(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化対象シンボルに対して，その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し，各コンテクストごとに，符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて，符号化対象シンボルの符号語を決定するコンテクスト適応エントロピー符号化方法において，
符号化対象のフレームを分割した分割領域の符号化開始時に，符号化済みのフレーム内で生成された確率分布の中から，所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する過程と，
前記選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルの符号化を開始し，前記符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで符号化を行う過程とを有し，
前記初期確率分布を選択する過程では，
指定されたフレーム数以内の符号化済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー符号化方法。
【請求項２】
請求項１記載のコンテクスト適応エントロピー符号化方法において，
前記初期確率分布を選択する過程では，
指定されたフレーム数以内の符号化済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，
選択されたフレーム内の分割領域の中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含む分割領域を選択し，
選択された分割領域内の確率分布の中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー符号化方法。
【請求項３】
符号化対象シンボルに対して，その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し，各コンテクストごとに，符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて，符号化対象シンボルを符号化した符号語を復号するコンテクスト適応エントロピー復号方法において，
復号対象のフレームを分割した分割領域の復号開始時に，復号済みのフレーム内で生成された確率分布の中から，所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する過程と，
前記選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルを符号化した符号語の復号を開始し，復号された符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで復号する過程とを有し，
前記初期確率分布を選択する過程では，
指定されたフレーム数以内の復号済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー復号方法。
【請求項４】
請求項３記載のコンテクスト適応エントロピー復号方法において，
前記初期確率分布を選択する過程では，
指定されたフレーム数以内の復号済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，
選択されたフレーム内の分割領域の中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含む分割領域を選択し，
選択された分割領域内の確率分布の中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー復号方法。
【請求項５】
符号化対象シンボルに対して，その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し，各コンテクストごとに，符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて，符号化対象シンボルの符号語を決定するコンテクスト適応エントロピー符号化装置において，
符号化対象のフレームを分割した分割領域の符号化開始時に，符号化済みのフレーム内で生成された確率分布の中から，所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する手段と，
前記選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルの符号化を開始し，前記符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで符号化を行う手段とを備え，
前記初期確率分布を選択する手段は，
指定されたフレーム数以内の符号化済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー符号化装置。
【請求項６】
符号化対象シンボルに対して，その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し，各コンテクストごとに，符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて，符号化対象シンボルを符号化した符号語を復号するコンテクスト適応エントロピー復号装置において，
復号対象のフレームを分割した分割領域の復号開始時に，復号済みのフレーム内で生成された確率分布の中から，所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する手段と，
前記選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルを符号化した符号語の復号を開始し，復号された符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで復号する手段とを備え，
前記初期確率分布を選択する手段は，
指定されたフレーム数以内の復号済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー復号装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２記載のコンテクスト適応エントロピー符号化方法を，コンピュータに実行させるためのコンテクスト適応エントロピー符号化プログラム。
【請求項８】
請求項３または請求項４記載のコンテクスト適応エントロピー復号方法を，コンピュータに実行させるためのコンテクスト適応エントロピー復号プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，高能率動画像信号符号化・復号技術，特に各コンテクストごとに符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて，符号化対象シンボルの符号語を決定するコンテクスト適応エントロピー符号化およびその復号技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，ソフトウェアベースの動画像符号化・復号処理の高速化技術として，並列化が注目されている。これは，ＣＰＵの処理能力向上の速度が鈍化し，それを補うための対策としてマルチコア化が図られてきたことが大きな要因である。また，ＨＤＴＶから４Ｋ映像，さらにＳＨＶに代表される８Ｋ映像へと映像の高解像度化が進められている。こうした高解像度映像の処理を行うためにも，並列化は不可欠な技術となっている。
【０００３】
このような符号化方式では，フレーム間・フレーム内の予測処理，コンテクスト適応  型のエントロピー符号化が並列化との親和性が低い。これらの技術は近傍情報を参照する必要があり，処理の独立性を必要とする並列化処理と相容れないためである。
【０００４】
こうした動画像符号化のフレームワークにおいて，並列化を実現する際，これまでフレーム内を分割する手法が検討されてきた。スライス（slice ）とエントロピースライス（entropy slice ；非特許文献１参照）である。両者の違いは，スライスは，全ての符号化・復号処理をスライスごとに独立に行うのに対し，エントロピースライスは，符号化・復号処理におけるエントロピー符号化・復号処理のみをエントロピースライスごとに独立に行うことである。つまり，エントロピースライスの場合，予測処理に関しては，複数のエントロピースライスを跨いで予測・参照を行うことを許容している。
【０００５】
Ｈ．２６４／ＡＶＣ等の代表的な動画像符号化方式に対応した動画像符号化装置を，図１８に示す。
【０００６】
この動画像符号化装置１００は，例えばＹ，Ｃｂ，Ｃｒが各１０ビット／チャネルのＹＣｂＣｒフォーマットの画像信号を入力する。符号化対象の画像信号が入力されると，減算器１０１では，入力画像信号（被予測信号）と，予測信号との差分が算出される。変換・量子化処理部１０４では，算出された差分信号に対して，ＤＣＴ変換等の直交変換と，その変換係数に対する量子化が行われる。量子化された変換係数は，コンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００へ出力され，また逆変換・逆量子化処理部１０５へ送られる。
【０００７】
逆変換・逆量子化処理部１０５では，量子化された変換係数に対する逆量子化および逆変換が行われ，その出力と予測信号とが加算器１０６により加算されて復号信号が求められる。復号信号に対し，インループフィルタ処理部１０７によりデブロックフィルタ等のブロックノイズを低減するフィルタ処理が施され，結果の信号が，後のイントラ予測（フレーム間予測）やインター予測（フレーム間予測）における参照信号としてフレームメモリ１０８に格納される。
【０００８】
イントラ予測処理部１０２では，他の符号化済みフレームを参照しないフレーム内予測により，予測信号が生成される。その予測方法を示す予測モード情報は，イントラ予測情報符号化部１１０によって符号化され，コンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００へ出力される。
【０００９】
一方，インター予測処理部１０３では，動き検出によって検出された動きベクトルに従って，フレームメモリ１０８に格納されている他の符号化・復号済みの信号を用いて，予測信号が生成される。その予測方法を示す予測モード情報は，インター予測情報符号化部１０９によって符号化され，コンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００へ出力される。
【００１０】
コンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００は，量子化された変換係数，動きベクトルその他の符号化情報をエントロピー符号化し，符号化ストリームを出力する。
【００１１】
図１９は，従来の代表的な動画像復号装置の構成例を示す。この動画像復号装置は，前述した動画像符号化装置１００によって符号化された符号化ストリームを入力し，入力信号をコンテクスト適応エントロピー復号処理部４００によって復号する。復号された量子化変換係数は，逆変換・逆量子化処理部３０１によって逆量子化と逆ＤＣＴ変換等の逆変換処理が行われ，変換結果の予測残差信号が加算器３０６に出力される。
【００１２】
また，コンテクスト適応エントロピー復号処理部４００で復号されたイントラ予測の予測モード情報は，イントラ予測情報格納部３０２に格納され，インター予測の予測モード情報は，インター予測情報格納部３０３に格納される。イントラ予測の場合には，イントラ予測処理部３０４により，フレーム内予測による予測信号が生成され，インター予測の場合には，インター予測処理部３０５により，フレームメモリ３０８に格納されている既に復号された復号画像を参照してフレーム間予測の予測信号が生成される。
【００１３】
イントラ予測処理部３０４またはインター予測処理部３０５が出力する予測信号は，加算器３０６に出力され，加算器３０６にて逆変換・逆量子化処理部３０１の出力である予測残差信号に加算される。加算器３０６の出力信号は，インループフィルタ処理部３０７によりデブロックフィルタ等のブロックノイズを低減するフィルタ処理が施され，結果の復号画像が出力画像信号として出力される。また，復号画像は，後のフレーム内予測復号／フレーム間予測復号における参照画像としてフレームメモリ３０８に格納される。
【００１４】
図１８に示すような動画像符号化装置１００では，量子化されたＤＣＴ係数や動きベクトルなどの各種の符号化シンボル（これをシンタックス・エレメントという）を，コンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００によりエントロピー符号化する処理が行われる。
【００１５】
また，図１９に示すような動画像復号装置３００では，動画像符号化装置１００のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００によって符号化された符号化データを，コンテクスト適応エントロピー復号処理部４００によってシンタックス・エレメントに復号する。
【００１６】
Ｈ．２６４／ＡＶＣでは，動画像符号化装置１００のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００におけるエントロピー符号化処理として，ＣＡＢＡＣ（非特許文献２参照）と呼ばれる方式が採用されている。ＣＡＢＡＣは，コンテクスト適応型の算術符号に分類される方式であり，以下の３つの処理から構成される。
（１）binarization：多値のシンタックス・エレメント（syntax element）を二値信号（syntax element/bin）へ変換する処理である。
（２）context modeling：符号化済みの二値信号に応じて，あらかじめ用意された符号化対象シンボルの確率分布を選択する処理である。この確率分布を格納したテーブルをコンテクストテーブルと呼ぶ。コンテクストテーブルは，符号化済みの二値信号を用いて，更新される。
（３）binary arithmetic coding：選択されたコンテクストテーブルを用いて，二値信号の値を二値算術符号化する処理である。
【００１７】
コンテクストテーブルには，符号化対象シンボルに対して，周辺シンボルとの条件付き発生確率が格納されている。周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストと呼び，さらにコンテクストを細分化（コンテクスト分類と呼ぶ）し，各コンテクストに応じて，適切な確率分布を付与することで，符号化効率の向上が図られる。
【００１８】
動画像符号化装置１００における従来のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部の構成例を，図２０および図２１に示す。
【００１９】
図２０のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部５００−１は，多値シンボルに対応したエントロピー符号化処理を用いる場合の例を示している。固定確率分布記憶部５１１は，予め定められた確率分布（コンテクストテーブル）を記憶する。確率分布初期化処理部５１２は，固定確率分布記憶部５１１に記憶された確率分布を読み出し，それを初期確率分布として確率分布記憶部５１３に格納する。エントロピー符号化処理部５１４は，確率分布記憶部５１３に格納された確率分布に従って，多値の符号化対象シンボルをエントロピー符号化し，結果の符号化データを出力する。確率分布更新処理部５１５は，エントロピー符号化の結果をもとに，確率分布記憶部５１３に記憶されている確率分布を更新する。
【００２０】
図２１のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部５００−２は，二値シンボルに対応したエントロピー符号化処理を用いる場合の例を示している。図２０のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部５００−１との違いは，入力された多値シンボルを二値シンボルへ変換する二値化処理部５２０が加わっている点である。前述のＣＡＢＡＣがこれに該当する。
【００２１】
図２２は，図２０に示す確率分布初期化処理部５１２（図２１の確率分布初期化処理部５２２も同様）の処理の流れを示している。ステップＳ１００では，まずフレーム内のエントロピースライス（以下，エントロピースライスをＥＳと略記する）の個数Ｓを符号化データとして書き出す。次に，ステップＳ１０１では，固定確率分布記憶部５１１に記憶された固定確率分布を指定するインデックスＪを符号化データとして書き出す。次に，ステップＳ１０２では，インデックスＪで指定された固定確率分布を固定確率分布記憶部５１１から読み込む。ステップＳ１０３では，読み込んだ固定確率分布を初期確率分布として，確率分布記憶部５１３に出力する。
【００２２】
図１９に示す動画像復号装置３００における従来のコンテクスト適応エントロピー復号処理部の構成例を，図２３および図２４に示す。
【００２３】
図２３のコンテクスト適応エントロピー復号処理部６００−１は，多値シンボルに対応したエントロピー復号処理を用いる場合の例を示している。固定確率分布記憶部６１１は，予め定められた確率分布（コンテクストテーブル）を記憶する。確率分布初期化処理部６１２は，固定確率分布記憶部６１１に記憶された確率分布を読み出し，それを初期確率分布として確率分布記憶部６１３に格納する。エントロピー復号処理部６１４は，確率分布記憶部６１３に格納された確率分布に従って，多値の符号化対象シンボルを符号化した符号化データをエントロピー復号し，復号結果の符号化対象シンボルを出力する。確率分布更新処理部６１５は，エントロピー復号の結果をもとに，確率分布記憶部６１３に記憶されている確率分布を更新する。
【００２４】
図２４のコンテクスト適応エントロピー復号処理部６００−２は，二値シンボルに対応したエントロピー復号処理を用いる場合の例を示している。図２３のコンテクスト適応エントロピー復号処理部６００−１との違いは，二値シンボルに対する復号処理の後，出力された二値シンボルを多値シンボルへ変換する多値化処理部６２６が加わっている点である。前述のＣＡＢＡＣがこれに該当する。
【００２５】
図２５は，図２３に示す確率分布初期化処理部６１２（図２４の確率分布初期化処理部６２２も同様）の処理の流れを示している。ステップＳ２００では，まず復号された情報からフレーム内のＥＳの個数Ｓを読み込む。次に，ステップＳ２０１では，固定確率分布記憶部６１１に記憶された固定確率分布を指定するインデックスＪの符号化データを復号する。次に，ステップＳ２０２では，インデックスＪで指定された固定確率分布を固定確率分布記憶部６１１から読み込む。ステップＳ２０３では，読み込んだ固定確率分布を初期確率分布として，確率分布記憶部６１３に出力する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】K. Misra, J. Zhao and A. Segall,“Entropy slices for parallel entropy coding”, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 3rd Meeting: Guangzhou, JCTVC-C256, Oct. 2010
【非特許文献２】D. Marpe, H. Schwarz, and T. Wiegand，“Context-Based Adaptive Binary Arithmetic Coding in the H.264 / AVC Video Compression Standard ”, IEEE trans. CSVT, Vol. 13, No. 7, pp. 620-636, July 2003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
エントロピースライス（ＥＳ）に基づく，フレーム内の分割を行う場合，エントロピースライス内の符号化・復号処理の開始時点で，コンテクスト適応型のエントロピー符号化は，符号化対象信号の発生確率の推定値を表す確率分布の初期化を実施する。スライスに基づく分割の場合も同様である。つまり，エントロピースライスの符号化の開始時点での確率分布の初期値は，入力画像によらず，固定されたものを用いる。処理の独立性と符号化効率はトレードオフの関係にある。このため，エントロピー符号化の独立性を許容したことで，エントロピースライス分割のない場合に比べて，符号化効率は低下する。
【００２８】
コンテクスト適応型のエントロピー符号化では，符号化処理の結果に基づき，確率分布が更新される。この更新処理により，符号化対象信号に適応していく。また，この更新処理は与えられた初期モデルを用いて開始される。符号化対象信号に適した確率分布に収束するまでの速度は，初期モデルに依存している。このため，確率分布の初期化は，符号化効率向上の観点から重要となる。
【００２９】
本発明では，エントロピースライスの符号化の開始時点での確率分布の初期値（初期確率分布）を入力画像の特性に応じて適応的に変更させる。こうした適応処理により，コンテクスト適応型のエントロピー符号化が生成する符号長を短くすることができ，符号化効率が向上するという効果が期待できる。
【００３０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって，エントロピースライスの符号化の開始時点での初期確率分布を入力画像の特性に応じて適応的に変更させ，エントロピースライスにおける処理の独立性を保持しつつ，符号化効率の向上を実現する適応エントロピー符号化方法を確立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明は，上記課題を解決するため，符号化対象シンボルに対して，その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し，各コンテクストごとに，符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて，符号化対象シンボルの符号語を決定するコンテクスト適応エントロピー符号化方法において，符号化対象のフレームを分割した分割領域の符号化開始時に，符号化済みのフレーム内で生成された確率分布の中から，所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する過程と，選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルの符号化を開始し，前記符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで符号化を行う過程とを有し，前記初期確率分布を選択する過程では，指定されたフレーム数以内の符号化済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，そのフレームの中から前記初期確率分布を選択することを特徴とする。
【００３２】
前記コンテクスト適応エントロピー符号化方法において，初期確率分布を選択する際に，予め与えられた確率分布および符号化済みのフレーム内で生成された確率分布の中から前記初期確率分布を選択する方法を用いることができる。
【００３４】
さらに，前記コンテクスト適応エントロピー符号化方法において，初期確率分布を選択する際に，指定されたフレーム数以内の符号化済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，選択されたフレーム内の分割領域の中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含む分割領域を選択し，選択された分割領域内の確率分布の中から前記初期確率分布を選択する方法を用いることができる。
【００３５】
また，本発明は，前記コンテクスト適応エントロピー符号化方法によって符号化された符号化データを復号するコンテクスト適応エントロピー復号方法において，復号対象のフレームを分割した分割領域の復号開始時に，復号済みのフレーム内で生成された確率分布の中から，所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択し，選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルを符号化した符号語の復号を開始し，復号された符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで復号することを特徴とする。
【００３６】
前記コンテクスト適応エントロピー復号方法において，初期確率分布を選択する際に，予め与えられた確率分布および復号済みのフレーム内で生成された確率分布の中から前記初期確率分布を選択する方法を用いることができる。
【００３７】
また，前記コンテクスト適応エントロピー復号方法において，初期確率分布を選択する際に，指定されたフレーム数以内の復号済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する方法を用いることができる。
【００３８】
さらに，前記コンテクスト適応エントロピー復号方法において，初期確率分布を選択する際に，指定されたフレーム数以内の復号済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し，選択されたフレーム内の分割領域の中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含む分割領域を選択し，選択された分割領域内の確率分布の中から前記初期確率分布を選択する方法を用いることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明により，フレーム間の時間相関を利用して，初期確率分布を設定することが可能となり，符号化対象シンボルに対する適応速度が向上し，符号量削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】参照確率分布の選択方法の例を説明する図である。
【図２】参照確率分布の選択方法の例を説明する図である。
【図３】参照確率分布の選択方法の例を説明する図である。
【図４】コンテクスト適応エントロピー符号化処理部の構成例を示す図である。
【図５】コンテクスト適応エントロピー符号化処理部の構成例を示す図である。
【図６】符号化時の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図７】符号化時の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図８】コンテクスト適応エントロピー復号処理部の構成例を示す図である。
【図９】コンテクスト適応エントロピー復号処理部の構成例を示す図である。
【図１０】復号時の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図１１】復号時の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図１２】他の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図１３】他の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図１４】他の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図１５】他の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図１６】他の確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図１７】ソフトウェアプログラムで実現するときのハードウェア構成例を示す図である。
【図１８】一般的な動画像符号化装置の構成例を示す図である。
【図１９】一般的な動画像復号装置の構成例を示す図である。
【図２０】従来のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部の構成例を示す図である。
【図２１】従来のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部の構成例を示す図である。
【図２２】従来のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部における確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【図２３】従来のコンテクスト適応エントロピー復号処理部の構成例を示す図である。
【図２４】従来のコンテクスト適応エントロピー復号処理部の構成例を示す図である。
【図２５】従来のコンテクスト適応エントロピー復号処理部における確率分布初期化処理部の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
最初に，本発明の実施形態における基本的な手法について説明する。
【００４２】
［参照確率分布の指定方法］
エントロピースライス（ＥＳ）ごとにコンテクスト適応型のエントロピー符号化で用いる初期確率分布として，符号化済みフレーム内のＥＳの確率分布，もしくは，予め与えられた確率分布を参照する。この参照する確率分布を参照確率分布と呼ぶ。なお，予め与える確率分布の個数は，別途，設定されるものとする。複数与えてもよいし，１つに制限してもよい。また，符号化済みフレーム内の参照確率分布の指定は，以下のように階層的に行う。参照の対象となるフレーム（確率分布参照フレームと呼ぶ）を指定し，さらに，確率分布参照フレーム内におけるＥＳ（参照ＥＳと呼ぶ）を指定し，最後に，参照ＥＳ内における参照確率分布の位置を指定する。上記の指定方法の自由度を制限することも可能である。
【００４３】
＜確率分布参照フレームの指定に関する制限＞
確率分布参照フレームは，同一のピクチャタイプに限定する。例えば，符号化対象フレームがＰピクチャの場合，確率分布参照フレームはＰピクチャに限定し，Ｉピクチャは指定の対象外とする。確率分布参照フレームの選択候補として設定可能なフレーム数は，別途，設定する。例えば，同フレーム数をＮフレームとした場合には，符号化順序に基づき，直近のＮフレーム（同一のピクチャタイプ）を確率分布参照フレームとする。Ｎ＝１とした場合には，直近のフレームのみが確率分布参照フレームとなり，確率分布参照フレームを指定する付加情報は不要となる。
【００４４】
＜参照確率分布の指定に関する制限＞
参照確率分布として格納する確率分布の個数Ｍは，別途，定められるものとする。Ｍ＝１の場合には，参照ＥＳと参照確率分布とが１対１に対応しており，参照ＥＳを指定する付加情報があれば，参照ＥＳ内の参照確率分布を指定する付加情報は不要となる。
【００４５】
Ｍ＝２の場合，以下のケースに対して対応可能となる: 
（ｉ）符号化対象の各ＥＳが参照ＥＳ内の複数の確率分布を参照確率分布の候補とする場合。
（ii）符号化対象フレーム内のＥＳごとに参照ＥＳ内の別の確率分布を参照確率分布とする場合。
【００４６】
［参照確率分布の選択方法］
以下では，各ＥＳの先頭ブロックと空間的に同じ位置にある符号化済みフレーム内のブロックを「co-locatedブロック」と呼ぶ。以下の例では，符号化済みフレームとして，現在の符号化対象フレームの直前フレームを例にとり説明しているが，これは，直前フレームに限定されるものではない。また，各ＥＳにおいて符号化順序が最後の符号化単位ブロックを最終符号化ブロックと呼ぶ。
【００４７】
＜参照確率分布の選択方法１＞
符号化器において，各ＥＳごとに，参照確率分布の選択候補の中から，予め定められたコスト関数を最小化する確率分布を当該ＥＳの参照確率分布として選択する。コスト関数の例としては，例えば以下がある。
・コスト関数の例１：各確率分布を初期確率分布として設定した場合の当該ＥＳ符号化終了時の発生符号量。
・コスト関数の例２：各確率分布を初期確率分布として設定した場合の当該ＥＳの指定位置の符号化処理終了時の発生符号量。指定位置としては，符号化の単位となるブロックの個数，もしくは同ブロックに対するラスタ走査時の走査線数で指定することが可能である。
【００４８】
＜参照確率分布の選択方法２＞
各ＥＳの参照確率として，直前フレームにおいてco-locatedブロックを含むＥＳの符号化終了時に保持される確率テーブルを用いる。なお，本方法は，確率テーブルの参照位置を選択するための付加情報は不要である。
【００４９】
図１に２つの例を示す。同図では，各フレームは２４個の符号化単位のブロックを有し，さらに，各フレームが２つのＥＳ（ＥＳ＃１とＥＳ＃２）に分割された場合の例を示している。Ｆｒａｍｅ  ｔ＋１が現在の符号化対象フレームであり，Ｆｒａｍｅ  ｔが符号化済みの直前フレームである（以下，同様）。
【００５０】
図１（Ａ）の例では，各ＥＳは，１２個の符号化単位のブロックから構成されている。直前フレームのＡの位置のブロックが，ＥＳ＃１の参照に用いる位置であり，直前フレームのＢの位置のブロックが，ＥＳ＃２の参照に用いる位置である。なお，各ＥＳのブロック数が一定である必要はない。図１（Ｂ）は，直前フレームのＥＳ＃１，ＥＳ＃２が各々，１０個，１４個の符号化単位のブロックから構成される例を示している。
【００５１】
＜参照確率分布の選択方法３＞
直前フレームにおいてco-locatedブロックと空間的に最近接の位置にある最終符号化ブロックを含むＥＳに対し，そのＥＳの符号化終了時に保持される確率テーブルを符号化対象フレームの各ＥＳの参照確率として用いる。なお，本方法は，予め定められた位置を選択する方法であり，確率テーブルの参照位置を選択するための付加情報は不要である。
【００５２】
図２に例を示す。ＥＳ＃２の参照確率としては，Ａの位置の符号化単位ブロック（ブロックＡ）の符号化終了時に保持される確率テーブルを用いる。これは，ブロックＡがＥＳ＃２の先頭ブロックに対して空間的に最近接のブロックであり，エントロピー符号化の対象となる信号の統計的性質が類似しているためである。
【００５３】
なお，こうした統計的性質の類似性を仮定できるのは，ＥＳがエントロピー符号化以外の処理に対しては，制約を課していないためである。一方，スライス（slice ）による分割の場合，フレーム間・フレーム内予測処理がスライス内で独立に行われる。このため，ＥＳ＃２の先頭ブロックを含む先頭ラインでは，予測処理において，直上のブロックの情報が参照できず，参照先を限定した予測処理が行われる。このため，予測処理によって得られる予測誤差は，ブロックＡの最終ラインで生成されるものとは，大きく異なる可能性が高い。この結果，ブロックＡとＥＳ＃２の先頭ブロックとの間で，エントロピー符号化の対象となる信号（各種の予測誤差）の統計的性質が類似する状況は発生しにくい。
【００５４】
＜参照確率分布の選択方法４＞
直前フレームにおいて参照する確率テーブルを１つに制限せずに，複数の確率テーブルを参照し，その加重和をとるアプローチである。
【００５５】
空間的に最近接の位置に位置する最終符号化ブロックを含むＥＳに対し，そのＥＳの符号化終了時に保持される確率テーブルを符号化対象フレームの各ＥＳの参照確率として用いる場合，空間的な距離が等しい最終ブロックが複数存在する場合もある。
【００５６】
その例を図３（Ａ）に示す。この場合，符号化対象フレームのＥＳ＃２の参照確率としては，Ｂの位置の最終符号化ブロックの符号化終了時に保持される確率テーブルとＣの位置の最終符号化ブロックの符号化終了時に保持される確率テーブルの平均値を用いる。この方法は，各ＥＳの符号化単位ブロック数が一定でない場合も同様に適用可能である。その例を図３（Ｂ）に示す。
【００５７】
さらに，上記を一般化すると，参照する確率テーブルの算出方法は以下となる。co-locatedブロックと最終符号化ブロックの距離に基づき重みを設定し，設定した重みを各最終符号化ブロック終了時の確率テーブルに乗じて，重み付けられた確率テーブルの和を用いる。その例を図３（Ｃ）に示す。ここで，距離としてcity block distance を用いる場合，co-locatedブロックとＡの位置の最終符号化ブロックの距離は３であり，co-locatedブロックとＢの位置の最終符号化ブロックの距離は１である。この距離を用いて，符号化対象フレームのＥＳ＃２の参照確率としては，Ａの位置の最終符号化ブロックの符号化終了時に保持される確率テーブルに１／４を乗じ，Ｂの位置の最終符号化ブロックの符号化終了時に保持される確率テーブルに３／４を乗じて，両者を加算した値を用いる。なお，上記のcity block distance とは，上下または左右に隣り合うブロック間の距離を１としてカウントした距離である。
【００５８】
本方法は，予め定められた位置を選択する方法であり，確率テーブルの参照位置を選択するための付加情報は不要である。
【００５９】
＜参照確率分布の選択方法５＞
上記の参照確率分布の選択方法は，主に動的参照確率分布の選択方法であるが，以上の処理により選択した動的参照確率分布と予め定められた固定参照確率分布とから最終的に初期確率分布として設定する参照確率分布を選択してもよい。例えば，選択方法２〜４により動的参照確率分布を選択した後，その選択した動的参照確率分布に最も類似した固定参照確率分布を同定し，それを初期確率分布として設定するような方法を用いてもよい。
【００６０】
また，選択方法４と同様の処理によってＡ個の動的参照確率分布を選択し，それぞれの動的参照確率分布に類似した固定参照確率分布を同定して，それらを動的参照確率分布の選択時に算出した距離により重み付け平均した値を初期確率分布として設定するような方法を用いてもよい。このように固定参照確率分布を利用するのは，初期確率分布の基準とする確率分布の種類数の増加を抑えるためである。
【００６１】
以上の各ＥＳに対する初期確率分布の選択処理は，ＥＳごとに独立に実行可能であり，ＥＳにおけるコンテクスト適応型のエントロピー符号化処理の並列化を阻害するものではない。
【００６２】
［参照確率分布を示す情報の格納方法］
まず，予め定められた単位で，フレーム内のＥＳの個数Ｓを格納する。予め定められた単位の例としては，シーケンス，フレームである。ついで，別途，予め定められた単位で，予め与えられた確率分布の個数Ｌ，確率分布参照フレームの選択候補Ｎ，参照ＥＳ内に参照確率分布として格納する確率分布の個数Ｍを格納する。予め定められた単位の例としては，シーケンス，フレーム，ＥＳである。
【００６３】
次に，符号化済みフレーム内のＥＳの動的参照確率分布，予め与えられた固定参照確率分布のいずれを参照するのかを表す情報を格納する。予め与えられた固定参照確率分布を参照する場合には，各確率分布を指定するインデックスを表す情報を格納する。一方，符号化済みフレーム内のＥＳの動的参照確率分布を参照する場合には，確率分布参照フレーム，参照ＥＳ，参照確率分布を指定するインデックスを格納する。ただし，確率分布参照フレームの個数が１つの場合（Ｎ＝１），確率分布参照フレームを指定するインデックスの格納は省略できる。また，参照ＥＳ内に参照確率分布として格納する確率分布の個数が１つの場合（Ｍ＝１）も，参照確率分布を指定するインデックスの格納は省略できる。
【００６４】
［参照確率分布を用いた復号方法］
まず，予め定められた単位で，フレーム内のＥＳの個数Ｓを復号する。予め定められた単位の例としては，シーケンス，フレームである。ついで，別途，予め定められた単位で，予め与えられた確率分布の個数Ｌ，確率分布参照フレームの選択候補Ｎ，参照ＥＳ内に参照確率分布として格納する確率分布の個数Ｍを復号する。予め定められた単位の例としては，シーケンス，フレーム，ＥＳである。
【００６５】
次に，復号済みフレーム内のＥＳの動的参照確率分布，予め与えられた固定参照確率分布のいずれを参照するのかを表す情報を復号する。予め与えられた固定参照確率分布を参照する場合には，各確率分布を指定するインデックスを表す情報を復号する。一方，復号済みフレーム内のＥＳの動的参照確率分布を参照する場合には，確率分布参照フレーム，参照ＥＳ，参照確率分布を指定するインデックスを復号する。ただし，確率分布参照フレームの個数が１つの場合（Ｎ＝１），確率分布参照フレームを指定するインデックスの復号は省略できる。また，参照ＥＳ内に参照確率分布として格納する確率分布の個数が１つの場合（Ｍ＝１）も，参照確率分布を指定するインデックスの復号は省略できる。
【００６６】
前記の復号されたインデックスで指定される参照確率分布を初期確率分布として読み込む。読み込まれた初期確率分布を用いて，ＥＳのコンテクスト適応型のエントロピー復号処理を開始する。なお，各ＥＳに対する初期確率分布の参照処理は，ＥＳごとに独立に実行可能であり，ＥＳにおけるコンテクスト適応型のエントロピー復号処理の並列化を阻害するものではない。
【００６７】
［実施例］
本実施形態は，動画像符号化装置におけるコンテクスト適応エントロピー符号化処理部（図１８のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００），動画像復号装置におけるコンテクスト適応エントロピー復号処理部（図１９のコンテクスト適応エントロピー復号処理部４００）に関する改善を行う。コンテクスト適応エントロピー符号化処理・コンテクスト適応エントロピー復号処理の例としては，Ｈ．２６４におけるＣＡＢＡＣを挙げることができる。ただし，本発明の対象は，ＣＡＢＡＣに限定したものではなく，コンテクスト適応エントロピー符号化処理・コンテクスト適応エントロピー復号処理であれば，同様に適用可能である。
【００６８】
［コンテクスト適応エントロピー符号化処理］
まず，符号化処理について説明する。本実施例のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部の構成例を，図４および図５に示す。
【００６９】
図４のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００−１は，多値シンボルに対応したエントロピー符号化処理を用いる場合の例を示している。固定参照確率分布記憶部２１１は，予め定められた確率分布（コンテクストテーブル）を記憶する。確率分布初期化処理部２１２は，参照確率分布記憶部２１６または固定参照確率分布記憶部２１１に記憶された確率分布から初期確率分布として用いる確率分布を選択し，選択した初期確率分布を確率分布記憶部２１３に格納する。エントロピー符号化処理部２１４は，確率分布記憶部２１３に格納された確率分布に従って，多値の符号化対象シンボルをエントロピー符号化し，結果の符号化データを出力する。確率分布更新処理部２１５は，エントロピー符号化の結果をもとに，確率分布記憶部２１３に記憶されている確率分布を更新する。また，エントロピー符号化処理部２１４で用いられた確率分布は，以降の符号化対象フレームにおけるＥＳの符号化開始時に参照するために，参照確率分布記憶部２１６に記憶する。
【００７０】
図５のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００−２は，二値シンボルに対応したエントロピー符号化処理を用いる場合の例を示している。図４のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部２００−１との違いは，入力された多値シンボルを二値シンボルへ変換する二値化処理部２２０が加わっている点である。Ｈ．２６４／ＡＶＣにて採用されているＣＡＢＡＣがこれに該当する。
【００７１】
図６は，図４に示す確率分布初期化処理部２１２（図５の確率分布初期化処理部２２２も同様）の処理の流れを示している。ここでは，コスト関数に従ってコストを算出することにより，初期確率分布として用いる参照確率分布を選択する例について説明する。
【００７２】
ステップＳ１０では，まずフレーム内のエントロピースライスＥＳの個数Ｓを符号化データとして書き出す。次に，ステップＳ１１では，固定参照確率分布記憶部２１１に記憶された固定参照確率分布の個数Ｌ，確率分布参照フレームの選択候補数Ｎ，参照ＥＳ内の参照確率分布の個数Ｍを，符号化データとして書き出す。
【００７３】
次に，ステップＳ１２では，固定参照確率分布を含む参照確率分布の全候補の中からコスト関数を最小化するものを見つける。例えば，参照確率分布の全候補のそれぞれを初期確率分布とする確率分布を用いて，符号化対象ＥＳ内の所定の個数のブロックについてエントロピー符号化を試み，符号化処理終了時の発生符号量が最も少ないものを初期確率分布として選択する。
【００７４】
ステップＳ１３では，初期確率分布として選択した確率分布が，固定参照確率分布であるか確率分布参照フレームの動的参照確率分布であるかを判定する。固定参照確率分布の場合には，ステップＳ１４へ進み，そうでない場合には，図７のステップＳ２０へ進む。
【００７５】
ステップＳ１４では，固定参照確率分布を指定するインデックスＪを符号化データとして書き出す。続いてステップＳ１５では，インデックスＪで指定された固定参照確率分布を初期確率分布として設定するため固定参照確率分布記憶部２１１から読み込む。ステップＳ１６では，読み込んだ初期確率分布を確率分布記憶部２１３に出力する。
【００７６】
固定参照確率分布ではなく，確率分布参照フレームの動的参照確率分布を用いる場合，ステップＳ２０へ進み，設定された確率分布参照フレームの選択候補数Ｎが１より大きいかどうかを判定する。Ｎが２以上の場合，ステップＳ２１へ進み，Ｎが１の場合，ステップＳ２３へ進む。
【００７７】
ステップＳ２１では，確率分布参照フレームを指定するインデックスｎを符号化データとして書き出し，続いてステップＳ２２では，インデックスｎで指定されたフレームを確率分布参照フレームとする。その後，ステップＳ２４へ進む。
【００７８】
Ｎ＝１の場合，ステップＳ２３において，直近の同一ピクチャタイプのフレームを確率分布参照フレームとする。
【００７９】
ステップＳ２４では，確率分布参照フレーム内の参照ＥＳを指定するインデックスｋを符号化データとして書き出す。ステップＳ２５では，インデックスｋで指定されたＥＳを参照ＥＳとする。
【００８０】
次に，ステップＳ２６では，設定された参照ＥＳ内の参照確率分布の個数Ｍが１より大きいかどうかを判定する。Ｍが２以上の場合，ステップＳ２７へ進み，Ｍが１の場合，ステップＳ２９へ進む。
【００８１】
ステップＳ２７では，参照ＥＳの参照確率分布を指定するインデックスｍを符号化データとして書き出し，続いてステップＳ２８では，インデックスｍで指定された参照確率分布を，初期確率分布として参照確率分布記憶部２１６から読み込む。その後，ステップＳ１６へ進む。
【００８２】
Ｍ＝１の場合，ステップＳ２９では，参照ＥＳ内の参照確率分布を初期確率分布として参照確率分布記憶部２１６から読み込む。その後，ステップＳ１６へ進む。
【００８３】
［コンテクスト適応エントロピー復号処理］
次に，復号処理について説明する。本実施例のコンテクスト適応エントロピー復号処理部の構成例を，図８および図９に示す。
【００８４】
図８のコンテクスト適応エントロピー復号処理部４００−１は，多値シンボルに対応したエントロピー復号処理を用いる場合の例を示している。固定参照確率分布記憶部４１１は，予め定められた確率分布（コンテクストテーブル）を記憶する。確率分布初期化処理部４１２は，参照確率分布記憶部４１６または固定参照確率分布記憶部４１１に記憶された確率分布から初期確率分布として用いる確率分布を選択し，選択した初期確率分布を確率分布記憶部４１３に格納する。
【００８５】
エントロピー復号処理部４１４は，確率分布記憶部４１３に格納された確率分布に従って，多値の符号化対象シンボルを符号化した符号化データをエントロピー復号し，復号結果の符号化対象シンボルを出力する。確率分布更新処理部４１５は，エントロピー復号の結果をもとに，確率分布記憶部４１３に記憶されている確率分布を更新する。また，エントロピー復号処理部４１４で用いられた確率分布は，以降の復号対象フレームにおけるＥＳの復号開始時に参照するために，参照確率分布記憶部４１６に記憶する。
【００８６】
図９のコンテクスト適応エントロピー復号処理部４００−２は，二値シンボルに対応したエントロピー復号処理を用いる場合の例を示している。図８のコンテクスト適応エントロピー復号処理部４００−１との違いは，二値シンボルに対する復号処理の後，出力された二値シンボルを多値シンボルへ変換する多値化処理部４２７が加わっている点である。Ｈ．２６４／ＡＶＣにて採用されているＣＡＢＡＣがこれに該当する。
【００８７】
図１０および図１１は，図８に示す確率分布初期化処理部４１２（図９の確率分布初期化処理部４２２も同様）の処理の流れを示している。ステップＳ３０では，まず復号された情報からフレーム内のＥＳの個数Ｓを読み込む。次に，ステップＳ３１では，復号された情報から，固定参照確率分布記憶部４１１に記憶された固定参照確率分布の個数Ｌ，確率分布参照フレームの選択候補数Ｎ，参照ＥＳ内の参照確率分布の個数Ｍを読み込む。
【００８８】
次に，ステップＳ３２では，エントロピー復号の初期確率分布として固定参照確率分布を用いるかどうかを，復号された情報から判定する。固定参照確率分布を用いる場合，ステップＳ３３へ進み，確率分布参照フレームの動的参照確率分布を用いる場合，図１１のステップＳ４０へ進む。
【００８９】
ステップＳ３３では，固定参照確率分布を指定するインデックスＪを復号する。続いてステップＳ３４では，インデックスＪで指定された固定参照確率分布を，固定参照確率分布記憶部４１１から初期確率分布として読み込む。ステップＳ３５では，読み込んだ初期確率分布を確率分布記憶部４１３に出力する。
【００９０】
確率分布参照フレームの動的参照確率フレームを用いる場合，ステップＳ４０では，復号情報から得た確率分布参照フレームの選択候補数Ｎが１より大きいかどうかを判定する。Ｎが２以上の場合，ステップＳ４１へ進み，Ｎが１の場合，ステップＳ４３へ進む。
【００９１】
ステップＳ４１では，確率分布参照フレームを指定するインデックスｎを復号する。続いてステップＳ４２では，インデックスｎで指定されたフレームを確率分布参照フレームとして同定する。その後，ステップＳ４４へ進む。
【００９２】
Ｎ＝１の場合，ステップＳ４３において，直近の同一ピクチャタイプのフレームを確率分布参照フレームとする。なお，Ｎ＝１の場合に，上述したステップＳ４０の判定処理を省略して，ステップＳ４３の処理をステップＳ４１，Ｓ４２によって行うようなこともできる。
【００９３】
ステップＳ４４では，確率分布参照フレーム内の参照ＥＳを指定するインデックスｋを復号し，そのインデックスｋで指定された参照ＥＳを同定する。
【００９４】
次に，ステップＳ４５では，復号情報から得た参照ＥＳ内の参照確率分布の個数Ｍが１より大きいかどうかを判定する。Ｍが２以上の場合，ステップＳ４６へ進み，Ｍが１の場合，ステップＳ４８へ進む。
【００９５】
ステップＳ４６では，参照ＥＳの参照確率分布を指定するインデックスｍを復号する。続いてステップＳ４７では，インデックスｍで指定された参照確率分布を，初期確率分布として参照確率分布記憶部４１６から読み込む。その後，ステップＳ３５へ進む。
【００９６】
Ｍ＝１の場合，ステップＳ４８では，参照ＥＳ内の参照確率分布を初期確率分布として参照確率分布記憶部４１６から読み込む。その後，ステップＳ３５へ進む。
【００９７】
以上の例では，参照確率分布の選択方法として，発生符号量のコスト関数を最小化する確率分布を選択する方法（選択方法１の例）について述べたが，次に，他の選択方法２〜５を用いた例について説明する。主に，符号化時における確率分布初期化処理部の処理の例を説明するが，復号時における確率分布初期化処理部の処理もまったく同様な処理となる。
【００９８】
図１２は，図４に示す確率分布初期化処理部２１２（図５の確率分布初期化処理部２２２も同様）が，参照確率分布の選択方法２を用いる場合の処理の流れを示している。この例では，各ＥＳの参照確率として，直前フレームにおいてco-locatedブロックを含むＥＳの符号化終了時に保持される確率テーブルを用いる。
【００９９】
まず，ステップＳ５０では，直近の同一ピクチャタイプのフレームを確率分布参照フレームとする。次に，ステップＳ５１では，確率分布参照フレーム内の各参照ＥＳの先頭符号化ブロックおよび最終符号化ブロックのフレーム内における空間位置を求める。
【０１００】
該空間位置は，フレーム内における該ブロックの位置を同定するための情報であり，例えば，ブロックの左上角の座標値，および，水平・垂直方向の辺長である。なお，ブロックサイズが固定されている場合には，ブロックの左上角の座標値のみで十分である。以下では，説明を簡単にするため，ブロックサイズが固定されている場合を例にとり，説明を行う。
【０１０１】
ステップＳ５２では，現在符号化対象となっている当該フレーム内の当該ＥＳの先頭ブロックに対して，フレーム内の空間位置を読み込む。ステップＳ５３では，ステップＳ５１，Ｓ５２で得た空間位置から，当該フレーム内の当該ＥＳを含む参照ＥＳを同定する。ステップＳ５４では，参照ＥＳ内の最終符号化ブロックの符号化終了時における参照確率分布を，初期確率分布として出力する。
【０１０２】
図１３は，図４に示す確率分布初期化処理部２１２（図５の確率分布初期化処理部２２２も同様）が，参照確率分布の選択方法３を用いる場合の処理の流れを示している。この例では，直前フレームにおいてco-locatedブロックと空間的に最近接の位置にある最終符号化ブロックを含むＥＳに対し，そのＥＳの符号化終了時に保持される確率テーブルを符号化対象フレームの各ＥＳの参照確率として用いる。
【０１０３】
まず，ステップＳ６０では，直近の同一ピクチャタイプのフレームを確率分布参照フレームとする。次に，ステップＳ６１では，確率分布参照フレーム内の各参照ＥＳの最終符号化ブロックに対して，フレーム内の空間位置Ｒ（ｉ）＝（ｒｘ（ｉ），ｒｙ（ｉ））（ｉ＝０，…，Ａ−１）を求める。ここで，Ｒ（ｉ）は，ブロックの左上角の座標値であり，ｒｘ（ｉ）およびｒｙ（ｉ）は，各々，座標値の水平成分，垂直成分を表す。Ａは確率分布参照フレーム内の参照ＥＳの個数である。
【０１０４】
続いて，ステップＳ６２では，現在符号化対象となっている当該フレーム内の当該ＥＳの先頭ブロックに対して，当該フレーム内の空間位置Ｃ＝（ｃｘ，ｃｙ）を読み込む。ステップＳ６３では，当該ＥＳの先頭ブロックの空間位置Ｃとの距離が最小となるＲ（ｉ）を求め，そのインデックスｉの指すＥＳを参照ＥＳとする。ステップＳ６４では，参照ＥＳ内の最終符号化ブロックの符号化終了時における参照確率分布を，初期確率分布として出力する。
【０１０５】
図１４は，図４に示す確率分布初期化処理部２１２（図５の確率分布初期化処理部２２２も同様）が，参照確率分布の選択方法４を用いる場合の処理の流れを示している。この例では，直前フレームにおいて参照する確率テーブルを１つに制限せずに，複数の確率テーブルを参照し，その加重和をとって初期確率分布とする。
【０１０６】
まず，ステップＳ７０では，直近の同一ピクチャタイプのフレームを確率分布参照フレームとする。次に，ステップＳ７１では，確率分布参照フレーム内の各参照ＥＳの最終符号化ブロックに対して，フレームの空間位置Ｒ（ｉ）＝（ｒｘ（ｉ），ｒｙ（ｉ））（ｉ＝０，…，Ａ−１）を求める。Ａは確率分布参照フレーム内の参照ＥＳの個数である。続いて，ステップＳ７２では，現在符号化対象となっている当該フレーム内の当該ＥＳの先頭ブロックに対して，当該フレーム内の空間位置Ｃ＝（ｃｘ，ｃｙ）を読み込む。ステップＳ７３では，当該ＥＳの先頭ブロックの空間位置Ｃとの距離が最小となるＲ（ｉ* ）を求め，対応する距離の値を重み係数として，レジスタＬに格納し，インデックスｉ* の指すＥＳを参照ＥＳとする。ステップＳ７４では，Ｃとの距離が，Ｒ（ｉ* ）に次いで最小となるＲ（ｊ* ）を求め，対応する距離の値を重み係数として，レジスタＬ′に格納し，インデックスｊ* の指すＥＳを参照ＥＳとする。ステップＳ７５では，参照ＥＳとして指定された全てのＥＳにおいて，参照ＥＳ内の最終符号化ブロックの符号化終了時における参照確率分布を読み込む。最後に，ステップＳ７６では，確率分布の要素を，前記重み係数に基づき重み付けし，全確率分布の加重和を求め，初期確率分布として出力する。
【０１０７】
図１５は，図４に示す確率分布初期化処理部２１２（図５の確率分布初期化処理部２２２も同様）が，参照確率分布の選択方法５を用いる場合の処理の流れを示している。この例では，選択方法２〜４によって選択した動的参照確率分布に最も類似した固定参照確率分布を，初期確率分布として出力する。
【０１０８】
まず，ステップＳ８０では，フレーム内のＥＳの個数Ｓを符号化データとして書き出す。次に，ステップＳ８１では，参照確率分布の選択方法２〜４（図１２，図１３または図１４の処理）により求まる確率分布を出力する。ステップＳ８２では，予め設定された固定参照確率分布を固定参照確率分布記憶部２１１から読み込む。最後に，ステップＳ８３では，ステップＳ８１で出力した確率分布と最も類似した固定参照確率分布を同定し，その固定参照確率分布を初期確率分布として出力する。
【０１０９】
図１６は，図４に示す確率分布初期化処理部２１２（図５の確率分布初期化処理部２２２も同様）が，参照確率分布の選択方法５の他の例を用いる場合の処理の流れを示している。この例では，選択方法４によって選択した動的参照確率分布に最も類似した固定参照確率分布の加重和を算出して，初期確率分布として出力する。
【０１１０】
まず，ステップＳ９０では，フレーム内のＥＳの個数Ｓを符号化データとして書き出す。次に，ステップＳ９１では，参照確率分布の選択方法４（図１４のステップＳ７０〜Ｓ７５の処理）により求まる確率分布の個数Ｂ，Ｂ個の確率分布，および各確率分布に割り当てられた重み係数を出力する。ステップＳ９２では，予め設定された固定参照確率分布を固定参照確率分布記憶部２１１から読み込む。
【０１１１】
次に，ステップＳ９３〜Ｓ９６間の処理を，Ｂ個の確率分布のそれぞれについて繰り返す。ステップＳ９４では，各確率分布と最も類似した固定参照確率分布を同定する。ステップＳ９５では，各確率分布に対して割り当てられた重み係数に基づき，固定参照確率分布を重み付けする。以上の処理をＡ個の確率分布について繰り返したならば（ステップＳ９６），最後に，ステップＳ９７により，重み付け後の固定参照確率分布の平均値を求め，それを初期確率分布として出力する。
【０１１２】
図８のコンテクスト適応エントロピー復号処理部４００−１における確率分布初期化処理部４１２または図９のコンテクスト適応エントロピー復号処理部４００−２における確率分布初期化処理部４２２においても，同様に初期確率分布を設定することができる。
【０１１３】
以上のコンテクスト適応エントロピー符号化および復号の処理は，コンピュータとソフトウェアプログラムとによって実現することができ，そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することも，ネットワークを通して提供することも可能である。
【０１１４】
図１７に，本システムをソフトウェアプログラムを用いて実現する場合のハードウェア構成例を示す。本システムは，プログラムを実行する１または複数のＣＰＵ１０と，ＣＰＵ１０がアクセスするプログラムやデータが格納されるＲＡＭ等のメモリ１１と，カメラ等からの符号化対象の画像信号を入力する画像信号入力部１２（ディスク装置等による画像信号を記憶する記憶部でもよい）と，ＣＰＵ１０に実行させるソフトウェアプログラムであるＨ．２６４に代表されるような動画像符号化プログラム１４が格納されたプログラム記憶装置１３と，ＣＰＵ１０がメモリ１１にロードされた動画像符号化プログラム１４を実行することにより生成された符号化ストリームを，例えばネットワークを介して出力する符号化ストリーム出力部１６（ディスク装置等による符号化ストリームを記憶する記憶部でもよい）とが，バスで接続された構成になっている。
【０１１５】
特に，本実施例に係るコンテクスト適応エントロピー符号化をＣＰＵ１０に実行させるためのコンテクスト適応エントロピー符号化プログラム１５は，動画像符号化プログラム１４の一部として，または動画像符号化プログラム１４とは別に，プログラム記憶装置１３に格納され，符号化時にはメモリ１１にロードされて実行される。
【０１１６】
本実施例に係るコンテクスト適応エントロピー復号方法をソフトウェアプログラムによって実現する場合にも，同様なハードウェア構成を用いて実現することが可能である。
【０１１７】
以上のハードウェア構成は一例であり，図１７に示すものに限定されず，本発明を実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
２００−１，２００−２  コンテクスト適応エントロピー符号化処理部
４００−１，４００−２  コンテクスト適応エントロピー復号処理部
２２０  二値化処理部
２１１，２２１，４１１，４２１  固定参照確率分布記憶部
２１２，２２２，４１２，４２２  確率分布初期化処理部
２１３，２２３，４１３，４２３  確率分布記憶部
２１４，２２４  エントロピー符号化処理部
２１５，２２５，４１５，４２５  確率分布更新処理部
２１６，２２６，４１６，４２６  参照確率分布記憶部
４１４，４２４  エントロピー復号処理部
４２７  多値化処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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