(57)【要約】【課題】符号化効率を向上する。【解決手段】画像符号化方法は、ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を生成する制限情報生成ステップと、前記複数のタイルを符号化するタイル符号化ステップと、前記制限情報と、符号化された前記複数のタイルとを含むビットストリームを生成する生成ステップとを含み、前記タイル符号化ステップでは、前記複数のタイルの一つを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて符号化する。【選択図】図１８Ａ
2018050085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、
前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を符号化する制限情報符号化ステップと、
前記複数のタイルの各々を符号化するタイル符号化ステップとを含み、
前記タイル符号化ステップでは、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて予測符号化する
画像符号化方法。
【請求項２】
前記画像符号化方法は、さらに、
前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可するか否かを示す許可情報を符号化する許可情報生成ステップを含み、
前記タイル符号化ステップでは、
前記許可情報が前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可することを示す場合、前記制限タイルを、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを用いて符号化し、
前記許可情報が前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可しないことを示す場合、前記制限タイルを、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトル以外の動きベクトルを用いて符号化する
請求項１記載の画像符号化方法。
【請求項３】
前記画像符号化方法は、さらに、
複数の算出方法のうちいずれか選択し、選択された算出方法を用いて前記画面外の画素の画素値を算出する画素値算出ステップと、
前記選択された算出方法を示す指定情報を符号化する指定情報符号化ステップとを含む
請求項１又は２記載の画像符号化方法。
【請求項４】
ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、
前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を符号化する情報符号化ステップと、
前記複数のタイルを符号化するタイル符号化ステップとを含み、
前記タイル符号化ステップでは、
画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、
選択された動きベクトルを用いて、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを符号化する
画像符号化方法。
【請求項５】
ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を復号する情報復号ステップと、
前記ビットストリームから、前記複数のタイルの各々を復号するタイル復号ステップとを含み、
前記タイル復号ステップでは、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて復号する
画像復号方法。
【請求項６】
前記画像復号方法は、さらに、
前記ビットストリームから、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可するか否かを示す許可情報を復号する許可情報復号ステップを含み、
前記タイル復号ステップでは、
前記許可情報が前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可することを示す場合、前記制限タイルを、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを用いて復号し、
前記許可情報が前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可しないことを示す場合、前記制限タイルを、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトル以外の動きベクトルを用いて復号する
請求項５記載の画像復号方法。
【請求項７】
前記画像復号方法は、さらに、
前記ビットストリームから、複数の算出方法のうちいずれかを示す指定情報を復号する指定情報復号ステップと、
前記指定情報で示される算出方法を用いて前記画面外の画素の画素値を算出する画素値算出ステップとを含む
請求項５又は６記載の画像復号方法。
【請求項８】
ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を復号する情報復号ステップと、
前記ビットストリームから、前記複数のタイルの各々を復号するタイル復号ステップとを含み、
前記タイル復号ステップでは、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを復号する
画像復号方法。
【請求項９】
処理回路と、
前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、
前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、
請求項１記載の画像符号化方法を実行する
画像符号化装置。
【請求項１０】
処理回路と、
前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、
前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、
請求項４記載の画像符号化方法を実行する
画像符号化装置。
【請求項１１】
処理回路と、
前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、
前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、
請求項５記載の画像復号方法を実行する
画像復号装置。
【請求項１２】
処理回路と、
前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、
前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、
請求項８記載の画像復号方法を実行する
画像復号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像符号化方法及び画像復号方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、新しい画像符号化規格としてＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）方式（非特許文献１参照）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】ＪＣＴＶＣ−Ｎ１００５，  “Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ  （ＨＥＶＣ）  Ｒａｎｇｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｔｅｘｔ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｄｒａｆｔ  ４”
【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化方法では、符号化効率を向上できることが望まれている。また、このような画像符号化方法及び画像復号方法では、画像復号装置において符号化ビットストリームを適切に復号できることが望まれている。
【０００５】
本発明は、符号化効率を向上できる、又は、画像復号装置において符号化ビットストリームを適切に復号できる、画像符号化方法又は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符号化方法は、ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を符号化する制限情報符号化ステップと、前記複数のタイルの各々を符号化するタイル符号化ステップとを含み、前記タイル符号化ステップでは、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて予測符号化する。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を符号化する情報符号化ステップと、前記複数のタイルを符号化するタイル符号化ステップとを含み、前記タイル符号化ステップでは、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを符号化する。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る画像復号方法は、ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を復号する情報復号ステップと、前記ビットストリームから、前記複数のタイルの各々を復号するタイル復号ステップとを含み、前記タイル復号ステップでは、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて復号する。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る画像復号方法は、ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を復号する情報復号ステップと、前記ビットストリームから、前記複数のタイルの各々を復号するタイル復号ステップとを含み、前記タイル復号ステップでは、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを復号する。
【００１０】
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及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】
【００１１】
本発明は、符号化効率を向上できる、又は、画像復号装置において符号化ビットストリームを適切に復号できる、画像符号化方法又は画像復号方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａは、動き補償制限タイルを説明するための図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、動き補償制限タイルを説明するための図である。
【図２】図２は、タイル境界の小数画素の生成処理を説明するための図である。
【図３Ａ】図３Ａは、スキップ・マージベクトルの導出処理を説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、スキップ・マージベクトルの導出処理を説明するための図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、スキップ・マージベクトルの導出処理を説明するための図である。
【図４】図４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５】図５は、実施の形態１に係る画像符号化処理のフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態１に係る画像符号化処理の変形例のフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態２に係る画像復号装置のブロック図である。
【図８】図８は、動き補償処理の例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態２に係る画像復号処理のフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る領域外の画素の補完処理を説明するための図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る動き補償処理のフローチャートである。
【図１２】図１２は、符号化ビットストリームのシンタックス例を示す図である。
【図１３】図１３は、シンタックスの処理の例を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施の形態３に係る符号化ビットストリームのシンタックス例を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施の形態３に係る符号化ビットストリームのシンタックスの別の例を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、実施の形態３に係る符号化ビットストリームのシンタックスの別の例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３に係る画像復号処理のフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施の形態３に係る特殊処理を説明する表である。
【図１７】図１７は、実施の形態４に係る画面境界のＭＣ制限決定処理のフローチャートである。
【図１８Ａ】図１８Ａは、実施の形態４に係る画面境界のＭＣ制限を説明するための図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、実施の形態４に係る画面境界のＭＣ制限を説明するための図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、実施の形態４に係るタイルの並び換えを説明するための図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、実施の形態４に係るタイルの並び換え及び結合を説明するための図である。
【図２０】図２０は、実施の形態５に係る画像復号処理のフローチャートである。
【図２１】図２１は、実施の形態５に係る動き補償処理のフローチャートである。
【図２２】図２２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２３】図２３は、デジタル放送用システムの全体構成図である。
【図２４】図２４は、テレビの構成例を示すブロック図である。
【図２５】図２５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２６】図２６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２７Ａ】図２７Ａは、携帯電話の一例を示す図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。
【図２８】図２８は、多重化データの構成を示す図である。
【図２９】図２９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３０】図３０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３１】図３１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３２】図３２は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。
【図３３】図３３は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。
【図３４】図３４は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。
【図３５】図３５は、映像データを識別するステップを示す図である。
【図３６】図３６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３７】図３７は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。
【図３８】図３８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３９】図３９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４０Ａ】図４０Ａ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４０Ｂ】図４０Ｂ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】
【００１３】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、従来の技術に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１４】
Ｈ．２６ｘと称されるＩＴＵ−Ｔ規格又はＭＰＥＧ−ｘと称されるＩＳＯ／ＩＥＣ規格においては、１枚の画像が、図１Ａに示すようにタイルと呼ばれる複数の単位に分割される。各タイルは、当該タイルが含まれる画像内の他のタイルを参照できない。例えばタイル２が符号化又は復号対象である場合、タイル２はタイル１を参照できない。ただし、時間的に異なる画像が参照される場合は、符号化又は復号対象である対象ブロックは、タイル２以外のタイルを参照することが可能である。例えば図１Ａに示す左の画像は時間ｔ−１の画像であり、右の画像は時間ｔの画像であり、これらの画像は、時間的に異なる画像である。図１Ａは、時間ｔのタイル２に属する対象ブロックが処理される際に、時間ｔ−１のタイル３に属する参照ブロックが参照画像として用いられる例を示す図である。
【００１５】
一方、このような参照を許す場合、次のような課題がある。例えば画像サイズが非常に大きい場合、タイルをそれぞれ別のＬＳＩで処理する並列化処理が行われる。しかし、前述のように、時間の異なる画像に含まれる他のタイルへの参照を許すためには、個々のＬＳＩは、当該ＬＳＩが生成した画像を一つの大きなメモリに書き出し、複数のＬＳＩでそのメモリを共有する必要がある。この場合、別々のＬＳＩを同期させることが必要となり、同期処理のための処理量が増加してしまうという課題がある。
【００１６】
そこで、非特許文献１には、時間の異なる画像に含まれる他のタイルへの参照を禁止することを示す情報を符号化ストリーム中に記載する方法が記載されている。この場合、図１Ｂに示すように、時間的に異なる画像（フレーム（ｔ−１））であっても、対象ブロックは同一のタイル（タイル２）内の参照ブロックを参照する必要がある。これにより、複数のＬＳＩで並列処理を行う場合に、各ＬＳＩは、参照画像を共有のメモリに出力する必要がなくなる。なお、以降では、このような制限があるタイルのことをＭＣ制限タイルと呼ぶ。
【００１７】
しかしながら、これを実現するためには、次のような課題があることを本発明者は見出した。
【００１８】
（１）同一タイル内の領域を参照している場合であっても、小数精度の画素である小数画素を算出するために、異なるタイルが参照される場合がある。
【００１９】
小数画素の生成方法を、図２を用いて説明する。図２の（ａ）は左端のタイル境界から１／４画素ずれた位置の画素値を生成するためのフィルタの参照画素を示す。線で結んだ整数画素が参照される。この場合、タイル領域外の３画素が参照される。
【００２０】
図２の（ｂ）は左端のタイル境界から１／２画素ずれた位置の画素値を生成するためのフィルタの参照画素を示す。この場合、タイル領域外の３画素が参照される。図２の（ｃ）は左端のタイル境界から３／４画素ずれた位置の画素値を生成するためのフィルタの参照画素を示す。この場合、タイル領域外の２画素が参照される。
【００２１】
同様に考えた場合、図２の（ｄ）に示す左端のタイル境界から２画素と３／４画素ずれた位置より右側ではタイル領域外が参照されない。このため、異なる時間の画像信号を参照する場合において、前述のようにタイルを跨がない参照を実現するためには、同一タイル内の整数画素、又は、タイル境界から２と３／４画素より内側の小数画素を参照する必要がある。ただし、画面端において、このような処理を切り替えることは処理量の増大及び回路規模の拡大をもたらす。
【００２２】
（２）スキップモード及びマージモードと呼ばれる、周囲の処理済みのブロックの動きベクトルが再利用されるモードがある。ここで、動きベクトルとは、対象ブロックと参照ブロックとの相対位置を示す情報であり、例えば、水平成分及び垂直成分を含む。このモードが選択された場合、再利用対象のブロックがタイル境界を跨いだ参照を行わない場合であっても、対象ブロックで動きベクトルが再利用された場合に境界を跨いだ参照が行われる場合がある。よって、画像符号化装置及び画像復号装置は、このことを確認する必要がある。
【００２３】
以下、スキップモード及びマージモードで用いられる動きベクトル（以降、スキップ・マージベクトル）の導出の際に参照される領域を、図３Ａ〜図３Ｃを用いて説明する。
【００２４】
図３Ａは、画面内での隣接ブロックの動きベクトルを参照する場合を示す図である。対象ブロックＸのスキップ・マージベクトルの導出では、対象ブロックＸの周辺に位置するブロックＡ０、Ａ１、Ｂ０、Ｂ１及びＢ２の動きベクトルが参照される可能性がある。
【００２５】
また、時間的に異なるピクチャの動きベクトルを参照する方法もある。図３Ｂに示すように、時間的に異なるピクチャの対象ブロックＸと同じ位置にあるブロックＣ、又は、ブロックＣの右下に位置するブロックＨの動きベクトルが参照される。
【００２６】
図３Ｃは、タイル境界に位置する対象ブロックＸが、当該対象ブロックＸの右上のブロックＢ０の動きベクトルＭＶ０を再利用する場合の例を示す図である。図３Ｃに示すように、ブロックＢ０を処理する場合には、動きベクトルＭＶ０はタイル境界を跨がず、ブロックＢ０と同一タイル（タイル２）内の参照ブロックＲ０が参照される。一方で、動きベクトルＭＶ０が対象ブロックＸで再利用された場合、動きベクトルＭＶ０はタイル境界を跨ぎ、他のタイル（タイル１）の参照ブロックＲ１が参照される。このような場合が発生するので、画像符号化装置又は画像復号装置は、これを確認する必要がある。ただし、全ての動き予測時に動きベクトルがタイル境界を跨ぐかを確認することは、処理量の増大及び回路規模の拡大をもたらす。
【００２７】
また、これらのタイル端の処理として、画像信号の画面端の処理とは異なる処理が必要である。なぜならば、画面端の場合には隣接する画素が無い場合の処理が、非特許文献１に記載されているが、動き参照を制限したタイル端の処理は規定されていない。これにより、前述のような処理が必要となる。
【００２８】
上記のように、タイルに分割された領域をそれぞれ並列処理する場合に、特殊な領域端処理を行わなければならないという課題があることを本発明者は見出した。
【００２９】
より詳しく説明すると、画像符号化装置又は画像復号装置が、対象の画像信号を並列処理（並列符号化及び復号）するために処理が必要である。この処理により処理時間が増加することで、高速処理の実現が困難である。または、この処理を高速に行うためには回路規模を増大させることが必要という課題がある。
【００３０】
また、非特許文献１では、タイル境界を跨ぐ参照を禁止する方法について記載しているが、画面境界を跨ぐ参照に関しては記載しておらず、実際に使用する動きベクトルを導出しないと画面境界を跨ぐ参照をしているのかどうかが判定できなかった。
【００３１】
本発明の一態様に係る画像符号化方法は、ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を符号化する制限情報符号化ステップと、前記複数のタイルの各々を符号化するタイル符号化ステップとを含み、前記タイル符号化ステップでは、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて予測符号化する。
【００３２】
これによれば、当該画像符号化方法は、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いることが可能となるので、符号化効率を向上できる。
【００３３】
例えば、前記画像符号化方法は、さらに、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可するか否かを示す許可情報を符号化する許可情報生成ステップを含み、前記タイル符号化ステップでは、前記許可情報が前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可することを示す場合、前記制限タイルを、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを用いて符号化し、前記許可情報が前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可しないことを示す場合、前記制限タイルを、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトル以外の動きベクトルを用いて符号化してもよい。
【００３４】
これによれば、当該画像符号化方法は、画面外を参照する動作と、参照しない動作とを適宜切り替えることができる。また、画像復号装置は、ビットストリームに含まれる許可情報を参照することで、画面外が参照されるか否かを容易に把握できる。
【００３５】
例えば、前記画像符号化方法は、さらに、複数の算出方法のうちいずれか選択し、選択された算出方法を用いて前記画面外の画素の画素値を算出する画素値算出ステップと、前記選択された算出方法を示す指定情報を符号化する指定情報符号化ステップとを含んでもよい。
【００３６】
これによれば、当該画像符号化方法は、画面外の画素の算出方法を適宜選択できる。また、画像復号装置は、ビットストリームに含まれる指定情報を参照することで、画面外の画素の算出方法を容易に把握できる。
【００３７】
また、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を符号化する情報符号化ステップと、前記複数のタイルを符号化するタイル符号化ステップとを含み、前記タイル符号化ステップでは、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを符号化する。
【００３８】
これによれば、タイルの位置が入れ替えられる場合等において、他のタイルが参照されることを防止できる。このように、当該画像符号化方法は、画像復号装置において適切に復号できる符号化ビットストリームを生成できる。
【００３９】
また、本発明の一態様に係る画像復号方法は、ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を復号する情報復号ステップと、前記ビットストリームから、前記複数のタイルの各々を復号するタイル復号ステップとを含み、前記タイル復号ステップでは、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて復号する。
【００４０】
これによれば、当該画像復号方法は、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いることが可能となるので、符号化効率を向上できる。
【００４１】
例えば、前記画像復号方法は、さらに、前記ビットストリームから、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可するか否かを示す許可情報を復号する許可情報復号ステップを含み、前記タイル復号ステップでは、前記許可情報が前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可することを示す場合、前記制限タイルを、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを用いて復号し、前記許可情報が前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルの使用を許可しないことを示す場合、前記制限タイルを、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトル以外の動きベクトルを用いて復号してもよい。
【００４２】
これによれば、当該画像復号方法は、ビットストリームに含まれる許可情報を参照することで、画面外を参照する動作と、参照しない動作とを適宜切り替えることができる。
【００４３】
例えば、前記画像復号方法は、さらに、前記ビットストリームから、複数の算出方法のうちいずれかを示す指定情報を復号する指定情報復号ステップと、前記指定情報で示される算出方法を用いて前記画面外の画素の画素値を算出する画素値算出ステップとを含んでもよい。
【００４４】
これによれば、当該画像復号方法は、ビットストリームに含まれる指定情報を参照することで、画面外の画素の算出方法を適宜選択できる。
【００４５】
また、本発明の一態様に係る画像復号方法は、ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を復号する情報復号ステップと、前記ビットストリームから、前記複数のタイルの各々を復号するタイル復号ステップとを含み、前記タイル復号ステップでは、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを復号する。
【００４６】
これによれば、タイルの位置が入れ替えられる場合等において、他のタイルが参照されることを防止できる。このように、当該画像復号方法は、符号化ビットストリームを適切に復号できる。
【００４７】
また、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、処理回路と、前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を符号化する制限情報符号化ステップと、前記複数のタイルの各々を符号化するタイル符号化ステップとを実行し、前記タイル符号化ステップでは、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて予測符号化する。
【００４８】
これによれば、当該画像符号化装置は、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いることが可能となるので、符号化効率を向上できる。
【００４９】
また、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、処理回路と、前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、ピクチャを複数のタイルに分割する分割ステップと、前記複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を符号化する情報符号化ステップと、前記複数のタイルを符号化するタイル符号化ステップとを実行し、前記タイル符号化ステップでは、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを符号化する。
【００５０】
これによれば、タイルの位置が入れ替えられる場合等において、他のタイルが参照されることを防止できる。このように、当該画像符号化装置は、画像復号装置において適切に復号できる符号化ビットストリームを生成できる。
【００５１】
また、本発明の一態様に係る画像復号装置は、処理回路と、前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を復号する情報復号ステップと、前記ビットストリームから、前記複数のタイルの各々を復号するタイル復号ステップとを実行し、前記タイル復号ステップでは、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて復号する。
【００５２】
これによれば、当該画像復号装置は、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いることが可能となるので、符号化効率を向上できる。
【００５３】
また、本発明の一態様に係る画像復号装置は、処理回路と、前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す制限情報を復号する情報復号ステップと、前記ビットストリームから、前記複数のタイルの各々を復号するタイル復号ステップとを実行し、前記タイル復号ステップでは、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、前記画面外の画素を参照する前記動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて、前記制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを復号する。
【００５４】
これによれば、タイルの位置が入れ替えられる場合等において、他のタイルが参照されることを防止できる。このように、当該画像復号装置は、符号化ビットストリームを適切に復号できる。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な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。
【００５９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、並列処理を実現する符号化ストリームを生成するための画像符号化方法について説明する。本実施の形態では、ビットストリームは、画像符号化装置が容易に並列処理を可能となる情報を含む。すなわち、ピクチャが分割された領域であるタイルに含まれるブロックが、動き予測、動き補償処理において、同一時間又は異なる時間のピクチャに含まれる同一タイル内の画素しか参照しない。
【００６０】
まず、本実施の形態に係る画像符号化装置１００の構成を説明する。図４は、本実施の形態に係る画像符号化装置１００の構成例を示すブロック図である。
【００６１】
画像符号化装置１００は、入力画像１２１を圧縮符号化することで符号化信号１２９（符号化ビットストリーム）を生成する。例えば、画像符号化装置１００には、入力画像１２１がブロック毎に入力される。画像符号化装置１００は、入力された入力画像１２１に、変換、量子化及び可変長符号化を行うことで、符号化信号１２９を生成する。
【００６２】
図４に示す画像符号化装置１００は、減算器１０１と、変換量子化部１０２と、エントロピー符号化部１０３と、逆量子化逆変換部１０４と、加算器１０５と、デブロッキング処理部１０６と、メモリ１０７と、イントラ予測部１０８と、動き補償部１０９と、動き検出部１１０と、切換スイッチ１１２とを備える。
【００６３】
減算器１０１は、入力画像１２１と予測信号１２７との差分である残差信号１２２（予測誤差又は差分信号とも呼ぶ）を算出する。
【００６４】
変換量子化部１０２は、空間領域の残差信号１２２を周波数領域の変換係数に変換する。例えば、変換量子化部１０２は、残差信号１２２にＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）変換を行うことで変換係数を生成する。さらに、変換量子化部１０２は、変換係数を量子化することで量子化係数１２３を生成する。
【００６５】
エントロピー符号化部１０３は、量子化係数１２３を可変長符号化することで符号化信号１２９を生成する。また、エントロピー符号化部１０３は、動き検出部１１０によって検出された動きデータ１２８（例えば、動きベクトル）を符号化し、得られた信号を符号化信号１２９に含めて出力する。
【００６６】
逆量子化逆変換部１０４は、復元した変換係数を逆変換することで残差信号１２４を復元する。なお、復元された残差信号１２４は、量子化により情報の一部が失われているので、減算器１０１で生成された残差信号１２２とは一致しない。すなわち、復元された残差信号１２４は、量子化誤差を含んでいる。
【００６７】
加算器１０５は、復元された残差信号１２４と予測信号１２７とを加算することで、ローカル復号画像１２５を生成する。
【００６８】
デブロッキング処理部１０６は、ローカル復号画像１２５にデブロッキングフィルタ処理を行うことでローカル復号画像１２６を生成する。
【００６９】
メモリ１０７は、動き補償に用いられる参照画像を格納するためのメモリである。具体的には、メモリ１０７は、デブロッキングフィルタ処理が施された後のローカル復号画像１２６を格納する。また、メモリ１０７は処理済みの動きデータも格納する。
【００７０】
イントラ予測部１０８は、イントラ予測を行うことで、予測信号（イントラ予測信号）を生成する。具体的には、イントラ予測部１０８は、加算器１０５によって生成されたローカル復号画像１２５における、符号化対象ブロック（入力画像１２１）の周囲の画像を参照してイントラ予測を行うことで、イントラ予測信号を生成する。
【００７１】
動き検出部１１０は、入力画像１２１と、メモリ１０７に格納された参照画像との間の動きデータ１２８（例えば、動きベクトル）を検出する。また、動き検出部１１０は、符号化済みの動きデータを用いて、スキップベクトル及びマージベクトルに関する演算も行う。
【００７２】
動き補償部１０９は、検出された動きデータ１２８に基づいて動き補償を行うことで、予測信号（インター予測信号）を生成する。
【００７３】
切換スイッチ１１２は、イントラ予測信号及びインター予測信号のいずれかを選択し、選択した信号を予測信号１２７として減算器１０１及び加算器１０５に出力する。
【００７４】
以上の構成により、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、画像データを圧縮符号化する。
【００７５】
次に、画像符号化装置１００の動作を説明する。図５は、本実施の形態に係る画像符号化装置１００による動き予測モードを判定する際の処理の概要を示すフローチャートである。
【００７６】
図５に示す処理では、動きベクトルの再利用が制限される。まず、動き検出部１１０は、メモリ１０７から、スキップ・マージベクトルの候補となる動き情報を取得する（Ｓ１０１）。また、動き検出部１１０は、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示す隣接ブロックから、スキップ・マージベクトルの候補を導出する。具体的には、動き検出部１１０は、スキップベクトルの導出方法、及びマージベクトルの導出方法として、非特許文献１に示す方法を用いる。
【００７７】
次に、動き検出部１１０は、取得したスキップ・マージベクトルがタイル境界を跨ぐかどうかを判定する（Ｓ１０２）。具体的には、動き検出部１１０は、隣接ブロックの動きベクトルの始点を現在の対象ブロックの座標に変換し、変換後の動きベクトルの参照先が他のタイルであるかを判定する。また、動き検出部１１０は、変換後の動きベクトルの参照先が他のタイルでない場合であっても、当該動きベクトルの参照先が、タイル境界からの距離が２と３／４画素未満である小数画素である場合に、変換後の動きベクトルがタイル境界を跨ぐと判定してもよい。つまり、スキップ・マージベクトルがタイル境界を跨ぐとは、言い換えると、スキップ・マージベクトルが他のタイルを参照する場合（他のタイルの画素値を用いて予測画像が生成される場合）である。
【００７８】
変換後の動きベクトルがタイル境界を跨がない場合（Ｓ１０２でＮＯ）、動き検出部１１０は、その動きベクトルを使った場合におけるコストを算出する（Ｓ１０３）。なお、ここでコストとは、例えば、そのスキップ・マージベクトルを示すための符号量と、予測画像（そのベクトルで参照される画像）と符号化対象の入力画像との差分との重み付加算等により算出されるコスト値である。また、動き検出を行った場合のコスト値が算出され、複数のコスト値が比較されることにより、最適な動き予測モードが決定される。また、コスト値がこのように規定される場合には、コスト値が最小となる場合が最適な動き予測モードである。なお、コスト算出の方法はこの限りではないが、簡単のため、ここではコスト値が最小となる場合を最適な動き予測モードとする場合に関して説明する。
【００７９】
一方、スキップ・マージベクトルがタイル境界を超えると判定された場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、動き検出部１１０は、当該スキップ・マージベクトルを使用しないと決定する（Ｓ１０４）。例えば、動き検出部１１０は、当該スキップ・マージベクトルのコスト値を最大値に設定することで、当該スキップ・マージベクトルが使用されないようにする。なお、設定される値は最大値である必要はなく、最適値として選択されない値であれば任意の値でよい。また、スキップ・マージベクトルの使用を禁止する方法は、コスト値を変更する方法以外であってもよい。
【００８０】
ステップＳ１０１で取得されたスキップ・マージベクトルの候補全てに対する処理が完了していない場合（Ｓ１０５でＮＯ）、動き検出部１１０は、次の、スキップ・マージベクトルの候補に関してコスト計算を行う（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）。
【００８１】
全てのスキップ・マージベクトルの候補に関してコスト計算が完了した場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、動き検出部１１０は、対象ブロックに対する動き検出を行い、当該動き検出のコスト値を算出する（Ｓ１０６）。なお、この際の動き検出の探索範囲は、前述のタイル境界を超えない範囲である。また、小数画素に関しては境界から２と３／４画素未満も探索範囲外に設定される。
【００８２】
最後に、動き検出部１１０は、算出された全てのコスト値のうち最小のコスト値に対する動き予測モードを、使用する動き予測モードに決定する（Ｓ１０７）。
【００８３】
このように、動き検出部１１０は、スキップ・マージベクトルがタイル境界を跨ぐかどうかを判定することで、異なる時間のピクチャも含むタイル間での画素データの参照を無くすことができる。なお、このフローチャートは一例であり、さらに変形することにより、より処理量を削減することが可能である。
【００８４】
例えば、図５に示す処理では、動き検出部１１０は、タイル境界を跨ぐかどうかの判定において、参照先が小数画素の場合に、当該参照先が境界から２と３／４画素未満かどうかを判定したが、この場合、毎回、参照先が小数画素かどうかを判定する必要があるため、回路規模が大きくなる可能性がある。
【００８５】
これに対して、動き検出部１１０は、参照先が小数画素かどうかにかかわらず、当該参照先がタイル境界から３画素未満かどうかを判定し、参照先がタイル境界から３画素未満の場合に、タイル境界を跨ぐと判定してもよい。この場合、例えば、対象ブロックと同じ位置の整数画素が参照先の場合（ベクトル（０、０））も対象外になるが、動き検出部１１０は、ベクトル（０、０）は特別に許可してもよい。これにより、参照先が整数画素で、対象ブロックから１又は２画素ずれた場合が除外される。つまり、動き検出部１１０は、参照先がタイル境界から３画素未満であり、かつ、動きベクトルが（０、０）以外の場合に、タイル境界を跨ぐと判定してもよい。これにより、符号化効率の劣化を抑制できる。また、通常、同一位置（ベクトル（０、０））に関しては、容易に処理が可能なため、上記手法により、処理量を削減しつつ、符号化効率の劣化を抑制できる。
【００８６】
なお、さらに処理量を削減する変形例について図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る画像符号化装置１００による動き予測モードを判定する際の処理の変形例のフローチャートである。
【００８７】
図６に示す処理では、まず、動き検出部１１０は、対象ブロックがＭＣ制限タイルの境界に位置するかどうかを確認する（Ｓ１２１）。具体的には、動き検出部１１０は、対象ブロックが、ＭＣ制限タイルの境界から一定数以内のブロックである場合に、対象ブロックがＭＣ制限タイルの境界に位置すると判定する。ここでブロックとは、例えば、符号化ブロックと呼ばれる符号化処理の単位ブロックであってもよいし、ＬＣＵ（最大符号化ブロック）又はＣＴＢ（符号化ツリーブロック）と呼ばれる単位のブロックであってもよい。
【００８８】
対象ブロックがタイル境界に位置しない場合（Ｓ１２２でＮＯ）、動き検出部１１０は、ステップＳ１０１と同様にスキップ・マージベクトル候補を抽出する（Ｓ１２３）。次に、動き検出部１１０は、ステップＳ１０３と同様にコスト値を算出し（Ｓ１２４）、ステップＳ１０５と同様に、全ての候補を確認したかどうかを確認する（Ｓ１２５）。
【００８９】
一方、対象ブロックがタイル境界に位置する場合（Ｓ１２２でＹＥＳ）、動き検出部１１０は、ステップＳ１２３〜Ｓ１２５をスキップし、スキップ・マージベクトル候補の抽出及びコスト値の算出を行わない。
【００９０】
次に、動き検出部１１０は、ステップＳ１０６と同様に動き検出を行い（Ｓ１２６）、ステップＳ１０７と同様に動き予測モードを判定する（Ｓ１２７）。
【００９１】
以上の処理により、ブロックごとの境界判定が不要となるため、図５よりも処理量を削減できる。
【００９２】
なお、動き検出部１１０は、対象ブロックがタイル境界に位置する場合（Ｓ１２２でＹＥＳ）であっても、（０、０）ベクトルが候補である場合だけ、コスト値を計算してもよい。これにより、演算量は少し増加するが、前述のようにベクトル（０、０）に関しては容易に処理が可能なため、処理量の増加は少ない。
【００９３】
上記処理を行うことにより、例えば独立した符号化又は復号回路により、複数のタイルを並列処理する場合に、高速な処理を実現できる。
【００９４】
以上のように、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、画像を複数のタイルに分割し、複数のタイルに含まれる対象ブロックを、当該対象ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを用いる予測モードを含む複数の予測モードのいずれかを用いて符号化する。例えば、複数の予測モードは、マージモード又はスキップモードを含む。マージモード及びスキップモードは、対象ブロックの周囲のブロックの動きベクトルをそのまま用いる予測モードである。つまり、マージモード及びスキップモードでは、動きベクトルの差分は符号化されない。なお、マージモード及びスキップモードにおいても、時間スケーリング等の処理は用いられる。また、画像符号化装置１００は、対象ブロックを、対象ブロックが含まれる対象タイルとは異なるタイルに含まれるブロックを参照する動きベクトルを用いずに符号化する。なお、ここで、対象ブロックが含まれる対象タイルとは異なるタイルに含まれるブロックを参照する動きベクトルとは、上述したように、参照先が他のタイルである動きベクトル、及び、参照先が、他のブロックの整数画素を参照する小数画素である動きベクトルの少なくとも一方である。
【００９５】
具体的には、図５に示すように、画像符号化装置１００は、周囲のブロックの動きベクトルが対象タイルとは異なるタイルに含まれるブロックを参照するか否かを判定する（Ｓ１０２）。また、画像符号化装置１００は、周囲のブロックの動きベクトルが対象タイルとは異なるタイルに含まれるブロックを参照すると判定された場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、当該動きベクトル以外の動きベクトルを用いて（当該動きベクトルを用いずに）対象ブロックを符号化する（Ｓ１０４）。
【００９６】
または、図６に示すように、画像符号化装置１００は、対象ブロックがタイル境界から一定値以内に位置するか否かを判定する（Ｓ１２１）。画像符号化装置１００は、対象ブロックがタイル境界から一定値以内に位置すると判定された場合（Ｓ１２２でＹＥＳ）、周囲のブロックの動きベクトルを用いる予測モード（マージモード又はスキップモード）以外の予測モードを用いて（周囲のブロックの動きベクトルを用いる予測モードを用いずに）、対象ブロックを符号化する。
【００９７】
以上により、画像符号化装置１００は、高速にＭＣ制限タイル境界の処理を行うことができる。これにより、当該画像符号化装置１００及び画像符号化方法は、画像復号装置において高速に処理することが可能となるビットストリームを生成できる。
【００９８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、並列処理を実現する符号化ストリームを復号するための画像復号方法について説明する。本実施の形態では、上記実施の形態１に係る画像符号化装置１００により生成された符号化ビットストリームを復号する画像復号方法について説明する。
【００９９】
さらに、本実施の形態では、タイル境界を越えた参照が行われる信号を含むビットストリームを受信した場合であっても、画質劣化を抑制しつつ、並列復号を実現できる画像復号方法及び画像復号装置について説明する。
【０１００】
まず、本実施の形態に係る画像復号装置２００の構成を説明する。図７は、本実施の形態に係る画像復号装置２００の構成の一例を示すブロック図である。
【０１０１】
画像復号装置２００は、画像が圧縮符号化されることで得られた符号化信号２２１から復号画像２２５を生成する。ここで、符号化信号２２１は、例えば、上記画像符号化装置１００により生成された符号化信号１２９である。例えば、画像復号装置２００には、符号化信号２２１がブロック毎に復号対象信号として入力される。画像復号装置２００は、入力された復号対象信号に、可変長復号、逆量子化及び逆変換を行うことで、復号画像２２５を復元する。
【０１０２】
図７に示す画像復号装置２００は、エントロピー復号部２０１と、逆量子化逆変換部２０２と、加算器２０３と、デブロッキング処理部２０４と、メモリ２０５と、イントラ予測部２０６と、動き補償部２０７と、切換スイッチ２０８とを備える。
【０１０３】
エントロピー復号部２０１は、符号化信号２２１（符号化ストリーム）を可変長復号することで量子化係数２２２を復元する。なお、ここで、符号化信号２２１（入力ストリーム）は、復号対象信号であり、符号化画像データのブロック毎のデータに相当する。また、エントロピー復号部２０１は、符号化信号２２１から動きデータ２２７を取得し、取得した動きデータ２２７を動き補償部２０７に出力する。
【０１０４】
逆量子化逆変換部２０２は、エントロピー復号部２０１によって復元された量子化係数２２２を逆量子化することで変換係数を復元する。そして、逆量子化逆変換部２０２は、復元した変換係数を逆変換することで残差信号２２３（予測誤差又は差分信号とも呼ばれる）を復元する。
【０１０５】
加算器２０３は、復元された残差信号２２３と予測信号２２６とを加算することで復号画像２２４を生成する。
【０１０６】
デブロッキング処理部２０４は、生成された復号画像２２４にデブロッキングフィルタ処理を行うことで復号画像２２５を生成する。このデブロッキングフィルタ処理された後の復号画像２２５は、外部に出力される。
【０１０７】
メモリ２０５は、動き補償に用いられる参照画像を格納するためのメモリである。具体的には、メモリ２０５は、デブロッキングフィルタ処理が施された後の復号画像２２５を格納する。
【０１０８】
イントラ予測部２０６は、イントラ予測を行うことで予測信号（イントラ予測信号）を生成する。具体的には、イントラ予測部２０６は、加算器２０３によって生成された復号画像２２４における、復号対象ブロック（符号化信号２２１）の周囲の画像を参照してイントラ予測を行うことで、イントラ予測信号を生成する。
【０１０９】
動き補償部２０７は、エントロピー復号部２０１から出力された動きデータ２２７に基づいて動き補償を行うことで、予測信号（インター予測信号）を生成する。
【０１１０】
切換スイッチ２０８は、イントラ予測信号及びインター予測信号のいずれかを選択し、選択した信号を予測信号２２６として加算器２０３に出力する。
【０１１１】
以上の構成により、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、画像が圧縮符号化されることにより得られた符号化信号２２１から復号画像２２５を復号する。
【０１１２】
以下、本実施の形態に係る処理を説明する前に、本実施の形態に係る特徴的な処理を含まない方法により、前述のような意図と異なる符号化ビットストリームを復号する際の処理を、図８を用いて説明する。
【０１１３】
図８は、本実施の形態で想定する意図とは異なるビットストリームを受信した場合の、本実施の形態に係る特徴的な処理を含まない動き補償処理の概要を示すフローチャートである。
【０１１４】
まず、動き補償部２０７は、符号化ビットストリーム（符号化信号２２１）から動きベクトル（動きデータ２２７）を取得する（Ｓ２０１）。
【０１１５】
次に、動き補償部２０７は、動きベクトルの参照先が領域外を含むかどうかを判定する（Ｓ２０２）。ここで領域外とは、画像信号（ピクチャ）の画面外、又は、ＭＣ制限タイルの場合のＭＣ制限タイル外を意味する。
【０１１６】
動きベクトルの参照先が領域外を含むと判定された場合（Ｓ２０２でＹＥＳ）、動き補償部２０７は、その領域外が、画面外がどうかを判定する（Ｓ２０３）。
【０１１７】
画面外である場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、動き補償部２０７は、画面の端の画素を繰り返す処理（パディング処理）を行う（Ｓ２０４）。なお、このパディング処理は、例えば、後述の図１０の（ｂ）に示す処理と同じである。次に、動き補償部２０７は、そのパディング処理をした後の画像を参照して、動き補償画像を生成する（Ｓ２０７）。
【０１１８】
一方、画面外ではない場合（対象タイルがＭＣ制限タイルであり、動きベクトルの参照先が対象タイルと異なるタイルに含まれる場合）（Ｓ２０３でＮＯ）、動き補償部２０７は、領域外を参照する（Ｓ２０５）。この処理は、通常の復号処理では規定されていない動作のため、エラーとなり復号処理が停止してしまう。または、復号装置によっては、予期しないメモリを参照し、メモリ上の不定なデータを参照画像として読みだす場合もある。これにより、画像復号装置は、復号動作を続けられない、または、不定のデータを参照することで、画質の非常に悪い画像を生成してしまう。
【０１１９】
一方、動きベクトルの参照先が領域外ではない場合（Ｓ２０２でＮＯ）、動き補償部２０７は、通常通り、参照先の対象領域を取得し（Ｓ２０６）、取得した対象領域の画像を用いて動き補償画像を生成する（Ｓ２０７）。
【０１２０】
なお、非特許文献１等においても、前述のビットストリームをどのように復号するかは規定されていない。
【０１２１】
このように、上記手法を用いた場合、画像復号装置が、符号化ビットストリームを復号できない状態になる、又は、復号画像の画質が低下することとなる。
【０１２２】
一方、実施の形態１の課題に示したように、ＭＣ制限タイルの境界処理は複雑であり、画像符号化装置が前述の複雑な処理を不正に処理するケースもある。
【０１２３】
本実施の形態では、このようなケースの場合であっても、復号処理を停止させず、画質の劣化を抑制できる画像復号方法について述べる。
【０１２４】
図９は、本実施の形態に係る画像復号装置２００が動き予測モードを判定する処理の概要を示すフローチャートである。
【０１２５】
まず、図８に示すステップＳ２０１と同様に、動き補償部２０７は符号化ビットストリーム（符号化信号２２１）から動きベクトル（動きデータ２２７）を取得する（Ｓ３０１）。次に、動き補償部２０７は、ステップＳ２０２と同様に、動きベクトルの参照先が領域外を含むかどうかを判定する（Ｓ３０２）。
【０１２６】
領域外を含むと判断した場合（Ｓ３０２でＹＥＳ）、動き補償部２０７は、その領域外が、画面外がどうかを判定する（Ｓ３０３）。画面外である場合（Ｓ３０３でＹＥＳ）、動き補償部２０７は、パディング処理を行い（Ｓ３０４）、そのパディング処理をした後の画像を参照して、動き補償画像を生成する（Ｓ３０７）。
【０１２７】
一方、画面外ではない場合（対象タイルがＭＣ制限タイルであり、動きベクトルがタイル境界を跨ぐ場合）（Ｓ３０３でＮＯ）、動き補償部２０７は、領域外参照用の処理を行う（Ｓ３０５）。領域外参照用の処理とは、領域外の画素値を補完生成する処理である。なお、この領域外参照用の処理の詳細は後述する。
【０１２８】
また、動きベクトルがタイル境界を跨ぐ場合とは、動きベクトルの参照先が対象タイルと異なるタイルに含まれる場合、及び、小数画素の算出において、他のタイルの整数画素が参照させる場合である。
【０１２９】
この処理を規定することにより、画像復号装置を停止させないようにすることができる。また、符号化側で意図しないで領域外が参照されている場合には、ミスマッチ（符号化側で局所復号した画像と、復号画像とが異なることを示す）が発生するものの、領域外参照用の処理を行うことで、不定なメモリのアドレスに格納されている画像を動き補償画像として用いる場合に比べ、画質を改善（画質劣化を抑制）できる。
【０１３０】
一方、符号化側でも同様の動き補償を行うことにより、実施の形態１に係る手法とは異なる手法で、境界処理の処理量を低減することができる。また、画像復号装置２００も同じ処理を行うことにより、ミスマッチは発生しない。これにより、非特許文献１に示す規格とは異なる方法となるが、簡易な処理で上記の課題を解決できる画像符号化装置及び画像復号装置を実現できる。
【０１３１】
次に、動き補償部２０７は、領域外参照用の処理が施された後の画像を用いて動き補償画像を生成する（Ｓ３０７）。
【０１３２】
一方、動きベクトルの参照先が領域外ではない場合（Ｓ３０２でＮＯ）、ステップＳ２０６と同様に、動き補償部２０７は、通常通り、参照先の対象領域を取得し（Ｓ３０６）、動き補償画像を生成する（Ｓ３０７）。
【０１３３】
次に、前述の領域外参照の処理について、図１０を用いて説明する。図１０は、ＭＣ制限タイルの使用時に、対象タイルと異なるタイルを参照した場合の特殊処理の例を示す図である。なお、図１０の（ａ）は、図８に示す場合の処理の例であり、対象タイル外の部分は規定されていないため、画像復号装置が、この部分を無理やり参照した場合には、メモリ上にある不定の値を用いてしまい、復号処理が停止してしまう場合もある。
【０１３４】
図１０の（ｂ）に示す処理は、ステップＳ３０４の画面端の場合に用いられる処理と同じであり、パディング処理とも呼ばれる。例えば、図１０に示すように、対象タイルに、タイル境界からこの順に並んだ画素ａ、画素ｂ、画素ｃ、画素ｄ、画素ｅ、画素ｆ、及び画素ｇが含まれる。この場合、動き補償部２０７は、タイル境界に隣接する画素ａを繰り返すことで対象タイル外の画素値を埋める。この処理をＭＣ制限タイルの領域外処理に用いることで、画面外処理と回路を共通化することができるため、回路規模を低減できる。
【０１３５】
なお、動き補償部２０７は、ＭＣ制限タイルの領域外処理として、画面外処理と別の処理を用いてもよい。例えば、図１０の（ｃ）に示すように、動き補償部２０７は、タイル境界を境に画素ａ、画素ｂ、画素ｃ、画素ｄ、画素ｅ、画素ｆ、画素ｇをミラー状に折り返して、コピーすることで、対象タイル外の画素値を補完する。前述のパディング処理では、突然同じ値が続くことで、視覚的に目立つケースがある。一方、この手法は、映像の連続性を活用した処理であるので、視覚的な画質を向上できる。例えば、この手法は、グラデーション画像などのように、徐々に映像に変化がある場合などで、パディング処理と比べて画質を向上できる。
【０１３６】
また、別の方法として、図１０の（ｄ）に示すように、動き補償部２０７は、一定値Ｘで対象タイル外の画素値を埋めてもよい。ここで、一定値Ｘが画素ａの画素値である場合が、図１０の（ｂ）に相当する。なお、動き補償部２０７は、例えばタイル境界に近接する画素ａ、画素ｂ、画素ｃ、及び画素ｄの画素値の平均値を、一定値Ｘとして用いてもよい。また、動き補償部２０７は、この一定値Ｘとして、タイル境界での画素値の変化が少なくなるような値を選択又は算出してもよい。この方式の場合は、処理量は図１０の（ｂ）と比べて増加するが、画質の劣化を抑制できる。
【０１３７】
上記のように、領域外参照の処理を規定することにより、例えビットストリームに、想定外にＭＣ制限タイルの境界を越える参照が存在していた場合であっても、画像復号装置２００は、途中で止まることなく、また画質の劣化を抑制しつつ復号処理を行うことができる。
【０１３８】
また、図１１に示すように、画像復号装置２００は、動き補償部２０７が、動きベクトルの参照先が対象タイル外を含むと判定した場合（Ｓ３２１でＹＥＳ）に、エラーが発生している旨を出力してもよい（Ｓ３２２）。
【０１３９】
これにより、画像復号装置２００は、エラーを検出しつつ、復号処理を行うため、エラーが検出された場合には復号結果がミスマッチを含んでいることを把握できる。これにより、画像復号装置２００は、不要なミスマッチを検出する必要がなく、続けて再生を行うことができる。また、エラー検出結果が符号化ビットストリームの提供元に伝えられることで、画像符号化装置を改良（例えば実施の形態１のような仕組みを導入）することができる。
【０１４０】
以上のように、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、実施の形態１に係る画像符号化装置１００により生成された符号化ビットストリームを復号する。
【０１４１】
また、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、複数のタイルに含まれる対象ブロックを、当該対象ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを用いる予測モード（マージモード又はスキップモードを用いて動き補償を行う。
【０１４２】
画像復号装置２００は、周囲のブロックの動きベクトルが、対象ブロックが含まれる対象タイルとは異なるタイルに含まれる参照ブロックを参照する場合、当該参照ブロックの画素値を補完する。具体的には、画像復号装置２００は、対象ブロックに含まれる画素値を用いて、参照ブロックの画素値を補完する。
【０１４３】
例えば、図１０の（ｂ）に示すように、画像復号装置２００は、対象ブロックに含まれ、かつ参照ブロックに最も近い画素の画素値を、参照ブロックに含まれる複数の画素値にコピーすることで、参照ブロックの前記画素値を補完する。
【０１４４】
または、図１０の（ｃ）に示すように、画像復号装置２００は、対象ブロックと参照ブロックとが隣接する場合、当該隣接境界を軸として、対象ブロックに含まれる複数の画素の画素値を折り返して、参照ブロックに含まれる複数の画素値にコピーすることで、参照ブロックの前記画素値を補完する。
【０１４５】
または、図１０の（ｄ）に示すように、画像復号装置２００は、対象ブロックに含まれる複数の画素値の平均値を算出し、当該平均値を、参照ブロックに含まれる複数の画素値として補完する。
【０１４６】
また、画像復号装置２００は、補完された画素値を用いて動き補償を行う。
【０１４７】
以上により、画像復号装置２００は、前述の意図しない符号化ストリームに対しても領域外参照処理を実行できる。すなわち、画像復号装置２００は、ＭＣ制限タイルである場合であっても、復号処理が停止することを回避できる。これにより、画像復号装置２００の安定化を実現できる。
【０１４８】
また、この手法を画像符号化装置１００にも導入することで、画像符号化装置１００の高速化を実現できる。つまり、画像符号化装置１００が備える動き補償部１０９も、実施の形態２に係る動き補償部２０７と同様の処理を行ってもよい。画像符号化装置１００は、動きベクトルが他のタイルを参照する場合の処理として、前述の領域外参照の処理で生成した画像を参照画像として用いる。これにより、符号化処理を簡素化でき、回路規模を削減できる。なお、この場合、画像復号装置２００が同様の動き補償部２０７を備えることで、両方の回路規模を削減したシステムを実現できる。
【０１４９】
つまり、上記処理は、画像復号装置２００における画像復号方法として実現できるだけなく、画像符号化装置１００における画像符号化方法としても実現できる。また、上記処理は、画像復号装置２００又は画像符号化装置１００における動き補償方法としても実現できる。
【０１５０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、並列処理を実現できる符号化ビットストリームの構造について説明する。本実施の形態では、ビットストリームは、画像復号装置２００が容易に並列処理を実現するための情報を含む。具体的には、ビットストリームは、どこでミスマッチを発生するかを示す情報を含む。すなわち、ビットストリームは、画面がタイルに分割されて符号化された場合における、動き予測及び動き補償処理において、他のタイルを参照してしまう場合に関する情報を含む。
【０１５１】
図１２は、従来のＭＣ制限タイルの符号化ビットストリームのシンタックス構造の一部を示す図である。ｍｏｔｉｏｎ＿ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ＿ｔｉｌｅ＿ｓｅｔｓ（）は、ＭＣ制限タイルの領域を示す情報群である。この情報を参照することで、画像復号装置は、対象ストリームがタイル境界を超えた参照を行わないことを知ることができる。また、このシンタックス構造は、ｅｘａｃｔ＿ｓａｍｐｌｅ＿ｖａｌｕｅ＿ｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇを含む。このフラグに関する動作について、図１３を用いて説明する。
【０１５２】
図１３は、ｅｘａｃｔ＿ｓａｍｐｌｅ＿ｖａｌｕｅ＿ｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇに関する動作のフローチャートである。図１３に示すように、画像復号装置は、ｅｘａｃｔ＿ｓａｍｐｌｅ＿ｖａｌｕｅ＿ｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇが０である場合（Ｓ４０１でＹＥＳ）、ストリームに不整合（ミスマッチ）があると判断する（Ｓ４０２）。
【０１５３】
ただし、この情報を用いた処理では次のような課題がある。ＭＣ制限タイルにおいてミスマッチが生じる原因には、次の３つがある。
【０１５４】
（１）ループフィルタにより、タイル境界にフィルタをかける処理がある場合、ＭＣ制限タイルであっても境界外の画素を用いたフィルタ処理を行うために、符号化時の局所復号画像と復号画像との間で差（ミスマッチ）が生じる。（２）動きベクトル（スキップ・マージベクトルも含む）がタイル境界外を参照することにより、符号化時の局所復号画像と復号画像との間で差（ミスマッチ）が生じる。（３）小数精度の画素の生成のためにタイル境界外が参照されることにより、符号化時の局所復号画像と復号画像との間で差（ミスマッチ）が生じる。
【０１５５】
上記の手法では、この３つを区別できないため、画像復号装置２００は、どのようなミスマッチが発生しているかを特定することができない。これにより、画像復号装置２００が、ミスマッチの種別に応じた適切な復号処理を行うことが難しいという課題がある。
【０１５６】
以下、本実施の形態に係る符号化ビットストリームのシンタックス構造を説明する。図１４Ａ〜図１４Ｃは、本実施の形態に係る符号化ビットストリームのシンタックス構造の一例を示す図である。図１４Ａ〜図１４Ｃは、本実施の形態に係る符号化ビットストリームに含まれるｍｏｔｉｏｎ＿ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｅｄ＿ｔｉｌｅ＿ｓｅｔｓのシンタックス例を示す図である。なお、この情報はＳＥＩと呼ばれ、符号化ビットストリームの補助情報として扱われる。
【０１５７】
図１４Ａに示す例では、符号化ビットストリームは、前述のｅｘａｃｔ＿ｓａｍｐｌｅ＿ｖａｌｕｅ＿ｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇが０である場合に、前述の３つのミスマッチの原因のうち、ループフィルタに起因することを示すフラグ（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇ：１の場合にループフィルタに起因してミスマッチが生じることを示す）と、ループフィルタ以外に起因することを示すフラグ（ｍｏｔｉｏｎ＿ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇ：１の場合にループフィルタ以外に起因してミスマッチが生じることを示す）とを含む。このようにミスマッチの原因を区別するためのフラグを階層的に設けることで、ミスマッチが生じない場合の符号量を削減できる。
【０１５８】
図１４Ｂに示す例では、符号化ビットストリームは、ｅｘａｃｔ＿ｓａｍｐｌｅ＿ｖａｌｕｅ＿ｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇを含まず、ｉｎｌｏｏｐ＿ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇとｍｏｔｉｏｎ＿ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇとを並列に含む。なお、ｉｎｌｏｏｐ＿ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇの意味は、ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇと同じである。この構成は、頻繁にミスマッチのストリームが生成される場合に、符号量が少なくなるという利点がある。
【０１５９】
図１４Ｃに示す例では、さらに、ｍｏｔｉｏｎ＿ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇが、小数画素の生成処理のためにミスマッチが生じる場合を示すフラグ（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ＿ｐｏｉｎｔ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇ）と、スキップ、マージ処理によるミスマッチが生じる場合を示すフラグ（ｓｋｉｐ＿ｍｅｒｇｅ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇ）とに分離されている。
【０１６０】
なお、ここに示す構成は一例であり、図１４Ａ〜図１４Ｃの構成は組み合わせてもよい。
【０１６１】
このように細かくミスマッチが生じる可能性を画像復号装置２００に知らせることにより、画像復号装置２００は適切に符号化ビットストリームを復号できる。
【０１６２】
図１５は、図１４Ａに示す場合の画像復号装置２００の処理の流れを示すフローチャートである。図１５に示すように、画像復号装置２００は、ｅｘａｃｔ＿ｓａｍｐｌｅ＿ｖａｌｕｅ＿ｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇが０である場合に（Ｓ４２１でＹＥＳ）、不具合が生じると判断する（Ｓ４２２）。
【０１６３】
さらに、画像復号装置２００は、ｍｏｔｉｏｎ＿ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ＿ｍｉｓｍａｔｃｈ＿ｆｌａｇが１の場合（Ｓ４２３でＹＥＳ）、領域外参照の特殊処理を使用すると判断し（Ｓ４２４）、それ以外の場合は（Ｓ４２３でＮＯ）、ループフィルタに関するミスマッチであると判断し、ループフィルタ用の領域外参照処理を使用する（Ｓ４２５）。例えば、画像復号装置２００は、ループフィルタ向けには、図１０の（ｃ）で示すミラーリング処理を用い、動き補償用の領域外参照には図１０の（ｂ）のパディング処理を用いる。このように、画像復号装置２００は、これらのフィルタに応じて、復号処理を切り替える。
【０１６４】
なお、この例では、画像符号化装置１００は、ミスマッチの原因を示す情報としてフラグを用いたが、フラグではなく番号を示す情報を用いてもよい。例えば、この番号が０の場合は、ミスマッチ無し（特殊処理なし）を示し、番号が１の場合はパディング処理を示し、番号が２の場合はミラーリング処理を示し、番号が３の場合は平均値を用いる処理を示し、番号が４以上の場合は、その値−４の値を固定値として参照画像に用いることを示す。このような構成により、復号画像の画質を落とすことなく、簡便なＭＣ制限タイルを活用した並列処理可能な符号化ストリームを実現できる。
【０１６５】
なお、このような処理は図１６に示す表のように規定してもよい。従来はミスマッチが発生する際の処理が不定であるため、画像復号装置は、エラーとして処理する、又は、不定となっているデータを参照していた。そのため、表に示すように特殊処理を規定することで、劣化の少ない復号画像を生成することを可能とする。
【０１６６】
なお、境界フィルタがあり、かつミスマッチがある場合には、画像復号装置２００は、フィルタを掛ける前の値を参照画像として用い、フィルタ処理をあとに回すことで、ミスマッチを回避してもよい。本実施の形態のビットストリーム構成を用いることで、画像復号装置２００は、フィルタ処理でミスマッチが発生すると特定できるので、上記のような処理をすることも可能となる。
【０１６７】
また、画像復号装置によっては、指定されたミスマッチの可能性がある画素だけを、メモリから読み出す処理を行ってもよい。ここで、ミスマッチの原因を特定できない場合には、ミスマッチの回避を適切に行うことができない。一方、本実施の形態のように、ミスマッチを特定する情報が符号化ビットストリームに含まれることにより、画像復号装置２００は、特定されるミスマッチに関する画素のデータだけを、メモリから読み出す又はメモリへ書き出す処理を行うことができる。例えば、ミスマッチが境界フィルタ処理に起因する場合であれば、画像復号装置２００は、境界フィルタ処理に必要な画素のデータだけをメモリに書き出す又は読み出す。例えば、スキップ、マージ処理に起因するミスマッチの場合、画像復号装置２００は、スキップ、マージ処理で取り得る範囲だけの画素のデータを共有メモリに書き出す又は読み出す。小数画素の生成特殊処理の場合であっても、図２の（ａ）に示すように、画像復号装置２００は、隣接タイルの３画素のデータを読み出せばよい。
【０１６８】
このように、何に起因するミスマッチかを示す情報がビットストリームに含まれることで、画像復号装置２００は、処理に余裕がある場合には、ミスマッチを回避できる。また、画像復号装置２００は、メモリから画素のデータを読み出せない場合であっても、どのように復号画像を生成するかを容易に決定できるので、情報が無い場合と比べて、復号画像の画質を向上できる。
【０１６９】
以上のように、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、周囲のブロックの動きベクトルが、対象タイルとは異なるタイルに含まれる参照ブロックを参照することを特定するための情報を生成し、当該情報を含む符号化ビットストリームを生成する。言い換えると、画像符号化装置１００は、符号化ビットストリームが規格違反の事象を含むことを示す２以上のフラグ又は２以上の情報を生成し、当該２以上のフラグ又は２以上の情報を含む符号化ビットストリームを生成する。
【０１７０】
これにより、画像符号化装置１００は、画像復号装置で簡素に復号できる、又は、劣化が少ない復号画像を生成できる、符号化ビットストリームを生成できる。
【０１７１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、符号化効率向上及びユーザビリティ向上を実現する符号化ストリームを生成するための符号化方法について説明する。なお、全体の符号化処理及び画像符号化装置１００の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０１７２】
図１７は、本実施の形態に係る画像符号化処理がどの境界でＭＣ制限するかを示すフローチャートである。まず、画像符号化装置１００は、画面境界越境許可フラグによって画面境界を跨ぐＭＣを許可するかどうかを判定する（Ｓ５０１）。画面境界越境許可フラグが画面境界を跨ぐＭＣが許可されることを示す場合（Ｓ５０１でＹＥＳ）、画像符号化装置１００は、画面境界に対してはＭＣ制限をしない（Ｓ５０２）。逆に、画面境界越境許可フラグが画面境界を跨ぐＭＣが禁止されることを示す場合（Ｓ５０１でＮＯ）、画像符号化装置１００は、画面境界に対して、タイル境界と同様にＭＣ制限する（Ｓ５０３）。
【０１７３】
具体例を図１８Ａ及び図１８Ｂに示す。図１８Ａは、画面境界を跨ぐＭＣが許可される場合の例を示す。図１８Ａに示すように、画面境界を跨ぐＭＣが許可される場合、フレーム（ｔ）のタイル２の対象ブロックが、フレーム（ｔ−１）のタイル２の画面境界外の画素を参照することが許可される。また、画面境界を跨ぐ場合は、画像符号化装置１００は、図１０の（ｂ）に示すように画面端の画素をコピーすることで画面外の画素を生成し、生成された画素を参照する。
【０１７４】
なお、図１８Ａでは、参照ブロックの一部が画面外である場合を示しているが、参照ブロックの全てが画面外であってもよい。
【０１７５】
図１８Ｂは、画面境界を跨ぐＭＣが禁止される場合の例を示す。図１８Ｂに示すように、画面境界を跨ぐＭＣが禁止される場合、フレーム（ｔ）のタイル２の対象ブロックが、フレーム（ｔ−１）のタイル２の画面境界外の画素を参照することが禁止される。
【０１７６】
以上、本実施の形態によれば、画面境界を跨いだＭＣを許可することにより符号化効率を向上させることができる。具体的には、画面境界を跨いだＭＣを許可することにより動きベクトルの自由度が上がる。これはすなわち使用可能なスキップ及びマージベクトルが増えるということである。その結果動きベクトルの符号量を削減できるので、符号化効率を向上できる。
【０１７７】
また、画面境界を跨いだ参照が可能であるため、画像符号化装置１００は、小数画素値を生成する場合に画面境界を跨いだ画素値を使用できる。これにより、画面境界近傍の小数画素（小数精度画素）を使用できないという制約がなくなるので、符号化効率を向上できる。例えば、図２に示すタイル境界を画面境界に読み替えて説明する。画面境界を跨いだＭＣが禁止される場合、画像符号化装置１００は、図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の小数画素は使用できないが、画面境界を跨いだＭＣが許可される場合、図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の小数画素も使用できる。
【０１７８】
一方、画面境界を跨いだＭＣを禁止することによりユーザビリティを向上できる。具体的には、画面境界を跨いだＭＣを禁止することにより画面内タイルの並び替え及び結合が可能になる。図１９Ａ及び図１９Ｂを用いて説明する。
【０１７９】
図１９Ａは、タイル１とタイル２の位置が入れ替えられる（スワップされる）例を示す。図１９Ａに示すオリジナルフレームは符号化される映像である。符号化後の符号化ストリーム内のタイル１とタイル２のビット列が交換されることで新たな符号化ストリームが生成される。その符号化ストリームが復号されることによりスワップフレームが生成される。
【０１８０】
画面境界を跨いだＭＣが禁止されることによりこの動作が実現される。もし画面境界を跨いだＭＣが許可されていた場合、タイル１の対象ブロックはタイル１の左側の画面境界を跨いだ参照をする可能性がある。その場合において、タイル１とタイル２の位置をスワップさせると、タイル１の対象ブロックがタイル２の領域を参照する。これにより、符号化側と復号側とで復号画像が一致しないという問題が発生する。
【０１８１】
一方、画面境界を跨いだＭＣが禁止されることにより、対象ブロックはタイル１の領域内の画素しか参照しない。これにより、タイルをスワップさせても対象ブロックが別のタイル領域の画素を参照することはない。
【０１８２】
また、図１９Ｂは２つの映像（映像Ａ及び映像Ｂ）を符号化した２つの符号化ストリームからタイルのビット列が抽出され、タイルの並び替え及び結合が行われた映像が生成される例を示す。図１９Ａと同様に、画面境界を跨いだＭＣが許可されている場合は、タイル１（Ｂ）は上側の画面境界を跨いだＭＣを行う可能性がある。その場合に映像Ａ＋Ｂフレームのようにタイルが結合されるとタイル１（Ｂ）のブロックはタイル１（Ａ）の画素を参照する。これにより、符号化側と復号側とで復号画像が一致しないという問題が発生する。これに対して、画面境界を跨いだＭＣを禁止することにより、この問題が解消される。
【０１８３】
なお、本実施の形態では、画面境界越境許可フラグに応じて画面境界のＭＣ制限が切り替えられている。画面境界許可フラグの値は、ユーザが指定する等、外部から入力されてもよいし、常に禁止又は許可する等、固定値が用いられてもよい。また、画像符号化装置１００は、画面境界越境許可フラグを符号化して符号化ストリームに付与してもよいし、付与しなくてもよい。
【０１８４】
画面境界許可フラグの値が外部から入力される場合は、符号化ストリームを利用するアプリに応じて画面境界を跨いだＭＣの禁止と許可とを切り替えることが可能となり、符号化効率の向上とユーザビリティの向上とをユーザ側で選択可能となる。
【０１８５】
また、符号化ストリームに画面境界許可フラグが付与されることにより、符号化ストリーム内のタイルのビット列をスワップしたり結合したりするシステム等で、当該システムは画面境界を跨いだＭＣが用いられているかどうかを容易に判定できる。これにより、当該システムは、スワップ又は結合が可能かどうかを容易に判断できる。
【０１８６】
また、画面境界を跨いだＭＣが許可されている場合に画面境界を跨いだＭＣが行われる場合は、画像符号化装置１００は、図１０の（ｂ）に示すように画面端の画素をコピーして参照するとしたがその限りではない。画像符号化装置１００は、図１０の（ｃ）に示すようにミラーリングを行ってもよいし、図１０の（ｄ）に示すように固定値を使用してもよい。
【０１８７】
また、画像符号化装置１００は、これらのどの方法を用いるかをフラグ等に応じて切り替えてもよい。例えばフラグが０の場合は、画像符号化装置１００は、図１０の（ｂ）の方法を使用し、フラグが１の場合は図１０の（ｃ）の方法を使用してもよい。
【０１８８】
以上のように、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、ピクチャを複数のタイルに分割する。画像符号化装置１００は、複数のタイルの各々がＭＣ制限タイルであるかを示す制限情報を生成し、当該制限情報を符号化する。つまり、制限情報は、複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す。言い換えると、制限情報は、タイル境界を跨ぐＭＣが禁止されることを示す。
【０１８９】
また、画像符号化装置１００は、複数のタイルを符号化する。具体的には、画像符号化装置１００は、制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて予測符号化する。言い換えると、画像符号化装置１００は、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補から使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて、制限タイルを符号化する。
【０１９０】
画像符号化装置１００は、符号化された制限情報と、符号化された複数のタイルとを含むビットストリームを生成する。
【０１９１】
これにより、画像符号化装置１００は、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いることが可能となるので、符号化効率を向上できる。
【０１９２】
また、画像符号化装置１００は、制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトル以外の動きベクトルを用いて予測符号化する。具体的には、画像符号化装置１００は、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、当該画面外の画素を参照する動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて制限タイルを符号化する。
【０１９３】
これにより、図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、タイルの位置が入れ替えられる場合等において、他のタイルが参照されることを防止できる。
【０１９４】
なお、画像符号化装置１００は、上記の画面外を参照する動作と、参照しない動作とのいずれか一方を固定的に用いてもよいし、適宜切り替えてもよい。
【０１９５】
つまり、画像符号化装置１００は、画面外の画素を参照する動きベクトルの使用を許可するか否かを示す許可情報（画面境界越境許可フラグ）を生成し、当該許可情報を符号化する。画像符号化装置１００は、符号化された許可情報を含むビットストリームを生成する。
【０１９６】
画像符号化装置１００は、許可情報が画面外の画素を参照する動きベクトルの使用を許可することを示す場合、制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて予測符号化する。また、画像符号化装置１００は、許可情報が画面外の画素を参照する動きベクトルの使用を許可しないことを示す場合、制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトル以外の動きベクトルを用いて符号化する。
【０１９７】
これにより、画像符号化装置１００は、画面外を参照する動作と、参照しない動作とを適宜切り替えることができる。また、画像復号装置は、ビットストリームに含まれる許可情報を参照することで、画面外が参照されるか否かを容易に把握できる。
【０１９８】
また、画像符号化装置１００は、複数の算出方法（例えば、図１０の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す方法）のうちいずれか選択し、選択された算出方法を用いて画面外の画素の画素値を算出する。画像符号化装置１００は、選択された算出方法を示す指定情報を生成し、当該指定情報を符号化する。つまり、画像符号化装置１００は、指定情報を含むビットストリームを生成する。
【０１９９】
これにより、画像符号化装置１００は、画面外の画素の算出方法を適宜選択できる。また、画像復号装置は、ビットストリームに含まれる指定情報を参照することで、画面外の画素の算出方法を容易に把握できる。
【０２００】
（実施の形態５）
本実施の形態では、符号化効率向上及びユーザビリティ向上を実現する符号化ストリームを復号するための復号方法について説明する。本実施の形態では、上記実施の形態４に係る画像符号化装置１００により生成された符号化ビットストリームを復号する画像復号方法について説明する。
【０２０１】
さらに、本実施の形態では、タイル境界を越えた参照が行われる信号を含むビットストリームを受信した場合であっても、画質劣化を抑制しつつ、並列復号を実現できる画像復号方法及び画像復号装置について説明する。
【０２０２】
なお、画像復号装置２００の構成は実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
【０２０３】
本実施の形態に係る画像復号処理がどの境界でＭＣ制限するかを決定する処理は、上述した図１７に示す処理と同様である。なお、画像復号装置２００は、画面境界越境許可フラグを符号化ビットストリームから取得し、取得された画面境界越境許可フラグに基づき、画面境界に対してはＭＣ制限を許可するか禁止するかを切り替える。
【０２０４】
図２０は、本実施の形態に係る画像復号処理のフローチャートである。
【０２０５】
まず、図８に示すステップＳ２０１と同様に、動き補償部２０７は符号化ビットストリーム（符号化信号２２１）から動きベクトル（動きデータ２２７）を取得する（Ｓ６０１）。次に、動き補償部２０７は、ステップＳ２０２と同様に、動きベクトルの参照先が領域外を含むかどうかを判定する（Ｓ６０２）。ここで領域外とは、画像信号（ピクチャ）の画面外、又は、ＭＣ制限タイルの場合のＭＣ制限タイルの領域外を意味する。
【０２０６】
動きベクトルの参照先が領域外を含むと判断された場合（Ｓ６０２でＹＥＳ）、動き補償部２０７は、その領域外が、画面外がどうかを判定する（Ｓ６０３）。
【０２０７】
画面の外である場合（Ｓ６０３でＹＥＳ）、動き補償部２０７は、画面境界を跨いだＭＣが許可されているかを判定する（Ｓ６０８）。具体的には、動き補償部２０７は、画面境界越境許可フラグを符号化ビットストリームから取得し、画面境界越境許可フラグが画面境界を跨いだＭＣを許可しているかどうかを判定する。
【０２０８】
画面境界を跨いだＭＣが許可されている場合（Ｓ６０８でＹＥＳ）、動き補償部２０７は、画面の端の画素を繰り返す処理（パディング処理）を行う（Ｓ６０４）。なお、このパディング処理は、例えば、図１０の（ｂ）に示す処理と同じである。次に、動き補償部２０７は、そのパディング処理をした後の画像を参照して、動き補償画像を生成する（Ｓ６０７）。
【０２０９】
一方、画面外ではない場合（対象タイルがＭＣ制限タイルであり、動きベクトルの参照先が対象タイルと異なるタイルに含まれる場合）（Ｓ６０３でＮＯ）、又は、画面境界を跨いだＭＣが禁止されている場合（Ｓ６０８でＮＯ）、動き補償部２０７は、領域外参照用の処理を行う（Ｓ６０５）。なお、この領域外参照用の処理は、実施の形態２と同様であるため説明を省略する。
【０２１０】
次に、動き補償部２０７は、領域外参照用の処理が施された後の画像を用いて動き補償画像を生成する（Ｓ６０７）。
【０２１１】
一方、動きベクトルの参照先が領域外ではない場合（Ｓ６０２でＮＯ）、動き補償部２０７は、通常通り、参照先の対象領域を取得し（Ｓ６０６）、動き補償画像を生成する（Ｓ６０７）。
【０２１２】
また、画像復号装置２００は、画面境界許可フラグにより画面境界を跨ぐＭＣが禁止されているにもかかわらず、画面外が参照されている場合には、エラーが発生している旨を出力してもよい。図２１は、動きベクトルの参照先が不正な場合にエラーが発生している旨を出力する処理のフローチャートである。
【０２１３】
まず、画像復号装置２００は、動きベクトルの参照先がタイル領域外を含むかどうかを判定する（Ｓ６２１）。動きベクトルの参照先がタイル領域外を含んでいる場合（Ｓ６２１でＹＥＳ）、画像復号装置２００は、エラーが発生することを出力する（Ｓ６２２）。
【０２１４】
動きベクトルの参照先がタイル領域外を含んでいない場合（Ｓ６２１でＮＯ）、画像復号装置２００は、画面越境許可フラグにより画面境界を跨いだＭＣが許可されているかを判定する（Ｓ６２３）。画面境界を跨いだＭＣが禁止されている場合（Ｓ６２３でＮＯ）、画像復号装置２００は、動きベクトルの参照先が画面外を含むかを判定する（Ｓ６２４）。動きベクトルの参照先が画面外を含む場合（Ｓ６２４でＹＥＳ）、画像復号装置２００は、エラーが発生している旨を出力する（Ｓ６２２）。
【０２１５】
以上、本実施の形態によれば、画面境界を跨いだＭＣを許可又は禁止することにより符号化効率及びユーザビリティが向上された符号化ストリームを復号できる。
【０２１６】
また、画像復号装置２００は、本来参照してはならない領域が参照されていることを検知することにより、不正な符号化ストリームを検出できる。
【０２１７】
なお、本実施の形態では、画像復号装置２００は、画面境界越境許可フラグを符号化ストリームから取得して利用しているが、固定値（常に許可又は禁止を示す）を使用してもよい。この場合、符号化ストリームは画面境界越境許可フラグを含まない。
【０２１８】
また、画像復号装置２００は、画面境界を跨いだＭＣが許可されており、かつ画面外が参照される場合に、画面端の画素をパディングして動き補償画像を生成しているが、その限りではない。画像復号装置２００は、実施の形態４と同様に図１０の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の手法のいずれかを使ってもよいし、複数の手法を切り替えて使ってもよい。
【０２１９】
以上のように、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、ビットストリームから、ピクチャが分割されることにより得られた複数のタイルの各々がＭＣ制限タイルであるかを示す制限情報を復号する。つまり、制限情報は、複数のタイルの各々から他のタイルへの参照が禁止されることを示す。言い換えると、制限情報は、タイル境界を跨ぐＭＣが禁止されることを示す。
【０２２０】
また、画像復号装置２００は、ビットストリームから、複数のタイルの各々を復号する。具体的には、画像復号装置２００は、制限情報により他のタイルへの参照が禁止されていることが示される制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて復号する。言い換えると、画像復号装置２００は、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補から使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて制限タイルを復号する。
【０２２１】
これにより、画像復号装置２００は、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いることが可能となるので、符号化効率を向上できる。
【０２２２】
また、画像復号装置２００は、制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトル以外の動きベクトルを用いて復号する。具体的には、画像復号装置２００は、画面外の画素を参照する動きベクトルを含む複数の動きベクトル候補のうち、当該画面外の画素を参照する動きベクトルを除く複数の動きベクトル候補から、使用する動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを用いて制限タイルを復号する。
【０２２３】
これにより、図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、タイルの位置が入れ替えられる場合等において、他のタイルが参照されることを防止できる。
【０２２４】
なお、画像復号装置２００は、上記の画面外を参照する動作と、参照しない動作とのいずれか一方を固定的に用いてもよいし、適宜切り替えてもよい。
【０２２５】
つまり、画像復号装置２００は、ビットストリームから、画面外の画素を参照する動きベクトルの使用を許可するか否かを示す許可情報（画面境界越境許可フラグ）を復号する。画像復号装置２００は、許可情報が画面外の画素を参照する動きベクトルの使用を許可することを示す場合、制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトルを用いて復号する。また、画像復号装置２００は、許可情報が画面外の画素を参照する動きベクトルの使用を許可しないことを示す場合、制限タイルを、画面外の画素を参照する動きベクトル以外の動きベクトルを用いて復号する。
【０２２６】
これにより、画像復号装置２００は、画面外を参照する動作と、参照しない動作とを、ビットストリームに含まれる許可情報に従い切り替えることができる。
【０２２７】
また、画像復号装置２００は、ビットストリームから、複数の算出方法（例えば、図１０の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す方法）のうちいずれかを示す指定情報を復号する。画像復号装置２００は、指定情報で示される算出方法を用いて画面外の画素の画素値を算出する。
【０２２８】
これにより、画像復号装置２００は、ビットストリームに含まれる指定情報を参照することで、画面外の画素の算出方法を適宜選択できる。
【０２２９】
以上、実施の形態に係る画像符号化装置及び画像復号装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又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。
【０２３３】
言い換えると、画像符号化装置及び画像復号装置は、制御回路（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）と、当該制御回路に電気的に接続された（当該制御回路からアクセス可能な）記憶装置（ｓｔｏｒａｇｅ）とを備える。制御回路は、専用のハードウェア及びプログラム実行部の少なくとも一方を含む。また、記憶装置は、制御回路がプログラム実行部を含む場合には、当該プログラム実行部により実行されるソフトウェアプログラムを記憶する。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
以上、本発明の一つ又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、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０２３９】
（実施の形態６）
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
図２２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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
しかし、コンテンツ供給システムex１００は図２２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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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）。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図２３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）。
【０２５１】
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。
【０２５２】
図２４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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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２５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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
図２６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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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２４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。
【０２６２】
図２７Ａ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。
【０２６３】
さらに、携帯電話ex１１４の構成例について、図２７Ｂ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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
（実施の形態７）
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
図２８は、多重化データの構成を示す図である。図２８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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
図２９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。
【０２７９】
図３０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３０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３０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。
【０２８０】
図３１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３１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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
図３２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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
多重化データ情報ファイルは、図３３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。
【０２８５】
多重化データ情報は図３３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。
【０２８６】
ストリーム属性情報は図３４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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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３５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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
（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３６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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。このようなプログラマブル・ロジック・デバイスは、典型的には、ソフトウェア又はファームウェアを構成するプログラムを、ロードする又はメモリ等から読み込むことで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法、又は動画像復号化方法を実行することができる。
【０２９６】
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。
【０２９７】
（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。
【０２９８】
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３７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。
【０２９９】
より具体的には、駆動周波数切替え部ex８０３は、図３６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３６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７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７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３９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。
【０３００】
図３８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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
（実施の形態１０）
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。
【０３０６】
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４０Ａ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、動き補償に特徴を有していることから、例えば、動き補償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、エントロピー復号、デブロッキング・フィルタのいずれか、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。
【０３０７】
また、処理を一部共有化する他の例を図４０Ｂ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。
【０３０８】
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】
【０３０９】
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、データの蓄積、伝送又は通信など様々な用途に利用可能である。例えば、本発明は、テレビ、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、携帯電話、デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の情報表示機器及び撮像機器に利用可能である。
【符号の説明】
【０３１０】
１００  画像符号化装置
１０１  減算器
１０２  変換量子化部
１０３  エントロピー符号化部
１０４、２０２  逆量子化逆変換部
１０５、２０３  加算器
１０６、２０４  デブロッキング処理部
１０７、２０５  メモリ
１０８、２０６  イントラ予測部
１０９、２０７  動き補償部
１１０  動き検出部
１１２、２０８  切換スイッチ
１２１  入力画像
１２２、１２４、２２３  残差信号
１２３、２２２  量子化係数
１２５、１２６  ローカル復号画像
１２７、２２６  予測信号
１２８、２２７  動きデータ
１２９、２２１  符号化信号
２００  画像復号装置
２０１  エントロピー復号部
２２４、２２５  復号画像
【図１Ａ】
2018050085.tif 000003
【図１Ｂ】
2018050085.tif 000004
【図２】
2018050085.tif 000005
【図３Ａ】
2018050085.tif 000006
【図３Ｂ】
2018050085.tif 000007
【図３Ｃ】
2018050085.tif 000008
【図４】
2018050085.tif 000009
【図５】
2018050085.tif 000010
【図６】
2018050085.tif 000011
【図７】
2018050085.tif 000012
【図８】
2018050085.tif 000013
【図９】
2018050085.tif 000014
【図１０】
2018050085.tif 000015
【図１１】
2018050085.tif 000016
【図１２】
2018050085.tif 000017
【図１３】
2018050085.tif 000018
【図１４Ａ】
2018050085.tif 000019
【図１４Ｂ】
2018050085.tif 000020
【図１４Ｃ】
2018050085.tif 000021
【図１５】
2018050085.tif 000022
【図１６】
2018050085.tif 000023
【図１７】
2018050085.tif 000024
【図１８Ａ】
2018050085.tif 000025
【図１８Ｂ】
2018050085.tif 000026
【図１９Ａ】
2018050085.tif 000027
【図１９Ｂ】
2018050085.tif 000028
【図２０】
2018050085.tif 000029
【図２１】
2018050085.tif 000030
【図２２】
2018050085.tif 000031
【図２３】
2018050085.tif 000032
【図２４】
2018050085.tif 000033
【図２５】
2018050085.tif 000034
【図２６】
2018050085.tif 000035
【図２７Ａ】
2018050085.tif 000036
【図２７Ｂ】
2018050085.tif 000037
【図２８】
2018050085.tif 000038
【図２９】
2018050085.tif 000039
【図３０】
2018050085.tif 000040
【図３１】
2018050085.tif 000041
【図３２】
2018050085.tif 000042
【図３３】
2018050085.tif 000043
【図３４】
2018050085.tif 000044
【図３５】
2018050085.tif 000045
【図３６】
2018050085.tif 000046
【図３７】
2018050085.tif 000047
【図３８】
2018050085.tif 000048
【図３９】
2018050085.tif 000049
【図４０Ａ】
2018050085.tif 000050
【図４０Ｂ】
2018050085.tif 000051