(57)【要約】【課題】動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制することができるようにする。【解決手段】画像の動き予測において、動き予測の処理対象である前記画像の当該領域の動きベクトルの予測の際に参照される、当該領域の周辺領域の動きベクトルの情報量を低減させる低減部と、前記低減部により情報量が低減された前記動きベクトルを記憶する記憶部とを備える。本開示は画像処理装置に適用することができる。【選択図】図１０
2013012860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の動き予測において、処理対象である前記画像の当該領域の動きベクトルの予測の際に参照される、当該領域の周辺領域の動きベクトルの情報量を低減させる低減部と、
前記低減部により情報量が低減された前記動きベクトルを記憶する記憶部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記低減部は、前記動きベクトルを量子化することにより、前記動きベクトルの情報量を低減させ、
前記記憶部は、量子化された前記動きベクトルを記憶する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記低減部は、前記動きベクトルの大きさに応じて、量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化する
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記低減部は、前記動きベクトルがより大きいほど、前記量子化ステップサイズをより大きな値に決定する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記低減部は、閾値を設定し、前記動きベクトルの大きさを前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記低減部は、プロファイル・レベルに応じて前記閾値を設定する
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記プロファイル・レベルは、前記画像のサイズ、若しくは、前記動きベクトルの少数精度である
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記低減部は、前記動きベクトルの各成分の大きさを前記閾値を用いて判定し、より大きな成分の判定結果に応じて前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化する
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記閾値を符号化する符号化部をさらに備える
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記低減部は、上限値以上の値を全て前記上限値に変更するクリップ処理により、前記動きベクトルの情報量を低減させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記低減部は、前記動きベクトルの情報量を、前記動きベクトルの成分毎に低減させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記低減部は、前記動きベクトルの成分毎に閾値を設定し、前記動きベクトルの各成分の大きさを、その成分の閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを成分毎に決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルの各成分を量子化する
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記記憶部に記憶されている、量子化された動きベクトルを読み出し、逆量子化する逆量子化部をさらに備える
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記低減部は、閾値を設定し、前記動きベクトルの大きさを前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて前記量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化し、
前記逆量子化部は、前記閾値を用いて、前記記憶部から読み出した、量子化された動きベクトルの大きさを判定し、その判定結果に応じて量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで、量子化された前記動きベクトルを逆量子化する
請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル生成部をさらに備える
請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを再構築する予測動きベクトル再構築部をさらに備える
請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
閾値を取得する閾値取得部をさらに備え、
前記低減部は、前記動きベクトルの大きさを、前記閾値取得部により取得された前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記閾値取得部により取得された前記閾値を用いて、前記記憶部から読み出した、量子化された前記動きベクトルの大きさを判定し、その判定結果に応じて量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで、量子化された前記動きベクトルを逆量子化する逆量子化部と、
前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを再構築する予測動きベクトル再構築部と
をさらに備える
請求項１７に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
符号化データを復号する復号部をさらに備え、
前記閾値取得部は、前記復号部により復号された前記符号化データから抽出された前記閾値を取得する
請求項１７に記載の画像処理装置。
【請求項２０】
前記閾値取得部は、シーケンスパラメータセットに格納されている前記閾値を取得する
請求項１７に記載の画像処理装置。
【請求項２１】
画像処理装置の画像処理方法であって、
低減部が、画像の動き予測において、処理対象である前記画像の当該領域の動きベクトルの予測の際に参照される、当該領域の周辺領域の動きベクトルの情報量を低減させ、
記憶部が、情報量が低減された前記動きベクトルを記憶する
画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像処理装置および方法に関し、特に、動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制することができるようにした画像処理装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像情報をデジタルとして取り扱い、その際、効率の高い情報の伝送、蓄積を目的とし、画像情報特有の冗長性を利用して、離散コサイン変換等の直交変換と動き補償により圧縮するMPEG（Moving Picture Experts Group）などの方式に準拠した装置が、放送局などの情報配信、及び一般家庭における情報受信の双方において普及しつつある。
【０００３】
特に、MPEG2（ISO（International Organization for Standardization）/IEC（International Electrotechnical Commission） 13818-2）は、汎用画像符号化方式として定義されており、飛び越し走査画像及び順次走査画像の双方、並びに標準解像度画像及び高精細画像を網羅する標準で、プロフェッショナル用途及びコンシューマ用途の広範なアプリケーションに現在広く用いられている。MPEG2圧縮方式を用いることにより、例えば７２０×４８０画素を持つ標準解像度の飛び越し走査画像であれば４〜８Ｍｂｐｓ、１９２０×１０８８画素を持つ高解像度の飛び越し走査画像であれば１８〜２２Ｍｂｐｓの符号量（ビットレート）を割り当てることで、高い圧縮率と良好な画質の実現が可能である。
【０００４】
MPEG2は主として放送用に適合する高画質符号化を対象としていたが、MPEG1より低い符号量（ビットレート）、つまりより高い圧縮率の符号化方式には対応していなかった。携帯端末の普及により、今後そのような符号化方式のニーズは高まると思われ、これに対応してMPEG4符号化方式の標準化が行われた。画像符号化方式に関しては、１９９８年１２月にISO/IEC 14496-2としてその規格が国際標準に承認された。
【０００５】
更に、近年、当初テレビ会議用の画像符号化を目的として、H.26L （ITU-T（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector） Q6/16 VCEG（Video Coding Expert Group））という標準の規格化が進んでいる。H.26LはMPEG2やMPEG4といった従来の符号化方式に比べ、その符号化、復号化により多くの演算量が要求されるものの、より高い符号化効率が実現されることが知られている。また、現在、MPEG4の活動の一環として、このH.26Lをベースに、H.26Lではサポートされない機能をも取り入れ、より高い符号化効率を実現する標準化がJoint Model of Enhanced-Compression Video Codingとして行われている。
【０００６】
標準化のスケジュールとしては、２００３年３月にはH.264及びMPEG-4 Part10 （Advanced Video Coding、以下AVCと記す）という名の元に国際標準となった。
【０００７】
しかしながら、マクロブロックサイズを１６画素×１６画素とするのは、次世代符号化方式の対象となるような、UHD（Ultra High Definition；4000画素×2000画素）といった大きな画枠に対しては、最適ではない恐れがあった。
【０００８】
そこで、現在、AVCより更なる符号化効率の向上を目的として、ITU-Tと、ISO/IECの共同の標準化団体であるJCTVC（Joint Collaboration Team - Video Coding）により、HEVC（High Efficiency Video Coding）と呼ばれる符号化方式の標準化が進められている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
このHEVC符号化方式においては、AVCにおけるマクロブロックと同様の処理単位としてコーディングユニット（CU（Coding Unit））が定義されている。このCUは、AVCのマクロブロックのようにサイズが16×16画素に固定されず、それぞれのシーケンスにおいて、画像圧縮情報中において指定される。
【００１０】
ところで、AVCにおけるメディアン予測を用いた動きベクトルの符号化を改善するため、AVCにおいて定義されている、メディアン予測により求められる”Spatial Predictor”に加え、”Temporal Predictor”及び”Spatio-Temporal Predictor”のどれかを、予測動きベクトル情報として、適応的に用いること（以下、MVコンペティション（MVCompetition）とも称する）が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
【００１１】
画像情報符号化装置においては、それぞれのブロックに関して、それぞれの予測動きベクトル情報を用いた場合のコスト関数が算出され、最適な予測動きベクトル情報の選択が行われる。画像圧縮情報においては、それぞれのブロックに対し、どの予測動きベクトル情報が用いられたかに関する情報を示すフラグ情報が伝送される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Thomas Wiegand, Woo-Jin Han, Benjamin Bross, Jens-Rainer Ohm, Gary J. Sullivan, "Working Draft 1 of High-Efficiency Video Coding ", JCTVC-C403, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC)of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG113rd Meeting: Guangzhou, CN, 7-15 October, 2010
【非特許文献２】Joel Jung,Guillaume Laroche,"Competition-Based Scheme for Motion Vector Selection and Coding", VCEG-AC06,ITU - Telecommunications Standardization SectorSTUDY GROUP 16 Question 6Video Coding Experts Group (VCEG)29th Meeting: Klagenfurt, Austria, 17-18 July, 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したMVコンペティションにおいては、時間的な相関性を利用するTemporal PredictorやSpatio-Temporal Predictorのために、参照フレーム（参照ピクチャ）の動きベクトル情報を保持しなければならない。
【００１４】
すなわち、動き予測により得られた動きベクトル情報を、自身より後に処理されるフレームの、自身を参照する領域の処理が行われるまで、メモリ（記憶領域）に確保しなければならない。
【００１５】
しかしながら、近年、符号化対象の画像データのフレーム（ピクチャ）のサイズは増大する傾向にあり、それに伴い、保持する動きベクトルの数も増大している。したがって、動きベクトルを格納するために必要なメモリ（記憶領域）の容量が増大し、コストが増大する恐れがあった。
【００１６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本開示の一側面は、画像の動き予測において、処理対象である前記画像の当該領域の動きベクトルの予測の際に参照される、当該領域の周辺領域の動きベクトルの情報量を低減させる低減部と、前記低減部により情報量が低減された前記動きベクトルを記憶する記憶部とを備える画像処理装置である。
【００１８】
前記低減部は、前記動きベクトルを量子化することにより、前記動きベクトルの情報量を低減させ、前記記憶部は、量子化された前記動きベクトルを記憶することができる。
【００１９】
前記低減部は、前記動きベクトルの大きさに応じて、量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化することができる。
【００２０】
前記低減部は、前記動きベクトルがより大きいほど、前記量子化ステップサイズをより大きな値に決定することができる。
【００２１】
前記低減部は、閾値を設定し、前記動きベクトルの大きさを前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化することができる。
【００２２】
前記低減部は、プロファイル・レベルに応じて前記閾値を設定することができる。
【００２３】
前記プロファイル・レベルは、前記画像のサイズ、若しくは、前記動きベクトルの少数精度であるようにすることができる。
【００２４】
前記低減部は、前記動きベクトルの各成分の大きさを前記閾値を用いて判定し、より大きな成分の判定結果に応じて前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化することができる。
【００２５】
前記閾値を符号化する符号化部をさらに備えることができる。
【００２６】
前記低減部は、上限値以上の値を全て前記上限値に変更するクリップ処理により、前記動きベクトルの情報量を低減させることができる。
【００２７】
前記低減部は、前記動きベクトルの情報量を、前記動きベクトルの成分毎に低減させることができる。
【００２８】
前記低減部は、前記動きベクトルの成分毎に閾値を設定し、前記動きベクトルの各成分の大きさを、その成分の閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを成分毎に決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルの各成分を量子化することができる。
【００２９】
前記記憶部に記憶されている、量子化された動きベクトルを読み出し、逆量子化する逆量子化部をさらに備えることができる。
【００３０】
前記低減部は、閾値を設定し、前記動きベクトルの大きさを前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて前記量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化し、前記逆量子化部は、前記閾値を用いて、前記記憶部から読み出した、量子化された動きベクトルの大きさを判定し、その判定結果に応じて量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで、量子化された前記動きベクトルを逆量子化することができる。
【００３１】
前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル生成部をさらに備えることができる。
【００３２】
前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを再構築する予測動きベクトル再構築部をさらに備えることができる。
【００３３】
閾値を取得する閾値取得部をさらに備え、前記低減部は、前記動きベクトルの大きさを、前記閾値取得部により取得された前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化することができる。
【００３４】
前記閾値取得部により取得された前記閾値を用いて、前記記憶部から読み出した、量子化された前記動きベクトルの大きさを判定し、その判定結果に応じて量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで、量子化された前記動きベクトルを逆量子化する逆量子化部と、前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを再構築する予測動きベクトル再構築部とをさらに備えることができる。
【００３５】
符号化データを復号する復号部をさらに備え、前記閾値取得部は、前記復号部により復号された前記符号化データから抽出された前記閾値を取得することができる。
【００３６】
前記閾値取得部は、シーケンスパラメータセットに格納されている前記閾値を取得することができる。
【００３７】
本開示の一側面は、また、画像処理装置の画像処理方法であって、低減部が、画像の動き予測において、処理対象である前記画像の当該領域の動きベクトルの予測の際に参照される、当該領域の周辺領域の動きベクトルの情報量を低減させ、記憶部が、情報量が低減された前記動きベクトルを記憶する画像処理方法である。
【００３８】
本開示の一側面においては、画像の動き予測において、処理対象である前記画像の当該領域の動きベクトルの予測の際に参照される、当該領域の周辺領域の動きベクトルの情報量が低減され、その情報量が低減された前記動きベクトルが記憶される。
【発明の効果】
【００３９】
本開示によれば、画像を処理することができる。特に、動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】画像符号化装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図２】小数点画素精度の動き予測・補償処理の例を示す図である。
【図３】マクロブロックの例を示す図である。
【図４】メディアンオペレーションの様子の例を説明する図である。
【図５】マルチ参照フレームの例を説明する図である。
【図６】テンポラルダイレクトモードの様子の例を説明する図である。
【図７】動きベクトル符号化方法の様子の例を説明する図である。
【図８】コーディングユニットの構成例を説明する図である。
【図９】Motion Partition Mergingの様子の例を説明する図である。
【図１０】動き予測・補償部および動きベクトル符号化部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１１】動きベクトルの量子化の様子の例を説明する図である。
【図１２】符号化処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１３】インター動き予測処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１４】動きベクトル量子化処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１５】時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１６】画像復号装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図１７】動き予測・補償部および動きベクトル復号部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１８】復号処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１９】予測処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図２０】インター動き予測処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図２１】動きベクトル量子化処理の流れの、他の例を説明するフローチャートである。
【図２２】時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れの、他の例を説明するフローチャートである。
【図２３】動きベクトル量子化処理の流れの、さらに他の例を説明するフローチャートである。
【図２４】時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れの、さらに他の例を説明するフローチャートである。
【図２５】パーソナルコンピュータの主な構成例を示すブロック図である。
【図２６】テレビジョン装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２７】携帯電話機の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２８】記録再生装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２９】撮像装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（画像符号化装置）
２．第２の実施の形態（画像復号装置）
３．第３の実施の形態（動きベクトル量子化の他の例）
４．第４の実施の形態（動きベクトル量子化の、さらに他の例）
５．第５の実施の形態（コンピュータ）
６．第６の実施の形態（テレビジョン受像機）
７．第７の実施の形態（携帯電話機）
８．第８の実施の形態（記録再生装置）
９．第９の実施の形態（撮像装置）
【００４２】
＜１．第１の実施の形態＞
［画像符号化装置］
図１は、画像符号化装置の主な構成例を示すブロック図である。
【００４３】
図１に示される画像符号化装置１００は、例えばH．264及びMPEG（Moving Picture Experts Group）4 Part10（AVC（Advanced Video Coding））符号化方式のように、予測処理を用いて画像データを符号化する。
【００４４】
図１に示されるように画像符号化装置１００は、A/D変換部１０１、画面並べ替えバッファ１０２、演算部１０３、直交変換部１０４、量子化部１０５、可逆符号化部１０６、および蓄積バッファ１０７を有する。また、画像符号化装置１００は、逆量子化部１０８、逆直交変換部１０９、演算部１１０、ループフィルタ１１１、フレームメモリ１１２、選択部１１３、イントラ予測部１１４、動き予測・補償部１１５、予測画像選択部１１６、およびレート制御部１１７を有する。
【００４５】
画像符号化装置１００は、さらに、動きベクトル符号化部１２１、動きベクトル量子化部１２２、動きベクトルバッファ１２３、および、動きベクトル逆量子化部１２４を有する。
【００４６】
A/D変換部１０１は、入力された画像データをA/D変換し、変換後の画像データ（デジタルデータ）を、画面並べ替えバッファ１０２に供給し、記憶させる。画面並べ替えバッファ１０２は、記憶した表示の順番のフレームの画像を、GOP（Group Of Picture）に応じて、符号化のためのフレームの順番に並べ替え、フレームの順番を並び替えた画像を、演算部１０３に供給する。また、画面並べ替えバッファ１０２は、フレームの順番を並び替えた画像を、イントラ予測部１１４および動き予測・補償部１１５にも供給する。
【００４７】
演算部１０３は、画面並べ替えバッファ１０２から読み出された画像から、予測画像選択部１１６を介してイントラ予測部１１４若しくは動き予測・補償部１１５から供給される予測画像を減算し、その差分情報を直交変換部１０４に出力する。
【００４８】
例えば、イントラ符号化が行われる画像の場合、演算部１０３は、画面並べ替えバッファ１０２から読み出された画像から、イントラ予測部１１４から供給される予測画像を減算する。また、例えば、インター符号化が行われる画像の場合、演算部１０３は、画面並べ替えバッファ１０２から読み出された画像から、動き予測・補償部１１５から供給される予測画像を減算する。
【００４９】
直交変換部１０４は、演算部１０３から供給される差分情報に対して、離散コサイン変換やカルーネン・レーベ変換等の直交変換を施す。なお、この直交変換の方法は任意である。直交変換部１０４は、その変換係数を量子化部１０５に供給する。
【００５０】
量子化部１０５は、直交変換部１０４から供給される変換係数を量子化する。量子化部１０５は、レート制御部１１７から供給される符号量の目標値に関する情報に基づいて量子化パラメータを設定し、その量子化を行う。なお、この量子化の方法は任意である。量子化部１０５は、量子化された変換係数を可逆符号化部１０６に供給する。
【００５１】
可逆符号化部１０６は、量子化部１０５において量子化された変換係数を、任意の符号化方式で符号化する。係数データは、レート制御部１１７の制御の下で量子化されているので、この符号量は、レート制御部１１７が設定した目標値となる（若しくは目標値に近似する）。
【００５２】
また、可逆符号化部１０６は、イントラ予測のモードを示す情報等を含むイントラ予測情報をイントラ予測部１１４から取得し、インター予測のモードを示す情報や動きベクトル情報などを含むインター予測情報を動き予測・補償部１１５から取得する。さらに、可逆符号化部１０６は、ループフィルタ１１１において使用されたフィルタ係数等を取得する。また、可逆符号化部１０６は、動きベクトル量子化部１２２から供給される閾値を取得する。
【００５３】
可逆符号化部１０６は、これらの各種情報を任意の符号化方式で符号化し、符号化データのヘッダ情報の一部とする（多重化する）。例えば、可逆符号化部１０６は、動きベクトル量子化部１２２から供給される閾値をシーケンスパラメータセット（SPS）に格納する。もちろん、この閾値が格納される位置は任意であり、シーケンスパラメータセット以外であってもよく、例えば、ピクチャパラメータセット（PPS）やスライスヘッダ等に格納されるようにしてもよい。可逆符号化部１０６は、符号化して得られた符号化データを蓄積バッファ１０７に供給して蓄積させる。
【００５４】
可逆符号化部１０６の符号化方式としては、例えば、可変長符号化または算術符号化等が挙げられる。可変長符号化としては、例えば、H．264/AVC方式で定められているCAVLC（Context-Adaptive Variable Length Coding）などが挙げられる。算術符号化としては、例えば、CABAC（Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding）などが挙げられる。
【００５５】
蓄積バッファ１０７は、可逆符号化部１０６から供給された符号化データを、一時的に保持する。蓄積バッファ１０７は、所定のタイミングにおいて、保持している符号化データを、ビットストリームとして、例えば、後段の図示せぬ記録装置（記録媒体）や伝送路などに出力する。つまり、符号化された各種情報が復号側に供給される。
【００５６】
また、量子化部１０５において量子化された変換係数は、逆量子化部１０８にも供給される。逆量子化部１０８は、その量子化された変換係数を、量子化部１０５による量子化に対応する方法で逆量子化する。この逆量子化の方法は、量子化部１０５による量子化処理に対応する方法であればどのような方法であってもよい。逆量子化部１０８は、得られた変換係数を、逆直交変換部１０９に供給する。
【００５７】
逆直交変換部１０９は、逆量子化部１０８から供給された変換係数を、直交変換部１０４による直交変換処理に対応する方法で逆直交変換する。この逆直交変換の方法は、直交変換部１０４による直交変換処理に対応する方法であればどのようなものであってもよい。逆直交変換された出力（局所的に復元された差分情報）は、演算部１１０に供給される。
【００５８】
演算部１１０は、逆直交変換部１０９から供給された逆直交変換結果、すなわち、局所的に復元された差分情報に、予測画像選択部１１６を介してイントラ予測部１１４若しくは動き予測・補償部１１５から供給される予測画像を加算し、局所的に再構成された画像（以下、再構成画像と称する）を得る。その再構成画像は、ループフィルタ１１１またはフレームメモリ１１２に供給される。
【００５９】
ループフィルタ１１１は、デブロックフィルタや適応ループフィルタ等を含み、演算部１１０から供給される復号画像に対して適宜フィルタ処理を行う。例えば、ループフィルタ１１１は、復号画像に対してデブロックフィルタ処理を行うことにより復号画像のブロック歪を除去する。また、例えば、ループフィルタ１１１は、そのデブロックフィルタ処理結果（ブロック歪みの除去が行われた復号画像）に対して、ウィナーフィルタ（Wiener Filter）を用いてループフィルタ処理を行うことにより画質改善を行う。
【００６０】
なお、ループフィルタ１１１が、復号画像に対して任意のフィルタ処理を行うようにしてもよい。また、ループフィルタ１１１は、必要に応じて、フィルタ処理に用いたフィルタ係数等の情報を可逆符号化部１０６に供給し、それを符号化させるようにすることもできる。
【００６１】
ループフィルタ１１１は、フィルタ処理結果（以下、復号画像と称する）をフレームメモリ１１２に供給する。
【００６２】
フレームメモリ１１２は、演算部１１０から供給される再構成画像と、ループフィルタ１１１から供給される復号画像とをそれぞれ記憶する。フレームメモリ１１２は、所定のタイミングにおいて、若しくは、イントラ予測部１１４等の外部からの要求に基づいて、記憶している再構成画像を、選択部１１３を介して、イントラ予測部１１４に供給する。また、フレームメモリ１１２は、所定のタイミングにおいて、若しくは、動き予測・補償部１１５等の外部からの要求に基づいて、記憶している復号画像を、選択部１１３を介して、動き予測・補償部１１５に供給する。
【００６３】
選択部１１３は、フレームメモリ１１２から出力される画像の供給先を示す。例えば、イントラ予測の場合、選択部１１３は、フレームメモリ１１２からフィルタ処理されていない画像（再構成画像）を読み出し、周辺画素として、イントラ予測部１１４に供給する。
【００６４】
また、例えば、インター予測の場合、選択部１１３は、フレームメモリ１１２からフィルタ処理された画像（復号画像）を読み出し、参照画像として、それを動き予測・補償部１１５に供給する。
【００６５】
イントラ予測部１１４は、フレームメモリ１１２から、処理対象領域の周辺に位置する周辺領域の画像（周辺画像）を取得すると、その周辺画像の画素値を用いて、基本的にプレディクションユニット（PU）を処理単位として予測画像を生成するイントラ予測（画面内予測）を行う。イントラ予測部１１４は、予め用意された複数のモード（イントラ予測モード）でこのイントラ予測を行う。
【００６６】
イントラ予測部１１４は、候補となる全てのイントラ予測モードで予測画像を生成し、画面並べ替えバッファ１０２から供給される入力画像を用いて各予測画像のコスト関数値を評価し、最適なモードを選択する。イントラ予測部１１４は、最適なイントラ予測モードを選択すると、その最適なモードで生成された予測画像を、予測画像選択部１１６に供給する。
【００６７】
また、イントラ予測部１１４は、最適なイントラ予測モード等、イントラ予測に関する情報を含むイントラ予測情報を、適宜可逆符号化部１０６に供給し、符号化させる。
【００６８】
動き予測・補償部１１５は、画面並べ替えバッファ１０２から供給される入力画像と、フレームメモリ１１２から供給される参照画像とを用いて、基本的にPUを処理単位として、動き予測（インター予測）を行い、検出された動きベクトルに応じて動き補償処理を行い、予測画像（インター予測画像情報）を生成する。動き予測・補償部１１５は、予め用意された複数のモード（インター予測モード）でこのようなインター予測を行う。
【００６９】
動き予測・補償部１１５は、候補となる全てのインター予測モードで予測画像を生成し、各予測画像のコスト関数値を評価し、最適なモードを選択する。動き予測・補償部１１５は、最適なインター予測モードを選択すると、その最適なモードで生成された予測画像を、予測画像選択部１１６に供給する。
【００７０】
また、動き予測・補償部１１５は、最適なインター予測モード等、インター予測に関する情報を含むインター予測情報を可逆符号化部１０６に供給し、符号化させる。
【００７１】
予測画像選択部１１６は、演算部１０３や演算部１１０に供給する予測画像の供給元を選択する。例えば、イントラ符号化の場合、予測画像選択部１１６は、予測画像の供給元としてイントラ予測部１１４を選択し、そのイントラ予測部１１４から供給される予測画像を演算部１０３や演算部１１０に供給する。また、例えば、インター符号化の場合、予測画像選択部１１６は、予測画像の供給元として動き予測・補償部１１５を選択し、その動き予測・補償部１１５から供給される予測画像を演算部１０３や演算部１１０に供給する。
【００７２】
レート制御部１１７は、蓄積バッファ１０７に蓄積された符号化データの符号量に基づいて、オーバーフローあるいはアンダーフローが発生しないように、量子化部１０５の量子化動作のレートを制御する。
【００７３】
動きベクトル符号化部１２１は、予測処理対象である当該領域の周辺の動きベクトルを用いて当該領域の動きベクトルを予測するとともに、その予測された動きベクトル（予測動き情報）と、動き予測により得られた当該領域の動きベクトル（動き情報）との差分（差分動き情報）を算出する。
【００７４】
この差分動き情報は、当該領域の動き情報の情報量を低減させたものであり、動き情報の代わりに復号側に伝送される。
【００７５】
動きベクトル量子化部１２２は、動きベクトルバッファ１２３に格納する動きベクトル（動き情報）を量子化する。動きベクトルバッファ１２３は、動きベクトル量子化部１２２により量子化された動きベクトル（動き情報）を格納する。動きベクトル逆量子化部１２４は、動きベクトル符号化部１２１が動きベクトルバッファ１２３から読み出した、量子化された動きベクトル（量子化された動き情報）を逆量子化する。
【００７６】
［１／４画素精度動き予測］
図２は、AVC符号化方式において規定されている、１／４画素精度の動き予測・補償処理の様子の例を説明する図である。図２において、各四角は、画素を示している。その内、Ａはフレームメモリ１１２に格納されている整数精度画素の位置を示し、b,c,dは、１／２画素精度の位置を示し、e1,e2,e3は１／４画素精度の位置を示している。
【００７７】
以下においては、関数Clip1()を以下の式（１）のように定義する。
【００７８】
【数１】
2013012860.tif 000003
・・・（１）
【００７９】
例えば、入力画像が８ビット精度である場合、式（１）のmax_pixの値は２５５となる。
【００８０】
b及びdの位置における画素値は、６tapのFIRフィルタを用いて、以下の式（２）および式（３）のように生成される。
【００８１】
【数２】
2013012860.tif 000004
・・・（２）
【数３】
2013012860.tif 000005
・・・（３）
【００８２】
cの位置における画素値は、水平方向及び垂直方向に６tapのFIRフィルタを適用し、以下の式（４）乃至式（６）のように生成される。
【００８３】
【数４】
2013012860.tif 000006
・・・（４）
もしくは、
【数５】
2013012860.tif 000007
・・・（５）
【数６】
2013012860.tif 000008
・・・（６）
【００８４】
なお、Clip処理は、水平方向及び垂直方向の積和処理の両方を行った後、最後に１度のみ行われる。
【００８５】
e1乃至e3は、以下の式（７）乃至式（９）のように、線形内挿により生成される。
【００８６】
【数７】
2013012860.tif 000009
・・・（７）
【数８】
2013012860.tif 000010
・・・（８）
【数９】
2013012860.tif 000011
・・・（９）
【００８７】
［マクロブロック］
また、MPEG2においては、動き予測・補償処理の単位は、フレーム動き補償モードの場合には１６×１６画素、フィールド動き補償モードの場合には第一フィールド、第二フィールドのそれぞれに対し、１６×８画素を単位として動き予測・補償処理が行なわれる。
【００８８】
これに対し、AVCにおいては、図３に示されるように、１６×１６画素により構成される１つのマクロブロックを、１６×１６、１６×８、８×１６若しくは８×８のいずれかのパーティションに分割し、サブマクロブロック毎に、互いに独立した動きベクトル情報を持つことが可能である。更に、８×８パーティションに関しては、図３に示されるとおり、８×８、８×４、４×８、４×４のいずれかのサブマクロブロックに分割し、それぞれ独立した動きベクトル情報を持つことが可能である。
【００８９】
しかしながら、AVC画像符号化方式において、MPEG2の場合と同様に、かかるような動き予測・補償処理が行なわれるようにすると、膨大な動きベクトル情報が生成されてしまう恐れがあった。そして、その生成された動きベクトル情報をこのまま符号化することは、符号化効率の低下を招く恐れがあった。
【００９０】
［動きベクトルのメディアン予測］
かかる問題を解決する手法として、AVC画像符号化においては、以下のような手法により、動きベクトルの符号化情報の低減が実現されている。
【００９１】
図４に示される各直線は、動き補償ブロックの境界を示している。また、図４において、Ｅはこれから符号化されようとしている当該動き補償ブロックを示し、Ａ乃至Ｄは、それぞれ、既に符号化済の、Ｅに隣接する動き補償ブロックを示す。
【００９２】
今、Ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとして、Ｘに対する動きベクトル情報を、mvxとする。
【００９３】
まず、動き補償ブロックＡ，Ｂ、およびＣに関する動きベクトル情報を用い、動き補償ブロックＥに対する予測動きベクトル情報pmvEを、メディアンオペレーションにより、以下の式（１０）のように生成する。
【００９４】
【数１０】
2013012860.tif 000012
・・・（１０）
【００９５】
動き補償ブロックＣに関する情報が、画枠の端である等の理由により利用不可能（unavailable）である場合、動き補償ブロックＤに関する情報で代用される。
【００９６】
画像圧縮情報に、動き補償ブロックＥに対する動きベクトル情報として符号化されるデータmvdEは、pmvEを用いて、以下の式（１１）のように生成される。
【００９７】
【数１１】
2013012860.tif 000013
・・・（１１）
【００９８】
なお、実際の処理は、動きベクトル情報の水平方向および垂直方向のそれぞれの成分に対して、独立に処理が行なわれる。
【００９９】
［マルチ参照フレーム］
また、AVCにおいては、Multi-Reference Frame（マルチ（複数）参照フレーム）という、MPEG2やH.263等、従来の画像符号化方式では規定されていなかった方式が規定されている。
【０１００】
図５を用いて、AVCにおいて規定されている、マルチ参照フレーム（Multi-Reference Frame）を説明する。
【０１０１】
すなわち、MPEG-2やH.263においては、Ｐピクチャの場合、フレームメモリに格納された参照フレーム１枚のみを参照することにより動き予測・補償処理が行われていたが、AVCにおいては、図５に示されるように、複数の参照フレームがメモリに格納され、マクロブロック毎に、異なるメモリを参照することが可能である。
【０１０２】
［ダイレクトモード］
ところで、Ｂピクチャにおける動きベクトル情報における情報量は膨大であるが、AVCにおいては、Direct Mode（ダイレクトモード）と称されるモードが用意されている。
【０１０３】
このダイレクトモード（Direct Mode）において、動きベクトル情報は、画像圧縮情報中には格納されない。画像復号装置においては、周辺ブロックの動きベクトル情報、若しくは、参照フレームにおける処理対象ブロックと同じ位置のブロックであるCo-Locatedブロックの動きベクトル情報から、当該ブロックの動きベクトル情報が算出される。
【０１０４】
ダイレクトモード（Direct Mode）には、Spatial Direct Mode（空間ダイレクトモード）と、Temporal Direct Mode（時間ダイレクトモード）の２種類が存在し、スライス毎に切り替えることが可能である。
【０１０５】
空間ダイレクトモード（Spatial Direct Mode）においては、以下の式（１２）に示されるように、処理対象動き補償ブロックＥの動きベクトル情報mvEが算出される。
【０１０６】
mvE = pmvE  ・・・（１２）
【０１０７】
すなわち、Median（メディアン）予測により生成された動きベクトル情報が、当該ブロックに適用される。
【０１０８】
以下においては、図６を用いて、時間ダイレクトモード（Temporal Direct Mode）を説明する。
【０１０９】
図６において、L0参照ピクチャにおける、当該ブロックと同じ空間上のアドレスにあるブロックを、Co-Locatedブロックとし、Co-Locatedブロックにおける動きベクトル情報を、mvcolとする。また、当該ピクチャとL0参照ピクチャの時間軸上の距離をTDBとし、L0参照ピクチャとL1参照ピクチャの時間軸上の距離をTDDとする。
【０１１０】
この時、当該ピクチャにおける、L0の動きベクトル情報mvL0及びL1の動きベクトル情報mvL1は、以下の式（１３）および式（１４）のように算出される。
【０１１１】
【数１２】
2013012860.tif 000014
・・・（１３）
【数１３】
2013012860.tif 000015
・・・（１４）
【０１１２】
なお、AVC画像圧縮情報においては、時間軸上の距離を表す情報TDが存在しないため、POC（Picture Order Count）を用いて、上述した式（１２）および式（１３）の演算が行われるものとする。
【０１１３】
また、AVC画像圧縮情報においては、ダイレクトモード（Direct Mode）は、16×16画素マクロブロック単位、若しくは、8×8画素ブロック単位で定義することが可能である。
【０１１４】
［予測モードの選択］
ところで、AVC符号化方式において、より高い符号化効率を達成するには、適切な予測モードの選択が重要である。
【０１１５】
かかる選択方式の例として、JM（Joint Model）と呼ばれるH.264/MPEG-4 AVCの参照ソフトウエア（http://iphome.hhi.de/suehring/tml/index.htm において公開されている）に実装されている方法を挙げることが出来る。
【０１１６】
JMにおいては、以下に述べる、High Complexity Modeと、Low Complexity Modeの２通りのモード判定方法を選択することができる。どちらも、それぞれの予測モードに関するコスト関数値を算出し、これを最小にする予測モードを当該サブマクロブロック、または、当該マクロブロックに対する最適モードとして選択する。
【０１１７】
High Complexity Modeにおけるコスト関数は、以下の式（１５）のように示される。
【０１１８】
Cost(Mode∈Ω) = D + λ＊R  ・・・（１５）
【０１１９】
ここで、Ωは、当該ブロック乃至マクロブロックを符号化するための候補モードの全体集合、Ｄは、当該予測モードで符号化した場合の、復号画像と入力画像の差分エネルギーである。λは、量子化パラメータの関数として与えられるLagrange未定乗数である。Ｒは、直交変換係数を含んだ、当該モードで符号化した場合の総符号量である。
【０１２０】
つまり、High Complexity Modeでの符号化を行うには、上記パラメータＤ及びＲを算出するため、全ての候補モードにより、一度、仮エンコード処理を行う必要があり、より高い演算量を要する。
【０１２１】
Low Complexity Modeにおけるコスト関数は、以下の式（１６）のように示される。
【０１２２】
Cost(Mode∈Ω) = D + QP2Quant(QP) ＊ HeaderBit  ・・・（１６）
【０１２３】
ここで、Ｄは、High Complexity Modeの場合と異なり、予測画像と入力画像の差分エネルギーとなる。QP2Quant(QP)は、量子化パラメータQPの関数として与えられ、HeaderBitは、直交変換係数を含まない、動きベクトルや、モードといった、Headerに属する情報に関する符号量である。
【０１２４】
すなわち、Low Complexity Modeにおいては、それぞれの候補モードに関して、予測処理を行う必要があるが、復号画像までは必要ないため、符号化処理まで行う必要はない。このため、High Complexity Modeより低い演算量での実現が可能である。
【０１２５】
［動きベクトルのコンペティション］
ところで、図４を参照して説明したような、メディアン予測を用いた動きベクトルの符号化を改善するため、非特許文献１では、以下に述べるような方法が提案されている。
【０１２６】
すなわち、AVCにおいて定義されている、メディアン予測により求められる”Spatial Predictor（空間予測）”に加え、以下に述べる”Temporal Predictor（時間予測）”及び”Spatio-Temporal Predictor（時間と空間の予測）”のどれかを、予測動きベクトル情報として、適応的に用いることが可能にするものである。
【０１２７】
すなわち、図７において、”mvcol”を、当該ブロックに対するCo-Locatedブロック（参照画像において、xy座標が、当該ブロックと同じであるブロック）に対する動きベクトル情報、mvtk（ｋ＝０乃至８）をその周辺ブロックの動きベクトル情報であるとして、それぞれの予測動きベクトル情報(Predictor)は、以下の式（１７）乃至（１９）により定義される。
【０１２８】
Temporal Predictor：
【数１４】
2013012860.tif 000016
・・・（１７）
【数１５】
2013012860.tif 000017
・・・（１８）Spatio-Temporal Predictor：
【数１６】
2013012860.tif 000018
・・・（１９）
【０１２９】
画像符号化装置１００においては、それぞれのブロックに関して、それぞれの予測動きベクトル情報を用いた場合のコスト関数が算出され、最適な予測動きベクトル情報の選択が行われる。画像圧縮情報においては、それぞれのブロックに対し、どの予測動きベクトル情報が用いられたかに関する情報を示すflagが伝送される。
【０１３０】
［コーディングユニット］
ところで、マクロブロックサイズを１６画素×１６画素とするのは、次世代符号化方式の対象となるような、UHD（Ultra High Definition；４０００画素×２０００画素）といった大きな画枠に対しては、最適ではない。
【０１３１】
そこで、AVCにおいては、図３に示されるように、マクロブロックとサブマクロブロックによる階層構造が規定されているが、例えば、HEVC（High Efficiency Video Coding）においては、図８に示されるように、コーディングユニット（CU（Coding Unit））が規定されている。
【０１３２】
CUは、Coding Tree Block（CTB）とも呼ばれ、AVCにおけるマクロブロックと同様の役割を果たす、ピクチャ単位の画像の部分領域である。後者は、１６×１６画素の大きさに固定されているのに対し、前者の大きさは固定されておらず、それぞれのシーケンスにおいて、画像圧縮情報中において指定されることになる。
【０１３３】
例えば、出力となる符号化データに含まれるシーケンスパラメータセット（SPS（Sequence Parameter Set））において、CUの最大サイズ（LCU（Largest Coding Unit））と最小サイズ（（SCU（Smallest Coding Unit））が規定される。
【０１３４】
それぞれのLCU内においては、SCUのサイズを下回らない範囲で、split-flag=1とすることにより、より小さなサイズのCUに分割することができる。図８の例では、LCUの大きさが１２８であり、最大階層深度が５となる。２Ｎ×２Ｎの大きさのCUは、split_flagの値が「１」である時、１つ下の階層となる、Ｎ×Ｎの大きさのCUに分割される。
【０１３５】
更に、CUは、イントラ若しくはインター予測の処理単位となる領域（ピクチャ単位の画像の部分領域）であるプレディクションユニット（Prediction Unit（PU））に分割され、また、直交変換の処理単位となる領域（ピクチャ単位の画像の部分領域）である、トランスフォームユニット（Transform Unit（TU））に分割される。現在、HEVCにおいては、４×４及び８×８に加え、１６×１６及び３２×３２直交変換を用いることが可能である。
【０１３６】
以上のHEVCのように、CUを定義し、そのCUを単位として各種処理を行うような符号化方式の場合、AVCにおけるマクロブロックはLCUに相当すると考えることができる。ただし、CUは図８に示されるように階層構造を有するので、その最上位階層のLCUのサイズは、例えば128×128画素のように、AVCのマクロブロックより大きく設定されることが一般的である。
【０１３７】
なお、以下において、「領域」には、上述した各種領域（例えば、マクロブロック、サブマクロブロック、LCU、CU、SCU、PU、およびTU等）を全て含む（それらのいずれであってもよい）。もちろん、上述した以外の単位が含まれてもよいし、説明の内容に応じて不可能な単位は、適宜、除外するものとする。
【０１３８】
［動きパーティションのマージ］
ところで、Martin Winken, Sebastian Bosse, Benjamin Bross, Philipp Helle, Tobias Hinz, Heiner Kirchhoffer, Haricharan Lakshman, Detlev Marpe, Simon Oudin, Matthias Preiss, Heiko Schwarz, Mischa Siekmann, Karsten Suehring, and Thomas Wiegand，"Description of video coding technology proposed by Fraunhofer HHI"，JCTVC-A116,April,2010（以下、非特許文献３と称する）には、動き情報の符号化方式の１つとして、図９に示されるような、Motion Partition Mergingと呼ばれる手法（マージモード）が提案されている。この手法においては、MergeFlagと、MergeLeftFlagという、２つのflagが、マージモードに関する情報であるマージ情報として伝送される。MergeFlag=1は、当該領域Ｘの動き情報が、当該領域の上に隣接する周辺領域Ｔ、若しくは、当該領域の左に隣接する周辺領域Ｌの動き情報と同一であることを示す。この時、マージ情報には、MergeLeftFlagが含められ、伝送される。MergeFlag=0は、当該領域Ｘの動き情報が、周辺領域Ｔおよび周辺領域Ｌのいずれの動き情報とも異なることを示す。この場合、当該領域Ｘの動き情報が伝送される。
【０１３９】
当該領域Ｘの動き情報が、周辺領域Ｌの動き情報と同一である場合、MergeFlag=1、かつ、MergeLeftFlag=1となる。当該領域Ｘの動き情報が、周辺領域Ｔの動き情報と同一である場合、MergeFlag=1、かつ、MergeLeftFlag=0となる。
【０１４０】
このように、当該領域の動き情報が周辺の領域の動き情報と同一である場合、マージ情報のみが伝送され、復号の際には、その周辺の領域の動き情報を用いて当該領域の動き情報が再構築される。
【０１４１】
このように、上述したMVコンペティションやこのマージモードにおいては、時間的な相関性を利用して、参照フレーム（参照ピクチャ）の動きベクトル情報が利用される。
【０１４２】
換言するに、動き予測により得られた、処理対象の当該領域の動き情報は、処理対象の当該フレームより後に処理されるフレームの、当該領域を参照する領域の処理において利用される可能性がある。例えば、MVコンペティションの場合、当該領域を参照する領域の時間予測動き情報（Temporal PredictorやSpatio-Temporal Predictor）として利用される可能性がある。また、例えば、マージモードの場合、当該領域を参照する領域の動き情報と比較される可能性がある。したがって、動き予測により得られた当該領域の動き情報は、参照されなくなるまでメモリ（記憶領域）に確保しておく必要がある。
【０１４３】
なお、動き予測により得られた当該領域の動き情報は、MVコンペティションにおける空間予測動き情報（spatial predictor）や、マージモードにおける空間周辺領域の動き情報として、同フレームの当該領域より後に処理される領域において利用される可能性もある。しかしながら、同じフレーム内の参照範囲は、基本的に当該領域に隣接若しくは近傍の領域のみであるので、このような利用の為には、動き情報は、おおよそ、処理対象である当該領域の１ライン上の領域まで保持すれば十分である。したがって、動き情報を格納するのに必要な記憶領域は、例えばレジスタ等の小容量のもので十分である。
【０１４４】
しかしながら、時間予測動き情報や時間周辺領域の動き情報としての利用の為には、最も多い場合、４×４ブロック単位で、List0及びList1に関する、水平及び垂直成分の動きベクトル情報を、1/4画素精度で、１フレーム分以上格納しなければならないため、膨大な容量のバッファが必要であった。
【０１４５】
動物体領域と、静止領域の境界において、空間方向の予測（spatial predictor）が適用されると、動物体領域の動きに、静止領域が引きずられる恐れがあり、そのことにより予測精度が低減し、符号化効率が低減する恐れがあった。そこで、時間方向の予測（temporal predictor）を適用することにより、特に、静止領域における符号化効率を改善することができる。したがって、時間方向の予測は、空間方向の予測とともに必要なものであるが、そのためには上述したように大容量の記憶領域が必要になり、コストが増大してしまう恐れがあった。
【０１４６】
特に、近年、符号化対象の画像データのフレーム（ピクチャ）のサイズは増大する傾向にあり、それに伴い、保持する動きベクトルの数も増大している。したがって、動きベクトルを格納するために必要なメモリ（記憶領域）の容量がさらに増大し、コストがさらに増大する恐れがあった。
【０１４７】
そこで、画像符号化装置１００（図１）は、時間方向の予測のために動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制するために、動きベクトルを量子化してからバッファに記憶するようにする。
【０１４８】
［動き予測・補償部等の構成］
図１０は、動き予測・補償部１１５等の主な構成例を示すブロック図である。図１０に示されるように、動き予測・補償部１１５は、動き探索部１３１、コスト関数値生成部１３２、モード判定部１３３、および動き補償部１３４を有する。
【０１４９】
また、動きベクトル符号化部１２１は、予測動きベクトル生成部１４１と差分動きベクトル生成部１４２を有する。
【０１５０】
動き探索部１３１には、画面並べ替えバッファ１０２からの入力画像画素値と、フレームメモリ１１２からの参照画像画素値が入力される。動き探索部１３１は、全てのインター予測モードについて動き探索処理を行い、動きベクトルと参照インデックスを含む動き情報を生成する。動き探索部１３１は、その動き情報を動きベクトル符号化部１２１の予測動きベクトル生成部１４１に供給する。
【０１５１】
また、動き探索部１３１は、探索した動きベクトルを用いて、参照画像に補償処理を行い、予測画像を生成する。さらに、動き探索部１３１は、その予測画像と入力画像の差分画像を算出し、その画素値である差分画像画素値をコスト関数値生成部１３２に供給する。
【０１５２】
コスト関数値生成部１３２は、動き探索部１３１から供給された各インター予測モードの差分画像画素値を取得する。コスト関数値生成部１３２は、その差分画像画素値を用いて、各インター予測モードのコスト関数値を算出する。また、コスト関数値生成部１３２は、各インター予測モードの差分動き情報と、各インター予測モードの予測動きベクトル情報とを動きベクトル符号化部１２１の差分動きベクトル生成部１４２から取得する。
【０１５３】
予測動きベクトル情報は、処理対象である当該領域の動きベクトルの予測値である予測動きベクトルと、その予測動きベクトルを生成する為に動きベクトルを参照される周辺領域を示す情報とを含む。差分動き情報は、処理対象である当該領域の動きベクトルと、予測動きベクトルとの差分である差分動きベクトルを含む。
【０１５４】
コスト関数値生成部１３２は、各インター予測モードのコスト関数値、差分動き情報、および予測動きベクトル情報をモード判定部１３３に供給する。
【０１５５】
モード判定部１３３は、コスト関数値生成部１３２から供給される各インター予測モードのコスト関数値、差分動き情報、および予測動きベクトル情報を取得する。モード判定部１３３は、その中で最も小さいコスト関数値のインター予測モードを、最適なモードとして選択する。モード判定部１３３は、その最適なモードに選択されたインター予測モードを示す情報である最適モード情報を、その最適なインター予測モードの差分動き情報および予測動きベクトル情報とともに、動き補償部１３４に供給する。
【０１５６】
動き補償部１３４は、モード判定部１３３から供給された差分動き情報および予測動きベクトル情報を用いて、最適なインター予測モードの動きベクトルを生成する。動き補償部１３４は、その動きベクトルを用いてフレームメモリ１１２からの参照画像に補償処理を行うことで、最適なインター予測モードの予測画像を生成する。動き補償部１３４は、生成した予測画像の画素値（予測画像画素値）を予測画像選択部１１６に供給する。
【０１５７】
予測画像選択部１１６によりインター予測が選択された場合、それを示す信号が予測画像選択部１１６から供給される。これに対応して、動き補償部１３４は、最適モード情報を、その最適なインター予測モードの差分動き情報および予測動き情報とともに、可逆符号化部１０６に供給し、符号化させ、復号側に伝送させる。予測動き情報は、予測動きベクトルを生成する為に動きベクトルを参照される周辺領域を示す情報を含む。
【０１５８】
また、動き補償部１３４は、予測画像の生成に用いた最適なインター予測モードの動き情報を、動きベクトル量子化部１２２に供給する。なお、予測画像選択部１１６によりインター予測が選択されなかった場合（すなわち、イントラ予測画像が選択された場合）、動きベクトル情報として、０ベクトルが、動きベクトル量子化部１２２に供給される。
【０１５９】
動きベクトル量子化部１２２は、動き補償部１３４から供給される動き情報を取得する。動きベクトル量子化部１２２は、取得した動き情報（動きベクトル）に対して量子化を行い、その情報量を低減させる。量子化の詳細については後述するが、動きベクトル量子化部１２２は、符号化効率の低減を抑制するために、閾値を設定し、その閾値に応じて非線形量子化を行う。動きベクトル量子化部１２２は、量子化後の動き情報を動きベクトルバッファ１２３に供給する。
【０１６０】
また、動きベクトル量子化部１２２は、設定した閾値を動きベクトル逆量子化部１２４に供給する。さらに、動きベクトル量子化部１２２は、設定した閾値を可逆符号化部１０６に供給し、符号化させ、例えばビットストリームのシーケンスパラメータセットに格納される等して、復号側に伝送させる。
【０１６１】
動きベクトルバッファ１２３は、動きベクトル量子化部１２２から供給される、量子化された動き情報を取得し、記憶する。つまり、動きベクトルバッファ１２３には、過去に処理された領域の最適予測モードの動き情報が格納されている。この動き情報は、その動き情報に対応する領域のフレームより時間的に後に処理されるフレームの、その領域を時間周辺領域として参照する他の領域に対する処理において、時間周辺動き情報として利用される。
【０１６２】
時間周辺領域とは、処理対象である当該領域に対して時間的に周辺に位置する領域であり、当該領域のフレーム（当該フレーム）より時間的に前に処理され、当該領域の予測処理において参照される参照フレームの領域である。例えば、時間周辺領域は、参照フレームの、当該フレームにおける当該領域に相当する位置に存在するコロケーテッド（Co-Located）領域である。時間周辺動き情報は、その時間周辺領域の動き情報である。
【０１６３】
動きベクトルバッファ１２３は、要求に応じて、記憶している動き情報を、時間周辺動き情報として動きベクトル逆量子化部１２４に供給する。なお、動きベクトルバッファ１２３は、供給される各動き情報を順次記憶し、時間周辺動き情報として利用されなくなるまで保持する。つまり、動きベクトルバッファ１２３の記憶容量は有限であるので、動きベクトルバッファ１２３は、処理対象の領域の時間周辺領域とならなくなった領域の動き情報（古い動き情報）を削除して空き領域を確保し、供給される新たな領域の動き情報を記憶する。
【０１６４】
動きベクトル逆量子化部１２４は、予測動きベクトル生成部１４１により要求された動き情報を、動きベクトルバッファ１２３から取得する。また、動きベクトル逆量子化部１２４は、動きベクトル量子化部１２２から供給される閾値を取得する。動きベクトル逆量子化部１２４は、その閾値を用いて、動きベクトルバッファ１２３から読み出した動き情報（動きベクトル）を、動きベクトル量子化部１２２による量子化に対応する方法で、逆量子化（非線形逆量子化）する。動きベクトル逆量子化部１２４は、逆量子化された動き情報を、時間周辺動き情報として予測動きベクトル生成部１４１に供給する。
【０１６５】
予測動きベクトル生成部１４１は、動き探索部１３１から供給される当該領域の動き情報を取得する。予測動きベクトル生成部１４１は、その動き情報を用いて各インター予測モードの空間予測動きベクトルを生成する。
【０１６６】
空間予測動きベクトルとは、空間周辺領域の動きベクトルを用いて生成される予測動きベクトルである。空間周辺領域とは、処理対象である当該領域に対して空間的に周辺に位置する領域であり、当該フレームに存在する、当該領域より時間的に前に処理される領域である。例えば、空間周辺領域は、当該フレームの、当該領域の近傍の（例えば、左上、上、右上、または左等に隣接する）領域である。空間周辺動き情報は、その空間周辺領域の動き情報である。
【０１６７】
予測動きベクトル生成部１４１は、予測動きベクトル生成後、動き探索部１３１から供給された動き情報を保持し、その当該領域より時間的に後に処理される他の領域の処理において、その保持している動き情報を空間周辺動き情報として利用し、空間予測動きベクトルを生成する。
【０１６８】
また、予測動きベクトル生成部１４１は、当該領域の動き情報を用いて各インター予測モードの時間予測動きベクトルを生成する。時間予測動きベクトルとは、時間周辺領域の動きベクトルを用いて生成される予測動きベクトルである。予測動きベクトル生成部１４１は、動き探索部１３１から供給される動き情報に対応する時間周辺動き情報を、動きベクトル逆量子化部１２４を介して、動きベクトルバッファ１２３から取得する。予測動きベクトル生成部１４１は、その時間周辺動き情報を用いて、時間予測動きベクトルを生成する。
【０１６９】
予測動きベクトル生成部１４１は、各インター予測モードについて、生成した空間予測動きベクトルと時間予測動きベクトルとを比較し、当該領域の動きベクトルに近い方を選択する。予測動きベクトル生成部１４１は、各インター予測モードについて、選択した予測動きベクトルを含む予測動きベクトル情報を生成し、当該領域の動き情報とともに差分動きベクトル生成部１４２に供給する。
【０１７０】
差分動きベクトル生成部１４２は、予測動きベクトル生成部１４１から供給される当該領域の動き情報と予測動きベクトル情報を取得する。差分動きベクトル生成部１４２は、当該領域の動きベクトルと予測動きベクトルの差分である差分動きベクトルを生成し、その差分動きベクトルを含む差分動き情報を生成する。差分動きベクトル生成部１４２は、生成した差分動き情報と、その差分動き情報の生成に用いた予測動きベクトル情報とをコスト関数値生成部１３２に供給する。
【０１７１】
［周辺動き情報のバッファ］
上述したように、予測動きベクトル生成部１４１は、当該領域の動き情報を記憶する。この動き情報は、空間周辺動き情報として利用されるものである。当該領域が動きベクトルを参照する空間周辺領域は、当該フレーム内に存在し、かつ、当該領域の近傍に位置するので、空間周辺領域となる範囲は比較的狭い。したがって、予測動きベクトル生成部１４１が動き情報を記憶するために必要な記憶容量は少なくてよい。
【０１７２】
これに対して、時間周辺領域は、当該フレームと異なる参照フレームに存在するので、時間周辺動き情報として、少なくとも１フレーム分以上の膨大な動き情報を確保する必要がある。そのために大容量の記憶領域を確保する必要があるので、時間周辺動き情報は、大容量の記憶領域を有する動きベクトルバッファ１２３に格納される。
【０１７３】
ただし、当該領域の動き情報をそのまま記憶すると、例えば、４×４ブロック単位で、List0及びList1に関する、水平及び垂直成分の動きベクトル情報を、1/4画素精度で格納しなければならないため、動きベクトルバッファ１２３として、膨大な容量の記憶領域が必要になり、コストが増大してしまう恐れがあった。また、近年においては、より高解像度の画像が符号化対象とされるようになっており、さらに大容量の記憶領域が必要になる恐れがあった。
【０１７４】
そこで、上述したように、画像符号化装置１００は、動き情報を動きベクトルバッファ１２３に格納する際に、その情報量を量子化により低減させてから格納し、格納された動き情報を読み出す際に逆量子化するようにする。
【０１７５】
より具体的には、動きベクトル量子化部１２２が、動きベクトルバッファ１２３に格納される動き情報を量子化し、動きベクトル逆量子化部１２４が、動きベクトルバッファ１２３から読み出される動き情報を逆量子化する。
【０１７６】
このようにすることにより、画像符号化装置１００は、動きベクトルバッファ１２３の記憶容量の増大を抑制することができ、コストの増大を抑制することができる。
【０１７７】
なお、以下においては、説明の便宜上、動きベクトルは、1/4画素精度であるとする。
【０１７８】
［非線形量子化・逆量子化］
なお、時間予測動きベクトル（temporal predictor）は、特に、静止領域における符号化効率を改善する。すなわち、動物体領域と、静止領域の境界において、空間予測動きベクトル（spatial predictor）が適用されると、動物体領域の動きに、静止領域が引きずられることになる。空間予測動きベクトル（spatial predictor）の代わりに時間予測動きベクトル（temporal predictor）を用いることにより、このような不具合が改善される。
【０１７９】
静止領域における動きベクトルは、その値が０に近いため、その値がより小さい動きベクトルが、より高く符号化効率に寄与すると考えられる。また、その値がより小さい動きベクトル程、その情報量がより少ないため、画素精度の増減による情報量への影響はより小さくなる。
【０１８０】
また、大きな動きベクトル程、量子化前の情報量が大きいので、量子化による情報量の低減が容易である。さらに、動きベクトルバッファ１２３における情報管理は、一般的に固定長方式（Fixed length）であるが、その場合、その記憶容量は、動きベクトルの最大値の情報量（すなわち、動きベクトルのダイナミックレンジ）に依存する。
【０１８１】
そこで、動きベクトル量子化部１２２および動きベクトル逆量子化部１２４は、動きベクトルの大きさに応じて量子化ステップの大きさを変え、より小さな動きベクトルが、より高画素精度で動きベクトルバッファ１２３に格納されるようにする。
【０１８２】
例えば、動きベクトル量子化部１２２は、動きベクトルの大きさに対して閾値を設け、その閾値によって動きベクトルの大きさをレベル分けし、そのレベルに応じて量子化ステップの大きさを変える非線形量子化を行う。動きベクトル逆量子化部１２４は、その閾値を用いて、その非線形量子化に対応する非線形逆量子化を行う。
【０１８３】
図１１にその非線形量子化の例を示す。図１１の例において、動きベクトル量子化部１２２は、時間予測動きベクトルとなる動きベクトルの大きさTmvに対して、２つの閾値θ1/4とθ1/2を設定する。すなわち、動きベクトルの大きさの範囲（Tmv≦MVmax）をこれらの閾値によって３つの領域（Area1乃至Area3）に分割する。
【０１８４】
図１１に示されるように、Area1は、Tmv＜θ1/4の範囲であり、Area2は、θ1/4≦Tmv＜θ1/2の範囲であり、Area3は、θ1/2≦Tmv＜MVmaxの範囲である。
【０１８５】
動きベクトル量子化部１２２は、動きベクトルバッファ１２３に格納する動きベクトルの大きさを閾値θ1/4とθ1/2を用いて判定し、その大きさがArea1の場合、１／４画素精度とし、その大きさがArea2の場合、１／２画素精度とし、その大きさがArea3の場合、整数画素精度とするように量子化ステップを決定し、量子化を行う。
【０１８６】
このように非線形量子化することにより、Area1に属する動きベクトルの量子化後の最大値は、量子化前と変わらずθ1/4となり、Area2に属する動きベクトルの量子化後の最大値は、（(1/2)×θ1/4＋(1/2)×θ1/2）となり、Area3に属する動きベクトルの量子化後の最大値は、（(1/2)×MVmax＋(1/2)×θ1/4）となる。
【０１８７】
したがって、図１１に示される両矢印のように、MVmax−（(1/2)×MVmax＋(1/2)×θ1/4）の分だけ、動きベクトルのダイナミックレンジを低減することができる。つまり、その分、動きベクトルバッファ１２３の記憶容量を低減させることができる。
【０１８８】
また、上述したようにArea1に属する動きベクトルについては、１／４画素精度を維持することができるので、時間予測動きベクトルが採用され易い静止領域の動きベクトルの画素精度の低減を抑制することができ、符号化効率の低減を抑制することができる。
【０１８９】
つまり、動きベクトル量子化部１２２は、符号化効率の低減を抑制しながら、動きベクトルバッファ１２３の記憶容量を低減させることができる。
【０１９０】
動きベクトル逆量子化部１２４は、動きベクトル量子化部１２２から閾値を取得することにより、動きベクトル量子化部１２２によるこのような非線形量子化に対応する非線形逆量子化を行うことができる。すなわち、動きベクトル逆量子化部１２４は、符号化効率の低減を抑制しながら、動きベクトルバッファ１２３の記憶容量を低減させることを実現することができる。
【０１９１】
［符号化処理の流れ］
次に、以上のような画像符号化装置１００により実行される各処理の流れについて説明する。最初に、図１２のフローチャートを参照して、符号化処理の流れの例を説明する。
【０１９２】
ステップＳ１０１において、A/D変換部１０１は入力された画像をA/D変換する。ステップＳ１０２において、画面並べ替えバッファ１０２は、A/D変換された画像を記憶し、各ピクチャの表示する順番から符号化する順番への並べ替えを行う。
【０１９３】
ステップＳ１０３において、イントラ予測部１１４は、イントラ予測処理を行う。ステップＳ１０４において、動き予測・補償部１１５は、インター動き予測処理を行う。ステップＳ１０５において、予測画像選択部１１６は、イントラ予測により生成された予測画像、および、インター予測により生成された予測画像の内、いずれか一方を選択する。
【０１９４】
ステップＳ１０６において、演算部１０３は、ステップＳ１０２の処理により並び替えられた画像と、ステップＳ１０５の処理により選択された予測画像との差分を演算する（差分画像を生成する）。生成された差分画像は元の画像に較べてデータ量が低減される。したがって、画像をそのまま符号化する場合に較べて、データ量を圧縮することができる。
【０１９５】
ステップＳ１０７において、直交変換部１０４は、ステップＳ１０６の処理により生成された差分画像を直交変換する。具体的には、離散コサイン変換、カルーネン・レーベ変換等の直交変換が行われ、直交変換係数が出力される。ステップＳ１０８において、量子化部１０５は、ステップＳ１０７の処理により得られた直交変換係数を量子化する。
【０１９６】
ステップＳ１０８の処理により量子化された差分画像は、次のようにして局部的に復号される。すなわち、ステップＳ１０９において、逆量子化部１０８は、ステップＳ１０８の処理により生成された量子化された直交変換係数（量子化係数とも称する）を量子化部１０５の特性に対応する特性で逆量子化する。ステップＳ１１０において、逆直交変換部１０９は、ステップＳ１０９の処理により得られた直交変換係数を、直交変換部１０４の特性に対応する特性で逆直交変換する。これにより差分画像が復元される。
【０１９７】
ステップＳ１１１において、演算部１１０は、ステップＳ１０５において選択された予測画像を、ステップＳ１１０において生成された差分画像に加算し、局部的に復号された復号画像（再構成画像）を生成する。ステップＳ１１２において、ループフィルタ１１１は、ステップＳ１１１の処理により得られた再構成画像に対して、デブロックフィルタ処理や適応ループフィルタ処理等を含むループフィルタ処理を適宜行い、復号画像を生成する。
【０１９８】
ステップＳ１１３において、フレームメモリ１１２は、ステップＳ１１２の処理により生成された復号画像、若しくは、ステップＳ１１１の処理により生成された再構成画像を記憶する。
【０１９９】
ステップＳ１１４において、可逆符号化部１０６は、ステップＳ１０８の処理により量子化された直交変換係数を符号化する。すなわち、差分画像に対して、可変長符号化や算術符号化等の可逆符号化が行われる。なお、可逆符号化部１０６は、予測に関する情報や、量子化に関する情報や、フィルタ処理に関する情報等を符号化し、ビットストリームに付加する。
【０２００】
ステップＳ１１５において、蓄積バッファ１０７は、ステップＳ１１４の処理により得られたビットストリームを蓄積する。蓄積バッファ１０７に蓄積された符号化データは、適宜読み出され、伝送路や記録媒体を介して復号側に伝送される。
【０２０１】
ステップＳ１１６においてレート制御部１１７は、ステップＳ１１５の処理により蓄積バッファ１０７に蓄積された符号化データの符号量（発生符号量）に基づいて、オーバーフローあるいはアンダーフローが発生しないように、量子化部１０５の量子化動作のレートを制御する。
【０２０２】
ステップＳ１１６の処理が終了すると、符号化処理が終了される。
【０２０３】
［インター動き予測処理の流れ］
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１２のステップＳ１０４において実行されるインター動き予測処理の流れの例を説明する。
【０２０４】
ステップＳ１３１において、動き探索部１３１は、各インター予測モードについて、動き探索を行い、処理対象である当該領域の動き情報を生成し、その動き情報を用いて補償処理を行って予測画像を生成し、さらに、その予測画像を用いて差分画像を生成する。
【０２０５】
ステップＳ１３２において、予測動きベクトル生成部１４１は、ステップＳ１３１において生成された動き情報と、空間周辺動き情報を用いて、各インター予測モードについて空間予測動きベクトルを生成する。
【０２０６】
また、予測動きベクトル生成部１４１は、各インター予測モードについて、時間予測動きベクトルの生成のために、処理対象である当該領域の動き情報に対応する時間周辺動き情報を要求する。ステップＳ１３３において、動きベクトル逆量子化部１２４は、要求された時間周辺動き情報を動きベクトルバッファ１２３から読み出し、その時間周辺動きベクトルを逆量子化する。
【０２０７】
ステップＳ１３４において、予測動きベクトル生成部１４１は、各インター予測モードについて、ステップＳ１３３の処理により得られた時間周辺動き情報を用いて、時間予測動きベクトルを生成する。
【０２０８】
ステップＳ１３５において、予測動きベクトル生成部１４１は、各インター予測モードについて、ステップＳ１３２において生成された空間予測動きベクトル、および、ステップＳ１３４の処理により生成された時間予測動きベクトルの内、いずれか一方を選択し、予測動き情報を生成する。
【０２０９】
ステップＳ１３６において、差分動きベクトル生成部１４２は、各インター予測モードについて、ステップＳ１３５において生成された予測動き情報を用いて、差分動き情報を生成する。
【０２１０】
ステップＳ１３７において、コスト関数値生成部１３２は、各インター予測モードについて、ステップＳ１３１において生成された差分画像の画素値を用いて、コスト関数値を算出する。
【０２１１】
ステップＳ１３８において、モード判定部１３３は、ステップＳ１３７において算出された各インター予測モードのコスト関数値に基づいて、最適インター予測モードを決定する。
【０２１２】
ステップＳ１３９において、動き補償部１３４は、ステップＳ１３８の処理により決定された最適インター予測モードで動き補償を行い、予測画像を生成する。
【０２１３】
ステップＳ１４０において、動き補償部１３４は、ステップＳ１３９の処理により生成された予測画像を予測画像選択部１１６を介して演算部１０３および演算部１１０に供給し、差分画像情報や復号画像を生成させる。
【０２１４】
ステップＳ１４１において、動き補償部１３４は、予測動き情報、差分動き情報、および最適モード情報を可逆符号化部１０６に供給し、最適インター予測モードに関する情報を符号化させる。なお、予測画像選択部１１６によりイントラ予測が選択される場合、この処理は省略される。
【０２１５】
ステップＳ１４２において、動きベクトル量子化部１２２は、ステップＳ１３９の動き補償に用いられた当該領域の動きベクトルを量子化する。
【０２１６】
ステップＳ１４３において、動きベクトルバッファ１２３は、ステップＳ１４２において量子化された動きベクトルを含む動き情報を記憶する。この動き情報は、当該領域より後に処理される他の領域において時間周辺動き情報として利用される。
【０２１７】
ステップＳ１４３の処理が終了すると、動きベクトルバッファ１２３は、処理を図１２に戻す。
【０２１８】
［動きベクトル量子化処理の流れ］
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１４２において実行される動きベクトル量子化処理の流れの例を説明する。
【０２１９】
ステップＳ１６１において、動きベクトル量子化部１２２は、閾値（例えば、θ1/4やθ1/2）を設定する。なお、この処理は、既に閾値が設定済みであり、かつ、更新の必要が無い場合、省略することもできる。
【０２２０】
ステップＳ１６２において、動きベクトル量子化部１２２は、量子化する動きベクトルの大きさをステップＳ１６１において設定した閾値を用いて判定し、その大きさに応じて量子化ステップサイズを決定する。
【０２２１】
ステップＳ１６３において、動きベクトル量子化部１２２は、ステップＳ１６２において決定された量子化ステップサイズで動きベクトルを量子化する。
【０２２２】
ステップＳ１６４において、動きベクトル量子化部１２２は、ステップＳ１６１において設定された閾値を可逆符号化部１０６に供給し、符号化させる。なお、ステップＳ１６１の処理を省略する場合、この処理も省略される。
【０２２３】
ステップＳ１６４の処理が終了すると、動きベクトル量子化部１２２は、処理を図１３に戻す。
【０２２４】
［時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れ］
次に、図１５のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１３３において実行される時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れの例を説明する。
【０２２５】
ステップＳ１８１において、動きベクトル逆量子化部１２４は、図１４のステップＳ１６１の処理により動きベクトル量子化部１２２において設定された量子化処理の閾値を取得し、逆量子化処理に用いる閾値として設定する。なお、この処理は、既に閾値が設定済みであり、かつ、更新の必要が無い場合、省略することもできる。
【０２２６】
ステップＳ１８２において、動きベクトル逆量子化部１２４は、逆量子化する時間周辺動きベクトルの大きさをステップＳ１８１において設定した閾値を用いて判定し、その大きさに応じて量子化ステップサイズを決定する。なお、図１１の例を用いて説明すると、この場合、閾値（θ1/4，θ1/2）は、図１１の縦軸の値（θ1/4，（(1/2)×θ1/4＋(1/2)×θ1/2））に換算され、時間周辺動きベクトルの大きさと比較される。
【０２２７】
ステップＳ１８３において、動きベクトル逆量子化部１２４は、ステップＳ１８２の処理により決定された量子化ステップサイズで時間周辺動きベクトルを逆量子化する。
【０２２８】
ステップＳ１８３の処理が終了すると、動きベクトル逆量子化部１２４は、処理を図１３に戻す。
【０２２９】
以上のように各処理を実行することにより、画像符号化装置１００は、動きベクトルの記憶に必要な記憶容量を低減させることができる。特に、画像符号化装置１００は、時間周辺動き情報として利用される動きベクトルの記憶に必要な記憶容量を低減させることができる。また、上述したようにより大きな動きベクトルの情報量をより大きく低減させるので、画像符号化装置１００は、符号化効率の低減を抑制しながら、時間周辺動き情報の記憶に必要な記憶容量を低減させることができる。
【０２３０】
＜２．第２の実施の形態＞
［画像復号装置］
次に、以上のように符号化された符号化データの復号について説明する。図１６は、図１の画像符号化装置１００に対応する画像復号装置の主な構成例を示すブロック図である。
【０２３１】
図１６に示される画像復号装置２００は、画像符号化装置１００が生成した符号化データを、その符号化方法に対応する復号方法で復号する。
【０２３２】
図１６に示されるように画像復号装置２００は、蓄積バッファ２０１、可逆復号部２０２、逆量子化部２０３、逆直交変換部２０４、演算部２０５、ループフィルタ２０６、画面並べ替えバッファ２０７、およびD/A変換部２０８を有する。また、画像復号装置２００は、フレームメモリ２０９、選択部２１０、イントラ予測部２１１、動き予測・補償部２１２、および選択部２１３を有する。
【０２３３】
さらに、画像復号装置２００は、動きベクトル復号部２２１、動きベクトル量子化部２２２、動きベクトルバッファ２２３、および動きベクトル逆量子化部２２４を有する。
【０２３４】
蓄積バッファ２０１は、伝送されてきた符号化データを蓄積し、所定のタイミングにおいてその符号化データを可逆復号部２０２に供給する。可逆復号部２０２は、蓄積バッファ２０１より供給された、図１の可逆符号化部１０６により符号化された情報を、可逆符号化部１０６の符号化方式に対応する方式で復号する。可逆復号部２０２は、復号して得られた差分画像の量子化された係数データを、逆量子化部２０３に供給する。
【０２３５】
また、可逆復号部２０２は、符号化データを復号して得られた最適な予測モードに関する情報を参照し、最適な予測モードにイントラ予測モードが選択されたかインター予測モードが選択されたかを判定する。可逆復号部２０２は、その判定結果に基づいて、その最適な予測モードに関する情報を、イントラ予測部２１１若しくは動き予測・補償部２１２に供給する。つまり、例えば、画像符号化装置１００において最適な予測モードとしてイントラ予測モードが選択された場合、その最適な予測モードに関する情報であるイントラ予測情報がイントラ予測部２１１に供給される。また、例えば、画像符号化装置１００において最適な予測モードとしてインター予測モードが選択された場合、その最適な予測モードに関する情報であるインター予測情報が動き予測・補償部２１２に供給される。
【０２３６】
さらに、可逆復号部２０２は、符号化データを復号することにより、画像符号化装置１００から伝送された、動きベクトル量子化用の閾値（例えばθ1/4，θ1/2）を、シーケンスパラメータセット（SPS）等から抽出する。可逆復号部２０２は、得られた閾値を動きベクトル量子化部２２２および動きベクトル逆量子化部２２４に供給する。
【０２３７】
逆量子化部２０３は、可逆復号部２０２により復号されて得られた量子化された係数データを、図１の量子化部１０５の量子化方式に対応する方式で逆量子化し、得られた係数データを逆直交変換部２０４に供給する。逆直交変換部２０４は、図１の直交変換部１０４の直交変換方式に対応する方式で逆量子化部２０３から供給される係数データを逆直交変換する。逆直交変換部２０４は、この逆直交変換処理により、画像符号化装置１００において直交変換される前の差分画像に対応する差分画像を得る。
【０２３８】
逆直交変換されて得られた差分画像は、演算部２０５に供給される。また、演算部２０５には、選択部２１３を介して、イントラ予測部２１１若しくは動き予測・補償部２１２から予測画像が供給される。
【０２３９】
演算部２０５は、差分画像と予測画像とを加算し、画像符号化装置１００の演算部１０３により予測画像が減算される前の画像に対応する再構成画像を得る。演算部２０５は、その再構成画像をループフィルタ２０６に供給する。
【０２４０】
ループフィルタ２０６は、供給された再構成画像に対して、デブロックフィルタ処理や適応ループフィルタ処理等を含むループフィルタ処理を適宜施して復号画像を生成する。例えば、ループフィルタ２０６は、再構成画像に対してデブロックフィルタ処理を行うことにより、ブロック歪を除去する。また、例えば、ループフィルタ２０６は、そのデブロックフィルタ処理結果（ブロック歪みの除去が行われた再構成画像）に対して、ウィナーフィルタ（Wiener Filter）を用いてループフィルタ処理を行うことにより画質改善を行う。
【０２４１】
なお、ループフィルタ２０６が行うフィルタ処理の種類は任意であり、上述した以外のフィルタ処理を行ってもよい。また、ループフィルタ２０６が、図１の画像符号化装置１００から供給されたフィルタ係数を用いてフィルタ処理を行うようにしてもよい。
【０２４２】
ループフィルタ２０６は、フィルタ処理結果である復号画像を画面並べ替えバッファ２０７およびフレームメモリ２０９に供給する。なお、このループフィルタ２０６によるフィルタ処理は省略することもできる。つまり、演算部２０５の出力が、フィルタ処理されずに、フレームメモリ２０９に格納されるようにすることもできる。例えば、イントラ予測部２１１は、この画像に含まれる画素の画素値を周辺画素の画素値として利用する。
【０２４３】
画面並べ替えバッファ２０７は、供給された復号画像の並べ替えを行う。すなわち、図１の画面並べ替えバッファ１０２により符号化の順番のために並べ替えられたフレームの順番が、元の表示の順番に並べ替えられる。D/A変換部２０８は、画面並べ替えバッファ２０７から供給された復号画像をD/A変換し、図示せぬディスプレイに出力し、表示させる。
【０２４４】
フレームメモリ２０９は、供給される再構成画像や復号画像を記憶する。また、フレームメモリ２０９は、所定のタイミングにおいて、若しくは、イントラ予測部２１１や動き予測・補償部２１２等の外部の要求に基づいて、記憶している再構成画像や復号画像をイントラ予測部２１１や動き予測・補償部２１２に供給する。
【０２４５】
イントラ予測部２１１は、図１のイントラ予測部１１４と基本的に同様の処理を行う。ただし、イントラ予測部２１１は、符号化の際にイントラ予測により予測画像が生成された領域に対してのみ、イントラ予測を行う。
【０２４６】
動き予測・補償部２１２は、可逆復号部２０２から供給されるインター予測情報に基づいてインター動き予測処理を行い、予測画像を生成する。なお、動き予測・補償部２１２は、可逆復号部２０２から供給されるインター予測情報に基づいて、符号化の際にインター予測が行われた領域に対してのみ、インター動き予測処理を行う。
【０２４７】
動き予測・補償部２１２は、予測処理単位の領域毎に、生成した予測画像を、選択部２１３を介して演算部２０５に供給する。
【０２４８】
選択部２１３は、イントラ予測部２１１から供給される予測画像、若しくは、動き予測・補償部２１２から供給される予測画像を演算部２０５に供給する。
【０２４９】
動きベクトル復号部２２１は、動き予測・補償部２１２から、画像符号化装置１００から供給された予測動き情報を取得し、動き予測・補償部２１２において利用される予測動きベクトルを再構築する。動きベクトル復号部２２１は、必要に応じて、動きベクトルバッファ２２３に記憶されている動き情報を、動きベクトル逆量子化部２２４を介して、時間周辺動き情報として取得する。また、動きベクトル復号部２２１は、動き予測・補償部２１２において再構築された動き情報を取得し、空間周辺動き情報として使用するためにそれを記憶する。
【０２５０】
動きベクトル量子化部２２２は、動き予測・補償部２１２から供給される、動きベクトルバッファ２２３に格納する動き情報を取得し、動きベクトル量子化部１２２（図１）と同様の方法で、その動きベクトルを量子化する。つまり、可逆復号部２０２から供給された閾値（画像符号化装置１００から供給された閾値）を取得し、その閾値を用いて、動きベクトルの量子化を行う。動きベクトル量子化部２２２は、量子化した動き情報を動きベクトルバッファ２２３に供給する。
【０２５１】
動きベクトルバッファ２２３は、動きベクトル量子化部２２２から供給される、量子化された動き情報を記憶する。動きベクトルバッファ２２３は、要求に従って、記憶している動き情報を時間周辺動き情報として動きベクトル逆量子化部２２４に供給する。すなわち、動きベクトルバッファ２２３は、動きベクトルバッファ１２３（図１）と同様の処理部であり、動きベクトルバッファ１２３と同様に、動き情報を記憶するための有限の記憶領域を有する。
【０２５２】
動きベクトル逆量子化部２２４は、動きベクトル復号部２２１に要求された時間周辺動き情報を動きベクトルバッファ２２３から読み出し、動きベクトル逆量子化部１２４（図１）と同様の方法で、その動きベクトルを逆量子化する。つまり、可逆復号部２０２から供給された閾値（画像符号化装置１００から供給された閾値）を取得し、その閾値を用いて、動きベクトルの逆量子化を行う。動きベクトル逆量子化部２２４は、逆量子化した時間周辺動き情報を動きベクトル復号部２２１に供給する。
【０２５３】
［動き予測・補償部等の構成］
図１７は、動き予測・補償部２１２等の主な構成例を示すブロック図である。図１７に示されるように、動き予測・補償部２１２は、差分動き情報バッファ２３１、予測動き情報バッファ２３２、閾値バッファ２３３、動き情報再構築部２３４、および動き補償部２３５を有する。
【０２５４】
また、動きベクトル復号部２２１は、予測動きベクトル再構築部２４１を有する。
【０２５５】
差分動き情報バッファ２３１は、可逆復号部２０２から供給される、ビットストリームから抽出された差分動き情報を取得し、記憶する。差分動き情報バッファ２３１は、所定のタイミングにおいて、若しくは、外部からの要求に基づいて、その記憶している差分動き情報を動き情報再構築部２３４に供給する。
【０２５６】
予測動き情報バッファ２３２は、可逆復号部２０２から供給される、ビットストリームから抽出された予測動き情報を取得し、記憶する。予測動き情報は、予測動きベクトルを生成する為に動きベクトルを参照される周辺領域（時間周辺領域または空間周辺領域）を示す情報を含む。予測動き情報バッファ２３２は、所定のタイミングにおいて、若しくは、外部からの要求に基づいて、その記憶している予測動き情報を予測動きベクトル再構築部２４１に供給する。
【０２５７】
閾値バッファ２３３は、可逆復号部２０２から供給される、ビットストリームのシーケンスパラメータセット等から抽出された閾値（例えばθ1/4，θ1/2）を取得し、記憶する。閾値バッファ２３３は、所定のタイミングにおいて、若しくは、外部からの要求に基づいて、その記憶している閾値を動きベクトル量子化部２２２および動きベクトル逆量子化部２２４に供給する。
【０２５８】
動き情報再構築部２３４は、差分動き情報バッファ２３１から、処理対象である当該領域の差分動き情報を取得すると、予測動きベクトル再構築部２４１から、当該領域の予測動きベクトル情報を取得し、それらを用いて当該領域の動き情報を再構築する。より具体的には、動き情報再構築部２３４は、差分動き情報の差分動きベクトルに、予測動きベクトル情報の予測動きベクトルを加算することにより、当該領域の動きベクトルを再構築する。動き情報再構築部２３４は、その動きベクトルを含む動き情報を、動き補償部２３５、動きベクトル量子化部２２２、および予測動きベクトル再構築部２４１に供給する。
【０２５９】
動き補償部２３５は、動き情報再構築部２３４から供給される当該領域の動き情報を取得する。また、動き補償部２３５は、フレームメモリ２０９から供給される参照画像画素値を取得する。動き補償部２３５は、それらを用いて動き補償を行い、予測画像を生成する。動き補償部２３５は、その予測画像画素値を選択部２１３を介して演算部２０５に供給する。
【０２６０】
動きベクトル復号部２２１の予測動きベクトル再構築部２４１は、予測動き情報バッファ２３２から、処理対象である当該領域の予測動き情報を取得すると、その予測動き情報を用いて当該領域の予測動きベクトルを再構築する。
【０２６１】
例えば、予測動き情報において指定される周辺領域が空間周辺領域の場合、予測動きベクトル再構築部２４１は、自身が保持している空間周辺動き情報（すなわち、予測動き情報において指定される空間周辺領域の動き情報）の動きベクトルを空間予測動きベクトルとする。
【０２６２】
また、例えば、予測動き情報において指定される周辺領域が時間周辺領域の場合、予測動きベクトル再構築部２４１は、動きベクトルバッファ２２３に記憶されている時間周辺動き情報（すなわち、予測動き情報において指定される時間周辺領域の動き情報）を、動きベクトル逆量子化部２２４を介して取得し、その動きベクトルを時間予測動きベクトルとする。
【０２６３】
予測動きベクトル再構築部２４１は、このように再構築した予測動きベクトル（空間予測動きベクトル若しくは時間予測動きベクトル）を含む予測動きベクトル情報を、動き情報再構築部２３４に供給する。
【０２６４】
また、予測動きベクトル再構築部２４１は、動き情報再構築部２３４から供給される、動き情報再構築部２３４において再構築された当該領域の動き情報を取得し、保持する。この動き情報は、当該領域より時間的に後に処理される他の領域の処理において、空間周辺動き情報として利用される。
【０２６５】
画像復号装置２００も、画像符号化装置１００の場合と同様に、動き情報を動きベクトルバッファ２２３に格納する際に、その情報量を量子化により低減させてから格納し、格納された動き情報を読み出す際に逆量子化するようにする。
【０２６６】
つまり、動きベクトル量子化部２２２が、動きベクトル量子化部１２２の場合と同様に量子化処理を行って、動きベクトルバッファ２２３に格納される動き情報を量子化し、動きベクトル逆量子化部２２４が、動きベクトル逆量子化部１２４の場合と同様に逆量子化処理を行って、動きベクトルバッファ２２３から読み出される動き情報を逆量子化する。
【０２６７】
このようにすることにより、画像復号装置２００は、動きベクトルバッファ２２３の記憶容量の増大を抑制することができ、コストの増大を抑制することができる。
【０２６８】
また、動きベクトル量子化部２２２は、画像符号化装置１００から供給される閾値を用いて、動きベクトル量子化部１２２の場合と同様に非線形量子化を行うことにより、Area1に属する動きベクトルについては、１／４画素精度を維持することができるので、時間予測動きベクトルが採用され易い静止領域の動きベクトルの画素精度の低減を抑制することができ、符号化効率の低減を抑制することができる。
【０２６９】
つまり、動きベクトル量子化部２２２は、符号化効率の低減を抑制しながら、動きベクトルバッファ２２３の記憶容量を低減させることができる。
【０２７０】
また、動きベクトル逆量子化部２２４は、画像符号化装置１００から供給される閾値を用いて、動きベクトル逆量子化部１２４の場合と同様に非線形逆量子化を行うことができる。すなわち、動きベクトル逆量子化部２２４は、符号化効率の低減を抑制しながら、動きベクトルバッファ２２３の記憶容量を低減させることを実現することができる。
【０２７１】
［復号処理の流れ］
次に、以上のような画像復号装置２００により実行される各処理の流れについて説明する。最初に、図１８のフローチャートを参照して、復号処理の流れの例を説明する。
【０２７２】
復号処理が開始されると、ステップＳ２０１において、蓄積バッファ２０１は、伝送されてきたビットストリームを蓄積する。ステップＳ２０２において、可逆復号部２０２は、蓄積バッファ２０１から供給されるビットストリーム（符号化された差分画像情報）を復号する。このとき、イントラ予測情報やインター予測情報等、ビットストリームに含められた差分画像情報以外の各種情報も復号される。
【０２７３】
ステップＳ２０３において、逆量子化部２０３は、ステップＳ２０２の処理により得られた、量子化された直交変換係数を逆量子化する。ステップＳ２０４において逆直交変換部２０４は、ステップＳ２０３において逆量子化された直交変換係数を逆直交変換する。
【０２７４】
ステップＳ２０５において、イントラ予測部２１１若しくは動き予測・補償部２１２は、供給された情報を用いて予測処理を行う。ステップＳ２０６において、演算部２０５は、ステップＳ２０４において逆直交変換されて得られた差分画像情報に、ステップＳ２０５において生成された予測画像を加算する。これにより再構成画像が生成される。
【０２７５】
ステップＳ２０７において、ループフィルタ２０６は、ステップＳ２０６において得られた再構成画像に対して、デブロックフィルタ処理や適応ループフィルタ処理等を含むループフィルタ処理を適宜行う。
【０２７６】
ステップＳ２０８において、画面並べ替えバッファ２０７は、ステップＳ２０７においてフィルタ処理されて生成された復号画像の並べ替えを行う。すなわち画像符号化装置１００の画面並べ替えバッファ１０２により符号化のために並べ替えられたフレームの順序が、元の表示の順序に並べ替えられる。
【０２７７】
ステップＳ２０９において、D/A変換部２０８は、フレームの順序が並べ替えられた復号画像をD/A変換する。この復号画像が図示せぬディスプレイに出力され、表示される。
【０２７８】
ステップＳ２１０において、フレームメモリ２０９は、ステップＳ２０７においてフィルタ処理されて得られた復号画像を記憶する。この復号画像は、インター予測処理において参照画像として利用される。
【０２７９】
ステップＳ２１０の処理が終了すると、復号処理が終了される。
【０２８０】
［予測処理の流れ］
次に、図１９のフローチャートを参照して、図１８のステップＳ２０５において実行される予測処理の流れの例を説明する。
【０２８１】
予測処理が開始されると、可逆復号部２０２は、ステップＳ２３１において、処理対象の領域が符号化の際にイントラ予測が行われたか否かを判定する。イントラ予測が行われたと判定された場合、可逆復号部２０２は、処理をステップＳ２３２に進める。
【０２８２】
この場合、イントラ予測部２１１は、ステップＳ２３２において、可逆復号部２０２からイントラ予測モード情報を取得し、ステップＳ２３３において、イントラ予測によって予測画像を生成する。予測画像が生成されると、イントラ予測部２１１は、予測処理を終了し、処理を図１８に戻す。
【０２８３】
また、ステップＳ２３１において、当該領域がインター予測の行われた領域であると判定した場合、可逆復号部２０２は、処理をステップＳ２３４に進める。ステップＳ２３４において、動き予測・補償部２１２は、インター動き予測処理を行う。インター動き予測処理が終了すると、動き予測・補償部２１２は、予測処理を終了し、処理を図１８に戻す。
【０２８４】
［インター動き予測処理の流れ］
次に、図２０のフローチャートを参照して、図１９のステップＳ２３４において実行されるインター動き予測処理の流れの例を説明する。
【０２８５】
インター動き予測処理が開始されると、ステップＳ２５１において、予測動き情報バッファ２３２は、可逆復号部２０２から予測動き情報を取得する。ステップＳ２５２において、予測動きベクトル再構築部２４１は、その予測動き情報から、当該領域の動きベクトルの予測が、時間周辺領域を参照する時間予測であるか、空間周辺領域を参照する空間予測であるかを判定する。時間予測であると判定された場合、予測動きベクトル再構築部２４１は、時間周辺動き情報を要求し、処理をステップＳ２５３に進める。
【０２８６】
ステップＳ２５３において、動きベクトル逆量子化部２２４は、要求された時間周辺動き情報を動きベクトルバッファ２２３から読み出し、その動きベクトル（時間周辺動きベクトル）を逆量子化する。この逆量子化は、図１５のフローチャートを参照して説明した、動きベクトル逆量子化部１２４による時間周辺動きベクトル逆量子化処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０２８７】
ステップＳ２５４において、予測動きベクトル再構築部２４１は、ステップＳ２５３の処理により得られた時間周辺動き情報を用いて予測動きベクトルを再構築し、処理をステップＳ２５６に進める。
【０２８８】
また、ステップＳ２５２において、当該領域の動きベクトルの予測が、空間予測であると判定された場合、予測動きベクトル再構築部２４１は、処理をステップＳ２５５に進める。
【０２８９】
ステップＳ２５５において、予測動きベクトル再構築部２４１は、保持している空間周辺動き情報を用いて予測動きベクトルを再構築し、処理をステップＳ２５６に進める。
【０２９０】
ステップＳ２５６において、差分動き情報バッファ２３１は、可逆復号部２０２において得られた差分動き情報を取得する。ステップＳ２５７において、動き情報再構築部２３４は、ステップＳ２５４若しくはステップＳ２５５の処理により再構築された予測動きベクトル情報と、ステップＳ２５６の処理により取得された差分動き情報とを用いて、当該領域の動き情報を再構築する。
【０２９１】
ステップＳ２５８において、動き補償部２３５は、フレームメモリ２０９から読み出した参照画像画素値を用いて、ステップＳ２５７の処理により再構築された動き情報の動き補償を行い、予測画像を生成する。
【０２９２】
ステップＳ２５９において、動き補償部２３５は、ステップＳ２５８の処理により得られた予測画像画素値を、選択部２１３を介して演算部２０５に供給し、再構成画像を生成させる。
【０２９３】
ステップＳ２６０において、動きベクトル量子化部２２２は、ステップＳ２５７の処理により再構築された当該領域の動き情報の動きベクトルを量子化する。この量子化は、図１４のフローチャートを参照して説明した、動きベクトル量子化部１２２による動きベクトル量子化処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０２９４】
ステップＳ２６１において、動きベクトルバッファ２２３は、ステップＳ２６０の処理により量子化された動き情報を記憶する。
【０２９５】
ステップＳ２６１の処理が終了すると、動きベクトルバッファ２２３は、インター動き予測処理を終了し、処理を図１９に戻す。
【０２９６】
以上のように、各処理を行うことにより、画像復号装置２００は、動きベクトルの記憶に必要な記憶容量を低減させることができる。特に、画像復号装置２００は、時間周辺動き情報として利用される動きベクトルの記憶に必要な記憶容量を低減させることができる。また、上述したように、より大きな動きベクトルの情報量をより大きく低減させるので、画像復号装置２００は、符号化効率の低減を抑制しながら、時間周辺動き情報の記憶に必要な記憶容量を低減させることができる。
【０２９７】
以上においては、量子化により、動きベクトルバッファ１２３および動きベクトルバッファ２２３に記憶する動き情報の情報量を低減させるように説明したが、これに限らず、動き情報の情報量を低減させる処理であればどのような処理を施すようにしてもよい。例えば、動きベクトルの上限値を設定し、その上限値以上の値は、全てその上限値に変更するクリップ処理（つまり、動きベクトルの長さを上限値以下に低減させる処理）が行われるようにしてもよい。
【０２９８】
また、以上においては、閾値を用いた非線形量子化によって、より大きな動きベクトルの情報量をより大きく低減させるように説明したが、動きベクトルの大きさに応じて量子化ステップサイズを変化させるようにすればどのような方法であってもよい。例えば、動きベクトルの大きさと量子化ステップサイズを対応させるテーブル情報や関数等を予め用意し、その情報に従って、量子化ステップサイズが、動きベクトルのサイズに応じて決定されるようにしてもよい。
【０２９９】
また、以上においては、閾値θの数を２つとして説明したが、閾値の数は任意である。例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、閾値の値は任意である。さらに、閾値の値の決定方法も任意である。例えば、処理対象の画像データの動きベクトルの全て若しくは一部の標準偏差等を用いて閾値の値が決定されるようにしてもよい。
【０３００】
さらに、閾値の設定頻度は、任意である。例えば、シーケンス、ピクチャ、スライス、LCU、CU、またはPU等、任意のデータ単位毎に閾値が設定されるようにしてもよい。また、例えばユーザ指示等、所定のイベント発生時に閾値が設定されるようにしてもよい。さらに、閾値は、予め定められた固定値であってもよい。
【０３０１】
以上においては、閾値が画像符号化装置１００から画像復号装置２００に伝送されるように説明したが、これに限らず、例えば、画像（画枠）サイズや動きベクトルの精度等のプロファイル・レベルのパラメータに応じて、画像符号化装置１００と画像復号装置２００のそれぞれにおいて閾値が設定されるようにしてもよい。
【０３０２】
例えば、リアルタイム動作のための、メモリ容量の削減に対する要求は、より画枠、フレームレートの高い、つまり、単位時間時間当たりに処理すべき画素の量が多いほど、高い。また、単位画素当たりの持つ周波数情報は、画枠が小さいほど高く、動きベクトル情報の解像度を落とすことによる符号化効率の劣化は、より画枠の小さい時の方が大きい。そこで、例えば、画枠が小さい時ほど、相対的に、より大きなθの値を設定するようにしてもよい。
【０３０３】
なお、以上においては、バッファに記憶する動きベクトルの情報量の低減方法が、画像符号化装置１００と画像復号装置２００とで、互いに同一であるように説明したが、これに限らず、画像符号化装置１００と画像復号装置２００とが互いに異なる方法で、それぞれのバッファに記憶する動きベクトルの情報量を低減させるようにしてもよい。例えば、一方がクリップ処理を行い、他方が量子化を行うようにしてもよい。また、例えば、一方が閾値を用いた非線形量子化を行い、他方が、テーブル情報や関数を用いて量子化ステップサイズを決定する量子化を行うようにしてもよい。さらに、例えば、閾値の数、値、設定方法、および設定頻度等が、互いに異なるようにしてもよい。
【０３０４】
また、動きベクトルバッファ１２３や動きベクトルバッファ２２３の情報管理は、可変長方式（Variable length）であってもよい。その場合も、それらのバッファに記憶される動き情報の情報量の総量を、量子化処理により低減させることは可能である。したがって画像符号化装置１００および画像復号装置２００は、上述した固定長の場合と同様の効果を得ることができる。また、画像符号化装置１００と画像復号装置２００とで、この情報管理方法が互いに異なるようにしてもよい。
【０３０５】
また、以上においては、動きベクトルの精度を1/4画素精度としたが、動きベクトルの精度は任意である。
【０３０６】
＜３．第３の実施の形態＞
［動きベクトル量子化処理の流れ］
なお、動きベクトルをその成分毎に量子化するようにしてもよい。つまり、例えば、動きベクトル量子化部１２２が、動きベクトルの水平成分と垂直成分をそれぞれ互いに独立して量子化するようにしてもよい。
【０３０７】
図２１のフローチャートを参照して、その場合の動きベクトル量子化処理の流れの例を説明する。
【０３０８】
ステップＳ３０１において、動きベクトル量子化部１２２は、閾値（例えば、θ1/4やθ1/2）を設定する。なお、この処理は、既に閾値が設定済みであり、かつ、更新の必要が無い場合、省略することもできる。
【０３０９】
ステップＳ３０２において、動きベクトル量子化部１２２は、量子化する動きベクトルの水平成分の大きさをステップＳ３０１において設定した閾値を用いて判定し、その大きさに応じて量子化ステップサイズを決定する。
【０３１０】
ステップＳ３０３において、動きベクトル量子化部１２２は、ステップＳ３０２において決定された量子化ステップサイズで動きベクトルの水平成分を量子化する。
【０３１１】
ステップＳ３０４において、動きベクトル量子化部１２２は、量子化する動きベクトルの垂直成分の大きさをステップＳ３０１において設定した閾値を用いて判定し、その大きさに応じて量子化ステップサイズを決定する。
【０３１２】
ステップＳ３０５において、動きベクトル量子化部１２２は、ステップＳ３０４において決定された量子化ステップサイズで動きベクトルの垂直成分を量子化する。
【０３１３】
ステップＳ３０６において、動きベクトル量子化部１２２は、ステップＳ３０１において設定された閾値を可逆符号化部１０６に供給し、符号化させる。なお、ステップＳ３０１の処理を省略する場合、この処理も省略される。
【０３１４】
ステップＳ３０６の処理が終了すると、動きベクトル量子化部１２２は、処理を図１３に戻す。
【０３１５】
［時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れ］
次に、図２２のフローチャートを参照して、この場合の時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れの例を説明する。
【０３１６】
ステップＳ３２１において、動きベクトル逆量子化部１２４は、図２１のステップＳ３０１の処理により動きベクトル量子化部１２２において設定された量子化処理の閾値を取得し、逆量子化処理に用いる閾値として設定する。なお、この処理は、既に閾値が設定済みであり、かつ、更新の必要が無い場合、省略することもできる。
【０３１７】
ステップＳ３２２において、動きベクトル逆量子化部１２４は、逆量子化する時間周辺動きベクトルの水平成分の大きさをステップＳ３２１において設定した閾値を用いて判定し、その大きさに応じて量子化ステップサイズを決定する。なお、図１１の例を用いて説明すると、この場合、閾値（θ1/4，θ1/2）は、図１１の縦軸の値（θ1/4，（(1/2)×θ1/4＋(1/2)×θ1/2））に換算され、時間周辺動きベクトルの水平成分の大きさと比較される。
【０３１８】
ステップＳ３２３において、動きベクトル逆量子化部１２４は、ステップＳ３２２の処理により決定された量子化ステップサイズで時間周辺動きベクトルの水平成分を逆量子化する。
【０３１９】
ステップＳ３２４において、動きベクトル逆量子化部１２４は、逆量子化する時間周辺動きベクトルの垂直成分の大きさをステップＳ３２１において設定した閾値を用いて判定し、その大きさに応じて量子化ステップサイズを決定する。
【０３２０】
ステップＳ３２５において、動きベクトル逆量子化部１２４は、ステップＳ３２４の処理により決定された量子化ステップサイズで時間周辺動きベクトルの垂直成分を逆量子化する。
【０３２１】
ステップＳ３２５の処理が終了すると、動きベクトル逆量子化部１２４は、処理を図１３に戻す。
【０３２２】
以上のように、動きベクトルの水平成分と垂直成分とを互いに独立に量子化・逆量子化することにより、画像符号化装置１００は、より容易に量子化・逆量子化を行うことができる。
【０３２３】
これに対して、第１の実施の形態や第２の実施の形態において説明したように量子化・逆量子化を行う場合、画像符号化装置１００は、動きベクトルバッファ１２３に記憶する動きベクトルの長さを求める必要があり、その分、演算量が増大する恐れがある。ただし、第１の実施の形態や第２の実施の形態の場合の方が、第３の実施の形態のように成分毎に量子化・逆量子化を行う場合よりも、情報量を低減させることができる。
【０３２４】
なお、以上においては、画像符号化装置１００において行われる量子化・逆量子化について説明したが、画像復号装置２００において行われる量子化・逆量子化も、上述したのと同様に成分毎に互いに独立して行うことができる。
【０３２５】
また、水平成分用の閾値と垂直成分用の閾値を設け、それぞれの値を、互いに独立して設定するようにしてもよい。
【０３２６】
＜４．第４の実施の形態＞
［動きベクトル量子化処理の流れ］
また、動きベクトルの各成分の内、大きい方の成分に従って、量子化ステップサイズが決定されるようにしてもよい。
【０３２７】
図２３のフローチャートを参照して、その場合の動きベクトル量子化処理の流れの例を説明する。
【０３２８】
ステップＳ４０１において、動きベクトル量子化部１２２は、閾値（例えば、θ1/4やθ1/2）を設定する。なお、この処理は、既に閾値が設定済みであり、かつ、更新の必要が無い場合、省略することもできる。
【０３２９】
ステップＳ４０２において、動きベクトル量子化部１２２は、量子化する動きベクトルの各成分の内、大きい方の成分の大きさをステップＳ４０１において設定した閾値を用いて判定し、その大きさに応じて量子化ステップサイズを決定する。
【０３３０】
ステップＳ４０３において、動きベクトル量子化部１２２は、ステップＳ４０２において決定された量子化ステップサイズで動きベクトルを量子化する。
【０３３１】
ステップＳ４０４において、動きベクトル量子化部１２２は、ステップＳ４０１において設定された閾値を可逆符号化部１０６に供給し、符号化させる。なお、ステップＳ４０１の処理を省略する場合、この処理も省略される。
【０３３２】
ステップＳ４０４の処理が終了すると、動きベクトル量子化部１２２は、処理を図１３に戻す。
【０３３３】
［時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れ］
次に、図２４のフローチャートを参照して、この場合の時間周辺動きベクトル逆量子化処理の流れの例を説明する。
【０３３４】
ステップＳ４２１において、動きベクトル逆量子化部１２４は、図２３のステップＳ４０１の処理により動きベクトル量子化部１２２において設定された量子化処理の閾値を取得し、逆量子化処理に用いる閾値として設定する。なお、この処理は、既に閾値が設定済みであり、かつ、更新の必要が無い場合、省略することもできる。
【０３３５】
ステップＳ４２２において、動きベクトル逆量子化部１２４は、逆量子化する時間周辺動きベクトルの各成分の内、大きい方の成分の大きさをステップＳ４２１において設定した閾値を用いて判定し、その大きさに応じて量子化ステップサイズを決定する。
【０３３６】
ステップＳ４２３において、動きベクトル逆量子化部１２４は、ステップＳ４２２の処理により決定された量子化ステップサイズで時間周辺動きベクトルを逆量子化する。
【０３３７】
ステップＳ４２３の処理が終了すると、動きベクトル逆量子化部１２４は、処理を図１３に戻す。
【０３３８】
以上のように、動きベクトルの各成分の内、大きい方に合わせて量子化・逆量子化することにより、画像符号化装置１００は、より確実に、動きベクトルバッファ１２３に格納する動きベクトルの情報量を低減させることができる。
【０３３９】
なお、以上においては、画像符号化装置１００において行われる量子化・逆量子化について説明したが、画像復号装置２００において行われる量子化・逆量子化も、上述したのと同様に成分毎に互いに独立して行うことができる。
【０３４０】
また、以上においては、時間周辺動き情報として使用される動き情報の情報量を低減するように説明したが、これに限らず、空間周辺動き情報として使用される動き情報の情報量を低減させるようにしてもよい。
【０３４１】
なお、本技術は、例えば、MPEG、H．26x等の様に、離散コサイン変換等の直交変換と動き補償によって圧縮された画像情報（ビットストリーム）を、衛星放送、ケーブルテレビジョン、インターネット、または携帯電話機などのネットワークメディアを介して受信する際に用いられる画像符号化装置および画像復号装置に適用することができる。また、本技術は、光、磁気ディスク、およびフラッシュメモリのような記憶メディア上で処理する際に用いられる画像符号化装置および画像復号装置に適用することができる。さらに、本技術は、それらの画像符号化装置および画像復号装置などに含まれる動き予測補償装置にも適用することができる。
【０３４２】
＜５．第５の実施の形態＞
［コンピュータ］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０３４３】
図２５において、パーソナルコンピュータ５００のCPU（Central Processing Unit）５０１は、ROM（Read Only Memory）５０２に記憶されているプログラム、または記憶部５１３からRAM（Random Access Memory）５０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM５０３にはまた、CPU５０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０３４４】
CPU５０１、ROM５０２、およびRAM５０３は、バス５０４を介して相互に接続されている。このバス５０４にはまた、入出力インタフェース５１０も接続されている。
【０３４５】
入出力インタフェース５１０には、キーボード、マウスなどよりなる入力部５１１、CRT（Cathode Ray Tube）やLCD（Liquid Crystal Display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部５１２、ハードディスクなどより構成される記憶部５１３、モデムなどより構成される通信部５１４が接続されている。通信部５１４は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０３４６】
入出力インタフェース５１０にはまた、必要に応じてドライブ５１５が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア５２１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部５１３にインストールされる。
【０３４７】
上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０３４８】
この記録媒体は、例えば、図２５に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM（Compact Disc - Read Only Memory）,DVD（Digital Versatile Disc）を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini Disc）を含む）、若しくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア５２１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM５０２や、記憶部５１３に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０３４９】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０３５０】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０３５１】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。
【０３５２】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０３５３】
上述した実施形態に係る画像符号化装置及び画像復号装置は、衛星放送、ケーブルＴＶなどの有線放送、インターネット上での配信、及びセルラー通信による端末への配信などにおける送信機若しくは受信機、光ディスク、磁気ディスク及びフラッシュメモリなどの媒体に画像を記録する記録装置、又は、これら記憶媒体から画像を再生する再生装置などの様々な電子機器に応用され得る。以下、４つの応用例について説明する。
【０３５４】
＜６．第６の実施の形態＞
［第１の応用例：テレビジョン受像機］
図２６は、上述した実施形態を適用したテレビジョン装置の概略的な構成の一例を示している。テレビジョン装置９００は、アンテナ９０１、チューナ９０２、デマルチプレクサ９０３、デコーダ９０４、映像信号処理部９０５、表示部９０６、音声信号処理部９０７、スピーカ９０８、外部インタフェース９０９、制御部９１０、ユーザインタフェース９１１、及びバス９１２を備える。
【０３５５】
チューナ９０２は、アンテナ９０１を介して受信される放送信号から所望のチャンネルの信号を抽出し、抽出した信号を復調する。そして、チューナ９０２は、復調により得られた符号化ビットストリームをデマルチプレクサ９０３へ出力する。即ち、チューナ９０２は、画像が符号化されている符号化ストリームを受信する、テレビジョン装置９００における伝送部としての役割を有する。
【０３５６】
デマルチプレクサ９０３は、符号化ビットストリームから視聴対象の番組の映像ストリーム及び音声ストリームを分離し、分離した各ストリームをデコーダ９０４へ出力する。また、デマルチプレクサ９０３は、符号化ビットストリームからEPG（Electronic Program Guide）などの補助的なデータを抽出し、抽出したデータを制御部９１０に供給する。なお、デマルチプレクサ９０３は、符号化ビットストリームがスクランブルされている場合には、デスクランブルを行ってもよい。
【０３５７】
デコーダ９０４は、デマルチプレクサ９０３から入力される映像ストリーム及び音声ストリームを復号する。そして、デコーダ９０４は、復号処理により生成される映像データを映像信号処理部９０５へ出力する。また、デコーダ９０４は、復号処理により生成される音声データを音声信号処理部９０７へ出力する。
【０３５８】
映像信号処理部９０５は、デコーダ９０４から入力される映像データを再生し、表示部９０６に映像を表示させる。また、映像信号処理部９０５は、ネットワークを介して供給されるアプリケーション画面を表示部９０６に表示させてもよい。また、映像信号処理部９０５は、映像データについて、設定に応じて、例えばノイズ除去などの追加的な処理を行ってもよい。さらに、映像信号処理部９０５は、例えばメニュー、ボタン又はカーソルなどのGUI（Graphical User Interface）の画像を生成し、生成した画像を出力画像に重畳してもよい。
【０３５９】
表示部９０６は、映像信号処理部９０５から供給される駆動信号により駆動され、表示デバイス（例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ又はOELD（Organic ElectroLuminescence Display）（有機ELディスプレイ）など）の映像面上に映像又は画像を表示する。
【０３６０】
音声信号処理部９０７は、デコーダ９０４から入力される音声データについてD/A変換及び増幅などの再生処理を行い、スピーカ９０８から音声を出力させる。また、音声信号処理部９０７は、音声データについてノイズ除去などの追加的な処理を行ってもよい。
【０３６１】
外部インタフェース９０９は、テレビジョン装置９００と外部機器又はネットワークとを接続するためのインタフェースである。例えば、外部インタフェース９０９を介して受信される映像ストリーム又は音声ストリームが、デコーダ９０４により復号されてもよい。即ち、外部インタフェース９０９もまた、画像が符号化されている符号化ストリームを受信する、テレビジョン装置９００における伝送部としての役割を有する。
【０３６２】
制御部９１０は、CPUなどのプロセッサ、並びにRAM及びROMなどのメモリを有する。メモリは、CPUにより実行されるプログラム、プログラムデータ、EPGデータ、及びネットワークを介して取得されるデータなどを記憶する。メモリにより記憶されるプログラムは、例えば、テレビジョン装置９００の起動時にCPUにより読み込まれ、実行される。CPUは、プログラムを実行することにより、例えばユーザインタフェース９１１から入力される操作信号に応じて、テレビジョン装置９００の動作を制御する。
【０３６３】
ユーザインタフェース９１１は、制御部９１０と接続される。ユーザインタフェース９１１は、例えば、ユーザがテレビジョン装置９００を操作するためのボタン及びスイッチ、並びに遠隔制御信号の受信部などを有する。ユーザインタフェース９１１は、これら構成要素を介してユーザによる操作を検出して操作信号を生成し、生成した操作信号を制御部９１０へ出力する。
【０３６４】
バス９１２は、チューナ９０２、デマルチプレクサ９０３、デコーダ９０４、映像信号処理部９０５、音声信号処理部９０７、外部インタフェース９０９及び制御部９１０を相互に接続する。
【０３６５】
このように構成されたテレビジョン装置９００において、デコーダ９０４は、上述した実施形態に係る画像復号装置の機能を有する。それにより、テレビジョン装置９００での画像の復号に際して、動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制することができる。
【０３６６】
＜７．第７の実施の形態＞
［第２の応用例：携帯電話機］
図２７は、上述した実施形態を適用した携帯電話機の概略的な構成の一例を示している。携帯電話機９２０は、アンテナ９２１、通信部９２２、音声コーデック９２３、スピーカ９２４、マイクロホン９２５、カメラ部９２６、画像処理部９２７、多重分離部９２８、記録再生部９２９、表示部９３０、制御部９３１、操作部９３２、及びバス９３３を備える。
【０３６７】
アンテナ９２１は、通信部９２２に接続される。スピーカ９２４及びマイクロホン９２５は、音声コーデック９２３に接続される。操作部９３２は、制御部９３１に接続される。バス９３３は、通信部９２２、音声コーデック９２３、カメラ部９２６、画像処理部９２７、多重分離部９２８、記録再生部９２９、表示部９３０、及び制御部９３１を相互に接続する。
【０３６８】
携帯電話機９２０は、音声通話モード、データ通信モード、撮影モード及びテレビ電話モードを含む様々な動作モードで、音声信号の送受信、電子メール又は画像データの送受信、画像の撮像、及びデータの記録などの動作を行う。
【０３６９】
音声通話モードにおいて、マイクロホン９２５により生成されるアナログ音声信号は、音声コーデック９２３に供給される。音声コーデック９２３は、アナログ音声信号を音声データへ変換し、変換された音声データをA/D変換し圧縮する。そして、音声コーデック９２３は、圧縮後の音声データを通信部９２２へ出力する。通信部９２２は、音声データを符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、通信部９２２は、生成した送信信号を、アンテナ９２１を介して基地局（図示せず）へ送信する。また、通信部９２２は、アンテナ９２１を介して受信される無線信号を増幅し及び周波数変換し、受信信号を取得する。そして、通信部９２２は、受信信号を復調及び復号して音声データを生成し、生成した音声データを音声コーデック９２３へ出力する。音声コーデック９２３は、音声データを伸張し及びD/A変換し、アナログ音声信号を生成する。そして、音声コーデック９２３は、生成した音声信号をスピーカ９２４に供給して音声を出力させる。
【０３７０】
また、データ通信モードにおいて、例えば、制御部９３１は、操作部９３２を介するユーザによる操作に応じて、電子メールを構成する文字データを生成する。また、制御部９３１は、文字を表示部９３０に表示させる。また、制御部９３１は、操作部９３２を介するユーザからの送信指示に応じて電子メールデータを生成し、生成した電子メールデータを通信部９２２へ出力する。通信部９２２は、電子メールデータを符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、通信部９２２は、生成した送信信号を、アンテナ９２１を介して基地局（図示せず）へ送信する。また、通信部９２２は、アンテナ９２１を介して受信される無線信号を増幅し及び周波数変換し、受信信号を取得する。そして、通信部９２２は、受信信号を復調及び復号して電子メールデータを復元し、復元した電子メールデータを制御部９３１へ出力する。制御部９３１は、表示部９３０に電子メールの内容を表示させると共に、電子メールデータを記録再生部９２９の記憶媒体に記憶させる。
【０３７１】
記録再生部９２９は、読み書き可能な任意の記憶媒体を有する。例えば、記憶媒体は、ＲＡＭ又はフラッシュメモリなどの内蔵型の記憶媒体であってもよく、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、USB（Unallocated Space Bitmap）メモリ、又はメモリカードなどの外部装着型の記憶媒体であってもよい。
【０３７２】
また、撮影モードにおいて、例えば、カメラ部９２６は、被写体を撮像して画像データを生成し、生成した画像データを画像処理部９２７へ出力する。画像処理部９２７は、カメラ部９２６から入力される画像データを符号化し、符号化ストリームを記憶再生部９２９の記憶媒体に記憶させる。
【０３７３】
また、テレビ電話モードにおいて、例えば、多重分離部９２８は、画像処理部９２７により符号化された映像ストリームと、音声コーデック９２３から入力される音声ストリームとを多重化し、多重化したストリームを通信部９２２へ出力する。通信部９２２は、ストリームを符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、通信部９２２は、生成した送信信号を、アンテナ９２１を介して基地局（図示せず）へ送信する。また、通信部９２２は、アンテナ９２１を介して受信される無線信号を増幅し及び周波数変換し、受信信号を取得する。これら送信信号及び受信信号には、符号化ビットストリームが含まれ得る。そして、通信部９２２は、受信信号を復調及び復号してストリームを復元し、復元したストリームを多重分離部９２８へ出力する。多重分離部９２８は、入力されるストリームから映像ストリーム及び音声ストリームを分離し、映像ストリームを画像処理部９２７、音声ストリームを音声コーデック９２３へ出力する。画像処理部９２７は、映像ストリームを復号し、映像データを生成する。映像データは、表示部９３０に供給され、表示部９３０により一連の画像が表示される。音声コーデック９２３は、音声ストリームを伸張し及びD/A変換し、アナログ音声信号を生成する。そして、音声コーデック９２３は、生成した音声信号をスピーカ９２４に供給して音声を出力させる。
【０３７４】
このように構成された携帯電話機９２０において、画像処理部９２７は、上述した実施形態に係る画像符号化装置及び画像復号装置の機能を有する。それにより、携帯電話機９２０での画像の符号化及び復号に際して、動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制することができる。
【０３７５】
＜８．第８の実施の形態＞
［第３の応用例：記録再生装置］
図２８は、上述した実施形態を適用した記録再生装置の概略的な構成の一例を示している。記録再生装置９４０は、例えば、受信した放送番組の音声データ及び映像データを符号化して記録媒体に記録する。また、記録再生装置９４０は、例えば、他の装置から取得される音声データ及び映像データを符号化して記録媒体に記録してもよい。また、記録再生装置９４０は、例えば、ユーザの指示に応じて、記録媒体に記録されているデータをモニタ及びスピーカ上で再生する。このとき、記録再生装置９４０は、音声データ及び映像データを復号する。
【０３７６】
記録再生装置９４０は、チューナ９４１、外部インタフェース９４２、エンコーダ９４３、HDD（Hard Disk Drive）９４４、ディスクドライブ９４５、セレクタ９４６、デコーダ９４７、OSD（On-Screen Display）９４８、制御部９４９、及びユーザインタフェース９５０を備える。
【０３７７】
チューナ９４１は、アンテナ（図示せず）を介して受信される放送信号から所望のチャンネルの信号を抽出し、抽出した信号を復調する。そして、チューナ９４１は、復調により得られた符号化ビットストリームをセレクタ９４６へ出力する。即ち、チューナ９４１は、記録再生装置９４０における伝送部としての役割を有する。
【０３７８】
外部インタフェース９４２は、記録再生装置９４０と外部機器又はネットワークとを接続するためのインタフェースである。外部インタフェース９４２は、例えば、IEEE1394インタフェース、ネットワークインタフェース、USBインタフェース、又はフラッシュメモリインタフェースなどであってよい。例えば、外部インタフェース９４２を介して受信される映像データ及び音声データは、エンコーダ９４３へ入力される。即ち、外部インタフェース９４２は、記録再生装置９４０における伝送部としての役割を有する。
【０３７９】
エンコーダ９４３は、外部インタフェース９４２から入力される映像データ及び音声データが符号化されていない場合に、映像データ及び音声データを符号化する。そして、エンコーダ９４３は、符号化ビットストリームをセレクタ９４６へ出力する。
【０３８０】
HDD９４４は、映像及び音声などのコンテンツデータが圧縮された符号化ビットストリーム、各種プログラム及びその他のデータを内部のハードディスクに記録する。また、HDD９４４は、映像及び音声の再生時に、これらデータをハードディスクから読み出す。
【０３８１】
ディスクドライブ９４５は、装着されている記録媒体へのデータの記録及び読み出しを行う。ディスクドライブ９４５に装着される記録媒体は、例えばDVDディスク（DVD-Video、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW等）又はBlu-ray（登録商標）ディスクなどであってよい。
【０３８２】
セレクタ９４６は、映像及び音声の記録時には、チューナ９４１又はエンコーダ９４３から入力される符号化ビットストリームを選択し、選択した符号化ビットストリームをHDD９４４又はディスクドライブ９４５へ出力する。また、セレクタ９４６は、映像及び音声の再生時には、HDD９４４又はディスクドライブ９４５から入力される符号化ビットストリームをデコーダ９４７へ出力する。
【０３８３】
デコーダ９４７は、符号化ビットストリームを復号し、映像データ及び音声データを生成する。そして、デコーダ９４７は、生成した映像データをOSD９４８へ出力する。また、デコーダ９０４は、生成した音声データを外部のスピーカへ出力する。
【０３８４】
OSD９４８は、デコーダ９４７から入力される映像データを再生し、映像を表示する。また、OSD９４８は、表示する映像に、例えばメニュー、ボタン又はカーソルなどのGUIの画像を重畳してもよい。
【０３８５】
制御部９４９は、CPUなどのプロセッサ、並びにRAM及びROMなどのメモリを有する。メモリは、CPUにより実行されるプログラム、及びプログラムデータなどを記憶する。メモリにより記憶されるプログラムは、例えば、記録再生装置９４０の起動時にCPUにより読み込まれ、実行される。CPUは、プログラムを実行することにより、例えばユーザインタフェース９５０から入力される操作信号に応じて、記録再生装置９４０の動作を制御する。
【０３８６】
ユーザインタフェース９５０は、制御部９４９と接続される。ユーザインタフェース９５０は、例えば、ユーザが記録再生装置９４０を操作するためのボタン及びスイッチ、並びに遠隔制御信号の受信部などを有する。ユーザインタフェース９５０は、これら構成要素を介してユーザによる操作を検出して操作信号を生成し、生成した操作信号を制御部９４９へ出力する。
【０３８７】
このように構成された記録再生装置９４０において、エンコーダ９４３は、上述した実施形態に係る画像符号化装置の機能を有する。また、デコーダ９４７は、上述した実施形態に係る画像復号装置の機能を有する。それにより、記録再生装置９４０での画像の符号化及び復号に際して、動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制することができる。
【０３８８】
＜９．第９の実施の形態＞
［第４の応用例：撮像装置］
図２９は、上述した実施形態を適用した撮像装置の概略的な構成の一例を示している。撮像装置９６０は、被写体を撮像して画像を生成し、画像データを符号化して記録媒体に記録する。
【０３８９】
撮像装置９６０は、光学ブロック９６１、撮像部９６２、信号処理部９６３、画像処理部９６４、表示部９６５、外部インタフェース９６６、メモリ９６７、メディアドライブ９６８、OSD９６９、制御部９７０、ユーザインタフェース９７１、及びバス９７２を備える。
【０３９０】
光学ブロック９６１は、撮像部９６２に接続される。撮像部９６２は、信号処理部９６３に接続される。表示部９６５は、画像処理部９６４に接続される。ユーザインタフェース９７１は、制御部９７０に接続される。バス９７２は、画像処理部９６４、外部インタフェース９６６、メモリ９６７、メディアドライブ９６８、OSD９６９、及び制御部９７０を相互に接続する。
【０３９１】
光学ブロック９６１は、フォーカスレンズ及び絞り機構などを有する。光学ブロック９６１は、被写体の光学像を撮像部９６２の撮像面に結像させる。撮像部９６２は、CCD（Charge Coupled Device）又はCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサを有し、撮像面に結像した光学像を光電変換によって電気信号としての画像信号に変換する。そして、撮像部９６２は、画像信号を信号処理部９６３へ出力する。
【０３９２】
信号処理部９６３は、撮像部９６２から入力される画像信号に対してニー補正、ガンマ補正、色補正などの種々のカメラ信号処理を行う。信号処理部９６３は、カメラ信号処理後の画像データを画像処理部９６４へ出力する。
【０３９３】
画像処理部９６４は、信号処理部９６３から入力される画像データを符号化し、符号化データを生成する。そして、画像処理部９６４は、生成した符号化データを外部インタフェース９６６又はメディアドライブ９６８へ出力する。また、画像処理部９６４は、外部インタフェース９６６又はメディアドライブ９６８から入力される符号化データを復号し、画像データを生成する。そして、画像処理部９６４は、生成した画像データを表示部９６５へ出力する。また、画像処理部９６４は、信号処理部９６３から入力される画像データを表示部９６５へ出力して画像を表示させてもよい。また、画像処理部９６４は、OSD９６９から取得される表示用データを、表示部９６５へ出力する画像に重畳してもよい。
【０３９４】
OSD９６９は、例えばメニュー、ボタン又はカーソルなどのGUIの画像を生成して、生成した画像を画像処理部９６４へ出力する。
【０３９５】
外部インタフェース９６６は、例えばUSB入出力端子として構成される。外部インタフェース９６６は、例えば、画像の印刷時に、撮像装置９６０とプリンタとを接続する。また、外部インタフェース９６６には、必要に応じてドライブが接続される。ドライブには、例えば、磁気ディスク又は光ディスクなどのリムーバブルメディアが装着され、リムーバブルメディアから読み出されるプログラムが、撮像装置９６０にインストールされ得る。さらに、外部インタフェース９６６は、LAN又はインターネットなどのネットワークに接続されるネットワークインタフェースとして構成されてもよい。即ち、外部インタフェース９６６は、撮像装置９６０における伝送部としての役割を有する。
【０３９６】
メディアドライブ９６８に装着される記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、又は半導体メモリなどの、読み書き可能な任意のリムーバブルメディアであってよい。また、メディアドライブ９６８に記録媒体が固定的に装着され、例えば、内蔵型ハードディスクドライブ又はSSD（Solid State Drive）のような非可搬性の記憶部が構成されてもよい。
【０３９７】
制御部９７０は、CPUなどのプロセッサ、並びにRAM及びROMなどのメモリを有する。メモリは、CPUにより実行されるプログラム、及びプログラムデータなどを記憶する。メモリにより記憶されるプログラムは、例えば、撮像装置９６０の起動時にCPUにより読み込まれ、実行される。CPUは、プログラムを実行することにより、例えばユーザインタフェース９７１から入力される操作信号に応じて、撮像装置９６０の動作を制御する。
【０３９８】
ユーザインタフェース９７１は、制御部９７０と接続される。ユーザインタフェース９７１は、例えば、ユーザが撮像装置９６０を操作するためのボタン及びスイッチなどを有する。ユーザインタフェース９７１は、これら構成要素を介してユーザによる操作を検出して操作信号を生成し、生成した操作信号を制御部９７０へ出力する。
【０３９９】
このように構成された撮像装置９６０において、画像処理部９６４は、上述した実施形態に係る画像符号化装置及び画像復号装置の機能を有する。それにより、撮像装置９６０での画像の符号化及び復号に際して、動きベクトルを格納するのに必要な記憶容量の増大を抑制することができる。
【０４００】
なお、本明細書では、閾値などの様々な情報が、符号化ストリームのヘッダに多重化されて、符号化側から復号側へ伝送される例について説明した。しかしながら、これら情報を伝送する手法はかかる例に限定されない。例えば、これら情報は、符号化ビットストリームに多重化されることなく、符号化ビットストリームと関連付けられた別個のデータとして伝送され又は記録されてもよい。ここで、「関連付ける」という用語は、ビットストリームに含まれる画像（スライス若しくはブロックなど、画像の一部であってもよい）と当該画像に対応する情報とを復号時にリンクさせ得るようにすることを意味する。即ち、情報は、画像（又はビットストリーム）とは別の伝送路上で伝送されてもよい。また、情報は、画像（又はビットストリーム）とは別の記録媒体（又は同一の記録媒体の別の記録エリア）に記録されてもよい。さらに、情報と画像（又はビットストリーム）とは、例えば、複数フレーム、１フレーム、又はフレーム内の一部分などの任意の単位で互いに関連付けられてよい。
【０４０１】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０４０２】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）  画像の動き予測において、処理対象である前記画像の当該領域の動きベクトルの予測の際に参照される、当該領域の周辺領域の動きベクトルの情報量を低減させる低減部と、
前記低減部により情報量が低減された前記動きベクトルを記憶する記憶部と
を備える画像処理装置。
（２）  前記低減部は、前記動きベクトルを量子化することにより、前記動きベクトルの情報量を低減させ、
前記記憶部は、量子化された前記動きベクトルを記憶する
前記（１）に記載の画像処理装置。
（３）  前記低減部は、前記動きベクトルの大きさに応じて、量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化する
前記（２）に記載の画像処理装置。
（４）  前記低減部は、前記動きベクトルがより大きいほど、前記量子化ステップサイズをより大きな値に決定する
前記（３）に記載の画像処理装置。
（５）  前記低減部は、閾値を設定し、前記動きベクトルの大きさを前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化する
前記（３）または（４）に記載の画像処理装置。
（６）  前記低減部は、プロファイル・レベルに応じて前記閾値を設定する
前記（５）に記載の画像処理装置。
（７）  前記プロファイル・レベルは、前記画像のサイズ、若しくは、前記動きベクトルの少数精度である
前記（６）に記載の画像処理装置。
（８）  前記低減部は、前記動きベクトルの各成分の大きさを前記閾値を用いて判定し、より大きな成分の判定結果に応じて前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化する
前記（５）乃至（７）のいずれかに記載の画像処理装置。
（９）  前記閾値を符号化する符号化部をさらに備える
前記（５）乃至（８）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１０）  前記低減部は、上限値以上の値を全て前記上限値に変更するクリップ処理により、前記動きベクトルの情報量を低減させる
前記（１）に記載の画像処理装置。
（１１）  前記低減部は、前記動きベクトルの情報量を、前記動きベクトルの成分毎に低減させる
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１２）  前記低減部は、前記動きベクトルの成分毎に閾値を設定し、前記動きベクトルの各成分の大きさを、その成分の閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを成分毎に決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルの各成分を量子化する
前記（１１）に記載の画像処理装置。
（１３）  前記記憶部に記憶されている、量子化された動きベクトルを読み出し、逆量子化する逆量子化部をさらに備える
前記（２）乃至（１２）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１４）  前記低減部は、閾値を設定し、前記動きベクトルの大きさを前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて前記量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化し、
前記逆量子化部は、前記閾値を用いて、前記記憶部から読み出した、量子化された動きベクトルの大きさを判定し、その判定結果に応じて量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで、量子化された前記動きベクトルを逆量子化する
前記（１３）に記載の画像処理装置。
（１５）  前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル生成部をさらに備える
前記（１３）または（１４）に記載の画像処理装置。
（１６）  前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを再構築する予測動きベクトル再構築部をさらに備える
前記（１３）または（１４）に記載の画像処理装置。
（１７）  閾値を取得する閾値取得部をさらに備え、
前記低減部は、前記動きベクトルの大きさを、前記閾値取得部により取得された前記閾値を用いて判定し、その判定結果に応じて、前記量子化ステップサイズを決定し、決定した前記量子化ステップサイズで前記動きベクトルを量子化する
前記（３）乃至（１６）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１８）  前記閾値取得部により取得された前記閾値を用いて、前記記憶部から読み出した、量子化された前記動きベクトルの大きさを判定し、その判定結果に応じて量子化ステップサイズを決定し、決定した量子化ステップサイズで、量子化された前記動きベクトルを逆量子化する逆量子化部と、
前記逆量子化部により逆量子化された前記動きベクトルを時間周辺動きベクトルとして利用し、当該領域の予測動きベクトルを再構築する予測動きベクトル再構築部と
をさらに備える
前記（１７）に記載の画像処理装置。
（１９）  符号化データを復号する復号部をさらに備え、
前記閾値取得部は、前記復号部により復号された前記符号化データから抽出された前記閾値を取得する
前記（１７）または（１８）に記載の画像処理装置。
（２０）  前記閾値取得部は、シーケンスパラメータセットに格納されている前記閾値を取得する
前記（１７）乃至（１９）に記載の画像処理装置。
（２１）  画像処理装置の画像処理方法であって、
低減部が、画像の動き予測において、処理対象である前記画像の当該領域の動きベクトルの予測の際に参照される、当該領域の周辺領域の動きベクトルの情報量を低減させ、
記憶部が、情報量が低減された前記動きベクトルを記憶する
画像処理方法。
【符号の説明】
【０４０３】
１００  画像符号化装置，  １１５  動き予測・補償部，  １２１  動きベクトル符号化部，  １２２  動きベクトル量子化部，  １２３  動きベクトルバッファ，  １２４  動きベクトル逆量子化部，  １４１  予測動きベクトル生成部，  ２００  画像復号装置，  ２１２  動き予測・補償部，  ２２１  動きベクトル復号部，  ２２２  動きベクトル量子化部，  ２２３  動きベクトルバッファ，  ２２４  動きベクトル逆量子化部，  ２３１  差分動き情報バッファ，  ２３２  予測動き情報バッファ，  ２３３  閾値バッファ，  ２３４  動き情報再構築部，  ２３５  動き補償部，  ２４１  予測動きベクトル再構築部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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