지 예측 모드를 이용할 수 있다. 이에 의해, 특히, 샤프한 선형 에지를 포함하는 부호화 대상 픽처를 부호화할 때에, 부호화 효율을 보다 높일 수 있다.
또, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 새로운 에지 예측 모드를 나타내는 정보를 DC 예측 모드를 나타내는 정보로서 부호화한다. 즉, 종래의 DC 예측 모드와 새로운 에지 예측 모드를 전송할 때에, 완전히 동일한 부호를 이용한다. 이에 의해, 새로운 에지 예측 모드를 도입함에 따른 부호량은 증가하지 않는다.
또한, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 대상 블록의 주위 블록으로부터 에지의 방향을 검출하기 위해, 에지의 방향 등의 에지 예측 모드에 필요한 정보를 부호화하지 않는다. 또한, 화상 복호 장치(300)는, 화상 부호화 장치(100)와 동일하게 에지 검출 처리를 행하는 처리부를 구비함으로써, 에지 예측 모드에 필요한 정보를 전송할 필요도 없어진다.
따라서, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)와 화상 복호 장치(300)를 구비하는 코덱 장치에서는, 새로운 인트라 예측 모드를 도입할 때의 어떠한 추가적인 전송 오버헤드도 피할 수 있다.
도 17A, 도 17B 및 도 18은, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)에 의한 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 17A는, 포먼의 시퀀스(CIF : Common Intermediate Format(해상도 352×288))의 최초 10프레임을 부호화했을 때의 PSNR(Peak Signal-to-Noise Ratio)과 비트레이트의 관계를 도시한 도면이다. 도 17B는, 스핀 캘린더의 시퀀스를 부호화했을 때의 PSNR과 비트레이트의 관계를 도시한 도면이다. 또, 도 18은, 다양한 시퀀스에 대한 에지 예측 모드를 이용하여 부호화된 블록의 비율과 비트레이트 감소율을 도시한 도면이다.
예를 들면, 스핀 캘린더 시퀀스를 부호화한 경우에는, 비트레이트의 감소율은 8%를 초과하고 있고, 많은 샤프한 에지를 포함하는 시퀀스에 대해, 충분히 부호화 효율을 높일 수 있었던 것을 나타낸다. 또, 포먼 시퀀스를 부호화한 경우는, 300프레임(시퀀스 전부)보다 시퀀스의 최초 10프레임에만 행해진 경우에, 보다 부호화 효율을 높일 수 있었던 것을 알 수 있었다(6.44%의 비트레이트의 감소). 왜냐하면, 포먼 시퀀스는, 시퀀스의 처음에 샤프한 선형 에지를 많이 포함하기 때문이다. 이들 프레임에서는, 에지 예측 모드가 자주 선택되고(평균으로 블록의 대략 15%), 에지가 보다 적절하게 검출된다. 한편, 시퀀스의 마지막에는 거의 에지는 없다. 이들 프레임에서는, 에지 예측 모드는, 거의 이용되고 있지 않다(평균으로 블록의 대략 3∼4%). 이 때문에, 시퀀스 전체에서의 평균 비트레이트의 감소율은 3.37%이다.
이상으로부터, 에지 예측의 실행은, 크게 화상 내용에 의존하고 있는 것도 나타내고 있다. 즉, 거의 에지가 없는, 또는, 블러링된 에지를 포함하는 화상에서는, 에지 예측 모드는, 거의 이용되지 않는다. 본 실시 형태의 화상 부호화 방법은, 그러한 시퀀스에 있어서, 종래의 부호화 방법과 비교하여 유리한 점은 없지만, 불리한 점도 없다. 왜냐하면, 예측 모드 세트에는, DC 예측 모드가 거의 항상 이용되기 때문이다. 그러한 화상은, H.264의 9개의 종래의 예측 모드로 부호화된다.
다음의 표는, 비트레이트의 감소율과 시뮬레이트된 시퀀스의 PSNR 개량도의 점에서 본 고정밀도 에지 예측 기술의 결과를 나타낸다.
[표 1]
Figure 112009055964451-PCT00007
표 1에 나타낸 바와 같이, 결과는, 상이한 시퀀스 사이에서 크게 다르다. 에지 예측 모드의 사용 빈도와, 최종적인 게인의 사이에 선형의 관계는 없지만, 가장 좋은 게인은, 에지 예측 모드에서 간단히 예측된 에지를 많이 포함하는 화상에 대해 얻어지고 있다.
이상, 본 발명의 화상 부호화 장치, 화상 복호 장치 및 이들의 방법에 대해, 실시 형태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명은, 이들 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 당업자가 생각해 낸 각종 변형을 당해 실시 형태에 실시한 것도, 본 발명의 범위 내에 포함된다.
예를 들면, 본 실시 형태에 의하면, 소벨 연산자를 이용하여 구배를 산출함으로써, 에지의 검출을 행하였다. 그러나, 본 발명은, 이 점에는 한정되지 않는다. 그 대신에, 검출된 에지의 방향성이 산출되면, 어떤 에지 검출 툴이 이용되어도 된다. 소벨 연산자는, 가능한 에지 검출 기술의 일례에 지나지 않는다. 예를 들면, 식 7에 나타낸 프리윗 연산자를 이용해도 된다.
[수식 7]
Figure 112009055964451-PCT00008
또, 로우패스 필터(LPF : Low Pass Filter) 처리를 행한 블록에 대해 구배를 산출해도 된다. 구체적으로는, 로우패스 필터를 구성하는 필터 계수와 소벨 연산자 또는 프리윗 연산자를 컨벌브한 연산자를 이용하여 구배를 산출할 수 있다. 따 라서, 예를 들면, 본 실시 형태에서는, 에지 검출부(201 또는 401)는, 소벨 연산자만, 프리윗 연산자만, 소벨 연산자와 로우패스 필터의 합성 필터, 또는 프리윗 연산자와 로우패스 필터의 합성 필터의 4종류 중에서 선택하여, 구배를 산출해도 된다. 어느 필터를 선택할지는, 예를 들면, 외부로부터의 유저의 지시, 또는 대상 픽처의 특징에 의거하여 결정된다. 예를 들면, 대상 픽처에 많은 노이즈가 포함되는 경우, 즉, 대상 픽처가 평탄한 화상이 아닌 경우는, 로우패스 필터를 포함하는 필터를 이용한다.
또, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치(100)는, 놈 판정부(203 또는 403)는, 미리 정해진 임계치를 이용하여 놈의 판정을 행한 것에 대해, 시퀀스, 픽처, 슬라이스, 또는 블록 단위로 변경해도 된다. 이 경우, 결정한 임계치를 비트 스트림에 포함시킴으로써 복호기측으로 전송할 필요가 있다. 예를 들면, 임계치를 결정하는 단위에 따라, 시퀀스 파라미터 세트(SPS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 또는 슬라이스 헤더(SH) 등에 임계치를 나타내는 정보는 포함시킬 수 있다.
도 19는, 본 실시 형태와는 다른 형태의 화상 부호화 장치(500)의 구성의 일례를 도시한 블록도이다. 상기 도면의 화상 부호화 장치(500)는, 도 2의 화상 부호화 장치(100)와 비교하여, 가변길이 부호화부(105) 대신에 가변길이 부호화부(505)를 구비하고, 참조 픽처 메모리(109) 대신에 참조 픽처 메모리(509)를 구비하고, 인트라 예측 모드 결정부(110) 대신에 인트라 예측 모드 결정부(510)를 구비하며, 또한 새롭게 임계치 결정부(519)를 구비하는 점이 다르다. 이하에서는, 도 2의 화상 부호화 장치(100)와 동일한 점은 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.
또, 도 19에 나타낸 바와 같이, 화상 부호화 장치(500)는, 외부로부터 에지 검출 플래그를 수취해도 된다. 에지 검출 플래그는, 에지 검출 처리의 유효 또는 무효를 전환하기 위한 플래그이다. 예를 들면, 시퀀스, 픽처 또는 슬라이스 단위로 에지 검출 처리의 유효 또는 무효를 전환할 수 있다.
가변길이 부호화부(505)는, 가변길이 부호화부(105)의 처리에 더하여, 또한, 임계치 결정부(519)에 의해 결정된 임계치와, 에지 검출 플래그를 비트 스트림에 포함시킨다. 임계치를 나타내는 정보 및 에지 검출 플래그는, 예를 들면, SPS, PPS, SH 등에 포함시킬 수 있다.
참조 픽처 메모리(509)는, 가산부(108)에 의해 생성된 복호 화상(LD)을 저장한다. 그리고, 인트라 예측 모드 결정부(510), 움직임 검출부(111), 인트라 예측부(112) 및 움직임 보상부(113)뿐만 아니라, 임계치 결정부(519)에도 저장하고 있는 복호 화상(LD)을 참조 픽처로서 출력한다.
인트라 예측 모드 결정부(510)는, 인트라 예측 모드 결정부(110)의 처리에 더하여, 에지 검출 플래그를 수취한다. 그리고, 인트라 예측 모드 결정부(510)는, 수취한 에지 검출 플래그에 따라, 에지 검출 처리의 유효 또는 무효를 전환한다. 구체적으로는, 에지 검출 플래그가 에지 검출 처리의 유효를 나타내는 경우에는, 상술한 인트라 예측 모드 결정부(110)와 동일한 처리를 행한다. 에지 검출 플래그가 에지 검출 처리의 무효를 나타내는 경우에는, 인트라 예측 모드 세트는 항상 종래의 DC 예측 모드와 8개의 방향 예측 모드를 포함하는 예측 모드 세트로 설정한 다. 즉, 에지의 검출 처리를 행하지 않는다.
또, 인트라 예측 모드 결정부(510)는, 임계치 결정부(519)에 의해 결정된 임계치를 이용하여 놈의 판정을 행한다. 구체적인 놈의 판정 처리에 대해서는 상술한 내용과 동일하므로, 설명을 생략한다.
임계치 결정부(519)는, 참조 픽처 메모리(509)로부터 참조 픽처를 독출하고, 독출한 참조 픽처의 화상 특징량을 산출함으로써, 임계치를 결정한다. 참조 픽처의 화상 특징량은, 예를 들면, 에지 검출 처리가 행해지는 참조 픽처의 분산, 강도 등이다. 예를 들면, 분산이 클수록, 놈 판정에 이용하는 임계치가 큰 값이 되도록 결정한다. 분산이 크다는 것은, 참조 픽처에 많은 노이즈가 포함되는 것이고, 에지가 오검출되어 버릴 가능성이 커진다. 따라서, 놈 판정에 이용하는 임계치를 크게 함으로써, 에지가 오검출될 가능성을 작게 할 수 있다.
또, 임계치 결정부(519)는, 앞의 픽처에 대한 에지 검출 처리의 결과에 의거하여 임계치를 결정해도 된다. 예를 들면, 앞의 픽처에 대해 다른 방향의 에지가 많이 검출될수록, 임계치가 큰 값이 되도록 결정한다. 다른 방향의 에지가 많이 검출된다는 것은, 노이즈 등의 영향으로 정확한 에지가 검출되지 않을 가능성이 있으므로, 놈 판정에 이용하는 임계치를 크게 함으로써, 에지가 오검출될 가능성을 작게 할 수 있다.
이상과 같이, 도 19에 나타낸 화상 부호화 장치(500)는, 임계치를 적응적으로 변경할 수 있으므로, 보다 적절한 임계치를 결정할 수 있고, 보다 적절한 예측 블록을 생성할 수 있다. 이에 의해, 부호화 왜곡 등을 삭감할 수 있다.
또, 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않는 평탄한 화상 등에 대해서는, 에지 검출 처리를 무효로 할 수 있으므로, 화상 부호화 장치(100)에 대한 처리 부담을 경감하고, 부호화 처리의 속도를 높일 수 있다.
또, 에지 검출 플래그를 복호기측에도 전송하므로, 복호기측에서, 에지 검출 처리가 행해지지 않는 비트 스트림에 대해 에지 검출 처리가 행해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 화상 복호 장치(300)에서는, 에지 검출 처리를 행하기 위해, 도 1A에 나타낸 참조 화소(20)뿐만 아니라, 참조 화소(20)를 포함하는 블록에 포함되는 전체 화소의 데이터를, 프레임 메모리(304)에 저장할 필요가 있다. 이에 대해, 주위의 블록을 복호함과 동시에, 즉, 구배의 산출에 필요한 참조 화소의 화소치가 얻어짐과 동시에, 구배의 산출 처리를 행하고, 구배의 산출 처리 결과만을 프레임 메모리(304)에 저장해도 된다. 이 때, 예를 들면, 임계치를 넘은 놈(또는, 구배치)만을 저장함으로써, 보다 메모리 자원을 절약할 수 있다. 혹은, 각 블록의 최대 놈과 그 화소 위치만을 저장해도 된다.
이 경우, 도 20에 나타낸 바와 같이, 종래 및 상술한 설명과 동일하게, 대상 블록(10)의 바로 위의 화소군(72)에 포함되는 화소는, 예측 블록을 생성할 때에 참조되는 참조 화소로서 저장된다. 또한, 주위 블록(30)에 포함되는 화소치가 아니라, 에지의 방향을 산출하는 대상이 되는 화소군(71)의 화소에 대해 산출한 놈(또는, 구배치)을 프레임 메모리(304) 또는 놈 판정부(403)가 구비하는 메모리 등에 저장한다.
이에 의해, 화상 복호 장치(300)가 구비하는 메모리 자원을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 예측치를 산출하는 상술한 방법은, 검출된 에지의 방향을 정식으로 고려하여, 본 발명의 범위 내에서, 어떠한 다른 방법으로 치환되어도 된다. 구체적으로는, 상기의 설명에서 이용한 참조 화소보다 많은 참조 화소, 또는 다른 참조 화소를, 예측되는 대상 블록에 근접하는 참조 화소 대신에 이용해도 된다.
또, 본 발명은, H.264 영상 부호화 규격에 한정되지 않고, 상술한 종래의 인트라 예측 모드 세트에 한정되지 않는다. 사실, 발명의 에지 예측 모드는, 공간 예측을 이용하는 어떠한 블록 베이스의 영상 부호화기에 이용되어도 된다. 특히, DC 예측 모드의 치환으로서 에지 예측 모드를 이용하는 것이 아니라, H.264/AVC의 부가적 모드로서 이용할 수도 있다.
또, 본 발명의 에지 예측 모드는, 에지 예측 모드와 DC 예측 모드를 합친 상술한 전송과는 다른 전송 메커니즘과 함께 이용되어도 된다. 예를 들면, 에지 예측 모드는, DC 예측 모드와는 관계가 없는 전용 부호어에 의해 전송되어도 되고, 또는, 미리 정의된 방향 예측 모드의 1개 이상의 조합으로 전송되어도 된다.
또, 본 발명은, 영상 부호화 어플리케이션에 한정되지 않고, 블록 베이스의 정지(靜止) 화상 부호화에 이용되어도 된다.
또, 본 발명은, 상술한 바와 같이, 화상 부호화 장치, 화상 복호 장치 및 이들의 방법으로서 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 본 실시 형태의 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법의 각각을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로서 실현해도 된다. 또, 당해 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 CD-ROM 등의 기록 매체로서 실현해도 된다. 또한, 당해 프로그램을 나타내는 정보, 데이터 또는 신호로서 실현해도 된다. 그리고, 이들 프로그램, 정보, 데이터 및 신호는, 인터넷 등의 통신 네트워크를 통해 전달되어도 된다.
또, 본 발명은, 화상 부호화 장치 및 화상 복호 장치의 각각을 구성하는 구성 요소의 일부 또는 전부를, 1개의 시스템 LSI로 구성해도 된다. 시스템 LSI는, 복수의 구성부를 1개의 칩 상에 집적하여 제조된 초다기능 LSI이고, 구체적으로는, 마이크로 프로세서, ROM 및 RAM 등을 포함하여 구성되는 컴퓨터 시스템이다.
요약하면, 본 발명은, 화상 및 영상 데이터의 부호화 및 복호에 관한 것이고, 특히, 앞에 부호화 및 복호된 블록의 화상 데이터로부터 대상 블록을 예측하는 새로운 공간 예측 모드에 관한 것이다. 이 예측 모드에 의하면, 샤프한 에지를 포함하는 블록은, 에지의 정확한 방향을 고려함으로써 보다 신뢰성이 높은 예측을 행할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 새로운 예측 모드는, 추가의 전송 오버헤드를 필요로 하지 않는다. 왜냐하면, (1) 에지의 방향은, 앞에 부호화된 블록으로부터 추정되고, (2) 새로운 예측 모드는, 샤프한 에지를 포함하는 블록에 대한 종래의 DC 예측 모드로 치환할 수 있기 때문이다.
본 발명의 화상 부호화 방법 및 화상 복호 방법은, 부호화 효율을 보다 높일 수 있다는 효과를 발휘하고, 예를 들면, 디지털 카메라, 디지털 TV, BD(Blu-ray Disc) 리코더 등에 이용할 수 있다.

Claims (35)

  1. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 방법으로서,
    상기 화상 데이터를 복수의 블록으로 분할하는 분할 단계와,
    상기 복수의 블록 중의 하나인 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 단계와,
    상기 대상 블록과 상기 예측 블록의 차분을 산출하는 감산 단계와,
    상기 감산 단계에서 산출된 차분을 부호화하는 부호화 단계와,
    상기 부호화 단계에서 부호화된 차분을 복호하는 복호 단계와,
    상기 복호 단계에서 복호된 차분과 상기 예측 블록을 가산함으로써 복호 블록을 생성하는 가산 단계를 포함하고,
    상기 예측 단계는,
    상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와,
    상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향을 따라, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성된 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성 단계를 포함하는, 화상 부호화 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 복호 화상 데이터를 선형으로 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는, 화상 부호화 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 블록을 구성하는 예측 화소마다 상기 복호 화상 데이터에 포함되는 복수의 복호 화소의 화소치 중의 적어도 2개의 가중 가산합을 산출하고, 산출한 가중 가산합을 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하며,
    상기 가중 가산합의 산출에 이용되는 가중치는, 상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향에 의거하여 결정되는, 화상 부호화 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가중치의 각각은, 당해 가중치에 대응하는 복호 화소로부터, 상기 예측 화소에 대한 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정되는, 화상 부호화 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 에지 검출 단계에서는, 서로 상이한 방향을 갖는 적어도 2개의 에지를 검출하고,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 화소마다, 상기 적어도 2개의 에지 각각의 방향을 따라 외삽 또는 내삽하기 위한 상기 복수의 복호 화소의 화소 치를 합성하여, 합성한 화소치를 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하는, 화상 부호화 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 화소마다, 상기 복수의 복호 화소의 화소치의 각각에 가중치를 곱함으로써 상기 가중 가산합을 산출하여, 산출한 가중 가산합을 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하며,
    상기 가중치의 각각은, 당해 가중치에 대응하는 복호 화소로부터, 상기 적어도 2개의 에지 중 어느 하나가 검출된 복호 블록까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정되는, 화상 부호화 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가중치의 각각은, 당해 가중치에 대응하는 복호 화소로부터, 상기 적어도 2개의 에지 중 어느 하나의 연장선까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정되는, 화상 부호화 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 예측 단계는,
    에지 예측 모드를 포함하는 복수의 예측 모드로부터 하나의 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택 단계를 더 포함하고,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 에지 예측 모드가 선택된 경우에, 상기 에지 검출 모드에서 검출된 에지의 방향을 따라 상기 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하는, 화상 부호화 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 예측 모드는, DC 예측 모드와 미리 정의된 복수의 방향 예측 모드를 더 포함하고,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 DC 예측 모드가 선택된 경우에는, 상기 복호 화상 데이터의 평균치를 산출함으로써 상기 예측 블록을 생성하며, 상기 복수의 방향 예측 모드 중의 하나가 선택된 경우에는, 선택된 방향 예측 모드에 대응하는 방향을 따라 상기 복호 화상 데이터를 외삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는, 화상 부호화 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 예측 모드 선택 단계에서는,
    상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출된 경우에, 상기 에지 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하고,
    상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우에, 상기 DC 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하는, 화상 부호화 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 부호화 단계에서는, 또한,
    상기 예측 모드 선택 단계에서 상기 복수의 방향 예측 모드 중의 하나가 선택된 경우, 선택된 방향 예측 모드를 나타내는 모드 지시를 부호화하고,
    상기 DC 예측 모드 또는 상기 에지 예측 모드가 선택된 경우, 상기 DC 예측 모드 및 상기 에지 예측 모드 중 어느 하나의 모드인 것을 나타내는 모드 지시를 부호화하는, 화상 부호화 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 예측 모드 선택 단계에서는,
    상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되고, 또한, 검출된 에지의 방향이 상기 대상 블록을 가리키는 경우에, 상기 에지 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하며,
    상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우, 또는, 에지가 검출되고, 검출된 에지의 방향이 상기 대상 블록을 가리키지 않는 경우에, 상기 DC 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하는, 화상 부호화 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 에지 검출 단계는,
    상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록의 복수의 화소의 각각에 대응하는 구배 벡터를 산출하는 구배 벡터 산출 단계와,
    상기 구배 벡터 산출 단계에서 산출된 구배 벡터 중, 놈(norm)이 미리 정해진 임계치를 초과하고, 또한, 당해 구배 벡터에 직교하는 직교 벡터가 상기 대상 블록을 가리킨다는 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터가 존재하는지의 여부를 판정하는 벡터 판정 단계와,
    상기 벡터 판정 단계에서 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터가 존재한다고 판정된 경우, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터에 직교하는 직교 벡터의 방향을 에지의 방향으로 하는 에지를 검출하는 에지 방향 결정 단계를 포함하는, 화상 부호화 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 에지 방향 결정 단계에서는, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터 중 최대의 놈을 갖는 구배 벡터의 방향으로부터 상기 에지의 방향을 결정하는, 화상 부호화 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 에지 방향 결정 단계에서는, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터 중 적어도 하나의 구배 벡터의 방향을 평균함으로써 얻어지는 방향으로부터 상기 에지의 방향을 결정하는, 화상 부호화 방법.
  16. 부호화된 예측 잔차를 포함하는 화상 데이터를 블록마다 복호하는 화상 복호 방법으로서,
    대상 블록의 상기 예측 잔차를 복호하는 복호 단계와,
    상기 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 단계와,
    상기 예측 단계에서 생성된 예측 블록과, 상기 복호 단계에서 복호된 예측 잔차를 가산함으로써 복호 블록을 생성하는 가산 단계를 포함하고,
    상기 예측 단계는,
    상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와,
    상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향을 따라, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성된 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성 단계를 포함하는, 화상 복호 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 복호 화상 데이터를 선형으로 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는, 화상 복호 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 블록을 구성하는 예측 화소마다 상기 복호 화상 데이터에 포함되는 복수의 복호 화소의 화소치 중의 적어도 2개의 가중 가산합을 산출하여, 산출한 가중 가산합을 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하며,
    상기 가중 가산합의 산출에 이용되는 가중치는, 상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향에 의거하여 결정되는, 화상 복호 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 가중치의 각각은, 당해 가중치에 대응하는 복호 화소로부터, 상기 예측 화소에 대한 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정되는, 화상 복호 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 에지 검출 단계에서는, 서로 상이한 방향을 갖는 적어도 2개의 에지를 검출하고,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 화소마다, 상기 적어도 2개의 에지 각각의 방향을 따라 외삽 또는 내삽하기 위한 상기 복수의 복호 화소의 화소치를 합성하여, 합성한 화소치를 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하는, 화상 복호 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 예측 화소마다, 상기 복수의 복호 화소의 화소치의 각각에 가중치를 곱함으로써 상기 가중 가산합을 산출하여, 산출한 가중 가산합을 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하며,
    상기 가중치의 각각은, 당해 가중치에 대응하는 복호 화소로부터, 상기 적어도 2개의 에지 중 어느 하나가 검출된 복호 블록까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정되는, 화상 복호 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 가중치의 각각은, 당해 가중치에 대응하는 복호 화소로부터, 상기 적어도 2개의 에지 중 어느 하나의 연장선까지의 거리가 작을수록, 큰 값이 되도록 결정되는, 화상 복호 방법.
  23. 청구항 16에 있어서,
    상기 예측 단계는,
    에지 예측 모드를 포함하는 복수의 예측 모드로부터 하나의 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택 단계를 더 포함하고,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 에지 예측 모드가 선택된 경우에, 상기 에지 검출 모드에서 검출된 에지의 방향을 따라 상기 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써, 상기 예측 블록을 생성하는, 화상 복호 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 복수의 예측 모드는, DC 예측 모드와 미리 정의된 복수의 방향 예측 모드를 더 포함하고,
    상기 예측 블록 생성 단계에서는, 상기 DC 예측 모드가 선택된 경우에는, 상기 복호 화상 데이터의 평균치를 산출함으로써 상기 예측 블록을 생성하고, 상기 복수의 방향 예측 모드 중의 하나가 선택된 경우에는, 선택된 방향 예측 모드에 대응하는 방향을 따라 상기 복호 화상 데이터를 외삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는, 화상 복호 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 예측 모드 선택 단계에서는,
    상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출된 경우에, 상기 에지 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하고,
    상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우에, 상기 DC 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하는, 화상 복호 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 화상 데이터는, 예측 모드를 나타내는 예측 모드 지시를 더 포함하고,
    상기 예측 모드 선택 단계에서는, 상기 예측 모드 지시가 상기 DC 예측 모드 또는 상기 에지 예측 모드를 나타내는 경우로서, 또한, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출된 경우에는 상기 에지 예측 모드를 선택하며, 상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우에는 상기 DC 예측 모드를 선택하는, 화상 복호 방법.
  27. 청구항 24에 있어서,
    상기 예측 모드 선택 단계에서는,
    상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되고, 또한, 검출된 에지의 방향이 상기 대상 블록을 가리키는 경우에, 상기 에지 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하며,
    상기 에지 검출 단계에서 에지가 검출되지 않는 경우, 또는, 에지가 검출되고, 검출된 에지의 방향이 상기 대상 블록을 가리키지 않는 경우에, 상기 DC 예측 모드와 상기 복수의 방향 예측 모드 중에서 하나의 예측 모드를 선택하는, 화상 복호 방법.
  28. 청구항 16에 있어서,
    상기 에지 검출 단계는,
    상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록의 복수의 화소의 각각에 대응하는 구배 벡터를 산출하는 구배 벡터 산출 단계와,
    상기 구배 벡터 산출 단계에서 산출된 구배 벡터 중, 놈이 미리 정해진 임계치를 초과하고, 또한, 당해 구배 벡터에 직교하는 직교 벡터가 상기 대상 블록을 가리킨다는 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터가 존재하는지의 여부를 판정하는 벡터 판정 단계와,
    상기 벡터 판정 단계에서 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터가 존재한다고 판정된 경우, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터에 직교하는 직교 벡터의 방향을 에지의 방향으로 하는 에지를 검출하는 에지 방향 결정 단계를 포함하는, 화상 복호 방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 에지 방향 결정 단계에서는, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터 중 최대의 놈을 갖는 구배 벡터의 방향으로부터 상기 에지의 방향을 결정하는, 화상 복호 방법.
  30. 청구항 28에 있어서,
    상기 에지 방향 결정 단계에서는, 상기 조건을 만족하는 적어도 하나의 구배 벡터 중 적어도 하나의 구배 벡터의 방향을 평균함으로써 얻어지는 방향으로부터 상기 에지의 방향을 결정하는, 화상 복호 방법.
  31. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 장치로서,
    상기 화상 데이터를 복수의 블록으로 분할하는 분할 수단과,
    상기 복수의 블록 중의 하나인 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 수단과,
    상기 대상 블록과 상기 예측 블록의 차분을 산출하는 감산 수단과,
    상기 감산 수단에 의해 산출된 차분을 부호화하는 부호화 수단과,
    상기 부호화 수단에 의해 부호화된 차분을 복호하는 복호 수단과,
    상기 복호 수단에 의해 복호된 차분과 상기 예측 블록을 가산함으로써 복호 블록을 생성하는 가산 수단을 구비하고,
    상기 예측 수단은,
    상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출부와,
    상기 에지 검출부에 의해 검출된 에지의 방향을 따라, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성된 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 갖는, 화상 부호화 장치.
  32. 부호화된 예측 잔차를 포함하는 화상 데이터를 블록마다 복호하는 화상 복호 장치로서,
    대상 블록의 상기 예측 잔차를 복호하는 복호 수단과,
    상기 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 수단과,
    상기 예측 수단에 의해 생성된 예측 블록과, 상기 복호 단계에서 복호된 예측 잔차를 가산함으로써 복호 블록을 생성하는 가산 수단을 구비하고,
    상기 예측 수단은,
    상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출부와,
    상기 에지 검출부에 의해 검출된 에지의 방향을 따라, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성된 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 갖는, 화상 복호 장치.
  33. 청구항 31에 기재된 화상 부호화 장치와, 청구항 32에 기재된 화상 복호 장치를 구비하는, 코덱 장치.
  34. 화상 데이터를 블록마다 부호화하는 화상 부호화 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 화상 데이터를 복수의 블록으로 분할하는 분할 단계와,
    상기 복수의 블록 중의 하나인 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 단계와,
    상기 대상 블록과 상기 예측 블록의 차분을 산출하는 감산 단계와,
    상기 감산 단계에서 산출된 차분을 부호화하는 부호화 단계와,
    상기 부호화 단계에서 부호화된 차분을 복호하는 복호 단계와,
    상기 복호 단계에서 복호된 차분과 상기 예측 블록을 가산함으로써 복호 블록을 생성하는 가산 단계를 포함하고,
    상기 예측 단계는,
    상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와,
    상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향을 따라, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성된 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성 단계를 포함하는, 프로그램.
  35. 부호화된 예측 잔차를 포함하는 화상 데이터를 블록마다 복호하는 화상 복호 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    대상 블록의 상기 예측 잔차를 복호하는 복호 단계와,
    상기 대상 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하는 예측 단계와,
    상기 예측 단계에서 생성된 예측 블록과, 상기 복호 단계에서 복호된 예측 잔차를 가산함으로써 복호 블록을 생성하는 가산 단계를 포함하고,
    상기 예측 단계는,
    상기 대상 블록에 근접하는 블록에 대응하는, 앞에 생성된 복호 블록 내의 에지를 검출하는 에지 검출 단계와,
    상기 에지 검출 단계에서 검출된 에지의 방향을 따라, 상기 대상 블록에 근접하는 블록에 포함되는 화소에 대응하는, 앞에 생성된 복호 화상 데이터를 외삽 또는 내삽함으로써 상기 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성 단계를 포함하는, 프로그램.
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