(57)【要約】【課題】画像を効率的に符号化する。【解決手段】画像符号化方法は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを決定する決定ステップ（Ｓ３０１）と、複数のピクチャを符号化する符号化ステップ（Ｓ３０２）とを含み、決定ステップ（Ｓ３０１）では、対象ピクチャが最上位階層に属さず、第１フィールドに該当する場合、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると決定し、対象ピクチャが最上位階層に属する場合、または、対象ピクチャが第２フィールドに該当する場合、対象ピクチャがトレイリングピクチャであると決定し、フレーム内の１対のフィールドの一方である第２フィールドは、当該フレーム内の１対のフィールドの他方である第１フィールドを参照することができる。【選択図】図１０
2019118140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で符号化し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つをＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして符号化する画像符号化方法であって、
前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを決定する決定ステップと、
前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを符号化する第１符号化ステップとを含み、
前記決定ステップでは、
前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうちトップフィールドである第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると決定し、
前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうちボトムフィールドである第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると決定し、
前記フレーム内の前記１対のフィールドの一方である前記第２フィールドは、当該フレーム内の前記１対のフィールドの他方である前記第１フィールドを参照することができる
画像符号化方法。
【請求項２】
上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で復号し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つをＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして復号する画像復号方法であって、
前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを識別する識別ステップと、
前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを復号する第１復号ステップとを含み、
前記識別ステップでは、
前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうちトップフィールドである第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると識別し、
前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうちボトムフィールドである第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると識別し、
前記フレーム内の前記１対のフィールドの一方である前記第２フィールドは、当該フレーム内の前記１対のフィールドの他方である前記第１フィールドを参照することができる
画像復号方法。
【請求項３】
上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で符号化し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つをＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして符号化する画像符号化装置であって、
前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを決定する決定部と、
前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを符号化する符号化部とを備え、
前記決定部は、
前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうちトップフィールドである第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると決定し、
前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうちボトムフィールドである第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると決定し、
前記フレーム内の前記１対のフィールドの一方である前記第２フィールドは、当該フレーム内の前記１対のフィールドの他方である前記第１フィールドを参照することができる
画像符号化装置。
【請求項４】
上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で復号し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つをＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして復号する画像復号装置であって、
前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを識別する識別部と、
前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを復号する復号部とを備え、
前記識別部は、
前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうちトップフィールドである第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると識別し、
前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうちボトムフィールドである第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると識別し、
前記フレーム内の前記１対のフィールドの一方である前記第２フィールドは、当該フレーム内の前記１対のフィールドの他方である前記第１フィールドを参照することができる
画像復号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の階層に分類された複数のピクチャを符号化する画像符号化方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像（動画像を含む）を符号化する画像符号化方法、または、画像を復号する画像復号方法に関する技術として、非特許文献１に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 12th Meeting: Geneva, CH, 14-23 Jan. 2013 JCTVC-L1003_v34.doc, High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 10 (for FDIS & Last Call) http://phenix.it-sudparis.eu/jct/doc_end_user/documents/12_Geneva/wg11/JCTVC-L1003-v34.zip
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術に係る画像符号化方法または画像復号方法において、非効率的な処理が用いられる場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、画像を効率的に符号化する画像符号化方法、または、画像を効率的に復号する画像復号方法等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る画像復号化装置は、上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で符号化し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つをＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして符号化する画像符号化方法であって、前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを決定する決定ステップと、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを符号化する第１符号化ステップとを含み、前記決定ステップでは、前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうちトップフィールドである第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると決定し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうちボトムフィールドである第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると決定し、前記フレーム内の前記１対のフィールドの一方である前記第２フィールドは、当該フレーム内の前記１対のフィールドの他方である前記第１フィールドを参照することができる。
【０００７】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、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などの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、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】
本発明の画像符号化方法および画像復号方法等は、画像を効率的に符号化または復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、階層に分類されたピクチャ（フレーム）の参照制限を示す図である。
【図２】図２は、フィールドとフレームとの関係を示す図である。
【図３】図３は、階層に分類されたピクチャ（フィールド）の参照制限を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけ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における画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態１におけるピクチャタイプ決定部の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態１におけるピクチャ（フィールド）の参照制限を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１におけるピクチャ（フィールド）の参照制限の変形例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２における画像符号化装置のブロック図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２における画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態３における画像復号装置のブロック図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３における画像復号装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態３におけるピクチャタイプチェック部の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態３におけるピクチャタイプチェック部の動作を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、実施の形態４における画像復号装置のブロック図である。
【図１６】図１６は、実施の形態４における画像復号装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】図１７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１８】図１８は、デジタル放送用システムの全体構成図である。
【図１９】図１９は、テレビの構成例を示すブロック図である。
【図２０】図２０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２１】図２１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２２Ａ】図２２Ａは、携帯電話の一例を示す図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。
【図２３】図２３は、多重化データの構成を示す図である。
【図２４】図２４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２５】図２５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２６】図２６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２７】図２７は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。
【図２８】図２８は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。
【図２９】図２９は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。
【図３０】図３０は、映像データを識別するステップを示す図である。
【図３１】図３１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３２】図３２は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。
【図３３】図３３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３４】図３４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３５Ａ】図３５Ａ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３５Ｂ】図３５Ｂ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、「背景技術」の欄において記載した、画像を符号化する画像符号化装置、または、画像を復号する画像復号装置に関して、課題を見出した。以下、具体的に説明する。
【００１１】
近年、デジタル映像機器の技術進歩が著しく、ビデオカメラまたはテレビチューナ等から入力した映像信号（時系列順に並んだ複数のピクチャ）を圧縮符号化しＤＶＤまたはハードディスク等の記録メディアに記録する機会が増えている。従来の画像符号化規格としてＨ．２６４／ＡＶＣ（ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ）があるが、次世代の標準規格としてＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）規格（非特許文献１）が検討されている。
【００１２】
現在のＨＥＶＣ規格（非特許文献１）では、図１のようにピクチャを階層分けして符号化すると共に、ピクチャの参照関係を制限することが可能である。図１において、Ｐｘはピクチャを示し、Ｐｘのｘは符号化順（復号順）を示す。図１の縦方向はピクチャの階層を示す。ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄは、階層の識別子であり、数値が大きい程、階層が深いことを示す。横方向は、フレームの表示順（画像符号化装置では入力順、画像復号装置では出力順）を示す。図１の例において、１つのフレームは、１つのピクチャに対応する。
【００１３】
実線の矢印は、矢印の先（終点）のピクチャから矢印の元（始点）のピクチャへの参照が可能であること（参照許可）を示す。図１において、例えば、Ｐ１はＰ０を参照することができる。すなわち、図１の例では、Ｐ１のインター予測にＰ０が利用可能であり、Ｐ０を参照してＰ１の予測画像を作成することが可能である。
【００１４】
図中の参照に加え、第１ピクチャが第２ピクチャを参照することができ、かつ、第２ピクチャが第３ピクチャを参照することができる場合、第１ピクチャは第３ピクチャを参照することができる。例えば、Ｐ６は、Ｐ５だけではなく、Ｐ５が参照することができるＰ１、および、Ｐ１が参照することができるＰ０も参照することができる。
【００１５】
破線の矢印は参照禁止を示す。図１において、例えば、Ｐ６は、Ｐ２を参照できない。図中の参照禁止に加えて、第１ピクチャのＴｅｍｐｏｒａｌＩｄよりも第２ピクチャのＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが大きい場合、第１ピクチャから第２ピクチャへの参照が禁止される。例えば、Ｐ６は、Ｐ４を参照することはできない。
【００１６】
ここでは、上位階層（浅い階層）に属するピクチャから下位階層（深い階層）に属するピクチャへの参照が禁止される。すなわち、ここでは、第１階層に属するピクチャから第２階層に属するピクチャへの参照が禁止される場合、第１階層が上位階層（浅い階層）であり、第２階層が下位階層（深い階層）であると定義される。
【００１７】
ピクチャを階層に分けて符号化する目的は、動画像（映像）に時間スケーラビリティを持たせるためである。例えば、図１において、０〜２のＴｅｍｐｏｒａｌＩｄに対応する６０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）の符号列から、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが０であるピクチャとＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１であるピクチャとのみを復号することによって、３０ｆｐｓの動画像を得ることが可能である。
【００１８】
また、ピクチャＰｉｃＸのＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１以上である場合、符号化（復号）順でピクチャＰｉｃＸ以後のピクチャから、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄがピクチャＰｉｃＸのＴｅｍｐｏｒａｌＩｄ以上である符号化（復号）済ピクチャへの参照が禁止される。なお、ピクチャＰｉｃＸも符号化（復号）順でピクチャＰｉｃＸ以後のピクチャに該当する。
【００１９】
例えば、図１のＰ４のＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが２であるため、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが２以上である符号化（復号）済ピクチャへの参照が禁止される。具体的には、Ｐ４からＰ３への参照が禁止される。同様に、Ｐ７の直前に符号化（復号）されたＰ６のＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１であるため、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１以上の符号化（復号）済ピクチャへの参照が禁止される。具体的には、Ｐ７からＰ２への参照が禁止される。
【００２０】
参照関係を制限することにより、途中からの再生時に、復号されるべき参照ピクチャの枚数を減らすことが可能である。例えば、図１において、参照関係が制限されない場合（つまり、Ｐ７がＰ４を参照し、Ｐ４がＰ２を参照する場合）、Ｐ７からの再生時に、Ｐ０→Ｐ１→Ｐ２→Ｐ４→Ｐ５→Ｐ６→Ｐ７の順にピクチャが復号される。参照関係が制限される場合、Ｐ０→Ｐ１→Ｐ５→Ｐ６→Ｐ７の順にピクチャが復号される。この場合、参照ピクチャであるＰ２、Ｐ４が復号されなくてもよい。
【００２１】
ピクチャの参照関係の制限は、ｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇというフラグによって制御される。ｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇが１である場合、上記のようにピクチャの参照関係が制限される。ｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇが０である場合、ピクチャの参照関係が制限されず、例えば、図１において、Ｐ７はＰ４を参照してもよい。
【００２２】
例えば、ｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇが１である場合、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１以上であるピクチャが、ＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして符号化（復号）される。ピクチャＰｉｃＸがＴＳＡピクチャである場合、符号化（復号）順でピクチャＰｉｃＸ以後のピクチャから、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄがピクチャＰｉｃＸのＴｅｍｐｏｒａｌＩｄ以上である符号化（復号）済ピクチャへの参照が禁止される。これによって、参照関係が上記のように制限される。
【００２３】
しかしながら、参照関係が上記のように制限され、かつ、ピクチャがフィールド構造で符号化（復号）される場合、相関性が高いフィールドの参照が禁止される可能性がある。ここで、フィールド構造は、符号化（復号）に用いられるピクチャ構造の一種である。例えば、画像の符号化（復号）に用いられる形式として、フレーム形式とフィールド形式とがある。つまり、画像の符号化（復号）に用いられるピクチャ構造として、フレーム構造とフィールド構造とがある。
【００２４】
図２は、フィールドとフレームとの関係を示す図である。図２のように、フレームは、トップフィールドとボトムフィールドとを含む。
【００２５】
画像がフレーム構造で符号化（復号）される場合、トップフィールドとボトムフィールドとが組み合わされたフレームが一体として符号化（復号）される。この場合、１つのフレームが１つのピクチャに対応する。画像がフィールド構造で符号化（復号）される場合、トップフィールドとボトムフィールドとが別々に符号化（復号）される。この場合、各フィールド（１つのフィールド）が１つのピクチャに対応する。
【００２６】
図３は、フィールドが階層に分類された場合の参照制限を示す図である。図３のＦｘａ、Ｆｘｂはフィールドを示し、ｘは符号化（復号）順を示す。Ｆｘａはトップフィールドまたはボトムフィールドであり、Ｆｘｂはその他方のフィールド（ボトムフィールドまたはトップフィールド）である。
【００２７】
図３のように、参照関係の制限によって、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１であるＦ２ｂの符号化（復号）の以後において、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１以上である符号化（復号）済ピクチャの参照が禁止される。そのため、Ｆ２ｂ、および、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが２であるＦ３ａ、Ｆ３ｂ、Ｆ４ａ、Ｆ４ｂは、Ｆ２ａを参照できない。同様に、Ｆ３ｂはＦ３ａを、Ｆ４ｂはＦ４ａを参照できない。すなわち、片方のフィールド（トップフィールドまたはボトムフィールド）が他方のフィールド（ボトムフィールドまたはトップフィールド）を参照できない。
【００２８】
同一フレームに属する時間的に同じまたは近いフィールドの参照が禁止されるため、予測画像の精度が低下し、圧縮効率が低下する。また、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが２であるピクチャからＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１である先の符号化（復号）済フィールドへの参照が禁止される。このような参照制限も予測画像の精度の低下を招き、圧縮効率の低下を招く。
【００２９】
例えば、静止している画像の場合、Ｆ２ａとＦ３ａとは同じ画像を示すが、Ｆ３ａからＦ２ａへの参照が禁止されるため、別の画像から予測画像が作られる。これにより、予測画像の精度が低下し、圧縮効率が低下する。
【００３０】
そこで、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で符号化し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つを所定の参照が禁止されるＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして符号化する画像符号化方法であって、前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記所定の参照が許可されるトレイリングピクチャであるかを決定する決定ステップと、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを符号化する第１符号化ステップとを含み、前記決定ステップでは、前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうち最初に符号化される第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると決定し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうち最後に符号化される第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると決定する。
【００３１】
これにより、複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で符号化する際に、参照可能なピクチャが適切に制限される。そのため、処理量の削減、および、メモリ容量の削減が可能であり、予測精度の低下の抑制、および、圧縮効率の低下の抑制が可能である。
【００３２】
例えば、前記第１符号化ステップでは、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると決定された場合、前記複数のピクチャのうち符号化順で前記対象ピクチャ以後の未符号化ピクチャから、前記複数のピクチャのうち符号化順で前記対象ピクチャよりも前のピクチャであり前記対象ピクチャが属する階層以下の階層に属するピクチャである符号化済ピクチャへの参照である前記所定の参照を禁止して、前記未符号化ピクチャを符号化し、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると決定された場合、前記所定の参照を許可して、前記未符号化ピクチャを符号化してもよい。
【００３３】
これにより、ＴＳＡピクチャよりも前に符号化されたピクチャへの参照が制限される。すなわち、参照可能なピクチャが適切に制限される。
【００３４】
また、例えば、前記決定ステップでは、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属さず、かつ、トップフィールドである前記第１フィールドに前記対象ピクチャが該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると決定し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、ボトムフィールドである前記第２フィールドに前記対象ピクチャが該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると決定してもよい。
【００３５】
これにより、最上位階層以外において、トップフィールドがＴＳＡピクチャであると決定され、ボトムフィールドがトレイリングピクチャであると決定される。したがって、トップフィールドへの参照の制限が緩和される。
【００３６】
また、例えば、前記決定ステップでは、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャが符号化順で前記第２フィールドの直前の前記第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると決定し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが符号化順で前記第１フィールドの直後の前記第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると決定してもよい。
【００３７】
これにより、第２フィールドの直前に符号化された第１フィールドへの参照の制限が緩和される。
【００３８】
また、例えば、前記画像符号化方法は、さらに、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかを示すピクチャタイプを符号化する第２符号化ステップを含んでもよい。
【００３９】
これにより、例えば、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを示すピクチャタイプを復号装置に通知することが可能である。
【００４０】
また、本発明の一態様に係る画像復号装置は、上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で復号し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つを所定の参照が禁止されるＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして復号する画像復号方法であって、前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記所定の参照が許可されるトレイリングピクチャであるかを識別する識別ステップと、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを復号する第１復号ステップとを含み、前記識別ステップでは、前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうち最初に復号される第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると識別し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうち最後に復号される第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると識別する。
【００４１】
これにより、複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で復号する際に、参照可能なピクチャが適切に制限される。そのため、処理量の削減、および、メモリ容量の削減が可能であり、予測精度の低下の抑制、および、圧縮効率の低下の抑制が可能である。
【００４２】
例えば、前記第１復号ステップでは、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると識別された場合、前記複数のピクチャのうち復号順で前記対象ピクチャ以後の未復号ピクチャから、前記複数のピクチャのうち復号順で前記対象ピクチャよりも前のピクチャであり前記対象ピクチャが属する階層以下の階層に属するピクチャである復号済ピクチャへの参照である前記所定の参照を禁止して、前記未復号ピクチャを復号し、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると識別された場合、前記所定の参照を許可して、前記未復号ピクチャを復号してもよい。
【００４３】
これにより、ＴＳＡピクチャよりも前に復号されたピクチャへの参照が制限される。すなわち、参照可能なピクチャが適切に制限される。
【００４４】
また、例えば、前記識別ステップでは、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属さず、かつ、トップフィールドである前記第１フィールドに前記対象ピクチャが該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると識別し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、ボトムフィールドである前記第２フィールドに前記対象ピクチャが該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると識別してもよい。
【００４５】
これにより、最上位階層以外において、トップフィールドがＴＳＡピクチャであると識別され、ボトムフィールドがトレイリングピクチャであると識別される。したがって、トップフィールドへの参照の制限が緩和される。
【００４６】
また、例えば、前記識別ステップでは、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャが復号順で前記第２フィールドの直前の前記第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると識別し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが復号順で前記第１フィールドの直後の前記第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると識別してもよい。
【００４７】
これにより、第２フィールドの直前に復号された第１フィールドへの参照の制限が緩和される。
【００４８】
また、例えば、前記画像復号方法は、さらに、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかを示すピクチャタイプを復号する第２復号ステップを含み、前記識別ステップでは、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャが前記第１フィールドに該当する場合、前記第２復号ステップで復号された前記ピクチャタイプに従って、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると識別し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記第２フィールドに該当する場合、前記第２復号ステップで復号された前記ピクチャタイプに従って、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると識別してもよい。
【００４９】
これにより、例えば、符号化装置から通知されたピクチャタイプに従って、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを適切に識別することが可能である。
【００５０】
また、例えば、前記画像復号方法は、さらに、前記第２復号ステップで復号された前記ピクチャタイプが正しいことをチェックするチェックステップを含み、前記チェックステップでは、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャが前記第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであることを前記第２復号ステップで復号された前記ピクチャタイプが示していることをチェックすることにより、前記第２復号ステップで復号された前記ピクチャタイプが正しいことをチェックし、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであることを前記第２復号ステップで復号された前記ピクチャタイプが示していることをチェックすることにより、前記第２復号ステップで復号された前記ピクチャタイプが正しいことをチェックしてもよい。
【００５１】
これにより、復号されたピクチャタイプが適切であることがチェックされる。したがって、適切なピクチャタイプに従って、復号動作を実行することが可能である。
【００５２】
また、例えば、前記チェックステップでは、さらに、前記第２復号ステップで復号された前記ピクチャタイプが正しくない場合、前記対象ピクチャが復号されないように、前記複数のピクチャの復号を制御してもよい。
【００５３】
これにより、復号されたピクチャタイプが不適切である場合、想定外の障害の発生が回避される。
【００５４】
また、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、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などの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００５５】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。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および接続形態、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。
【００５６】
また、下記ではｃｏｄｉｎｇはｅｎｃｏｄｉｎｇの意味で使用する場合もある。
【００５７】
（実施の形態１）
＜全体構成＞
図４は、本実施の形態における画像符号化装置の構成を示す。図４に示された画像符号化装置１００は、ピクチャタイプ決定部１０１、分割部１０２、減算部１０３、変換量子化部１０４、符号化部１０５、逆変換量子化部１０６、加算部１０７、フレームメモリ１０８、イントラ予測部１０９およびインター予測部１１０を備える。例えば、これらの構成要素は、専用または汎用の回路である。
【００５８】
＜動作（全体）＞
次に、図５を参照しつつ、符号化全体フローについて説明する。
【００５９】
まず、ピクチャタイプ決定部１０１は、処理対象ピクチャのピクチャタイプを決定する（Ｓ１０１）。詳細は後述する。なお、ピクチャタイプは、ピクチャがＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャであるかトレイリング（Ｔｒａｉｌｉｎｇ）ピクチャであるかを示す。
【００６０】
すなわち、ピクチャタイプは、ＴＳＡピクチャまたはトレイリングピクチャに対応する。ピクチャタイプは、その他のピクチャに対応してもよい。その他のピクチャは、例えば、リーディングピクチャと呼ばれるピクチャである。また、ピクチャタイプは、Ｉピクチャ、ＰピクチャまたはＢピクチャに対応してもよい。また、ピクチャタイプは、複数のピクチャタイプの組み合わせに対応してもよい。
【００６１】
次に、符号化部１０５は、参照制限フラグ、ピクチャ構造、フィールド番号、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄ、フィールド区分およびピクチャタイプなどを含むピクチャ情報を符号化する（Ｓ１０２）。
【００６２】
ここで、参照制限フラグは、ピクチャの参照関係を制限するか否かを示すフラグである。ピクチャ構造は、フレーム構造またはフィールド構造であり、入力画像がフレーム構造であるかフィールド構造であるかに対応する。なお、ピクチャ構造を示す情報が、単にピクチャ構造と表現される場合がある。フィールド番号は、フィールドの表示順に対応する番号である。フィールド番号は、ピクチャの表示順に対応する番号であるピクチャ番号でもよい。ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄは、処理対象ピクチャが属する階層を示す識別子である。
【００６３】
フィールド区分は、処理対象フィールドが第１フィールドであるか第２フィールドであるかを示す区分（識別子）である。第１フィールドは、フレーム内の１対のフィールドのうち最初に符号化されるフィールドであり、第２フィールドは、フレーム内の１対のフィールドのうち最後に符号化されるフィールドである。図３では、Ｆｘａは、第１フィールドであり、Ｆｘｂは、第２フィールドである。
【００６４】
次に、分割部１０２は、入力画像を複数のブロックに分割する（Ｓ１０３）。例えば、各ブロックは、符号化規格において符号化ユニット（Ｃｏｄｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる。
【００６５】
次に、イントラ予測部１０９およびインター予測部１１０は、イントラ予測およびインター予測のそれぞれについて、予測ブロック、コストおよび予測モード等を含む予測情報を導出する（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。そして、イントラ予測部１０９およびインター予測部１１０は、導出された予測情報を用いて、予測モードおよび予測ブロックを決定する（Ｓ１０６）。
【００６６】
次に、減算部１０３は、予測ブロックと元のブロックとの差分を取得することによって差分ブロックを生成する（Ｓ１０７）。変換量子化部１０４は、差分ブロックに対し周波数変換および量子化を行う（Ｓ１０８）。そして、逆変換量子化部１０６は、逆量子化および逆周波数変換を行うことによって差分ブロックを復元する（Ｓ１０９）。そして、加算部１０７は、差分ブロックと予測ブロックとを加算（合算）することによって、復号ブロック（復号画像）を生成する（Ｓ１１０）。
【００６７】
次に、符号化部１０５は、予測情報を符号化する（Ｓ１１１）。また、符号化部１０５は、周波数変換および量子化によって生成された変換係数を符号化する（Ｓ１１２）。
【００６８】
そして、全ブロックの処理が完了していない場合（Ｓ１１３でＮｏ）、画像符号化装置１００は、次のブロックを選択する（Ｓ１１４）。画像符号化装置１００は、ピクチャ内の全ブロックの処理が完了するまで上記の処理（Ｓ１０４〜Ｓ１１２）を繰り返す。また、全ピクチャの処理が完了していない場合（Ｓ１１５でＮｏ）、画像符号化装置１００は、次のピクチャを選択する（Ｓ１１６）。そして、全ピクチャの処理が完了するまで上記の処理（Ｓ１０１〜Ｓ１１４）を繰り返す。
【００６９】
以降、主にピクチャタイプ決定部１０１について詳細を説明する。
【００７０】
＜動作（ピクチャタイプ決定）＞
次に、図６を参照しつつ、ピクチャタイプ決定フローについて説明する。なお、ピクチャタイプは、ピクチャ毎に決定される。より詳細には、ピクチャに対応するアクセスユニット毎に決定される。ピクチャは、フィールド構造で符号化される場合、フィールドに対応する。一方、ピクチャは、フレーム構造で符号化される場合、フレームに対応する。
【００７１】
まず、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが０である場合（Ｓ２０１でＮｏ）、または、参照制限フラグが０である場合（Ｓ２０２でＮｏ）、ピクチャタイプ決定部１０１は、処理対象ピクチャのピクチャタイプがトレイリング（Ｔｒａｉｌｉｎｇ）ピクチャであると決定する（Ｓ２０８）。すなわち、これらの場合、ピクチャタイプ決定部１０１は、処理対象ピクチャがトレイリングピクチャであると決定する。ここで、参照制限フラグが０である場合、参照が制限されないことを意味する。
【００７２】
次に、ピクチャ構造がフレーム構造である場合（Ｓ２０３でＮｏ）、ピクチャタイプ決定部１０１は、処理対象ピクチャのピクチャタイプがＴＳＡピクチャであると決定する（Ｓ２０７）。すなわち、この場合、ピクチャタイプ決定部１０１は、処理対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると決定する。
【００７３】
次に、フィールド区分が第１フィールドを示す場合（Ｓ２０４でＮｏ）、ピクチャタイプ決定部１０１は、処理対象ピクチャのピクチャタイプがＴＳＡピクチャであると決定する（Ｓ２０７）。
【００７４】
次に、符号化順で１つ前のフィールドが同じフレームの第１フィールドである場合（Ｓ２０５でＹｅｓ）、ピクチャタイプ決定部１０１は、処理対象ピクチャのピクチャタイプがトレイリングピクチャであると決定する（Ｓ２０６）。そうでなければ（Ｓ２０５でＮｏ）、処理対象ピクチャのピクチャタイプがＴＳＡピクチャであると決定する（Ｓ２０７）。符号化順で１つ前のフィールドが同じフレームの第１フィールドであるか否かは、フィールドの表示順に対応する番号を示すフィールド番号によって判定される。
【００７５】
上述したように、ＴＳＡピクチャは、符号化（復号）順でそのＴＳＡピクチャ以後のピクチャから、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄがそのＴＳＡピクチャのＴｅｍｐｏｒａｌＩｄ以上である符号化（復号）済ピクチャへの参照が禁止されるピクチャである。トレイリング（Ｔｒａｉｌｉｎｇ）ピクチャは、符号化（復号）順でそのトレイリングピクチャ以後のピクチャから、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄがそのトレイリングピクチャのＴｅｍｐｏｒａｌＩｄ以上である符号化（復号）済ピクチャへの参照が許可されるピクチャである。
【００７６】
＜効果＞
以上、本実施の形態では、参照が制限される場合において、片方のフィールド（トップフィールドまたはボトムフィールド）から他方のフィールド（ボトムフィールドまたはトップフィールド）への参照が可能である。そのため、予測精度が向上する。つまり、本実施の形態の画像符号化装置１００は、参照関係の制限と圧縮効率の低下の抑制とを両立することができる。
【００７７】
より具体的には、本実施の形態では、図３の参照関係が図７のように変更される。図７において、第２フィールドは、ＴＳＡピクチャではなく、トレイリングピクチャ（ＴＰ）である。したがって、同一フレームに属する時間的に同じまたは近いフィールドへの参照が可能である。例えば、Ｆ２ｂからＦ２ａへの参照が可能である。したがって、予測精度が向上する。
【００７８】
また、別のレイヤ（階層）に属する第１フィールドへの参照が可能である。例えば、Ｆ３ａからＦ２ａへの参照が可能である。したがって、予測精度が向上する。また、予測精度の向上と参照関係の制限とが両立する。
【００７９】
例えば、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１であるＦ２ａ以後に符号化（復号）されるフィールドから、Ｆ２ａよりも前に符号化（復号）されたフィールドであって、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが１以上であるフィールドへの参照が禁止される。したがって、途中からの再生において、復号される参照ピクチャの枚数を減らすことが可能である。
【００８０】
また、画像符号化装置１００が参照制限フラグを符号化することによって、画像復号装置は、フィールドの復号開始前に、参照が制限されていることを知ることができる。そのため、画像復号装置は、他から参照されないフィールドの復号処理をスキップすることができる。したがって、画像復号装置は、処理量を減らすことができる。
【００８１】
また、参照が制限されている場合、参照が制限されていない場合に比べて、他のフィールドから処理済フィールドが参照されなくなるタイミングが早い。そのため、早めにフレームメモリ１０８から処理済フィールドを破棄することが可能である。したがって、フレームメモリ１０８のサイズを小さくすることが可能である。また、画像復号装置は、参照制限フラグに従って、確保されるべきフレームメモリサイズを早めに知ることができる。したがって、画像復号装置は、システムのリソースを早めに確保することができる。
【００８２】
なお、図７に示された階層構造は例であって、階層構造は図７の例に限られない。例えば、階層構造は、図８のように２階層でもよい。外部から入力されるＴｅｍｐｏｒａｌＩｄによって、このような変更が可能である。
【００８３】
また、本実施の形態では、参照制限フラグが外部から入力される。しかし、外部から入力されなくてもよい。例えば、常に参照が制限されてもよいし、画像がフィールド構造で符号化される場合に参照が制限されてもよいし、符号化条件によって参照制限フラグの値が判定されてもよい。また、参照制限フラグが符号化されなくてもよい。
【００８４】
例えば、符号化および復号において、常に参照が制限されるように予め決められてもよい。また、画像復号装置は、フィールド番号、フィールド区分、ピクチャ構造およびＴｅｍｐｏｒａｌＩｄから、ピクチャタイプを導出してもよい。
【００８５】
また、参照制限フラグとして現在のＨＥＶＣ規格（非特許文献１）のｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇが使用されてもよい。本実施の形態のように、参照が制限される場合、画像符号化装置１００は、ｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇを１に設定して、ｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇを符号化してもよい。
【００８６】
また、本実施の形態では、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが外部から入力されている。しかし、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄは外部から入力されなくてもよい。例えば、画像符号化装置１００は、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄ設定部を備えてもよい。そして、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄ設定部は、予め決められた方式で入力ピクチャ毎にＴｅｍｐｏｒａｌＩｄを設定してもよい。予め決められた方式は、例えば、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄをピクチャ毎に１ずつインクリメントし、３ピクチャ間隔でＴｅｍｐｏｒａｌＩｄを０に戻す方式でもよい。
【００８７】
また、ピクチャ構造、フィールド番号およびフィールド区分も、外部から入力されなくてもよい。これらは、固定値でもよいし、予め決められた方式で決定されてもよい。
【００８８】
また、本実施の形態では、符号化順で１つ前のフィールドが同じフレームの第１フィールドであるか否かをフィールド番号に基づいて判定してピクチャタイプが決められている。ピクチャタイプの決定方法は、このような方法に限られない。
【００８９】
例えば、対象フィールドが第２フィールドである場合、符号化順で１つ前のフィールドは、常に同じフレームの第１フィールドであると予め決められていてもよい。そして、第２フィールドは、１つ前のフィールドに関係なく、トレイリングピクチャに決定されてもよい。この場合、フィールド番号が、ピクチャタイプ決定部１０１に入力されなくてよいことは言うまでもない。
【００９０】
また、第１フィールドにトップフィールドが設定され、第２フィールドにボトムフィールドが設定されてもよい。逆に、第１フィールドにボトムフィールドが設定され、第２フィールドにトップフィールドが設定されてもよい。さらに、処理の途中で扱いが切り替えられてもよい。
【００９１】
また、参照制限フラグ、ピクチャ構造、フィールド番号、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄおよびフィールド区分などを含むピクチャ情報の全部または一部が、複数のピクチャを含むシーケンスの先頭で符号化されてもよいし、ピクチャまたはフィールドの先頭で符号化されてもよいし、スライスの先頭で符号化されてもよい。また、ピクチャ情報の全部または一部が、現在のＨＥＶＣ規格（非特許文献１）のＳＥＩ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の一部として符号化されてもよい。
【００９２】
また、参照が制限されることが前提として予め定められている場合、参照制限フラグに基づく判定（図６のＳ２０２）は、省略されてもよい。また、ピクチャ構造がフィールド構造であることが前提として予め定められている場合、ピクチャ構造に基づく判定（図６のＳ２０３）は、省略されてもよい。また、第１フィールドの直後に同一フレーム内の第２フィールドが符号化されることが前提として予め定められている場合、１つ前の符号化対象フィールドに基づく判定（図６のＳ２０５）は、省略されてもよい。
【００９３】
更に、本実施の形態における処理は、ソフトウェアで実現されてもよい。そして、このソフトウェアは、ダウンロード等により配布されてもよい。また、このソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して流布されてもよい。なお、このことが本明細書における他の実施の形態においても該当することは言うまでもない。
【００９４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示された画像符号化装置の主な特徴が確認的に示される。
【００９５】
図９は、本実施の形態における画像符号化装置のブロック図である。図９に示された画像符号化装置３００は、決定部３０１および符号化部３０２を備える。決定部３０１は、図４のピクチャタイプ決定部１０１に対応する。符号化部３０２は、図４の分割部１０２、減算部１０３、変換量子化部１０４、符号化部１０５、逆変換量子化部１０６、加算部１０７、フレームメモリ１０８、イントラ予測部１０９およびインター予測部１１０に対応する。
【００９６】
図１０は、図９に示された画像符号化装置３００の動作を示すフローチャートである。なお、前提として、画像符号化装置３００は、上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で符号化する。また、前提として、画像符号化装置３００は、参照を制限する。すなわち、画像符号化装置３００は、複数のピクチャのうち少なくとも１つを所定の参照が禁止されるＴＳＡピクチャとして符号化する。
【００９７】
まず、決定部３０１は、複数のピクチャのうちの対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるか所定の参照が許可されるトレイリングピクチャであるかを決定する。つまり、決定部３０１は、対象ピクチャのピクチャタイプを決定する（Ｓ３０１）。
【００９８】
その際、対象ピクチャが最上位階層に属さず、かつ、対象ピクチャが第１フィールドに該当する場合、決定部３０１は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると決定する。また、対象ピクチャが最上位階層に属する場合、または、対象ピクチャが第２フィールドに該当する場合、決定部３０１は、対象ピクチャがトレイリングピクチャであると決定する。
【００９９】
ここで、第１フィールドは、フレーム内の１対のフィールドのうち最初に符号化されるフィールドである。また、第２フィールドは、フレーム内の１対のフィールドのうち最後に符号化されるフィールドである。
【０１００】
次に、符号化部３０２は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかに従って、複数のピクチャを符号化する（Ｓ３０２）。
【０１０１】
例えば、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると決定された場合、符号化部３０２は、所定の参照を禁止して、未符号化ピクチャを符号化する。対象ピクチャがトレイリングピクチャであると決定された場合、符号化部３０２は、所定の参照を許可して、未符号化ピクチャを符号化する。
【０１０２】
ここで、未符号化ピクチャは、複数のピクチャのうち符号化順で対象ピクチャ以後のピクチャである。また、所定の参照は、未符号化ピクチャから、複数のピクチャのうち符号化順で対象ピクチャよりも前のピクチャであり対象ピクチャが属する階層以下の階層に属するピクチャである符号化済ピクチャへの参照である。
【０１０３】
また、第１フィールドは、トップフィールドでもよい。そして、第２フィールドは、ボトムフィールドでもよい。すなわち、第１フィールドがトップフィールドであり、第２フィールドがボトムフィールドであると予め定められていてもよい。図２に示されているように、トップフィールドは、ボトムフィールドよりも空間的に上側に位置するフィールドであり、ボトムフィールドは、トップフィールドよりも空間的に下側に位置するフィールドである。
【０１０４】
また、対象ピクチャが最上位階層に属する場合、または、対象ピクチャが第２フィールドに該当し、かつ、符号化順で対象ピクチャの直前のピクチャが、対象ピクチャを含むフレーム内の第１フィールドに該当する場合、決定部３０１は、対象ピクチャがトレイリングピクチャであると決定してもよい。そして、その他の場合に、決定部３０１は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると決定してもよい。
【０１０５】
つまり、第２フィールドは、符号化順で第１フィールドの直後のフィールドでもよい。また、第１フィールドは、符号化順で第２フィールドの直前のフィールドでもよい。また、フレーム内の１対のフィールドを連続して符号化することが予め定められていてもよい。
【０１０６】
また、符号化部３０２は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを示すピクチャタイプを符号化してもよい。
【０１０７】
（実施の形態３）
＜全体構成＞
図１１は、本実施の形態における画像復号装置の構成を示す。図１１に示された画像復号装置４００は、ピクチャタイプチェック部４１２、復号部４１１、逆変換量子化部４０６、加算部４０７、フレームメモリ４０８、イントラ予測部４０９およびインター予測部４１０を備える。例えば、これらの構成要素は、専用または汎用の回路である。
【０１０８】
＜動作（全体）＞
次に、図１２を参照しつつ、復号全体フローについて説明する。
【０１０９】
まず、復号部４１１は、符号列に含まれるピクチャ情報を復号する（Ｓ４０１）。具体的には、復号部４１１は、参照制限フラグ、ピクチャタイプ、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄ、フィールド番号、フィールド区分およびピクチャ構造を復号する。
【０１１０】
次に、ピクチャタイプチェック部４１２は、対象ピクチャのピクチャタイプをチェックする（Ｓ４０２）。すなわち、ピクチャタイプチェック部４１２は、復号されたピクチャタイプが正常であるか否かを判定する。詳細は後述する。
【０１１１】
ピクチャタイプが正常でない場合、すなわち、ピクチャタイプがエラーである場合（Ｓ４０３でＹｅｓ）、ピクチャタイプチェック部４１２は、ピクチャタイプがエラーであることを示す情報を出力する（Ｓ４１３）。例えば、この場合、画像復号装置４００は、表示装置にエラーを表示して、対象ピクチャの復号処理を終了する。
【０１１２】
次に、復号部４１１は、予測情報を復号する（Ｓ４０４）。予測情報に含まれる予測モードがイントラ予測である場合（Ｓ４０５でＹｅｓ）、イントラ予測部４０９は、イントラ予測に基づいて、予測ブロックを生成する（Ｓ４０６）。予測モードがインター予測である場合（Ｓ４０５でＮｏ）、インター予測部４１０は、インター予測に基づいて、予測ブロックを生成する（Ｓ４０７）。
【０１１３】
次に、復号部４１１は、変換係数を復号する（Ｓ４０８）。そして、逆変換量子化部４０６は、復号された変換係数に対して、逆量子化および逆周波数変換を行うことによって差分ブロックを復元する（Ｓ４０９）。そして、加算部４０７は、差分ブロックと予測ブロックとを加算（合算）することによって復号ブロック（復号画像）を生成する（Ｓ４１０）。
【０１１４】
そして、全ブロックの処理が完了していない場合（Ｓ４１１でＮｏ）、画像復号装置４００は、次のブロックを選択する（Ｓ４１２）。画像復号装置４００は、ピクチャ内の全ブロックの処理が完了するまで上記の処理（Ｓ４０４〜Ｓ４１０）を繰り返す。また、全ピクチャの処理が完了していない場合（Ｓ４１４でＮｏ）、画像復号装置４００は、次のピクチャを選択する（Ｓ４１５）。そして、画像復号装置４００は、全ピクチャの処理が完了するまで上記の処理（Ｓ４０１〜Ｓ４１３）を繰り返す。
【０１１５】
なお、画像復号装置４００は、参照制限フラグに基づいて参照が制限され、かつ、ＴＳＡピクチャが出現した場合等、他のピクチャから参照されなくなったピクチャをフレームメモリ４０８から破棄してもよい。画像復号装置４００は、ストリームの途中から画像を復号する場合、他のピクチャから参照されないピクチャを復号しなくてもよい。
【０１１６】
＜動作（ピクチャタイプチェック）＞
次に、図１３および図１４を参照しつつ、ピクチャタイプチェックフローについて説明する。
【０１１７】
まず、ピクチャタイプチェック部４１２は、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄが０である場合（Ｓ５０１でＮｏ）、または、参照制限フラグが０である場合（Ｓ５０２でＮｏ）、正常ピクチャタイプをトレイリングピクチャに設定する（Ｓ５０８）。
【０１１８】
次に、ピクチャタイプチェック部４１２は、ピクチャ構造がフレーム構造である場合（Ｓ５０３でＮｏ）、正常ピクチャタイプをＴＳＡピクチャに設定する（Ｓ５０７）。
【０１１９】
次に、ピクチャタイプチェック部４１２は、フィールド区分が第１フィールドを示す場合（Ｓ５０４でＮｏ）、正常ピクチャタイプをＴＳＡピクチャに設定する（Ｓ５０７）。
【０１２０】
次に、ピクチャタイプチェック部４１２は、復号順で１つ前のフィールドが同じフレームの第１フィールドである場合（Ｓ５０５でＹｅｓ）、正常ピクチャタイプをトレイリングピクチャに設定する（Ｓ５０６）。そうでなければ、ピクチャタイプチェック部４１２は、正常ピクチャタイプをＴＳＡピクチャに設定する（Ｓ５０７）。復号順で１つ前のフィールドが同じフレームの第１フィールドであるか否かは、フィールドの表示順の番号を示すフィールド番号に基づいて判定される。
【０１２１】
次に、ピクチャタイプチェック部４１２は、復号部４１１で復号されたピクチャタイプが正常ピクチャタイプと同じであるかをチェックする（Ｓ５０９）。復号部４１１で復号されたピクチャタイプが正常ピクチャタイプと異なる場合（Ｓ５０９でＮｏ）、ピクチャタイプチェック部４１２は、ピクチャタイプがエラーであると判定する（Ｓ５１０）。
【０１２２】
＜効果＞
以上、本実施の形態における画像復号装置４００は、実施の形態１における画像符号化装置１００で符号化された符号列を復号することが可能である。また、本実施の形態における画像復号装置４００は、実施の形態１と同様のピクチャタイプを用いるため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
また、画像復号装置４００は、ピクチャタイプをチェックすることにより、符号列内のピクチャタイプが正常であるか否かを判定することができる。したがって、画像復号装置４００は、不正な符号列を検知することができる。また、画像復号装置４００は、復号処理が不正な符号列で破綻する事態を防止することができ、復号処理が正常終了できない事態を防止することができる。
【０１２４】
また、画像復号装置４００は、復号の開始前に参照が制限されていることを参照制限フラグに従って知ることができる。そのため、画像復号装置４００は、他から参照されないフィールドの復号処理をスキップすることができる。したがって、画像復号装置４００は、処理量を減らすことができる。
【０１２５】
また、参照が制限されている場合、参照が制限されていない場合に比べて、処理済フィールドが他のフィールドから参照されなくなるタイミングが早い。そのため、画像復号装置４００は、早めにフレームメモリ４０８から処理済フィールドを破棄することができるため、サイズが小さいフレームメモリ４０８を用いて画像を復号することができる。
【０１２６】
また、画像復号装置４００は、参照制限フラグに従って、確保されるべきフレームメモリサイズを早めに知ることができる。したがって、画像復号装置４００は、システムのリソースを早めに確保することができる。
【０１２７】
また、本実施の形態では、参照制限フラグが符号列に含まれている。しかし、参照制限フラグが符号列に含まれていなくてもよい。例えば、常に参照が制限されてもよいし、画像がフィールド構造で復号される場合に参照が制限されてもよいし、復号条件によって参照制限フラグの値が判定されてもよい。
【０１２８】
また、参照制限フラグとして現在のＨＥＶＣ規格（非特許文献１）のｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇが使用されてもよい。例えば、ｓｐｓ＿ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ＿ｎｅｓｔｉｎｇ＿ｆｌａｇが１である場合に参照が制限されていると決定されてもよい。
【０１２９】
また、参照制限フラグ、ピクチャ構造、フィールド番号、ＴｅｍｐｏｒａｌＩｄおよびフィールド区分などを含むピクチャ情報の全部または一部が、複数のピクチャを含むシーケンスの先頭で復号されてもよいし、ピクチャまたはフィールドの先頭で復号されてもよいし、スライスの先頭で復号されてもよい。また、ピクチャ情報の全部または一部が、現在のＨＥＶＣ規格（非特許文献１）のＳＥＩ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の一部として復号されてもよい。
【０１３０】
また、画像復号装置４００は、ピクチャ情報をシーケンスの先頭で復号する場合、複数のピクチャの全てのピクチャタイプが正常であることをチェックしてから、複数のピクチャの全てを復号してもよい。複数のピクチャの一部のピクチャタイプが正常でない場合、画像復号装置４００は、ピクチャタイプが正常でないピクチャの復号をスキップしてもよいし、複数のピクチャの復号を全体的に中止してもよい。
【０１３１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３に示された画像復号装置の主な特徴が確認的に示される。
【０１３２】
図１５は、本実施の形態における画像復号装置のブロック図である。図１５に示された画像復号装置６００は、識別部６０１および復号部６０３を備える。識別部６０１は、図１１の復号部４１１の一部に対応する。復号部６０３は、図１１の復号部４１１の他の一部、逆変換量子化部４０６、加算部４０７、フレームメモリ４０８、イントラ予測部４０９およびインター予測部４１０に対応する。
【０１３３】
画像復号装置６００は、チェック部６０２を備えてもよいし、チェック部６０２を備えなくてもよい。チェック部６０２は、図１１のピクチャタイプチェック部４１２に対応する。
【０１３４】
図１６は、図１５に示された画像復号装置６００の動作を示すフローチャートである。なお、前提として、画像復号装置６００は、上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で復号する。また、前提として、画像復号装置６００は、参照を制限する。すなわち、画像復号装置６００は、複数のピクチャのうち少なくとも１つを所定の参照が禁止されるＴＳＡピクチャとして復号する。
【０１３５】
まず、識別部（決定部）６０１は、複数のピクチャのうちの対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるか所定の参照が許可されるトレイリングピクチャであるかを識別（決定）する。つまり、識別部６０１は、対象ピクチャのピクチャタイプを識別する（Ｓ６０１）。
【０１３６】
その際、対象ピクチャが最上位階層に属さず、かつ、対象ピクチャが第１フィールドに該当する場合、識別部６０１は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると識別する。また、対象ピクチャが最上位階層に属する場合、または、対象ピクチャが第２フィールドに該当する場合、識別部６０１は、対象ピクチャがトレイリングピクチャであると識別する。
【０１３７】
ここで、第１フィールドは、フレーム内の１対のフィールドのうち最初に復号されるフィールドである。また、第２フィールドは、フレーム内の１対のフィールドのうち最後に復号されるフィールドである。
【０１３８】
次に、復号部６０３は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかに従って、複数のピクチャを復号する（Ｓ６０３）。
【０１３９】
例えば、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると識別された場合、復号部６０３は、所定の参照を禁止して、未復号ピクチャを復号する。対象ピクチャがトレイリングピクチャであると識別された場合、復号部６０３は、所定の参照を許可して、未復号ピクチャを復号する。
【０１４０】
ここで、未復号ピクチャは、複数のピクチャのうち復号順で対象ピクチャ以後のピクチャである。また、所定の参照は、未復号ピクチャから、複数のピクチャのうち復号順で対象ピクチャよりも前のピクチャであり対象ピクチャが属する階層以下の階層に属するピクチャである復号済ピクチャへの参照である。
【０１４１】
また、第１フィールドは、トップフィールドでもよい。そして、第２フィールドは、ボトムフィールドでもよい。すなわち、第１フィールドがトップフィールドであり、第２フィールドがボトムフィールドであると予め定められていてもよい。図２に示されているように、トップフィールドは、ボトムフィールドよりも空間的に上側に位置するフィールドであり、ボトムフィールドは、トップフィールドよりも空間的に下側に位置するフィールドである。
【０１４２】
また、対象ピクチャが最上位階層に属する場合、または、対象ピクチャが第２フィールドに該当し、かつ、復号順で対象ピクチャの直前のピクチャが、対象ピクチャを含むフレーム内の第１フィールドに該当する場合、識別部６０１は、対象ピクチャがトレイリングピクチャであると識別してもよい。そして、その他の場合に、識別部６０１は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると識別してもよい。
【０１４３】
つまり、第２フィールドは、復号順で第１フィールドの直後のフィールドでもよい。また、第１フィールドは、復号順で第２フィールドの直前のフィールドでもよい。また、フレーム内の１対のフィールドを連続して復号することが予め定められていてもよい。
【０１４４】
また、復号部６０３は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであるかトレイリングピクチャであるかを示すピクチャタイプを復号してもよい。
【０１４５】
例えば、対象ピクチャが最上位階層に属さず、かつ、対象ピクチャが第１フィールドに該当する場合、識別部６０１は、復号部６０３で復号されたピクチャタイプに従って、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであると識別する。また、例えば、対象ピクチャが最上位階層に属する場合、または、対象ピクチャが第２フィールドに該当する場合、識別部６０１は、復号部６０３で復号されたピクチャタイプに従って、対象ピクチャがトレイリングピクチャであると識別する。
【０１４６】
また、上述の通り、画像復号装置６００は、復号部６０３で復号されたピクチャタイプが正しいことをチェックするチェック部６０２を備えてもよい。チェック部６０２は、対象ピクチャを復号する前に、対象ピクチャについて復号されたピクチャタイプが正しいことをチェックする（Ｓ６０２）。
【０１４７】
例えば、対象ピクチャが最上位階層に属さず、かつ、対象ピクチャが第１フィールドに該当する場合、チェック部６０２は、対象ピクチャがＴＳＡピクチャであることを復号部６０３で復号されたピクチャタイプが示していることをチェックする。また、例えば、対象ピクチャが最上位階層に属する場合、または、対象ピクチャが第２フィールドに該当する場合、チェック部６０２は、対象ピクチャがトレイリングピクチャであることを復号部６０３で復号されたピクチャタイプが示していることをチェックする。
【０１４８】
これにより、チェック部６０２は、復号部６０３で復号されたピクチャタイプが正しいことをチェックする。復号部６０３で復号されたピクチャタイプが正しくない場合、チェック部６０２は、対象ピクチャが復号されないように、複数のピクチャの復号を制御してもよい。例えば、チェック部６０２は、復号部６０３で復号されたピクチャタイプが正しくないことを復号部６０３に通知することによって、対象ピクチャの復号をスキップさせてもよい。
【０１４９】
以上の各実施の形態において、各構成要素は、例えば、ＭＰＵおよびメモリ等を含む回路によって実現される。また、各構成要素が実行する処理は、ソフトウェア（プログラム）によって実行されてもよい。当該ソフトウェアは、例えば、ＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。そして、このようなソフトウェアは、ダウンロード等により配布されてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して配布されてもよい。なお、各構成要素をハードウェア（専用回路）によって実現することも、当然、可能である。
【０１５０】
つまり、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。
【０１５１】
言い換えると、画像符号化装置および画像復号装置は、処理回路（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）と、当該処理回路に電気的に接続された（当該処理回路からアクセス可能な）記憶装置（Ｓｔｏｒａｇｅ）とを備える。処理回路は、専用のハードウェアおよびプログラム実行部の少なくとも一方を含み、記憶装置を用いて処理を実行する。また、記憶装置は、処理回路がプロ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。
【０１５２】
ここで、上記各実施の形態の画像符号化装置および画像復号装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
【０１５３】
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で符号化し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つを所定の参照が禁止されるＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして符号化する画像符号化方法であって、前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記所定の参照が許可されるトレイリングピクチャであるかを決定する決定ステップと、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを符号化する第１符号化ステップとを含み、前記決定ステップでは、前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうち最初に符号化される第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると決定し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうち最後に符号化される第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると決定する画像符号化方法を実行させる。
【０１５４】
また、このプログラムは、コンピュータに、上位階層に属するピクチャから下位階層に属するピクチャへの参照が禁止される複数の階層に分類された複数のピクチャをフィールド構造で復号し、前記複数のピクチャのうち少なくとも１つを所定の参照が禁止されるＴＳＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ  Ａｃｃｅｓｓ）ピクチャとして復号する画像復号方法であって、前記複数のピクチャのうちの対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記所定の参照が許可されるトレイリングピクチャであるかを識別する識別ステップと、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであるか前記トレイリングピクチャであるかに従って、前記複数のピクチャを復号する第１復号ステップとを含み、前記識別ステップでは、前記対象ピクチャが前記複数の階層の最上位階層に属さず、かつ、前記対象ピクチャがフレーム内の１対のフィールドのうち最初に復号される第１フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記ＴＳＡピクチャであると識別し、前記対象ピクチャが前記最上位階層に属する場合、または、前記対象ピクチャが前記１対のフィールドのうち最後に復号される第２フィールドに該当する場合、前記対象ピクチャが前記トレイリングピクチャであると識別する画像復号方法を実行させてもよい。
【０１５５】
また、各構成要素は、上述の通り、回路であってもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路であってもよい。また、各構成要素は、汎用的なプロセッサで実現されてもよいし、専用のプロセッサで実現されてもよい。
【０１５６】
また、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。また、画像符号化復号装置が、画像符号化装置および画像復号装置を備えていてもよい。
【０１５７】
また、各実施の形態において説明された処理は、単一の装置（システム）を用いて実行される集中処理として実行されてもよいし、あるいは、複数の装置を用いて実行される分散処理として実行されてもよい。また、上記のプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、プログラムの実行において、集中処理が行われてもよいし、分散処理が行われてもよい。
【０１５８】
以上、一つまたは複数の態様に係る画像符号化装置および画像復号装置などについて、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、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１５９】
（実施の形態５）
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
図１７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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
しかし、コンテンツ供給システムex１００は図１７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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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）。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図１８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）。
【０１７１】
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。
【０１７２】
図１９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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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２０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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
図２１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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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１９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。
【０１８２】
図２２Ａ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。
【０１８３】
さらに、携帯電話ex１１４の構成例について、図２２Ｂ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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
（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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
図２３は、多重化データの構成を示す図である。図２３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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
図２４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。
【０１９９】
図２５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２５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２５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。
【０２００】
図２６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２６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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
図２７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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
多重化データ情報ファイルは、図２８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。
【０２０５】
多重化データ情報は図２８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。
【０２０６】
ストリーム属性情報は図２９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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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３０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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
（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３１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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
（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。
【０２１８】
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３２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。
【０２１９】
より具体的には、駆動周波数切替え部ex８０３は、図３１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３１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６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６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３４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。
【０２２０】
図３３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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
（実施の形態９）
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。
【０２２６】
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３５Ａ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、それ以外のエントロピー復号、デブロッキング・フィルタ、逆量子化のいずれか、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。
【０２２７】
また、処理を一部共有化する他の例を図３５Ｂ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。
【０２２８】
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】
【０２２９】
本発明は、例えば、テレビジョン受像機、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、デジタルカメラまたはデジタルビデオカメラ等に利用可能である。
【符号の説明】
【０２３０】
１００、３００  画像符号化装置
１０１  ピクチャタイプ決定部
１０２  分割部
１０３  減算部
１０４  変換量子化部
１０５、３０２  符号化部
１０６、４０６  逆変換量子化部
１０７、４０７  加算部
１０８、４０８  フレームメモリ
１０９、４０９  イントラ予測部
１１０、４１０  インター予測部
３０１  決定部
４００、６００  画像復号装置
４１１、６０３  復号部
４１２  ピクチャタイプチェック部
６０１  識別部
６０２  チェック部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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