(57)【要約】  画像符号化方法は、符号化単位（ＣＵ）ごとに、入力画像信号（１０１）から予測信号（１８１）を減算することで予測誤差信号（１１１）を生成する減算ステップと、変換単位（ＴＵ）ごとに、予測誤差信号（１１１）を直交変換及び量子化することで量子化係数（１３１）を生成する変換量子化ステップと、複数の変換単位（ＴＵ）の構成を示す管理情報及び量子化係数（１３１）を一つの木構造で符号化する符号化ステップとを含み、複数の変換単位（ＴＵ）の各々は、木構造のリーフノードの各々に対応し、符号化ステップでは、リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する管理情報及び量子化係数（１３１）を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号（１９１）を生成する。
2013088687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号を複数の符号化単位に分割し、前記符号化単位ごとに、前記入力画像信号から予測信号を減算することで予測誤差信号を生成する減算ステップと、
前記符号化単位を複数の変換単位に分割し、前記変換単位ごとに、前記予測誤差信号を直交変換及び量子化することで量子化係数を生成する変換量子化ステップと、
前記複数の変換単位の構成を示す管理情報及び前記量子化係数を一つの木構造で符号化する符号化ステップとを含み、
前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードの各々に対応し、
前記符号化ステップでは、前記リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する前記管理情報及び前記量子化係数を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号を生成する
画像符号化方法。
【請求項２】
前記管理情報は、前記木構造の各ノードに対応し、かつ当該ノードに対応する変換単位をさらに分割するか否かを示す分割情報を含む
請求項１記載の画像符号化方法。
【請求項３】
前記管理情報は、前記木構造の少なくとも一つのノードに対応し、かつ当該ノードに対応する量子化係数の有無を示す第１フラグを含む
請求項２記載の画像符号化方法。
【請求項４】
前記符号化ステップでは、
上位レベルの第１フラグ、及び、同一レベルの他のノードの第１フラグの少なくとも一つを用いて、処理対象のノードの第１フラグの値が一意に決定できるか否かを判定し、
前記処理対象のノードの前記第１フラグの値が一意に決定できる場合、当該第１フラグを符号化しない
請求項３記載の画像符号化方法。
【請求項５】
前記符号化ステップでは、差分量子化幅を、前記木構造のリーフノードにおいて符号化し、符号化された差分量子化幅を、前記符号化信号の当該リーフノードに対応する位置に配置し、
前記差分量子化幅は、前記変換量子化ステップにおいて、直前に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位に用いられる量子化幅との差分を示す
請求項３記載の画像符号化方法。
【請求項６】
前記符号化ステップでは、差分量子化幅を、前記木構造のルートにおいて符号化し、符号化された差分量子化幅を、前記符号化信号の当該ルートに対応する位置に配置し、
前記差分量子化幅は、前記変換量子化ステップにおいて、直前に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位に用いられる量子化幅との差分を示す
請求項３記載の画像符号化方法。
【請求項７】
前記量子化係数は、輝度の量子化係数及び色差の量子化係数を含み、
前記第１フラグは、前記輝度の量子化係数の有無を示す第２フラグと、前記色差の量子化係数の有無を示す第３フラグとを含み、
前記符号化ステップでは、前記少なくとも一つのリーフノードの各々において、前記第２フラグを、前記第３フラグよりも後に符号化し、符号化された第２フラグが、符号化された第３フラグよりも後に配置された前記符号化信号を生成する
請求項３記載の画像符号化方法。
【請求項８】
前記量子化係数は、輝度、色差Ｃｂ及び色差Ｃｒの量子化係数を含み、
前記第１フラグは、前記輝度の量子化係数の有無を示す第２フラグと、前記色差Ｃｂの量子化係数の有無を示す第３フラグと、前記色差Ｃｒの量子化係数の有無を示す第４フラグとを含み、
前記符号化ステップでは、前記少なくとも一つのリーフノードの各々において、前記第３フラグ、前記第４フラグ、前記第２フラグ、前記輝度の量子化係数、前記色差Ｃｂの量子化係数、及び前記色差Ｃｒの量子化係数をこの順に符号化し、符号化された第３フラグ、符号化された第４フラグ、符号化された第２フラグ、符号化された輝度の量子化係数、符号化された色差Ｃｂの量子化係数、及び符号化された色差Ｃｒの量子化係数がこの順に配置された前記符号化信号を生成する
請求項３記載の画像符号化方法。
【請求項９】
符号化信号を復号することで、複数の変換単位の各々の量子化係数と、前記複数の変換単位の構成を示す管理情報とを生成する復号ステップと、
前記変換単位ごとに、前記量子化係数を逆量子化及び逆変換することで予測誤差信号を生成する逆量子化逆変換ステップと、
複数の変換単位を含む符号化単位ごとに、前記予測誤差信号と予測信号とを加算することで復号信号を生成する加算ステップとを含み、
前記管理情報及び前記量子化係数は一つの木構造を有し、
前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードのノードの各々に対応し、
前記復号ステップでは、前記符号化信号において前記リーフノードごとにひとまとまりで配置されている符号化された管理情報及び符号化された量子化係数を、当該リーフノードごとに復号する
画像復号方法。
【請求項１０】
前記管理情報は、前記木構造の各ノードに対応し、かつ当該ノードに対応する変換単位をさらに分割するか否かを示す分割情報を含む
請求項９記載の画像復号方法。
【請求項１１】
前記管理情報は、前記木構造の少なくとも一つのノードに対応し、かつ当該ノードに対応する量子化係数の有無を示す第１フラグを含む
請求項１０記載の画像復号方法。
【請求項１２】
前記復号ステップでは、
上位レベルの第１フラグ、及び、同一レベルの他のノードの第１フラグの少なくとも一つを用いて、処理対象のノードの第１フラグの値が一意に決定できるか否かを判定し、
前記処理対象のノードの前記第１フラグの値が一意に決定できる場合、当該第１フラグを復号により生成しない
請求項１１記載の画像復号方法。
【請求項１３】
前記復号ステップでは、前記符号化信号の前記木構造のリーフノードに対応する位置に配置された符号化された差分量子化幅を、当該リーフノードにおいて復号し、
前記差分量子化幅は、前記逆量子化逆変換ステップにおいて、直前に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位に用いられる量子化幅との差分を示す
請求項１１記載の画像復号方法。
【請求項１４】
前記復号ステップでは、前記符号化信号の、前記木構造のルートに対応する位置に配置された符号化された差分量子化幅を、前記ルートにおいて復号し、
前記差分量子化幅は、前記逆量子化逆変換ステップにおいて、直前に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位に用いられる量子化幅との差分を示す
請求項１１記載の画像復号方法。
【請求項１５】
前記量子化係数は、輝度の量子化係数及び色差の量子化係数を含み、
前記第１フラグは、前記輝度の量子化係数の有無を示す第２フラグと、前記色差の量子化係数の有無を示す第３フラグとを含み、
前記符号化信号において、符号化された第２フラグは、符号化された第３フラグよりも後に配置されており、
前記復号ステップでは、前記少なくとも一つのノードの各々において、前記符号化された第２フラグを、前記符号化された第３フラグよりも後に復号する
請求項１１記載の画像復号方法。
【請求項１６】
前記量子化係数は、輝度、色差Ｃｂ及び色差Ｃｒの量子化係数を含み、
前記第１フラグは、前記輝度の量子化係数の有無を示す第２フラグと、前記色差Ｃｂの量子化係数の有無を示す第３フラグと、前記色差Ｃｒの量子化係数の有無を示す第４フラグとを含み、
前記符号化信号において、符号化された第３フラグ、符号化された第４フラグ、符号化された第２フラグ、符号化された輝度の量子化係数、符号化された色差Ｃｂの量子化係数、及び符号化された色差Ｃｒの量子化係数は、この順に配置されており、
前記復号ステップでは、前記少なくとも一つのノードの各々において、前記符号化された第３フラグ、前記符号化された第４フラグ、前記符号化された第２フラグ、前記符号化された輝度の量子化係数、前記符号化された色差Ｃｂの量子化係数、及び前記符号化された色差Ｃｒの量子化係数をこの順に復号する
請求項１１記載の画像復号方法。
【請求項１７】
入力画像信号を複数の符号化単位に分割し、前記符号化単位ごとに、前記入力画像信号から予測信号を減算することで予測誤差信号を生成する減算部と、
前記符号化単位を複数の変換単位に分割し、前記変換単位ごとに、前記予測誤差信号を直交変換及び量子化することで量子化係数を生成する変換量子化部と、
前記複数の変換単位の構成を示す管理情報及び前記量子化係数を一つの木構造で符号化する符号化部とを備え、
前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードのノードの各々に対応し、
前記符号化部は、前記リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する前記管理情報及び前記量子化係数を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号を生成する
画像符号化装置。
【請求項１８】
符号化信号を復号することで、複数の変換単位の各々の量子化係数と、前記複数の変換単位の構成を示す管理情報とを生成する復号部と、
前記変換単位ごとに、前記量子化係数を逆量子化及び逆変換することで予測誤差信号を生成する逆量子化逆変換部と、
複数の変換単位を含む符号化単位ごとに、前記予測誤差信号と予測信号とを加算することで復号信号を生成する加算部とを含み、
前記管理情報及び前記量子化係数は木構造を有し、
前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードのノードの各々に対応し、
前記復号部は、前記符号化信号において前記リーフノードごとにひとまとまりで配置されている前記管理情報及び前記量子化係数を、当該リーフノードごとに復号する
画像復号装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の画像符号化装置と、
請求項１８記載の画像復号装置とを備える
画像符号化復号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化装置、画像復号装置、画像符号化復号装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声データ及び動画像データを圧縮するために、複数の音声符号化規格及び動画像符号化規格が開発されてきた。動画像符号化規格の例として、Ｈ．２６ｘと称されるＩＴＵ−Ｔ規格及びＭＰＥＧ−ｘと称されるＩＳＯ／ＩＥＣ規格が挙げられる（例えば、非特許文献１参照）。最新の動画像符号化規格は、Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４ＡＶＣと称される規格である。また近年ではＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）と称される次世代の符号化規格が検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４９６−１０  「ＭＰＥＧ−４  Ｐａｒｔ１０  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような画像符号化方法及び画像復号方法では、符号化又は復号に用いられるデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減することが望まれている。【０００５】
そこで、本発明は、符号化又は復号に用いられるデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減できる画像符号化方法及び画像復号方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る画像復号装置は、入力画像信号を複数の符号化単位に分割し、前記符号化単位ごとに、前記入力画像信号から予測信号を減算することで予測誤差信号を生成する減算ステップと、前記符号化単位を複数の変換単位に分割し、前記変換単位ごとに、前記予測誤差信号を直交変換及び量子化することで量子化係数を生成する変換量子化ステップと、前記複数の変換単位の構成を示す管理情報及び前記量子化係数を一つの木構造で符号化する符号化ステップとを含み、前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードの各々に対応し、前記符号化ステップでは、前記リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する前記管理情報及び前記量子化係数を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号を生成する。【０００７】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、符号化又は復号に用いられるデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減できる画像符号化方法及び画像復号方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、比較例に係る符号化処理のフローチャートである。
【図２】図２は、実施の形態１に係る画像符号化装置のブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る画像復号装置のブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１に係るＴＵの一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１に係るＴＵの一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る木構造の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る符号化処理のフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態１に係る分割情報木の符号化処理のフローチャートである。
【図８】図８は、実施の形態１に係る変換係数木の符号化処理のフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態１に係るエントロピー復号部のブロック図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施の形態１に係る符号化信号の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施の形態２に係る符号化信号の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る符号化処理のフローチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施の形態２に係る符号化処理の一部を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施の形態２に係る符号化処理の一部を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態２に係るエントロピー復号部のブロック図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施の形態２に係るｃｂｆの符号化を説明するための図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施の形態２に係るｃｂｆの符号化を説明するための図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、実施の形態２に係るｃｂｆの符号化を説明するための図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、実施の形態２に係るｃｂｆの符号化を説明するための図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３に係る符号化処理のフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施の形態４に係る符号化処理のフローチャートである。
【図１７】図１７は、実施の形態４の別の例に係る符号化処理のフローチャートである。
【図１８Ａ】図１８Ａは、実施の形態５に係る、ｃｂｆ及び変換係数の符号化順の一例を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、実施の形態５に係る、ｃｂｆ及び変換係数の符号化順の一例を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、実施の形態５に係る、ｃｂｆ及び変換係数の符号化順の一例を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、実施の形態５に係る、ｃｂｆ及び変換係数の符号化順の一例を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、実施の形態５に係る、ｃｂｆ及び変換係数の符号化順の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態５に係る符号化処理のフローチャートである。
【図２１Ａ】図２１Ａは、実施の形態５に係るｃｂｆ及び変換係数の符号化順の一例を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、実施の形態５に係るｃｂｆ及び変換係数の符号化順の一例を示す図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、実施の形態６に係る符号化処理のフローチャートである。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、実施の形態６に係る符号化処理のフローチャートである。
【図２３】図２３は、実施の形態６に係るシンタックスの一例を示す図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、実施の形態６に係るシンタックスの一例を示す図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、実施の形態６に係るシンタックスの一例を示す図である。
【図２４Ｃ】図２４Ｃは、実施の形態６に係るシンタックスの一例を示す図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、実施の形態７に係る符号化処理のフローチャートである。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、実施の形態７に係る統一変換処理のフローチャートである。
【図２６】図２６は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムの全体構成図である。
【図２７】図２７は、デジタル放送用システムの全体構成図である。
【図２８】図２８は、テレビの構成例を示すブロック図である。
【図２９】図２９は、光ディスクである記録メディアに情報の読み書きを行う情報再生／記録部の構成例を示すブロック図である。
【図３０】図３０は、光ディスクである記録メディアの構造例を示す図である。
【図３１Ａ】図３１Ａは、携帯電話の一例を示す図である。
【図３１Ｂ】図３１Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。
【図３２】図３２は、多重化データの構成を示す図である。
【図３３】図３３は、各ストリームが多重化データにおいてどのように多重化されているかを模式的に示す図である。
【図３４】図３４は、ＰＥＳパケット列に、ビデオストリームがどのように格納されるかを更に詳しく示した図である。
【図３５】図３５は、多重化データにおけるＴＳパケットとソースパケットの構造を示す図である。
【図３６】図３６は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。
【図３７】図３７は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。
【図３８】図３８は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。
【図３９】図３９は、映像データを識別するステップを示す図である。
【図４０】図４０は、各実施の形態の動画像符号化方法および動画像復号化方法を実現する集積回路の構成例を示すブロック図である。
【図４１】図４１は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。
【図４２】図４２は、映像データを識別し、駆動周波数を切り替えるステップを示す図である。
【図４３】図４３は、映像データの規格と駆動周波数を対応づけたルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図４４Ａ】図４４Ａは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の一例を示す図である。
【図４４Ｂ】図４４Ｂは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、従来技術において、以下の問題が生じることを見出した。
【００１１】
以下、本発明の比較例に係る符号化方法及び復号方法について説明する。
【００１２】
図１は本比較例に係る符号化方法を示すフローチャートである。
【００１３】
ピクチャ又はフレームは、１６×１６の同じ大きさの複数のマクロブロックに分割されている。複数のマクロブロックは、例えば、ラスタースキャン順に符号化される。図１は、一つのマクロブロックに対する符号化処理を示す。
【００１４】
まず、処理対象のマクロブロックに対して、直交変換のサイズである変換サイズとして複数の変換サイズのうちいずれかが選択される。この変換サイズは、マクロブロックより小さく、例えば、４×４又は８×８である。以下、この変換単位をＴｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｕｎｉｔ（ＴＵ）と呼ぶ。そして、選択された変換サイズを示す情報が符号化される（Ｓ１０１）。この変換サイズを示すフラグは、例えばｔｒａｎｓｆｏｒｍ＿ｓｉｚｅ＿ｆｌａｇである。
【００１５】
次に、ｃｂｆが符号化される（Ｓ１０２）。ここで、ｃｂｆとは、ＴＵにおける変換係数（量子化係数）の有無を示すフラグ情報である。
【００１６】
次に、ＴＵが選択される。例えば、複数のＴＵはＺスキャン順に順次選択され、選択されたＴＵに対して以下の処理が行われる。
【００１７】
ｃｂｆが真の場合（Ｓ１０４でＹｅｓ）、処理対象のＴＵの変換係数が符号化される（Ｓ１０５）。一方、ｃｂｆが偽の場合（Ｓ１０４でＮｏ）処理対象のＴＵの変換係数は符号化されない。また、このＳ１０３〜Ｓ１０５の処理が、マクロブロックに含まれる全てのＴＵに対して実行される（Ｓ１０６）。
【００１８】
なお、復号処理時にも図１と同様の順序で処理が行われる。つまり、復号処理時には、上記説明における「符号化」を「復号」に置き換えればよい。
【００１９】
ここで、ピクチャを効率よく符号化するためには、変換サイズの選択を柔軟に行えるようにすることが重要である。しかしながら、この変換サイズの選択の自由度を向上させた場合、この変換サイズを示す情報のデータ量が増加することを本発明者は見出した。
【００２０】
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、入力画像信号を複数の符号化単位に分割し、前記符号化単位ごとに、前記入力画像信号から予測信号を減算することで予測誤差信号を生成する減算ステップと、前記符号化単位を複数の変換単位に分割し、前記変換単位ごとに、前記予測誤差信号を直交変換及び量子化することで量子化係数を生成する変換量子化ステップと、前記複数の変換単位の構成を示す管理情報及び前記量子化係数を一つの木構造で符号化する符号化ステップとを含み、前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードの各々に対応し、前記符号化ステップでは、前記リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する前記管理情報及び前記量子化係数を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号を生成する。
【００２１】
これによれば、各変換単位の管理情報と量子化係数とがひとまとまりに符号化される。これにより、画像符号化装置又は画像復号装置において、他の変換単位の管理情報をメモリに保持しておく必要がなくなる。このように、当該画像符号化方法は、符号化又は復号に用いられるデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減できる。
【００２２】
例えば、前記管理情報は、前記木構造の各ノードに対応し、かつ当該ノードに対応する変換単位をさらに分割するか否かを示す分割情報を含んでもよい。
【００２３】
例えば、前記管理情報は、前記木構造の少なくとも一つのノードに対応し、かつ当該ノードに対応する量子化係数の有無を示す第１フラグを含んでもよい。
【００２４】
例えば、前記符号化ステップでは、上位レベルの第１フラグ、及び、同一レベルの他のノードの第１フラグの少なくとも一つを用いて、処理対象のノードの第１フラグの値が一意に決定できるか否かを判定し、前記処理対象のノードの前記第１フラグの値が一意に決定できる場合、当該第１フラグを符号化しなくてもよい。
【００２５】
これによれば、当該画像符号化方法は、符号化信号の符号量を削減できる。
【００２６】
例えば、前記符号化ステップでは、差分量子化幅を、前記木構造のリーフノードにおいて符号化し、符号化された差分量子化幅を、前記符号化信号の当該リーフノードに対応する位置に配置し、前記差分量子化幅は、前記変換量子化ステップにおいて、直前に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位に用いられる量子化幅との差分を示してもよい。
【００２７】
これによれば、当該画像符号化方法は、符号化信号において差分量子化幅と変換係数とが配置される位置を近くできる。これにより、当該画像符号化方法は、画像復号装置においてデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減できる。
【００２８】
例えば、前記符号化ステップでは、差分量子化幅を、前記木構造のルートにおいて符号化し、符号化された差分量子化幅を、前記符号化信号の当該ルートに対応する位置に配置し、前記差分量子化幅は、前記変換量子化ステップにおいて、直前に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位に用いられる量子化幅との差分を示してもよい。
【００２９】
これによれば、当該画像符号化方法は、符号化信号の符号量を削減できる。
【００３０】
例えば、前記量子化係数は、輝度の量子化係数及び色差の量子化係数を含み、前記第１フラグは、前記輝度の量子化係数の有無を示す第２フラグと、前記色差の量子化係数の有無を示す第３フラグとを含み、前記符号化ステップでは、前記少なくとも一つのリーフノードの各々において、前記第２フラグを、前記第３フラグよりも後に符号化し、符号化された第２フラグが、符号化された第３フラグよりも後に配置された前記符号化信号を生成してもよい。
【００３１】
例えば、前記量子化係数は、輝度、色差Ｃｂ及び色差Ｃｒの量子化係数を含み、前記第１フラグは、前記輝度の量子化係数の有無を示す第２フラグと、前記色差Ｃｂの量子化係数の有無を示す第３フラグと、前記色差Ｃｒの量子化係数の有無を示す第４フラグとを含み、前記符号化ステップでは、前記少なくとも一つのリーフノードの各々において、前記第３フラグ、前記第４フラグ、前記第２フラグ、前記輝度の量子化係数、前記色差Ｃｂの量子化係数、及び前記色差Ｃｒの量子化係数をこの順に符号化し、符号化された第３フラグ、符号化された第４フラグ、符号化された第２フラグ、符号化された輝度の量子化係数、符号化された色差Ｃｂの量子化係数、及び符号化された色差Ｃｒの量子化係数がこの順に配置された前記符号化信号を生成してもよい。
【００３２】
また、本発明の一態様に係る画像復号方法は、符号化信号を復号することで、複数の変換単位の各々の量子化係数と、前記複数の変換単位の構成を示す管理情報とを生成する復号ステップと、前記変換単位ごとに、前記量子化係数を逆量子化及び逆変換することで予測誤差信号を生成する逆量子化逆変換ステップと、複数の変換単位を含む符号化単位ごとに、前記予測誤差信号と予測信号とを加算することで復号信号を生成する加算ステップとを含み、前記管理情報及び前記量子化係数は一つの木構造を有し、前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードのノードの各々に対応し、前記復号ステップでは、前記符号化信号において前記リーフノードごとにひとまとまりで配置されている符号化された管理情報及び符号化された量子化係数を、当該リーフノードごとに復号する。
【００３３】
これによれば、各変換単位の管理情報と量子化係数とがひとまとまりに符号化されているので、画像復号装置において、他の変換単位の管理情報をメモリに保持しておく必要がなくなる。このように、当該画像復号方法は、復号に用いられるデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減できる。
【００３４】
例えば、前記管理情報は、前記木構造の各ノードに対応し、かつ当該ノードに対応する変換単位をさらに分割するか否かを示す分割情報を含んでもよい。
【００３５】
例えば、前記管理情報は、前記木構造の少なくとも一つのノードに対応し、かつ当該ノードに対応する量子化係数の有無を示す第１フラグを含んでもよい。
【００３６】
例えば、前記復号ステップでは、上位レベルの第１フラグ、及び、同一レベルの他のノードの第１フラグの少なくとも一つを用いて、処理対象のノードの第１フラグの値が一意に決定できるか否かを判定し、前記処理対象のノードの前記第１フラグの値が一意に決定できる場合、当該第１フラグを復号により生成しなくてもよい。
【００３７】
これによれば、符号化信号の符号量が削減される。
【００３８】
例えば、前記復号ステップでは、前記符号化信号の前記木構造のリーフノードに対応する位置に配置された符号化された差分量子化幅を、当該リーフノードにおいて復号し、前記差分量子化幅は、前記逆量子化逆変換ステップにおいて、直前に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位に用いられる量子化幅との差分を示してもよい。
【００３９】
これによれば、符号化信号において差分量子化幅と変換係数とが近くに配置される。これにより、当該画像符号化復号は、画像復号装置においてデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減できる。
【００４０】
例えば、前記復号ステップでは、前記符号化信号の、前記木構造のルートに対応する位置に配置された符号化された差分量子化幅を、前記ルートにおいて復号し、前記差分量子化幅は、前記逆量子化逆変換ステップにおいて、直前に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位に用いられる量子化幅との差分を示してもよい。
【００４１】
これによれば、符号化信号の符号量が削減される。
【００４２】
例えば、前記量子化係数は、輝度の量子化係数及び色差の量子化係数を含み、前記第１フラグは、前記輝度の量子化係数の有無を示す第２フラグと、前記色差の量子化係数の有無を示す第３フラグとを含み、前記符号化信号において、符号化された第２フラグは、符号化された第３フラグよりも後に配置されており、前記復号ステップでは、前記少なくとも一つのノードの各々において、前記符号化された第２フラグを、前記符号化された第３フラグよりも後に復号してもよい。
【００４３】
例えば、前記量子化係数は、輝度、色差Ｃｂ及び色差Ｃｒの量子化係数を含み、前記第１フラグは、前記輝度の量子化係数の有無を示す第２フラグと、前記色差Ｃｂの量子化係数の有無を示す第３フラグと、前記色差Ｃｒの量子化係数の有無を示す第４フラグとを含み、前記符号化信号において、符号化された第３フラグ、符号化された第４フラグ、符号化された第２フラグ、符号化された輝度の量子化係数、符号化された色差Ｃｂの量子化係数、及び符号化された色差Ｃｒの量子化係数は、この順に配置されており、前記復号ステップでは、前記少なくとも一つのノードの各々において、前記符号化された第３フラグ、前記符号化された第４フラグ、前記符号化された第２フラグ、前記符号化された輝度の量子化係数、前記符号化された色差Ｃｂの量子化係数、及び前記符号化された色差Ｃｒの量子化係数をこの順に復号してもよい。
【００４４】
また、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、入力画像信号を複数の符号化単位に分割し、前記符号化単位ごとに、前記入力画像信号から予測信号を減算することで予測誤差信号を生成する減算部と、前記符号化単位を複数の変換単位に分割し、前記変換単位ごとに、前記予測誤差信号を直交変換及び量子化することで量子化係数を生成する変換量子化部と、前記複数の変換単位の構成を示す管理情報及び前記量子化係数を一つの木構造で符号化する符号化部とを備え、前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードのノードの各々に対応し、前記符号化部は、前記リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する前記管理情報及び前記量子化係数を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号を生成する。
【００４５】
これによれば、各変換単位の管理情報と量子化係数とがひとまとまりに符号化される。これにより、画像符号化装置又は画像復号装置において、他の変換単位の管理情報をメモリに保持しておく必要がなくなる。このように、当該画像符号化装置は、符号化又は復号に用いられるデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減できる。
【００４６】
また、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化信号を復号することで、複数の変換単位の各々の量子化係数と、前記複数の変換単位の構成を示す管理情報とを生成する復号部と、前記変換単位ごとに、前記量子化係数を逆量子化及び逆変換することで予測誤差信号を生成する逆量子化逆変換部と、複数の変換単位を含む符号化単位ごとに、前記予測誤差信号と予測信号とを加算することで復号信号を生成する加算部とを含み、前記管理情報及び前記量子化係数は木構造を有し、前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードのノードの各々に対応し、前記復号部は、前記符号化信号において前記リーフノードごとにひとまとまりで配置されている前記管理情報及び前記量子化係数を、当該リーフノードごとに復号する。
【００４７】
これによれば、各変換単位の管理情報と量子化係数とがひとまとまりに符号化されているので、画像復号装置において、他の変換単位の管理情報をメモリに保持しておく必要がなくなる。このように、当該画像復号装置は、復号に用いられるデータを一時的に格納するためのメモリの容量を低減できる。
【００４８】
また、本発明の一態様に係る画像符号化復号装置は、前記画像符号化装置と、前記画像復号装置とを備える。
【００４９】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００５２】
（実施の形態１）
本実施の形態に係る画像符号化装置は、符号化単位のブロックを、複数の変換単位に階層的に分割するとともに、当該複数の変換単位の構成を示す管理情報、及び変換係数を木構造で符号化する。これにより、当該画像符号化装置は、複数の変換単位の構成を示す情報の増加を抑制しつつ、変換サイズの選択の自由度を向上できる。
【００５３】
まず、画像符号化装置及び画像復号装置の構成を説明する。
【００５４】
図２は、本実施の形態に係る画像符号化装置１００のブロック図である。この画像符号化装置１００は、例えば、音声データ及び動画像データを低ビットレートで符号化する。
【００５５】
図２に示す画像符号化装置１００は、入力画像信号１０１を符号化することで符号化信号１９１を生成する。この画像符号化装置１００は、減算部１１０と、変換部１２０と、量子化部１３０と、逆量子化部１４０と、逆変換部１５０と、加算部１６０と、メモリ１７０と、予測部１８０と、エントロピー符号化部１９０とを備える。
【００５６】
ここで、一つのピクチャ又はフレームは、符号化の単位である、複数の符号化単位（ＣＵ：Ｃｏｄｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）に分割され、ＣＵ毎に符号化される。また、一つのＣＵは、１個以上の変換単位（ＴＵ）に分割される。
【００５７】
減算部１１０は、入力画像信号１０１を複数のＣＵに分割する。そして、減算部１１０は、ＣＵごとに、入力画像信号１０１から予測信号１８１を減算することで予測誤差信号１１１（変換入力信号）を生成し、生成した予測誤差信号１１１を変換部１２０へ出力する。
【００５８】
変換部１２０は、ＣＵを１個以上のＴＵに分割する。そして、変換部１２０は、ＴＵごとに、予測誤差信号１１１を周波数変換することで変換出力信号１２１を生成する。具体的には、変換部１２０は、予測誤差信号１１１、又は予測誤差信号１１１に何らかの処理を加えた後の変換入力信号を、時空間ドメインから周波数ドメインへ変換することで、相関が軽減された変換出力信号１２１を生成する。
【００５９】
量子化部１３０は、ＴＵごとに、変換出力信号１２１を量子化することで、総データ量の少ない量子化係数１３１を生成する。
【００６０】
エントロピー符号化部１９０は、量子化係数１３１を、エントロピー符号化アルゴリズムを用いて符号化することで、冗長性を更に圧縮した符号化信号１９１を生成する。
【００６１】
逆量子化部１４０は、ＴＵごとに、量子化係数１３１を逆量子化することで復号変換出力信号１４１を生成する。逆変換部１５０は、ＴＵごとに、復号変換出力信号１４１を逆変換することで復号変換入力信号１５１を生成する。
【００６２】
加算部１６０は、ＣＵごとに、復号変換入力信号１５１と予測信号１８１と加算することで復号信号１６１を生成する。メモリ１７０は復号信号１６１を格納する。
【００６３】
予測部１８０は、ＣＵごとに、イントラ予測又はインター予測等の予測方法に基づいてメモリ１７０から所定の信号を取得し、当該予測方法に基づいて所定の方法で予測信号１８１を生成する。具体的には、予測部１８０は、符号化効率が最大となる予測方法を決定し、決定した予測方法を用いて予測信号１８１を生成する。また、この予測方法を示す情報が必要に応じてエントロピー符号化部１９０においてエントロピー符号化される。
【００６４】
ここで、逆量子化部１４０、逆変換部１５０、加算部１６０、メモリ１７０、及び、予測部１８０は画像復号装置においても備えられる構成であり、復号信号１６１は画像復号装置において得られる再生画像信号（復号信号２６１）に相当する。
【００６５】
図３は画像復号装置のブロック図である。図３に示す画像復号装置２００は、符号化信号１９１を復号することで復号信号２６１を生成する。この画像復号装置２００は、逆量子化部２４０と、逆変換部２５０と、加算部２６０と、メモリ２７０と、予測部２８０と、エントロピー復号部２９０とを備える。
【００６６】
エントロピー復号部２９０は、符号化信号１９１をエントロピー復号することで量子化係数２３１と、予測方法２９１とを生成する。
【００６７】
逆量子化部２４０は、ＴＵごとに、量子化係数２３１を逆量子化することで復号変換出力信号２４１を生成する。逆変換部２５０は、復号変換出力信号２４１を逆変換することで復号変換入力信号２５１を生成する。
【００６８】
加算部２６０は、ＣＵごとに、復号変換入力信号２５１と予測信号２８１と加算することで復号信号２６１を生成する。この復号信号２６１は、画像復号装置２００で得られる再生画像であり、画像復号装置２００の出力信号として出力されるとともに、メモリ２７０へ格納される。
【００６９】
予測部２８０は、ＣＵごとに、予測方法２９１に基づいてメモリ２７０から所定の信号を取得し、予測方法２９１に基づいて所定の方法で予測信号２８１を生成する。
【００７０】
なお、量子化係数１３１及び２３１を変換係数（ブロック変換係数）とも呼ぶ。
【００７１】
本実施の形態では、大きな変換サイズから小さな変換サイズまでを柔軟に選択できるようにするために、木構造で変換単位（ＴＵ）の分割を表現する。木構造では、末端のノード（リーフノード）まで定義するために、ＴＵの分割を行うか否かのフラグ情報である変換単位分割情報（ＴＵＳ：ｓｐｌｉｔ＿ｔｒａｎｓｆｏｒｍ＿ｆｌａｇ）を符号化する。
【００７２】
図４Ａ及び図４Ｂは、ＴＵの一例を示す図である。例えば、図４Ａに示すように一つのＣＵ（ＴＵ０）は、４つのＴＵ１〜４に分割可能である。また、各ＴＵ１〜４は、さらに、４つのＴＵに分割可能である。例えば、図４Ｂに示す例では、図４Ａに示すＴＵ１が４つのＴＵ５〜８に分割されている。このように、ＴＵの分割は階層的に実行される。
【００７３】
図５は、図４Ｂに示すＴＵの木構造を示す図である。図５に示すように、木構造の起点（ルート）は、ＣＵ（ＴＵ０）に対応する。また、木構造の末端のノードが、分割後の最終的なＴＵの各々に対応する。
【００７４】
木構造の各ノードは、分割情報（ＴＵＳ）を含む。つまり、ＴＵＳは、木構造の各ノードに対応し、かつ当該ノードに対応するＴＵをさらに分割するか否かを示す。ＴＵＳが「１」の場合、当該ノードに対応するＴＵはさらに分割される。ＴＵＳが「０」の場合、当該ノードに対応するＴＵは分割されない。
【００７５】
また、ＴＵＳが「０」である末端のノードは、さらに、当該ノードに対応する変換係数（ｃｏｅｆｆ）が存在するか否かを示すｃｂｆを含む。ｃｂｆが「１」の場合、当該ノードに変換係数が存在し、ｃｂｆが「０」の場合、当該ノードに変換係数は存在しない。なお、詳細は後述するが、ｃｂｆが、末端以外のノードに含まれてもよい。つまり、ｃｂｆは、木構造の少なくとも一つのノードに対応し、かつ当該ノードに対応する量子化係数１３１の有無を示す第１フラグである。
【００７６】
図６は本実施の形態に係る画像符号化方法を示すフローチャートである。図６は、一つのＣＵに対する符号化処理を示す。
【００７７】
まず、画像符号化装置１００（エントロピー符号化部１９０）は、ＣＵに対してどのようなサイズの変換を用いるかを示す情報として、ＴＵＳの木構造（分割情報木：ｔｒａｎｓｆｏｒｍ＿ｓｐｌｉｔ＿ｔｒｅｅ）を符号化する（Ｓ１１１）。具体的には、画像符号化装置１００は、複数の変換単位の構成を示す管理情報（ＴＵＳ及びｃｂｆ）を木構造で符号化する。
【００７８】
次に、画像符号化装置１００は、分割情報木で表現された変換サイズ、位置情報及びｃｂｆに従って、各ＴＵの変換係数を含む変換係数の木構造（変換係数木：ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  ｃｏｅｆｆ  ｔｒｅｅ）を符号化する（Ｓ１１２）。この一連の処理が、ＣＵ毎に行われる。
【００７９】
このような木構造の表現を用いることにより、画像の特徴等に応じて符号化効率が最大となるように、変換サイズの大きさをＣＵの中で空間的又は部分的に設定できる。なおｃｂｆはステップＳ１１１ではなくＳ１１２において符号化されてもよい。
【００８０】
以下、分割情報木の符号化処理（Ｓ１１１）について説明する。図７は、分割情報木の符号化処理（Ｓ１１１）の詳細な動作を示すフローチャートである。
【００８１】
分割情報木の符号化処理は再帰的に定義される。この木構造の再帰レベル（階層）をＴｒａｎｓｆｏｒｍＤｅｐｔｈ（ＴｒＤ）と呼ぶ。
【００８２】
まず、画像符号化装置１００は、あるＴｒＤにおいてＴＵＳを符号化する（Ｓ１２１）。次に、画像符号化装置１００は、予測信号の生成方法に応じて動作を切り替える（Ｓ１２２）。例えば、インター予測（ピクチャ間予測）が用いられた場合、色差信号の変換係数のデータ量はゼロになる傾向がある。よって、画像符号化装置１００は、インター予測が用いられた場合（Ｓ１２２でＹｅｓ）、色差信号のブロックの変換係数の有無を示す第３フラグであるｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化する（Ｓ１２３）。
【００８３】
なお、ＴＵＳとｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａとの符号化順は入れ替わってもよい。ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａをＴＵＳより先に符号化すると、画像復号装置２００は、ＴＵＳ情報を符号化ストリーム（符号化信号１９１）から得て、当該ＴＵＳを参照して次の分割を行うか否かの判定を行う（Ｓ１２４）までの待ち時間を最小化できる。これにより、ＴＵＳを高速なキャッシュメモリ等に格納することで、メモリ量の削減及び処理速度の向上を実現できる。
【００８４】
図７の説明を続ける。次に、画像符号化装置１００は、ＴＵＳを参照して当該ＴＵをさらに分割するか否かを判定する（Ｓ１２４）。ＴＵを分割する場合（Ｓ１２４でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、ＴＵを空間的に４分割し、それぞれの領域に対して、分割情報木の符号化処理を再帰的に行う（Ｓ１２９）。つまり、画像符号化装置１００は、分割後の４つのＴＵのそれぞれに対して、図７に示す処理（Ｓ１１１）を行う。
【００８５】
一方、ＴＵを分割しない場合（Ｓ１２４でＮｏ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの輝度信号の変換係数の有無を示す第２フラグであるｃｂｆ＿ｌｕｍａを符号化する（Ｓ１２５）。
【００８６】
次に、画像符号化装置１００は、ＴＵ（ＣＵ）に対して用いられた予測方法がインター予測であるか否かを判定する（Ｓ１２６）。インター予測が用いられた場合（Ｓ１２６Ｙｅｓ）、画像符号化装置１００は、そのノードにおける分割情報木の符号化処理（Ｓ１１１）を終了する。一方、インター予測が用いられない場合（例えば、イントラ予測（面内予測）が用いられた場合）（Ｓ１２６Ｎｏ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化し（Ｓ１２７）、そのノードにおける分割情報木の符号化処理（Ｓ１１１）を終了する。なお、上記の処理が、下位の階層における再帰的な処理である場合、再帰的な呼び出しの上位（木構造における処理対象のノードの親ノード）へと処理が遷移する。
【００８７】
そして、ＣＵ内の全ての領域について変換サイズ及びｃｂｆ等が表現されると分割情報木の符号化処理（Ｓ１１１）が完了する。
【００８８】
次に、変換係数木の符号化処理（Ｓ１１２）について説明する。図８は、変換係数木の符号化処理（Ｓ１１２）のフローチャートである。
【００８９】
変換係数木の符号化処理は再帰的に定義される。ある再帰レベルの変換係数木の符号化処理の動作は、予め符号化されたＴＵＳの真偽で変わる（Ｓ１３１）。ＴＵＳが真である場合（Ｓ１３１でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、ＴＵを空間的に４分割し、それぞれの領域について、変換係数木の符号化処理を再帰的に行う（Ｓ１３６）。
【００９０】
一方、ＴＵを分割しない場合（Ｓ１３１でＮｏ）、予め符号化されたｃｂｆ＿ｌｕｍａの真偽により動作が変わる（Ｓ１３２）。ｃｂｆ＿ｌｕｍａが真の場合（Ｓ１３２でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの輝度信号の変換係数を符号化する（Ｓ１３３）。一方、ｃｂｆ＿ｌｕｍａが偽の場合（Ｓ１３２でＮｏ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの輝度信号の変換係数を符号化しない。
【００９１】
次に、予め符号化されたｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａにより動作が変わる（Ｓ１３４）。ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａが真の場合（Ｓ１３４でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの色差信号の変換係数を符号化する（Ｓ１３５）。一方、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａが偽の場合（Ｓ１３４でＮｏ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの色差信号の変換係数を符号化しない。
【００９２】
以上により、ある末端の処理が終了する。なお、上記の処理が、下位の階層における再帰的な処理である場合、再帰的な呼び出しの上位（木構造における処理対象のノードの親ノード）へと処理が遷移する。
【００９３】
そして、ＣＵ内の全ての領域についてＴＵＳの木構造のトラバース（探索、又は巡回）が終了し、ｃｂｆが真であるＴＵの変換係数の符号化が終了すると、変換係数木の符号化処理（Ｓ１１２）が完了する。
【００９４】
なお、図６、図７及び図８において説明した動作フローにおいて、符号化を復号と読み替えることで、画像復号装置２００（エントロピー復号部２９０）による復号処理の動作フローが得られる。
【００９５】
また、上記処理手順は、符号化及び復号処理の手順を示すのみでなく、符号化信号１９１におけるデータの並び順を示す。つまり、符号化信号１９１に、上記の処理手順と同じ順序で、符号化されたデータ（ＴＵＳ、ｃｂｆ及び変換係数）が配置される。なお、これは、以降の実施の形態でも同様である。
【００９６】
図９は、画像復号装置２００に含まれるエントロピー復号部２９０の一例であるエントロピー復号部２９０Ａのブロック図である。エントロピー復号部２９０Ａは、分岐部３１１と、分割情報木復号部３１２と、ＴＵＳメモリ３１３と、ＣＢＦメモリ３１４と、変換係数木復号部３１５と、変換係数復号部３１６とを備える。
【００９７】
分岐部３１１（ＤｅＭｕｘ部）は、符号化信号１９１の種類に応じて、選択的に信号を出力する。具体的には、分岐部３１１は、符号化信号１９１に含まれる符号化管理情報３２１を分割情報木復号部３１２へ出力する。この符号化管理情報３２１は、符号化されたＴＵＳ及び符号化されたｃｂｆを含む。
【００９８】
分割情報木復号部３１２は、符号化管理情報３２１を復号することでＴＵＳ及びｃｂｆを生成する。ＴＵＳは一時メモリであるＴＵＳメモリ３１３に格納される。具体的には、処理対象の一つのＣＵ内の全てのＴＵＳが一時的にＴＵＳメモリ３１３に格納される。また、ｃｂｆは一時メモリであるＣＢＦメモリ３１４に格納される。具体的には、処理対象の一つのＣＵ内の全てのｃｂｆがＣＢＦメモリ３１４に格納される。
【００９９】
ＴＵＳ及びＣＢＦの復号が完了すると、次に、分岐部３１１は、符号化信号１９１に含まれる符号化された変換係数３２２を、変換係数木復号部３１５へ出力する。
【０１００】
変換係数木復号部３１５は、ＴＵＳメモリ３１３からＴＵＳを読み出し、ＴＵＳに従って木構造のノードを探索する。そして、変換係数木復号部３１５は、ＣＢＦメモリ３１４から対応するノードのｃｂｆを読み出し、符号化された変換係数と、ｃｂｆが真である変換単位とを対応付ける。
【０１０１】
変換係数復号部３１６は、ＴＵごとに、符号化された変換係数３２２をエントロピー復号することで、変換係数（量子化係数２３１）を生成する。
【０１０２】
以上より、本実施の形態に係る画像符号化装置１００及び画像復号装置２００は、木構造を有する管理情報を用いることで、当該管理情報のオーバーヘッドを削減できる。つまり、画像符号化装置１００及び画像復号装置２００は、複数の変換単位の構成を示す情報の増加を抑制しつつ、変換サイズの選択の自由度を向上できる。
【０１０３】
さらに、当該画像符号化装置１００及び画像復号装置２００は、分割情報木と変換係数木との二つの木構造を用いる。これにより、それぞれの木構造に対して、動作速度の最適化などを個別に行うことが可能となる。
【０１０４】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、二つの木構造を用いる例を述べた。本実施の形態では、一つの木構造を用いて、管理情報及び変換係数を符号化する例を説明する。
【０１０５】
以下、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、上述した実施の形態１と本実施の形態との違いを説明する。図１０Ａは、実施の形態１における符号化信号１９１に含まれる符号化された管理情報及び符号化された変換係数の並び順を示す図である。図１０Ｂは、実施の形態２における符号化信号１９１に含まれる符号化された管理情報及び符号化された変換係数の並び順を示す図である。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すデータは、図５に示す木構造に対応する。
【０１０６】
図１０Ａに示すように、実施の形態１では、分割情報木に含まれる複数の管理情報がひとまとまりに配置され、変換係数木に含まれる複数の変換係数がひとまとまりに配置される。つまり、あるＴＵの管理情報と変換係数とが離れた位置に配置される。これにより、先に復号された管理情報をメモリに一時的に保持しておく必要がある。
【０１０７】
一方、本実施の形態では、単一の木構造を用いることより、木構造の末端のノードごとに、管理情報と変換係数とがひとまとまりに配置される。これにより、メモリに一時的に保持しておく情報量を削減することができる。
【０１０８】
以下、本実施の形態に係る符号化方法を説明する。なお、以下では、実施の形態１との相違点を主に説明し、重複する説明は省略する。また、各図において同一の要素又は処理には同一の符号を付している。
【０１０９】
図１１は、本実施の形態に係る画像符号化装置１００による符号化処理のフローチャートである。画像符号化装置１００は、管理情報(ＴＵＳ及びｃｂｆ）と変換係数とを、一つの変換統一木を用いて符号化する。
【０１１０】
まず、画像符号化装置１００は、あるＴｒＤにおいてＴＵＳを符号化する（Ｓ１２１）。次にＴＵＳに基づいて動作が変わる（Ｓ１３１）。ＴＵＳが真の場合（Ｓ１３１でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、ＴＵを空間的に４つの領域に分割して、それぞれについて変換統一木の符号化処理を再帰的に行う（Ｓ１４１）。
【０１１１】
一方、ＴＵＳが偽の場合（Ｓ１３１でＮｏ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの分割を行わない。つまり、当該ノードは末端のノードである。このとき、変換統一木内で符号化されたｃｂｆ＿ｌｕｍａの真偽で動作が変わる（Ｓ１３２）。
【０１１２】
ｃｂｆ＿ｌｕｍａが真の場合（Ｓ１３２でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの輝度信号の変換係数を符号化する（Ｓ１３３）。一方、ｃｂｆ＿ｌｕｍａが偽の場合（Ｓ１３２でＮｏ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの輝度信号の変換係数を符号化しない。
【０１１３】
次に、変換統一木内で符号化されたｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａの真偽で動作が変わる（Ｓ１３４）。ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａが真の場合（Ｓ１３４でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの色差信号の変換係数を符号化する（Ｓ１３５）。一方、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａが偽の場合（Ｓ１３４でＮｏ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの色差信号の変換係数を符号化しない。
【０１１４】
以上により、ある末端の処理が終了する。なお、上記の処理が、下位の階層における再帰的な処理である場合、再帰的な呼び出しの上位（木構造における処理対象のノードの親ノード）へと処理が遷移する。
【０１１５】
そして、ＣＵ内の全ての領域について変換サイズ及びｃｂｆ等が表現されるとともに変換係数が符号化されると、変換統一木の符号化処理が完了する。
【０１１６】
実施の形態１との違いは、木構造が、その末端に管理情報と変換係数を含む点である。実施の形態１では、分割情報木及び変換係数木の二つの木構造の符号化、及び、木構造のトラバースという、木構造にかかる二つの処理が必要であった。一方、本実施の形態に係る符号化方法では、木構造にかかる動作は一つになる。これにより、画像符号化装置、画像復号装置、画像符号化方法及び画像復号方法に含まれる処理ステップを低減できる。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態では、画像符号化装置１００は、複数のＴＵの構成を示す管理情報及び量子化係数１３１を一つの木構造で符号化する。ここで、複数のＴＵの各々は、木構造のリーフノードの各々に対応する。また、画像符号化装置１００は、リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する管理情報及び量子化係数１３１を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号１９１を生成する。
【０１１８】
また、画像復号装置２００は、符号化信号１９１を復号することで、複数のＴＵの各々の量子化係数２３１と、複数のＴＵの構成を示す管理情報（ＴＵＳ及びｃｂｆ）とを生成する。ここで、管理情報及び量子化係数２３１は一つの木構造を有する。また、複数のＴＵの各々は、木構造のリーフノードのノードの各々に対応する。そして、画像復号装置２００は、符号化信号１９１において、リーフノードごとにひとまとまりで配置されている符号化された管理情報及び符号化された量子化係数を、当該リーフノードごとに復号する。
【０１１９】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、色差信号に係るｃｂｆ及び変換係数に対する処理のフローチャートである。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す処理は、図１１に示すフローチャートに含まれる。
【０１２０】
画像符号化装置１００は、変換統一木内のどこかでｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化する（Ｓ１２３）。その後、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａが真の場合（Ｓ１３４でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの色差の変換係数を符号化する（Ｓ１３５）。
【０１２１】
なお、図１２Ａでは、説明の簡略のために色差のＣｂとＣｒとを区別していない。実際には、図１２Ｂで示すように、ＣｂとＣｒとは区別される。
【０１２２】
図１２Ｂに示すように、画像符号化装置１００は、変換統一木内のどこかで色差Ｃｂの変換係数の有無を示す第３フラグであるｃｂｆ＿ｃｂを符号化する（Ｓ１２３Ａ）。また、画像符号化装置１００は、変換統一木内のどこかで色差Ｃｒの変換係数の有無を示す第４フラグであるｃｂｆ＿ｃｒを符号化する（Ｓ１２３Ｂ）。その後、ｃｂｆ＿ｃｂが真の場合（Ｓ１３４ＡでＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの色差Ｃｂの変換係数を符号化する（Ｓ１３５Ａ）。また、ｃｂｆ＿ｃｒが真の場合（Ｓ１３４ＢでＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの色差Ｃｒの変換係数を符号化する（Ｓ１３５Ｂ）。
【０１２３】
図１３は、実施の形態２に画像復号装置２００に含まれるエントロピー復号部２９０の一例であるエントロピー復号部２９０Ｂのブロック図である。エントロピー復号部２９０Ｂは、変換統一木復号部３１７と、変換係数復号部３１６とを備える。
【０１２４】
符号化信号１９１のうち、符号化されたＴＵＳ、ｃｂｆ及び変換係数、つまり、変換統一木に含まれる符号化信号が、変換統一木復号部３１７へ出力される。変換統一木復号部３１７は、ＴＵＳ木構造に従いＴＵ変換単位のサイズ及び位置を復号する。また、変換統一木復号部３１７は、適宜ｃｂｆを復号し、ｃｂｆが真であるＴＵに対して、符号化された変換係数を出力する。
【０１２５】
変換係数復号部３１６は、変換統一木復号部３１７から出力された、符号化された変換係数をエントロピー復号することで、変換係数（量子化係数２３１）を生成する。
【０１２６】
図１３に示すエントロピー復号部２９０Ｂは、図９に示すエントロピー復号部２９０Ａと異なりＴＵＳメモリ３１３及びＣＢＦメモリ３１４を必要としない。このように、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、メモリサイズを軽減できる。
【０１２７】
なお、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａ、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ、ｃｂｆ＿ｃｂ、ｃｂｆ＿ｃｒ等のフラグの符号化を、ある条件下で省略してもよい。これにより、符号化信号１９１のデータ量を削減できる。以下、この動作を、図１４Ａ〜図１４Ｄを用いて説明する。
【０１２８】
図１４Ａは、ある４分割された領域に対して、ｃｂｆフラグがそれぞれ符号化される通常の場合を示す図である。図１４Ｂは、符号化を省略する場合の一例を示す図である。ここで、この４ブロックのいずれかは変換係数を持つことがわかっている。このとき、もし、左上、右上、左下のｃｂｆが全て「０」であれば、最後の右下のブロックはｃｂｆが「１」でなければならない。このことは右下のｃｂｆフラグを参照しなくともわかるので、右下のｃｂｆフラグの符号化を省略できる。
【０１２９】
図１４Ｃは、別の例を示す図であり、あるＴｒＤ＝ｄの４つのブロックと、その上位のＴｒＤ＝ｄ−１のブロックとを示す。上位のＴｒＤ＝ｄ−１においてｃｂｆが「１」である場合、そのブロックを分割した下位のＴｒＤ＝ｄのいずれかのブロックは変換係数を持つ。つまり、この場合、下位のＴｒＤ＝ｄのブロックのいずれかはｃｂｆ＝１である。このとき、さきほどと同様に、ＴｒＤ＝ｄである左上、右上、左下のブロックのｃｂｆが「０」であれば、右下のブロックのｃｂｆは「１」であることがわかる。よって、右下のブロックのｃｂｆの符号化を省略できる。
【０１３０】
同様に、図１４Ｄは、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを先に符号化し、ｃｂｆ＿ｌｕｍａを依存させる例を示す図である。ＴｒＤ＝ｄの４つのブロックのｃｂｆ＿ｌｕｍａについて、左上、右上、左下のｃｂｆ＿ｌｕｍａが「０」であり、かつ、上位の二つのｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａ（ｃｂｆ＿ｃｂ及びｃｂｆ＿ｃｒ）が共に「０」である場合、最後のブロックのｃｂｆ＿ｌｕｍａは「１」であることがわかる。よって、当該ブロックのｃｂｆ＿ｌｕｍａの符号化を省略できる。
【０１３１】
このように、ｃｂｆフラグは省略できる場合がある。本実施の形態においても、ｃｂｆフラグの符号化又は復号を行う際に、このような条件付きの省略を組み合わせてもよい。
【０１３２】
このように、画像符号化装置１００は、上位レベルのｃｂｆフラグ、及び、同一レベルの他のノードのｃｂｆフラグの少なくとも一つを用いて、処理対象のノードのｃｂｆフラグの値が一意に決定できるか否かを判定し、処理対象のノードのｃｂｆフラグの値が一意に決定できる場合、ｃｂｆフラグを符号化しない。また、画像復号装置２００は、上位レベルのｃｂｆ、及び、同一レベルの他のノードのｃｂｆの少なくとも一つを用いて、処理対象のノードのｃｂｆの値が一意に決定できるか否かを判定し、処理対象のノードのｃｂｆの値が一意に決定できる場合、当該ｃｂｆを復号により生成しない。
【０１３３】
以上より、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、変換単位のサイズ及び位置等を示す管理情報と、変換係数とを単一の木構造で符号化する。これにより、画像符号化装置１００及び画像復号装置２００は、使用するメモリ容量、及び処理ステップを削減できる。
【０１３４】
なお、図１１、図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて説明した動作フローにおいて、符号化を復号と読み替えることで、画像復号装置２００（エントロピー復号部２９０Ｂ）による復号処理の動作フローが得られる。
【０１３５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上述した実施の形態２の変形例を説明する。
【０１３６】
図１５は、本実施の形態に係る符号化処理のフローチャートである。なお、図１１と同様の処理には同一の符号を付しており、以下では、図１１との相違点を主に説明する。
【０１３７】
ステップＳ１２１の後、画像符号化装置１００は、予測信号の生成方法に応じて動作を切り替える（Ｓ１２２）。具体的には、インター予測が用いられた場合（Ｓ１２２でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化する（Ｓ１２３）。
【０１３８】
次に、画像符号化装置１００は、ＴＵＳを参照して当該ＴＵをさらに分割するか否かを判定する（Ｓ１２４）。ＴＵを分割する場合（Ｓ１２４でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、ＴＵを空間的に４分割し、それぞれの領域に対して、変換統一木の符号化処理を再帰的に行う（Ｓ１４１）。
【０１３９】
一方、ＴＵを分割しない場合（Ｓ１２４でＮｏ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｌｕｍａを符号化する（Ｓ１２５）。次に、画像符号化装置１００は、ＴＵ（ＣＵ）に対して用いられた予測方法がインター予測であるか否かを判定する（Ｓ１２６）。インター予測が用いられない場合（例えば、イントラ予測が用いられた場合）（Ｓ１２６Ｎｏ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化する（Ｓ１２７）。なお、ステップＳ１３２以降の処理は図１１と同様である。
【０１４０】
以上のように、本実施の形態に係る画像符号化方法では、ＣＵに対してインター予測が用いられた場合には、最上位の階層でｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化し、イントラ予測が用いられた場合には、末端のノードでｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化する。
【０１４１】
ここで、インター予測では、変換係数が発生しない傾向があり、特に、色差信号の変換係数は発生しない傾向がある。よって、インター予測が用いられた場合、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａをＴＵの分割の後に末端で符号化するより、ＴＵの分割の前に符号化する方が効率がよい。一方、イントラ予測では、変換係数が発生しやすい傾向があるため、ＴＵの分割の前に符号化しても、符号化効率の改善はわずかである。よって、画像符号化装置１００は、ＴＵの分割後の末端においてｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化する。
【０１４２】
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、ｃｂｆのデータ量を軽減できる。
【０１４３】
なお、図１５において説明した動作フローにおいて、符号化を復号と読み替えることで、画像復号装置２００による復号処理の動作フローが得られる。
【０１４４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上述した実施の形態３の変形例を説明する。
【０１４５】
図１６は本実施の形態に係る符号化処理のフローチャートである。なお、図１５と同様の処理には同一の符号化を付しており、以下では、図１５との相違点を主に説明する。
【０１４６】
実施の形態３で説明したように、変換係数の有無などの傾向は予測方法がインター予測であるか非インター予測（イントラ予測）であるかで大きく異なる。また、特にイントラ予測が用いられた場合は、小さいブロックでのイントラ予測及び変換を多数回行う必要があるため、イントラ予測時の処理ステップの削減が特に重要である。そのため、本実施の形態では、インター予測かイントラ予測（非インター予測）かに応じて、動作の切り替えを上位で行うことにより、インター予測の場合とイントラ予測の場合とにおける処理を分離する。これにより、実装の最適化を行いやすくする。
【０１４７】
具体的には図１６に示すように。末端において、インター予測か非インター予測かの判定（Ｓ１２６）の後に、ｃｂｆ＿ｌｕｍａを符号化する。より具体的には、インター予測が用いられてない場合（１２６でＮｏ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｌｕｍａを符号化し（Ｓ１２５Ｂ）、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化する（Ｓ１２７）。一方、インター予測が用いられている場合（Ｓ１２７でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｌｕｍａを符号化する（Ｓ１２５Ａ）。なお、ステップＳ１３２以降の動作は、実施の形態３と同様である。
【０１４８】
ｃｂｆに関する処理は、フラグが省略される場合の動作も含めると複雑になる傾向がある。これに対して、上述したように、ｃｂｆに関する処理をインター予測とイントラ予測とで切り替えることで、上記の効果が特に得られる。
【０１４９】
なお、図１７に示すように、イントラ予測が用いられた場合に（Ｓ１２６でＮｏ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化（Ｓ１２７）してから、ｃｂｆ＿ｌｕｍａを符号化（Ｓ１２５Ｂ）してもよい。これにより、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａ及びｃｂｆ＿ｌｕｍａの符号化順が、インター予測が用いられた場合（Ｓ１２３、Ｓ１２５Ａ）と、インター予測が用いられた場合（Ｓ１２７、Ｓ１２５Ｂ）とで同じになる。このように、処理順序が共通化されることで、動作プログラムのデータ量を削減できる。
【０１５０】
なお、図１６及び図１７において説明した動作フローにおいて、符号化を復号と読み替えることで、画像復号装置２００による復号処理の動作フローが得られる。
【０１５１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、ｃｂｆ及び変換係数の符号化順序を説明する。
【０１５２】
図１８Ａ〜図１８Ｃは、ｃｂｆ及び変換係数（ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ）の符号化順序を示す図である。言い換えると、図１８Ａ〜図１８Ｃは、符号化信号１９１における、ｃｂｆ及び変換係数の並び順を示す図である。なお、図１８Ａ〜図１８Ｃにおいて、数値は符号化順を示す。また、図１８Ａ〜図１８Ｃでは、ｌｕｍａ（輝度信号）の変換ブロックの個数と、ｃｈｒｏｍａ（色差信号）の変換ブロックの個数とが同じである。
【０１５３】
図１８Ａに示す符号化順序は、例えば、実施の形態１における符号化順序の一例である。図１８Ａでは、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ（Ｂｌｋ＝０）、ｃｂｆ＿ｃｂ（Ｂｌｋ＝０）、ｃｂｆ＿ｃｒ（Ｂｌｋ＝０）がこの順に符号化され、続けて、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ（Ｂｌｋ＝１）、ｃｂｆ＿ｃｂ（Ｂｌｋ＝１）、ｃｂｆ＿ｃｒ（Ｂｌｋ＝１）、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ（Ｂｌｋ＝２）、ｃｂｆ＿ｃｂ（Ｂｌｋ＝２）、ｃｂｆ＿ｃｒ（Ｂｌｋ＝２）、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ（Ｂｌｋ＝３）、ｃｂｆ＿ｃｂ（Ｂｌｋ＝３）、ｃｂｆ＿ｃｒ（Ｂｌｋ＝３）がこの順に符号化される。ここで、Ｂｌｋの数値はＺ順でブロックの空間的な位置を示している。Ｂｌｋ＝０は左上のブロック、Ｂｌｋ＝１は右上のブロック、Ｂｌｋ＝２は左下のブロック、Ｂｌｋ＝３は右下のブロックを示す。
【０１５４】
全てのｃｂｆの符号化に続けて、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｌｕｍａ、Ｂｌｋ＝０）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｃｂ、Ｂｌｋ＝０）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｃｒ、Ｂｌｋ＝０）がこの順に符号化される。次に、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｌｕｍａ、Ｂｌｋ＝１）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｃｂ、Ｂｌｋ＝１）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｃｒ、Ｂｌｋ＝１）がこの順に符号化される。
【０１５５】
図１８Ｂに示す符号化順序は、例えば、実施の形態２〜４における符号化順序の一例である。ｃｂｆ及び変換係数は同一の木構造において符号化されるため、ある位置の変換係数は、対応するｃｂｆの後、かつ比較的すぐに符号化される。
【０１５６】
例えば、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ（ｂｌｋ＝０）、ｃｂｆ＿ｃｂ（ｂｌｋ＝０）、ｃｂｆ＿ｃｒ（ｂｌｋ＝０）がこの順に符号化された後、この３ブロックに対応するＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｌｕｍａ、Ｂｌｋ＝０）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｃｂ、Ｂｌｋ＝０）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｃｒ、Ｂｌｋ＝０）がこの順に符号化される。これにより、画像復号装置２００は、ｃｂｆフラグを一時的に格納するメモリサイズを削減できる。また、画像符号化装置１００では、全てのブロックのｃｂｆが確定しなければ、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆをストリームに格納できない。これにより、ブロック順で前の方のＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆを全て格納するためのメモリのサイズが大きくなるという課題がある。図１８Ｂに示す処理順序を用いることでこの課題を軽減できる。
【０１５７】
図１８Ｃでは、ｃｂｆフラグの直後に、対応する変換係数が符号化される。この例では、ｃｂｆ及び変換係数を一時格納するためのメモリのサイズを、図１８Ｂに示す場合よりもさらに軽減できる。具体的には、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ（ｂｌｋ＝０）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｌｕｍａ、Ｂｌｋ＝０）、ｃｂｆ＿ｃｂ（ｂｌｋ＝０）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｃｂ、Ｂｌｋ＝０）、ｃｂｆ＿ｃｒ（ｂｌｋ＝０）、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ（ｃｒ、Ｂｌｋ＝０）、・・・がこの順に符号化される。
【０１５８】
次に、ｃｈｒｏｍａの変換ブロックの個数がｌｕｍａの変換ブロックの個数よりも少ない場合の符号化順序を説明する。図１９Ａ及び図１９Ｂは、この場合の符号化順序の一例を示す図である。
【０１５９】
例えば４：２：０フォーマットでは、色差信号の画素数は、輝度信号の画素数の縦及び横の半分である。変換及び逆変換のサイズ（ＴｒａｎｓｆｏｒｍＳｉｚｅ）には、最小のサイズ（ＭｉｎＴｒａｆｏＳｉｚｅ）が定義されている。つまり、最小のサイズ（ＴｒａｎｓｆｏｒｍＳｉｚｅ＝ＭｉｎＴｒａｆｏＳｉｚｅ）において、ｌｕｍａには４個のＴＵが使えるが、ｃｈｒｏｍａには１個のＴＵしか使えないことがある。
【０１６０】
図１９Ａでは、ｃｂｆのすぐ後に変換係数が符号化される。また、ＢｌｋＩｄｘが若い順にブロックが符号化される。この符号化順のメリットは、ｃｂｆと変換係数の符号化位置が近いため、一時メモリのサイズを軽減できることである。
【０１６１】
図１９Ｂでは、ｌｕｍａのｃｂｆ及び変換係数が符号化された後に、ｃｈｒｏｍａのｃｂｆ及び変換係数が符号化される。この符号化方法のメリットは、ｌｕｍａとｃｈｒｏｍａとの間の処理及びデータ入出力ポインタの切り替えを最小限にできることである。ｌｕｍａとｃｈｒｏｍａとでは、予測処理及びデータの格納先が大きく異なる場合があるので、ｌｕｍａの処理と、ｃｈｒｏｍａの処理とはそれぞれ続けて行うほうがよい。なお、ここでは、ｃｈｒｏｍａが、全てのｌｕｍａの符号化の後に符号化されるが、ｃｈｒｏｍａが、全てのｌｕｍａの符号化の前に符号化されても、同様の効果が得られる。
【０１６２】
図１９Ｂでは、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ左上、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ＿ｌｕｍａ左上、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ右上、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ＿ｌｕｍａ右上、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ左下、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ＿ｌｕｍａ左下、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ右下、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ＿ｌｕｍａ右下、ｃｂｆ＿ｃｂ、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ＿ｃｂ、ｃｂｆ＿ｃｒ、ＢｌｏｃｋＣｏｅｆｆ＿ｃｒは、この順で符号化される。
【０１６３】
図２０は、本実施の形態に係る符号化処理のフローチャートである。なお、図２０は、当該符号化処理の一部である、ｃｂｆ及び変換係数に関する処理のみを示している。また、分割された４つのブロックは、Ｚ順でＢｌｋＩｄｘに対応付けられている。
【０１６４】
図２０に示すステップＳ１２５〜Ｓ１５２は、ｃｂｆの符号化に関する処理である。また、ステップＳ１２５〜Ｓ１２３Ｂの処理は、分割された４つのブロックの各々に対して実行される。
【０１６５】
あるブロックにおいて、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｌｕｍａを符号化する（Ｓ１２５）。次に、画像符号化装置１００は、輝度及び色差のブロックの数が同じであるか否かを判定する。また、画像符号化装置１００は、Ｂｌｋｉｄｘ＝３であるか否かを判定する（Ｓ１５１）。つまり、処理対象のＴＵが４分割されたＴＵのうち、符号化順で最後のＴＵであるか否かを判定する。輝度及び色差のブロックの数が同じ、又は、Ｂｌｋｉｄｘ＝３の場合（Ｓ１５１でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｂ及びｃｂｆ＿ｃｒを符号化する（Ｓ１２３Ａ及びＳ１２３Ｂ）。例えば、現在のＴｒＤにおけるｌｕｍａのサイズであるＴｒａｆｏＳｉｚｅが、最小サイズＭｉｎＴｒａｆｏＳｉｚｅに達していない（ＴｒａｆｏＳｉｚｅ＞ＭｉｎＴｒａｆｏＳｉｚｅ）場合に、輝度及び色差のブロックの数が同じと判定できる。なお、画像符号化装置１００は、その他の方法で、輝度及び色差のブロックの数が同じであるか否かを判定しもよい。
【０１６６】
また、ｌｕｍａのブロックよりｃｈｒｏｍａのブロックが少ない場合でも、画像符号化装置１００は、全てのｃｂｆ＿ｌｕｍａの符号化の後にｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａの符号化を行う。つまり、４分割の場合、４つのブロックのｃｂｆ＿ｌｕｍａの符号化が終わるのはＢｌｋｉｄｘ＝３の時である。よって、画像符号化装置１００は、Ｂｌｋｉｄｘ＝３のときはｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａの符号化を行うと判定する。
【０１６７】
まとめると、画像符号化装置１００は、（Ｔｒａｆｏｓｉｚｅ＞ＭｉｎＴｒａｆｏＳｉｚｅ）｜｜（Ｂｌｋｉｄｘ＝＝３）のときには、ｃｂｆ＿ｌｕｍａの後にｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａを符号化する。
【０１６８】
また、Ｂｌｋｉｄｘ＝３でない場合（Ｓ１５２でＮｏ）、次のブロックが選択され、ステップＳ１２５以降の処理が実行される。
【０１６９】
図２０に示すステップＳ１３２〜Ｓ１５４の処理は、変換係数の符号化に関する処理である。また、ステップＳ１３２〜Ｓ１３５Ｂの処理は、ｃｂｆの符号化処理と同様に、４分割されたブロックの各々に対して行われる。
【０１７０】
画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｌｕｍａが真であるか否かを判定する（Ｓ１３２）。ｃｂｆ＿ｌｕｍａが真の場合（Ｓ１３２でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、当該ＴＵの輝度の変換係数を符号化する（Ｓ１３３）。次に、画像符号化装置１００は、ステップＳ１５１と同様の判定を行う（Ｓ１５３）。
【０１７１】
当該判定が真の場合（Ｓ１５３でＹｅｓ）、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｂが真であるか否かを判定する（Ｓ１３４Ａ）。画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｂが真の場合（Ｓ１３４でＹｅｓ）、色差Ｃｂの変換係数を符号化する（Ｓ１３５Ａ）。また、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｒが真であるか否かを判定する（Ｓ１３４Ｂ）。画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｒが真の場合（Ｓ１３４ＢでＹｅｓ）、色差Ｃｒの変換係数の符号化する（Ｓ１３５Ｂ）。
【０１７２】
なお、図２０において説明した動作フローにおいて、符号化を復号と読み替えることで、画像復号装置２００による復号処理の動作フローが得られる。また、図１８Ａ〜図１８Ｃ、図１９Ａ及び図１９Ｂにおいて説明した符号化順は、符号化を復号と読み替えることで、符号化データの復号順が得られる。
【０１７３】
図２１Ａ及び図２１Ｂはｃｈｒｏｍａのｃｂｆ及び変換係数をｌｕｍａのｃｂｆ及び変換係数よりも先に符号化する例を示す図である。上述したように、インター予測の場合、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａが、ｃｂｆ＿ｌｕｍａより前に符号化される場合がある。よって、ｃｈｒｏｍａを先に処理することで、インター予測の場合とイントラ予測の場合とで、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａと、ｃｂｆ＿ｌｕｍａとの処理順序を同一にできるので、画像符号化装置１００及び画像復号装置２００の動作フローを簡略化できる。
【０１７４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、上記実施の形態３の変形例を説明する。本実施の形態に係る画像符号化方法では、さらに、差分量子化パラメータ（ΔＱＰ）を符号化する。ΔＱＰとは、直前の量子化処理に用いられた量子化幅と、処理対象の変換単位の量子化処理に用いられる量子化幅との差分を示す情報である。
【０１７５】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、本実施の形態に係る符号化処理のフローチャートである。なお、以下では、図１５に示す処理との相違点を主に説明する。
【０１７６】
ΔＱＰは、全てのｃｂｆの符号化の後に符号化される。具体的には、画像符号化装置１００は、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａの符号化（Ｓ１２３又はＳ１２７）、及び、ｃｂｆ＿ｌｕｍａの符号化（Ｓ１２５）の後、かつ、変換係数の符号化（Ｓ１３３及びＳ１３５）の前に、ΔＱＰを符号化する（Ｓ１６１）。
【０１７７】
このように、画像符号化装置１００は、ΔＱＰを、木構造のリーフノードにおいて符号化し、符号化されたΔＱＰを、符号化信号１９１の当該リーフノードに対応する位置に配置する。また、画像復号装置２００は、符号化信号１９１の木構造のリーフノードに対応する位置に配置された符号化されたΔＱＰを、当該リーフノードにおいて復号する。
【０１７８】
なお、画像復号装置２００においては、変換係数を復号すると同時にパイプライン並列などを行うことで、直ちに逆量子化を行ってもよい。この場合には、量子化パラメータを決定するためのΔＱＰを上記の符号化順で符号化することは、不要な遅延及びメモリ増加をもたらさないので有効である。
【０１７９】
なお、ΔＱＰは、ある符号化単位ＣＵにおいて、ｃｂｆ＿ｌｕｍａ、ｃｂｆ＿ｃｈｒｏｍａが最初に真になるＴＵにおいて一度だけ符号化すれば十分である。それ以上の頻度で更新すると符号量が増えすぎてしまう。
【０１８０】
図２２Ｂは、ΔＱＰを、ＴＵの木構造の先頭（ルート）で符号化する場合の符号化方法のフローチャートである。図２２Ｂに示すように、画像符号化装置１００は、ＴＵの木構造の先頭で符号化する（Ｓ１６１）。
【０１８１】
このように、画像符号化装置１００は、ΔＱＰを、木構造のルートにおいて符号化し、符号化された差分量子化幅を、符号化信号１９１の当該ルートに対応する位置に配置する。また、画像復号装置２００は、符号化信号１９１の、木構造のルートに対応する位置に配置された符号化された差分量子化幅を、当該ルートにおいて復号する。
【０１８２】
この場合、画像復号装置２００は、逆量子化部２４０が必要とする量子化パラメータを早期に決定することができるので、逆量子化部２４０の起動処理を、余裕をもって行うことができる。また、画像符号化装置１００は、ΔＱＰを常に符号化するのではなく、符号化単位ＣＵにおいて、ｎｏ＿ｒｅｉｓｉｄｕａｌ＿ｄａｔａが真の場合のみΔＱＰを符号化することで、データ量を軽減できる。ｎｏ＿ｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｄａｔａは、当該ＣＵ内に変換係数が一つも存在しないことを意味するフラグである。このＮｏ＿ｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｄａｔａは当該ＣＵ内の最初のＴＵＳよりも前に符号化される。
【０１８３】
なお、図２２Ａ及び図２２Ｂにおいて説明した動作フローにおいて、符号化を復号と読み替えることで、画像復号装置２００による復号処理の動作フローが得られる。
【０１８４】
また、図２３及び図２４Ａ〜図２４Ｃに、実施の形態６に相当するＨＥＶＣのＳｙｎｔａｘ例を示す。
【０１８５】
（実施の形態７）
本実施の形態では、上述した実施の形態３の変形例を説明する。
【０１８６】
図２５Ａ及び図２５Ｂは、本実施の形態に係る画像符号化装置１００による符号化処理のフローチャートである。
【０１８７】
図２５Ａ及び図２５Ｂに示す符号化処理では、図１５に示す変換係数の符号化処理（Ｓ１３２〜Ｓ１３５）を一つのサブルーチンである統一変換処理（ｔｒａｎｓｆｏｒｍ＿ｕｎｉｆｉｅｄ＿ｕｎｉｔ）（Ｓ１７１）として抜き出している。この場合でも、上記実施の形態と同様に、ｃｂｆ及びＴＵＳの情報を一時的に保持するメモリ量の軽減、処理ステップの簡略化、及びトラバースの回数の軽減の効果が得られる。なお、ステップＳ１２５〜Ｓ１２７の処理が統一変換処理に含まれてもよい。この場合、当該サブルーチンは、ＴＵの木構造の末端の処理に対応する。また、ΔＱＰは、統一変換処理の中で符号化されてもよい。このサブルーチン化により、実質的に同じ効果を得ながら、処理を分離したことによる設計の省力化、及びテスト工数の軽減を期待できる。
【０１８８】
以上、本発明の実施の形態に係る画像符号化装置に及び画像復号装置ついて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１８９】
また、上記実施の形態に係る画像符号化装置及び画像復号装置に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【０１９０】
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１９１】
上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１９２】
さらに、本発明は上記ソフトウェアプログラムであってもよいし、上記プログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１９３】
また、上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
【０１９４】
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【０１９５】
また、上記の画像符号化方法又は画像復号方法に含まれるステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
【０１９６】
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る画像符号化装置及び画像復号装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１９７】
（実施の形態８）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）または動画像復号化方法（画像復号方法）の構成を実現するためのプログラムを記憶メディアに記録することにより、上記各実施の形態で示した処理を独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。記憶メディアは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、半導体メモリ等、プログラムを記録できるものであればよい。
【０１９８】
さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）や動画像復号化方法（画像復号方法）の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、及び画像復号方法を用いた画像復号装置からなる画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。
【０１９９】
図２６は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムex１００の全体構成を示す図である。通信サービスの提供エリアを所望の大きさに分割し、各セル内にそれぞれ固定無線局である基地局ex１０６、ex１０７、ex１０８、ex１０９、ex１１０が設置されている。
【０２００】
このコンテンツ供給システムex１００は、インターネットex１０１にインターネットサービスプロバイダex１０２および電話網ex１０４、および基地局ex１０６からex１１０を介して、コンピュータex１１１、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）ex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５などの各機器が接続される。
【０２０１】
しかし、コンテンツ供給システムex１００は図２６のような構成に限定されず、いずれかの要素を組合せて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex１０６からex１１０を介さずに、各機器が電話網ex１０４に直接接続されてもよい。また、各機器が近距離無線等を介して直接相互に接続されていてもよい。
【０２０２】
カメラex１１３はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器であり、カメラex１１６はデジタルカメラ等の静止画撮影、動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話ex１１４は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）方式、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式、若しくはＬＴＥ（Long Term Evolution）方式、ＨＳＰＡ(High Speed Packet Access)の携帯電話機、またはＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であり、いずれでも構わない。
【０２０３】
コンテンツ供給システムex１００では、カメラex１１３等が基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じてストリーミングサーバex１０３に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex１１３を用いて撮影するコンテンツ（例えば、音楽ライブの映像等）に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する）、ストリーミングサーバex１０３に送信する。一方、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）。
【０２０４】
なお、撮影したデータの符号化処理はカメラex１１３で行っても、データの送信処理をするストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。同様に配信されたデータの復号化処理はクライアントで行っても、ストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。また、カメラex１１３に限らず、カメラex１１６で撮影した静止画像および／または動画像データを、コンピュータex１１１を介してストリーミングサーバex１０３に送信してもよい。この場合の符号化処理はカメラex１１６、コンピュータex１１１、ストリーミングサーバex１０３のいずれで行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。
【０２０５】
また、これら符号化・復号化処理は、一般的にコンピュータex１１１や各機器が有するＬＳＩex５００において処理する。ＬＳＩex５００は、ワンチップであっても複数チップからなる構成であってもよい。なお、動画像符号化・復号化用のソフトウェアをコンピュータex１１１等で読み取り可能な何らかの記録メディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスクなど）に組み込み、そのソフトウェアを用いて符号化・復号化処理を行ってもよい。さらに、携帯電話ex１１４がカメラ付きである場合には、そのカメラで取得した動画データを送信してもよい。このときの動画データは携帯電話ex１１４が有するＬＳＩex５００で符号化処理されたデータである。
【０２０６】
また、ストリーミングサーバex１０３は複数のサーバや複数のコンピュータであって、データを分散して処理したり記録したり配信するものであってもよい。
【０２０７】
以上のようにして、コンテンツ供給システムex１００では、符号化されたデータをクライアントが受信して再生することができる。このようにコンテンツ供給システムex１００では、ユーザが送信した情報をリアルタイムでクライアントが受信して復号化し、再生することができ、特別な権利や設備を有さないユーザでも個人放送を実現できる。
【０２０８】
なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図２７に示すように、デジタル放送用システムex２００にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置（画像符号化装置）または動画像復号化装置（画像復号装置）のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex２０１では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex２０２に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置によって符号化されたデータである）。これを受けた放送衛星ex２０２は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex２０４が受信する。受信した多重化データを、テレビ（受信機）ex３００またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex２１７等の装置が復号化して再生する（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）。
【０２０９】
また、ＤＶＤ、ＢＤ等の記録メディアex２１５に記録した多重化データを読み取り復号化する、または記録メディアex２１５に映像信号を符号化し、さらに場合によっては音楽信号と多重化して書き込むリーダ／レコーダex２１８にも上記各実施の形態で示した動画像復号化装置または動画像符号化装置を実装することが可能である。この場合、再生された映像信号はモニタex２１９に表示され、多重化データが記録された記録メディアex２１５により他の装置やシステムにおいて映像信号を再生することができる。また、ケーブルテレビ用のケーブルex２０３または衛星／地上波放送のアンテナex２０４に接続されたセットトップボックスex２１７内に動画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex２１９で表示してもよい。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に動画像復号化装置を組み込んでもよい。
【０２１０】
図２８は、上記各実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いたテレビ（受信機）ex３００を示す図である。テレビex３００は、上記放送を受信するアンテナex２０４またはケーブルex２０３等を介して映像データに音声データが多重化された多重化データを取得、または出力するチューナex３０１と、受信した多重化データを復調する、または外部に送信する多重化データに変調する変調／復調部ex３０２と、復調した多重化データを映像データと、音声データとに分離する、または信号処理部ex３０６で符号化された映像データ、音声データを多重化する多重／分離部ex３０３を備える。
【０２１１】
また、テレビex３００は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex３０４、映像信号処理部ex３０５（本発明の一態様に係る画像符号化装置または画像復号装置として機能する）を有する信号処理部ex３０６と、復号化した音声信号を出力するスピーカex３０７、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex３０８を有する出力部ex３０９とを有する。さらに、テレビex３００は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex３１２等を有するインタフェース部ex３１７を有する。さらに、テレビex３００は、各部を統括的に制御する制御部ex３１０、各部に電力を供給する電源回路部ex３１１を有する。インタフェース部ex３１７は、操作入力部ex３１２以外に、リーダ／レコーダex２１８等の外部機器と接続されるブリッジex３１３、ＳＤカード等の記録メディアex２１６を装着可能とするためのスロット部ex３１４、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex３１５、電話網と接続するモデムex３１６等を有していてもよい。なお記録メディアex２１６は、格納する不揮発性／揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex３００の各部は同期バスを介して互いに接続されている。
【０２１２】
まず、テレビex３００がアンテナex２０４等により外部から取得した多重化データを復号化し、再生する構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、ＣＰＵ等を有する制御部ex３１０の制御に基づいて、変調／復調部ex３０２で復調した多重化データを多重／分離部ex３０３で分離する。さらにテレビex３００は、分離した音声データを音声信号処理部ex３０４で復号化し、分離した映像データを映像信号処理部ex３０５で上記各実施の形態で説明した復号化方法を用いて復号化する。復号化した音声信号、映像信号は、それぞれ出力部ex３０９から外部に向けて出力される。出力する際には、音声信号と映像信号が同期して再生するよう、バッファex３１８、ex３１９等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。また、テレビex３００は、放送等からではなく、磁気／光ディスク、ＳＤカード等の記録メディアex２１５、ex２１６から多重化データを読み出してもよい。次に、テレビex３００が音声信号や映像信号を符号化し、外部に送信または記録メディア等に書き込む構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、制御部ex３１０の制御に基づいて、音声信号処理部ex３０４で音声信号を符号化し、映像信号処理部ex３０５で映像信号を上記各実施の形態で説明した符号化方法を用いて符号化する。符号化した音声信号、映像信号は多重／分離部ex３０３で多重化され外部に出力される。多重化する際には、音声信号と映像信号が同期するように、バッファex３２０、ex３２１等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。なお、バッファex３１８、ex３１９、ex３２０、ex３２１は図示しているように複数備えていてもよいし、１つ以上のバッファを共有する構成であってもよい。さらに、図示している以外に、例えば変調／復調部ex３０２や多重／分離部ex３０３の間等でもシステムのオーバフロー、アンダーフローを避ける緩衝材としてバッファにデータを蓄積することとしてもよい。
【０２１３】
また、テレビex３００は、放送等や記録メディア等から音声データ、映像データを取得する以外に、マイクやカメラのＡＶ入力を受け付ける構成を備え、それらから取得したデータに対して符号化処理を行ってもよい。なお、ここではテレビex３００は上記の符号化処理、多重化、および外部出力ができる構成として説明したが、これらの処理を行うことはできず、上記受信、復号化処理、外部出力のみが可能な構成であってもよい。
【０２１４】
また、リーダ／レコーダex２１８で記録メディアから多重化データを読み出す、または書き込む場合には、上記復号化処理または符号化処理はテレビex３００、リーダ／レコーダex２１８のいずれで行ってもよいし、テレビex３００とリーダ／レコーダex２１８が互いに分担して行ってもよい。
【０２１５】
一例として、光ディスクからデータの読み込みまたは書き込みをする場合の情報再生／記録部ex４００の構成を図２９に示す。情報再生／記録部ex４００は、以下に説明する要素ex４０１、ex４０２、ex４０３、ex４０４、ex４０５、ex４０６、ex４０７を備える。光ヘッドex４０１は、光ディスクである記録メディアex２１５の記録面にレーザスポットを照射して情報を書き込み、記録メディアex２１５の記録面からの反射光を検出して情報を読み込む。変調記録部ex４０２は、光ヘッドex４０１に内蔵された半導体レーザを電気的に駆動し記録データに応じてレーザ光の変調を行う。再生復調部ex４０３は、光ヘッドex４０１に内蔵されたフォトディテクタにより記録面からの反射光を電気的に検出した再生信号を増幅し、記録メディアex２１５に記録された信号成分を分離して復調し、必要な情報を再生する。バッファex４０４は、記録メディアex２１５に記録するための情報および記録メディアex２１５から再生した情報を一時的に保持する。ディスクモータex４０５は記録メディアex２１５を回転させる。サーボ制御部ex４０６は、ディスクモータex４０５の回転駆動を制御しながら光ヘッドex４０１を所定の情報トラックに移動させ、レーザスポットの追従処理を行う。システム制御部ex４０７は、情報再生／記録部ex４００全体の制御を行う。上記の読み出しや書き込みの処理はシステム制御部ex４０７が、バッファex４０４に保持された各種情報を利用し、また必要に応じて新たな情報の生成・追加を行うと共に、変調記録部ex４０２、再生復調部ex４０３、サーボ制御部ex４０６を協調動作させながら、光ヘッドex４０１を通して、情報の記録再生を行うことにより実現される。システム制御部ex４０７は例えばマイクロプロセッサで構成され、読み出し書き込みのプログラムを実行することでそれらの処理を実行する。
【０２１６】
以上では、光ヘッドex４０１はレーザスポットを照射するとして説明したが、近接場光を用いてより高密度な記録を行う構成であってもよい。
【０２１７】
図３０に光ディスクである記録メディアex２１５の模式図を示す。記録メディアex２１５の記録面には案内溝（グルーブ）がスパイラル状に形成され、情報トラックex２３０には、予めグルーブの形状の変化によってディスク上の絶対位置を示す番地情報が記録されている。この番地情報はデータを記録する単位である記録ブロックex２３１の位置を特定するための情報を含み、記録や再生を行う装置において情報トラックex２３０を再生し番地情報を読み取ることで記録ブロックを特定することができる。また、記録メディアex２１５は、データ記録領域ex２３３、内周領域ex２３２、外周領域ex２３４を含んでいる。ユーザデータを記録するために用いる領域がデータ記録領域ex２３３であり、データ記録領域ex２３３より内周または外周に配置されている内周領域ex２３２と外周領域ex２３４は、ユーザデータの記録以外の特定用途に用いられる。情報再生／記録部ex４００は、このような記録メディアex２１５のデータ記録領域ex２３３に対して、符号化された音声データ、映像データまたはそれらのデータを多重化した多重化データの読み書きを行う。
【０２１８】
以上では、１層のＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスクを例に挙げ説明したが、これらに限ったものではなく、多層構造であって表面以外にも記録可能な光ディスクであってもよい。また、ディスクの同じ場所にさまざまな異なる波長の色の光を用いて情報を記録したり、さまざまな角度から異なる情報の層を記録したりなど、多次元的な記録／再生を行う構造の光ディスクであってもよい。
【０２１９】
また、デジタル放送用システムex２００において、アンテナex２０５を有する車ex２１０で衛星ex２０２等からデータを受信し、車ex２１０が有するカーナビゲーションex２１１等の表示装置に動画を再生することも可能である。なお、カーナビゲーションex２１１の構成は例えば図２８に示す構成のうち、ＧＰＳ受信部を加えた構成が考えられ、同様なことがコンピュータex１１１や携帯電話ex１１４等でも考えられる。
【０２２０】
図３１Ａは、上記実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いた携帯電話ex１１４を示す図である。携帯電話ex１１４は、基地局ex１１０との間で電波を送受信するためのアンテナex３５０、映像、静止画を撮ることが可能なカメラ部ex３６５、カメラ部ex３６５で撮像した映像、アンテナex３５０で受信した映像等が復号化されたデータを表示する液晶ディスプレイ等の表示部ex３５８を備える。携帯電話ex１１４は、さらに、操作キー部ex３６６を有する本体部、音声を出力するためのスピーカ等である音声出力部ex３５７、音声を入力するためのマイク等である音声入力部ex３５６、撮影した映像、静止画、録音した音声、または受信した映像、静止画、メール等の符号化されたデータもしくは復号化されたデータを保存するメモリ部ex３６７、又は同様にデータを保存する記録メディアとのインタフェース部であるスロット部ex３６４を備える。
【０２２１】
さらに、携帯電話ex１１４の構成例について、図３１Ｂを用いて説明する。携帯電話ex１１４は、表示部ex３５８及び操作キー部ex３６６を備えた本体部の各部を統括的に制御する主制御部ex３６０に対して、電源回路部ex３６１、操作入力制御部ex３６２、映像信号処理部ex３５５、カメラインタフェース部ex３６３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御部ex３５９、変調／復調部ex３５２、多重／分離部ex３５３、音声信号処理部ex３５４、スロット部ex３６４、メモリ部ex３６７がバスex３７０を介して互いに接続されている。
【０２２２】
電源回路部ex３６１は、ユーザの操作により終話及び電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することにより携帯電話ex１１４を動作可能な状態に起動する。
【０２２３】
携帯電話ex１１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する主制御部ex３６０の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を音声信号処理部ex３５４でデジタル音声信号に変換し、これを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理し、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。また携帯電話ex１１４は、音声通話モード時にアンテナex３５０を介して受信した受信データを増幅して周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理を施し、変調／復調部ex３５２でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ex３５４でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex３５７から出力する。
【０２２４】
さらにデータ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キー部ex３６６等の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex３６２を介して主制御部ex３６０に送出される。主制御部ex３６０は、テキストデータを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して基地局ex１１０へ送信する。電子メールを受信する場合は、受信したデータに対してこのほぼ逆の処理が行われ、表示部ex３５８に出力される。
【０２２５】
データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex３５５は、カメラ部ex３６５から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する）、符号化された映像データを多重／分離部ex３５３に送出する。また、音声信号処理部ex３５４は、映像、静止画等をカメラ部ex３６５で撮像中に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重／分離部ex３５３に送出する。
【０２２６】
多重／分離部ex３５３は、映像信号処理部ex３５５から供給された符号化された映像データと音声信号処理部ex３５４から供給された符号化された音声データを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変調／復調部（変調／復調回路部）ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。
【０２２７】
データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、または映像およびもしくは音声が添付された電子メールを受信する場合、アンテナex３５０を介して受信された多重化データを復号化するために、多重／分離部ex３５３は、多重化データを分離することにより映像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスex３７０を介して符号化された映像データを映像信号処理部ex３５５に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ex３５４に供給する。映像信号処理部ex３５５は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって復号化することにより映像信号を復号し（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）、ＬＣＤ制御部ex３５９を介して表示部ex３５８から、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる映像、静止画が表示される。また音声信号処理部ex３５４は、音声信号を復号し、音声出力部ex３５７から音声が出力される。
【０２２８】
また、上記携帯電話ex１１４等の端末は、テレビex３００と同様に、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末という３通りの実装形式が考えられる。さらに、デジタル放送用システムex２００において、映像データに音楽データなどが多重化された多重化データを受信、送信するとして説明したが、音声データ以外に映像に関連する文字データなどが多重化されたデータであってもよいし、多重化データではなく映像データ自体であってもよい。
【０２２９】
このように、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法あるいは動画像復号化方法を上述したいずれの機器・システムに用いることは可能であり、そうすることで、上記各実施の形態で説明した効果を得ることができる。
【０２３０】
また、本発明はかかる上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。
【０２３１】
（実施の形態９）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置と、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１など異なる規格に準拠した動画像符号化方法または装置とを、必要に応じて適宜切替えることにより、映像データを生成することも可能である。
【０２３２】
ここで、それぞれ異なる規格に準拠する複数の映像データを生成した場合、復号する際に、それぞれの規格に対応した復号方法を選択する必要がある。しかしながら、復号する映像データが、どの規格に準拠するものであるか識別できないため、適切な復号方法を選択することができないという課題を生じる。
【０２３３】
この課題を解決するために、映像データに音声データなどを多重化した多重化データは、映像データがどの規格に準拠するものであるかを示す識別情報を含む構成とする。上記各実施の形態で示す動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを含む多重化データの具体的な構成を以下説明する。多重化データは、ＭＰＥＧ−２トランスポートストリーム形式のデジタルストリームである。
【０２３４】
図３２は、多重化データの構成を示す図である。図３２に示すように多重化データは、ビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム（ＰＧ）、インタラクティブグラフィックスストリームのうち、１つ以上を多重化することで得られる。ビデオストリームは映画の主映像および副映像を、オーディオストリーム（ＩＧ）は映画の主音声部分とその主音声とミキシングする副音声を、プレゼンテーショングラフィックスストリームは、映画の字幕をそれぞれ示している。ここで主映像とは画面に表示される通常の映像を示し、副映像とは主映像の中に小さな画面で表示する映像のことである。また、インタラクティブグラフィックスストリームは、画面上にＧＵＩ部品を配置することにより作成される対話画面を示している。ビデオストリームは、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠した動画像符号化方法または装置によって符号化されている。オーディオストリームは、ドルビーＡＣ−３、Ｄｏｌｂｙ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｌｕｓ、ＭＬＰ、ＤＴＳ、ＤＴＳ−ＨＤ、または、リニアＰＣＭのなどの方式で符号化されている。
【０２３５】
多重化データに含まれる各ストリームはＰＩＤによって識別される。例えば、映画の映像に利用するビデオストリームには０ｘ１０１１が、オーディオストリームには０ｘ１１００から０ｘ１１１Ｆまでが、プレゼンテーショングラフィックスには０ｘ１２００から０ｘ１２１Ｆまでが、インタラクティブグラフィックスストリームには０ｘ１４００から０ｘ１４１Ｆまでが、映画の副映像に利用するビデオストリームには０ｘ１Ｂ００から０ｘ１Ｂ１Ｆまで、主音声とミキシングする副音声に利用するオーディオストリームには０ｘ１Ａ００から０ｘ１Ａ１Ｆが、それぞれ割り当てられている。
【０２３６】
図３３は、多重化データがどのように多重化されるかを模式的に示す図である。まず、複数のビデオフレームからなるビデオストリームex２３５、複数のオーディオフレームからなるオーディオストリームex２３８を、それぞれＰＥＳパケット列ex２３６およびex２３９に変換し、ＴＳパケットex２３７およびex２４０に変換する。同じくプレゼンテーショングラフィックスストリームex２４１およびインタラクティブグラフィックスex２４４のデータをそれぞれＰＥＳパケット列ex２４２およびex２４５に変換し、さらにＴＳパケットex２４３およびex２４６に変換する。多重化データex２４７はこれらのＴＳパケットを１本のストリームに多重化することで構成される。
【０２３７】
図３４は、ＰＥＳパケット列に、ビデオストリームがどのように格納されるかをさらに詳しく示している。図３４における第１段目はビデオストリームのビデオフレーム列を示す。第２段目は、ＰＥＳパケット列を示す。図３４の矢印ｙｙ１，ｙｙ２，ｙｙ３，ｙｙ４に示すように、ビデオストリームにおける複数のＶｉｄｅｏ  Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  ＵｎｉｔであるＩピクチャ、Ｂピクチャ、Ｐピクチャは、ピクチャ毎に分割され、ＰＥＳパケットのペイロードに格納される。各ＰＥＳパケットはＰＥＳヘッダを持ち、ＰＥＳヘッダには、ピクチャの表示時刻であるＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ−Ｓｔａｍｐ）やピクチャの復号時刻であるＤＴＳ（Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  Ｔｉｍｅ−Ｓｔａｍｐ）が格納される。
【０２３８】
図３５は、多重化データに最終的に書き込まれるＴＳパケットの形式を示している。ＴＳパケットは、ストリームを識別するＰＩＤなどの情報を持つ４ＢｙｔｅのＴＳヘッダとデータを格納する１８４ＢｙｔｅのＴＳペイロードから構成される１８８Ｂｙｔｅ固定長のパケットであり、上記ＰＥＳパケットは分割されＴＳペイロードに格納される。ＢＤ−ＲＯＭの場合、ＴＳパケットには、４ＢｙｔｅのＴＰ＿Ｅｘｔｒａ＿Ｈｅａｄｅｒが付与され、１９２Ｂｙｔｅのソースパケットを構成し、多重化データに書き込まれる。ＴＰ＿Ｅｘｔｒａ＿ＨｅａｄｅｒにはＡＴＳ（Ａｒｒｉｖａｌ＿Ｔｉｍｅ＿Ｓｔａｍｐ）などの情報が記載される。ＡＴＳは当該ＴＳパケットのデコーダのＰＩＤフィルタへの転送開始時刻を示す。多重化データには図３５下段に示すようにソースパケットが並ぶこととなり、多重化データの先頭からインクリメントする番号はＳＰＮ（ソースパケットナンバー）と呼ばれる。
【０２３９】
また、多重化データに含まれるＴＳパケットには、映像・音声・字幕などの各ストリーム以外にもＰＡＴ（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｔａｂｌｅ）、ＰＭＴ（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｍａｐ  Ｔａｂｌｅ）、ＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）などがある。ＰＡＴは多重化データ中に利用されるＰＭＴのＰＩＤが何であるかを示し、ＰＡＴ自身のＰＩＤは０で登録される。ＰＭＴは、多重化データ中に含まれる映像・音声・字幕などの各ストリームのＰＩＤと各ＰＩＤに対応するストリームの属性情報を持ち、また多重化データに関する各種ディスクリプタを持つ。ディスクリプタには多重化データのコピーを許可・不許可を指示するコピーコントロール情報などがある。ＰＣＲは、ＡＴＳの時間軸であるＡＴＣ（Ａｒｒｉｖａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）とＰＴＳ・ＤＴＳの時間軸であるＳＴＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）の同期を取るために、そのＰＣＲパケットがデコーダに転送されるＡＴＳに対応するＳＴＣ時間の情報を持つ。
【０２４０】
図３６はＰＭＴのデータ構造を詳しく説明する図である。ＰＭＴの先頭には、そのＰＭＴに含まれるデータの長さなどを記したＰＭＴヘッダが配置される。その後ろには、多重化データに関するディスクリプタが複数配置される。上記コピーコントロール情報などが、ディスクリプタとして記載される。ディスクリプタの後には、多重化データに含まれる各ストリームに関するストリーム情報が複数配置される。ストリーム情報は、ストリームの圧縮コーデックなどを識別するためストリームタイプ、ストリームのＰＩＤ、ストリームの属性情報（フレームレート、アスペクト比など）が記載されたストリームディスクリプタから構成される。ストリームディスクリプタは多重化データに存在するストリームの数だけ存在する。
【０２４１】
記録媒体などに記録する場合には、上記多重化データは、多重化データ情報ファイルと共に記録される。
【０２４２】
多重化データ情報ファイルは、図３７に示すように多重化データの管理情報であり、多重化データと１対１に対応し、多重化データ情報、ストリーム属性情報とエントリマップから構成される。
【０２４３】
多重化データ情報は図３７に示すようにシステムレート、再生開始時刻、再生終了時刻から構成されている。システムレートは多重化データの、後述するシステムターゲットデコーダのＰＩＤフィルタへの最大転送レートを示す。多重化データ中に含まれるＡＴＳの間隔はシステムレート以下になるように設定されている。再生開始時刻は多重化データの先頭のビデオフレームのＰＴＳであり、再生終了時刻は多重化データの終端のビデオフレームのＰＴＳに１フレーム分の再生間隔を足したものが設定される。
【０２４４】
ストリーム属性情報は図３８に示すように、多重化データに含まれる各ストリームについての属性情報が、ＰＩＤ毎に登録される。属性情報はビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム、インタラクティブグラフィックスストリーム毎に異なる情報を持つ。ビデオストリーム属性情報は、そのビデオストリームがどのような圧縮コーデックで圧縮されたか、ビデオストリームを構成する個々のピクチャデータの解像度がどれだけであるか、アスペクト比はどれだけであるか、フレームレートはどれだけであるかなどの情報を持つ。オーディオストリーム属性情報は、そのオーディオストリームがどのような圧縮コーデックで圧縮されたか、そのオーディオストリームに含まれるチャンネル数は何であるか、何の言語に対応するか、サンプリング周波数がどれだけであるかなどの情報を持つ。これらの情報は、プレーヤが再生する前のデコーダの初期化などに利用される。
【０２４５】
本実施の形態においては、上記多重化データのうち、ＰＭＴに含まれるストリームタイプを利用する。また、記録媒体に多重化データが記録されている場合には、多重化データ情報に含まれる、ビデオストリーム属性情報を利用する。具体的には、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置において、ＰＭＴに含まれるストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に対し、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示す固有の情報を設定するステップまたは手段を設ける。この構成により、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成した映像データと、他の規格に準拠する映像データとを識別することが可能になる。
【０２４６】
また、本実施の形態における動画像復号化方法のステップを図３９に示す。ステップexＳ１００において、多重化データからＰＭＴに含まれるストリームタイプ、または、多重化データ情報に含まれるビデオストリーム属性情報を取得する。次に、ステップexＳ１０１において、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された多重化データであることを示しているか否かを判断する。そして、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものであると判断された場合には、ステップexＳ１０２において、上記各実施の形態で示した動画像復号方法により復号を行う。また、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠するものであることを示している場合には、ステップexＳ１０３において、従来の規格に準拠した動画像復号方法により復号を行う。
【０２４７】
このように、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に新たな固有値を設定することにより、復号する際に、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法または装置で復号可能であるかを判断することができる。従って、異なる規格に準拠する多重化データが入力された場合であっても、適切な復号化方法または装置を選択することができるため、エラーを生じることなく復号することが可能となる。また、本実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、または、動画像復号方法または装置を、上述したいずれの機器・システムに用いることも可能である。
【０２４８】
（実施の形態１０）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法および装置、動画像復号化方法および装置は、典型的には集積回路であるＬＳＩで実現される。一例として、図４０に１チップ化されたＬＳＩex５００の構成を示す。ＬＳＩex５００は、以下に説明する要素ex５０１、ex５０２、ex５０３、ex５０４、ex５０５、ex５０６、ex５０７、ex５０８、ex５０９を備え、各要素はバスex５１０を介して接続している。電源回路部ex５０５は電源がオン状態の場合に各部に対して電力を供給することで動作可能な状態に起動する。
【０２４９】
例えば符号化処理を行う場合には、ＬＳＩex５００は、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有する制御部ex５０１の制御に基づいて、ＡＶ  Ｉ／Ｏex５０９によりマイクex１１７やカメラex１１３等からＡＶ信号を入力する。入力されたＡＶ信号は、一旦ＳＤＲＡＭ等の外部のメモリex５１１に蓄積される。制御部ex５０１の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量や処理速度に応じて適宜複数回に分けるなどされ信号処理部ex５０７に送られ、信号処理部ex５０７において音声信号の符号化および／または映像信号の符号化が行われる。ここで映像信号の符号化処理は上記各実施の形態で説明した符号化処理である。信号処理部ex５０７ではさらに、場合により符号化された音声データと符号化された映像データを多重化するなどの処理を行い、ストリームＩ／Ｏex５０６から外部に出力する。この出力された多重化データは、基地局ex１０７に向けて送信されたり、または記録メディアex２１５に書き込まれたりする。なお、多重化する際には同期するよう、一旦バッファex５０８にデータを蓄積するとよい。
【０２５０】
なお、上記では、メモリex５１１がＬＳＩex５００の外部の構成として説明したが、ＬＳＩex５００の内部に含まれる構成であってもよい。バッファex５０８も１つに限ったものではなく、複数のバッファを備えていてもよい。また、ＬＳＩex５００は１チップ化されてもよいし、複数チップ化されてもよい。
【０２５１】
また、上記では、制御部ex５０１が、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有するとしているが、制御部ex５０１の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex５０７がさらにＣＰＵを備える構成であってもよい。信号処理部ex５０７の内部にもＣＰＵを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、ＣＰＵex５０２が信号処理部ex５０７、または信号処理部ex５０７の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex５０１は、信号処理部ex５０７、またはその一部を有するＣＰＵex５０２を備える構成となる。
【０２５２】
なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０２５３】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０２５４】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【０２５５】
（実施の形態１１）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、ＬＳＩex５００において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のＣＰＵex５０２の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。
【０２５６】
この課題を解決するために、テレビex３００、ＬＳＩex５００などの動画像復号化装置は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別し、規格に応じて駆動周波数を切替える構成とする。図４１は、本実施の形態における構成ex８００を示している。駆動周波数切替え部ex８０３は、映像データが、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、駆動周波数を高く設定する。そして、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行する復号処理部ex８０１に対し、映像データを復号するよう指示する。一方、映像データが、従来の規格に準拠する映像データである場合には、映像データが、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、駆動周波数を低く設定する。そして、従来の規格に準拠する復号処理部ex８０２に対し、映像データを復号するよう指示する。
【０２５７】
より具体的には、駆動周波数切替え部ex８０３は、図４０のＣＰＵex５０２と駆動周波数制御部ex５１２から構成される。また、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行する復号処理部ex８０１、および、従来の規格に準拠する復号処理部ex８０２は、図４０の信号処理部ex５０７に該当する。ＣＰＵex５０２は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別する。そして、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、駆動周波数制御部ex５１２は、駆動周波数を設定する。また、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、信号処理部ex５０７は、映像データの復号を行う。ここで、映像データの識別には、例えば、実施の形態９で記載した識別情報を利用することが考えられる。識別情報に関しては、実施の形態９で記載したものに限られず、映像データがどの規格に準拠するか識別できる情報であればよい。例えば、映像データがテレビに利用されるものであるか、ディスクに利用されるものであるかなどを識別する外部信号に基づいて、映像データがどの規格に準拠するものであるか識別可能である場合には、このような外部信号に基づいて識別してもよい。また、ＣＰＵex５０２における駆動周波数の選択は、例えば、図４３のような映像データの規格と、駆動周波数とを対応付けたルックアップテーブルに基づいて行うことが考えられる。ルックアップテーブルを、バッファex５０８や、ＬＳＩの内部メモリに格納しておき、ＣＰＵex５０２がこのルックアップテーブルを参照することにより、駆動周波数を選択することが可能である。
【０２５８】
図４２は、本実施の形態の方法を実施するステップを示している。まず、ステップexＳ２００では、信号処理部ex５０７において、多重化データから識別情報を取得する。次に、ステップexＳ２０１では、ＣＰＵex５０２において、識別情報に基づいて映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものであるか否かを識別する。映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、ステップexＳ２０２において、駆動周波数を高く設定する信号を、ＣＰＵex５０２が駆動周波数制御部ex５１２に送る。そして、駆動周波数制御部ex５１２において、高い駆動周波数に設定される。一方、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ステップexＳ２０３において、駆動周波数を低く設定する信号を、ＣＰＵex５０２が駆動周波数制御部ex５１２に送る。そして、駆動周波数制御部ex５１２において、映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、低い駆動周波数に設定される。
【０２５９】
さらに、駆動周波数の切替えに連動して、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を変更することにより、省電力効果をより高めることが可能である。例えば、駆動周波数を低く設定する場合には、これに伴い、駆動周波数を高く設定している場合に比べ、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を低く設定することが考えられる。
【０２６０】
また、駆動周波数の設定方法は、復号する際の処理量が大きい場合に、駆動周波数を高く設定し、復号する際の処理量が小さい場合に、駆動周波数を低く設定すればよく、上述した設定方法に限らない。例えば、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する映像データを復号する処理量の方が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置により生成された映像データを復号する処理量よりも大きい場合には、駆動周波数の設定を上述した場合の逆にすることが考えられる。
【０２６１】
さらに、駆動周波数の設定方法は、駆動周波数を低くする構成に限らない。例えば、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を高く設定し、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を低く設定することも考えられる。また、他の例としては、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、ＣＰＵex５０２の駆動を停止させることなく、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、処理に余裕があるため、ＣＰＵex５０２の駆動を一時停止させることも考えられる。識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合であっても、処理に余裕があれば、ＣＰＵex５０２の駆動を一時停止させることも考えられる。この場合は、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合に比べて、停止時間を短く設定することが考えられる。
【０２６２】
このように、映像データが準拠する規格に応じて、駆動周波数を切替えることにより、省電力化を図ることが可能になる。また、電池を用いてＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置を駆動している場合には、省電力化に伴い、電池の寿命を長くすることが可能である。
【０２６３】
（実施の形態１２）
テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、ＬＳＩex５００の信号処理部ex５０７が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex５０７を個別に用いると、ＬＳＩex５００の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。
【０２６４】
この課題を解決するために、上記各実施の形態で示した動画像復号方法を実行するための復号処理部と、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する復号処理部とを一部共有化する構成とする。この構成例を図４４Ａのex９００に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応する復号処理部ex９０２を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応しない、本発明の一態様に特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。特に、本発明の一態様は、エントロピー復号に特徴を有していることから、例えば、エントロピー復号については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外の逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償のいずれか、または、全ての処理については、復号処理部を共有することが考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。
【０２６５】
また、処理を一部共有化する他の例を図４４Ｂのex１０００に示す。この例では、本発明の一態様に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００１と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００２と、本発明の一態様に係る動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex１００３とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex１００１、ex１００２は、必ずしも本発明の一態様、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、ＬＳＩex５００で実装することも可能である。
【０２６６】
このように、本発明の一態様に係る動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、ＬＳＩの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２６７】
本発明は、画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化装置及び画像復号装置に適用できる。また、本発明は、画像符号化装置を備える、テレビ、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、及びデジタルビデオカメラ等の高解像度の情報表示機器又は撮像機器に利用可能である。
【符号の説明】
【０２６８】
１００  画像符号化装置
１０１  入力画像信号
１１０  減算部
１１１  予測誤差信号
１２０  変換部
１２１  変換出力信号
１３０  量子化部
１３１、２３１  量子化係数
１４０、２４０  逆量子化部
１４１、２４１  復号変換出力信号
１５０、２５０  逆変換部
１５１、２５１  復号変換入力信号
１６０、２６０  加算部
１６１、２６１  復号信号
１７０、２７０  メモリ
１８０、２８０  予測部
１８１、２８１  予測信号
１９０  エントロピー符号化部
１９１  符号化信号
２００  画像復号装置
２９０、２９０Ａ、２９０Ｂ  エントロピー復号部
２９１  予測方法
３１１  分岐部
３１２  分割情報木復号部
３１３  ＴＵＳメモリ
３１４  ＣＢＦメモリ
３１５  変換係数木復号部
３１６  変換係数復号部
３１７  変換統一木復号部
３２１  符号化管理情報
３２２  変換係数
【図１】
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【図２】
2013088687.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2013088687.tif 000006
【図４Ｂ】
2013088687.tif 000007
【図５】
2013088687.tif 000008
【図６】
2013088687.tif 000009
【図７】
2013088687.tif 000010
【図８】
2013088687.tif 000011
【図９】
2013088687.tif 000012
【図１０Ａ】
2013088687.tif 000013
【図１０Ｂ】
2013088687.tif 000014
【図１１】
2013088687.tif 000015
【図１２Ａ】
2013088687.tif 000016
【図１２Ｂ】
2013088687.tif 000017
【図１３】
2013088687.tif 000018
【図１４Ａ】
2013088687.tif 000019
【図１４Ｂ】
2013088687.tif 000020
【図１４Ｃ】
2013088687.tif 000021
【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
2013088687.tif 000024
【図１７】
2013088687.tif 000025
【図１８Ａ】
2013088687.tif 000026
【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
2013088687.tif 000028
【図１９Ａ】
2013088687.tif 000029
【図１９Ｂ】
2013088687.tif 000030
【図２０】
2013088687.tif 000031
【図２１Ａ】
2013088687.tif 000032
【図２１Ｂ】
2013088687.tif 000033
【図２２Ａ】
2013088687.tif 000034
【図２２Ｂ】
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【図２３】
2013088687.tif 000036
【図２４Ａ】
2013088687.tif 000037
【図２４Ｂ】
2013088687.tif 000038
【図２４Ｃ】
2013088687.tif 000039
【図２５Ａ】
2013088687.tif 000040
【図２５Ｂ】
2013088687.tif 000041
【図２６】
2013088687.tif 000042
【図２７】
2013088687.tif 000043
【図２８】
2013088687.tif 000044
【図２９】
2013088687.tif 000045
【図３０】
2013088687.tif 000046
【図３１Ａ】
2013088687.tif 000047
【図３１Ｂ】
2013088687.tif 000048
【図３２】
2013088687.tif 000049
【図３３】
2013088687.tif 000050
【図３４】
2013088687.tif 000051
【図３５】
2013088687.tif 000052
【図３６】
2013088687.tif 000053
【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
2013088687.tif 000057
【図４１】
2013088687.tif 000058
【図４２】
2013088687.tif 000059
【図４３】
2013088687.tif 000060
【図４４Ａ】
2013088687.tif 000061
【図４４Ｂ】
2013088687.tif 000062
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月10日(2013.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号を複数の符号化単位に分割し、前記符号化単位ごとに、前記入力画像信号から予測信号を減算することで予測誤差信号を生成する減算ステップと、
前記符号化単位を複数の変換単位に分割し、前記変換単位ごとに、前記予測誤差信号を直交変換及び量子化することで量子化係数を生成する変換量子化ステップと、
前記複数の変換単位の構成を示す管理情報及び前記量子化係数を一つの木構造で符号化する符号化ステップとを含み、
前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードの各々に対応し、
前記符号化ステップでは、前記リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する前記管理情報及び前記量子化係数を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号を生成する
画像符号化方法。
【請求項２】
入力画像信号を複数の符号化単位に分割し、前記符号化単位ごとに、前記入力画像信号から予測信号を減算することで予測誤差信号を生成する減算部と、
前記符号化単位を複数の変換単位に分割し、前記変換単位ごとに、前記予測誤差信号を直交変換及び量子化することで量子化係数を生成する変換量子化部と、
前記複数の変換単位の構成を示す管理情報及び前記量子化係数を一つの木構造で符号化する符号化部とを備え、
前記複数の変換単位の各々は、前記木構造のリーフノードのノードの各々に対応し、
前記符号化部は、前記リーフノードごとに、当該リーフノードに対応する前記管理情報及び前記量子化係数を符号化し、符号化された管理情報及び符号化された量子化係数がひとまとまりに配置された符号化信号を生成する
画像符号化装置。
【国際調査報告】
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