[发明专利]视频编码方法、视频解码方法、视频编码装置、视频解码装置以及它们的程序

说明书

技术领域

本发明涉及谋求使用小数精度的运动补偿型帧间预测的视频编码中的内插滤波器的性能改善并且改善编码效率的视频编码、解码技术。

本申请基于2010年9月30日向日本申请的特愿2010–220560号要求优先权，并在此引用其内容。

背景技术

在视频编码中，在不同的帧间执行预测的帧间预测（运动补偿）编码中，参照已经进行了解码的帧，以使预测误差能量等为最小的方式求取运动矢量，对其残差信号进行正交变换，实施量化，经熵（entropy）编码变成二进制数据。为了提高编码效率，预测误差能量的降低是不可缺少的，要求预测精度更高的预测方式。

在视频编码标准方式中导入有很多用于提高帧间预测的精度的工具（tool）。例如，在H.264/AVC中，在最近的帧中存在遮挡（occlusion）的情况下，参照在时间上稍微离开的帧更能降低预测误差能量，因此能够参照多个帧。将本工具称为多个参照帧预测。

此外，为了也能应对复杂的形状的运动，除了16×16和8×8以外，还能像16×8、8×16、8×4、4×8、4×4那样对块大小（block size）细致地进行分割。将本工具称为可变块大小预测。

与它们同样地，根据参照帧的整数精度像素使用6抽头（tap）的滤波器对1/2精度的像素进行内插，进而利用该像素以线性内插生成1/4精度的像素。由此，对于小数精度的运动，预测变得准确。将本工具称为1/4像素精度预测。在本说明书中，“小数精度”是指以比像素间隔的整数倍高精度的小数像素单位配置运动矢量、或者将运动矢量配置在整数倍的位置。例如，将对各像素间隔进行二等分的位置称为1/2精度，将对各像素间隔进行三等分的位置称为1/3精度。

面向编码效率比H. 264/AVC高的下一代视频编码标准方式的制定，在国际标准化组织ISO/IEC“MPEG”（International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission “Moving Picture Experts Group”：国际标准化组织/国际电工委员会“运动图像专家组”）、ITU–T“VCEG”（International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector “Video Coding Experts Group”：国际电信联盟电信标准化部门“视频编码专家组”）中，目前从世界各国收集了各种提案。其中，特别是与帧间预测（运动补偿）相关联的提案完成得较多，在VCEG主导制作的面向下一代视频编码软件（以下，KTA（Key Technical Area：关键技术领域）软件）中采用了削减运动矢量的码量的工具、将块大小扩展到16×16以上的工具。

特别是，使小数精度像素的内插滤波器系数自适应地变化的工具被称为自适应内插滤波器，在大致全部的图像中有效果，最初在KTA软件中被采用。在对MPEG和VCEG共同推进的下一代视频编码标准制定用的组JCT–VC（Joint Collaborative Team on Video Coding：视频编码联合协作小组）发布的下一代视频编码测试模型的征集（Call for Proposal）的投稿中也很多采用了本技术。

此外，除了自适应内插滤波器以外，还提出了准备多个固定内插滤波器系数的组，从其中选择最佳的组执行内插的固定内插滤波器的改善方法，将它们导入到JCT–VC的暂定测试模型TMuC（Test Model under Consideration）之中。因为上述的内插滤波器的改善方法对编码效率提高的贡献高，所以与效果同样好的环内（in-loop）滤波器、块大小扩展（使用以往的16×16大小以上的例如32×32、64×64的方法）并列为非常受期待的领域之一。

[固定的内插]

在H. 264/AVC 中，如图14所示，在1/2像素位置的内插时，使用成为对象的内插像素的左右各3点共计6个整数像素进行内插。对于垂直方向，使用上下各3点共计6个整数像素进行内插。滤波器系数分别为[（1、-5、20、20、-5、1）/32]。在对1/2像素位置进行了内插之后，使用[1/2、1/2]的平均值滤波器对1/4像素位置进行内插。因为需要一次对全部1/2像素位置进行内插并求取，所以计算复杂度高，但是能实现性能高的内插，导致编码效率提高。以上的固定的内插滤波器的细节在非专利文献1、非专利文献2中示出。