(57)【要約】【課題】符号化効率を向上させることができるようにする。【解決手段】画像を符号化する際に用いられた予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定する設定部と、前記設定部により設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを逆量子化する逆量子化部とを備える。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１１
2013005298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を符号化する際に用いられた予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定する設定部と、
前記設定部により設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを逆量子化する逆量子化部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記設定部は、イントラ予測の予測方向に応じて前記量子化行列を設定する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記イントラ予測の所定の予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した基本量子化行列を取得する基本量子化行列取得部をさらに備え、
前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された前記基本量子化行列を補正することにより、前記量子化行列を設定する
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記基本量子化行列取得部は、互いに異なる予測方向に対応する複数の基本量子化行列を取得し、
前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された複数の前記基本量子化行列の一部または全部を、予測方向に応じた値のパラメータを用いて混合することにより、前記量子化行列を設定する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記設定部は、複数の前記基本量子化行列を、前記パラメータを用いて重み付けする重み付け加算することにより、前記量子化行列を設定する
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記パラメータは、前記予測方向に応じた前記基本量子化行列の混合比を、x/2nを用いて近似した値である
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記基本量子化行列取得部は、１つの基本量子化行列を取得し、
前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された１つの前記基本量子化行列と、その転置行列とを、予測方向に応じた値のパラメータを用いて混合することにより、前記量子化行列を設定する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記基本量子化行列取得部は、当該領域の大きさに応じた数の基本量子化行列を取得する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記基本量子化行列取得部は、当該領域がより大きいほど、より多くの数の基本量子化行列を取得する
請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記設定部は、当該領域の予測モードが直流モードの場合、若しくは、インター予測モードの場合、互いに直交する予測方向に対応する２つの前記基本量子化行列を１対１で混合することにより、前記量子化行列を設定する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により前記基本量子化行列が取得されない場合、予め定められた量子化行列初期値を前記量子化行列に設定する
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記イントラ予測の各予測方向について、フラグ情報を取得するフラグ情報取得部と、
前記フラグ情報取得部により取得された前記フラグ情報が、予め定められた所定の値である場合、前記予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した量子化行列である量子化行列更新値を取得する量子化行列更新値取得部と
をさらに備え、
前記設定部は、前記量子化行列更新値取得部により取得された前記量子化行列更新値、若しくは、前記係数分布の偏りを反映していない量子化行列である量子化行列初期値を、前記量子化行列に設定する
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記設定部は、インターピクチャの場合、前記量子化行列初期値を前記量子化行列に設定する
請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記設定部は、インターピクチャの場合、直前のイントラピクチャにおいて用いられた前記量子化行列更新値を前記量子化行列に設定する
請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
画像が符号化された符号化データを復号する復号部をさらに備え、
前記設定部は、前記復号部により前記符号化データが復号されて得られた当該領域の予測モードを示す情報に基づいて、前記量子化行列を設定する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
画像処理装置の画像処理方法であって、
設定部が、画像を符号化する際に用いられた予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定し、
逆量子化部が、設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを逆量子化する
画像処理方法。
【請求項１７】
符号化する画像に対して行われる予測処理の予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを量子化する際に用いられる量子化行列を設定する設定部と、
前記設定部により設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを量子化する量子化部と
を備える画像処理装置。
【請求項１８】
前記画像に対して行われるイントラ予測の所定の予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した基本量子化行列を設定する基本量子化行列設定部をさらに備え、
前記設定部は、前記基本量子化行列設定部により設定された前記基本量子化行列を補正することにより、前記量子化行列を設定する
請求項１７に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
前記イントラ予測の各予測方向について、フラグ情報を設定するフラグ情報設定部と、
前記フラグ情報設定部により設定された前記フラグ情報が、予め定められた所定の値である場合、前記予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した量子化行列である量子化行列更新値を設定する量子化行列更新値設定部と
をさらに備え、
前記設定部は、前記量子化行列更新値設定部により設定された前記量子化行列更新値、若しくは、前記係数分布の偏りを反映していない量子化行列である量子化行列初期値を、前記量子化行列に設定する
請求項１７に記載の画像処理装置。
【請求項２０】
画像処理装置の画像処理方法であって、
設定部が、符号化する画像に対して行われる予測処理の予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを量子化する際に用いられる量子化行列を設定し、
量子化部が、設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを量子化する
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、符号化効率を向上させ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た。
【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として行われた。
【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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、直交変換を行う前の、予測による残差は、イントラ予測の場合、その予測方向に応じて異なるが、量子化行列を用いた符号化処理においては、かかる残差の偏りを考慮した符号化がなされておらず、十分な符号化効率を達成できない恐れがあった。
【００１２】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、符号化効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の一側面は、画像を符号化する際に用いられた予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定する設定部と、前記設定部により設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを逆量子化する逆量子化部とを備える画像処理装置である。
【００１４】
前記設定部は、イントラ予測の予測方向に応じて前記量子化行列を設定することができる。
【００１５】
前記イントラ予測の所定の予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した基本量子化行列を取得する基本量子化行列取得部をさらに備え、前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された前記基本量子化行列を補正することにより、前記量子化行列を設定することができる。
【００１６】
前記基本量子化行列取得部は、互いに異なる予測方向に対応する複数の基本量子化行列を取得し、前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された複数の前記基本量子化行列の一部または全部を、予測方向に応じた値のパラメータを用いて混合することにより、前記量子化行列を設定することができる。
【００１７】
前記設定部は、複数の前記基本量子化行列を、前記パラメータを用いて重み付けする重み付け加算することにより、前記量子化行列を設定することができる。
【００１８】
前記パラメータは、前記予測方向に応じた前記基本量子化行列の混合比を、x/2nを用いて近似した値であるようにすることができる。
【００１９】
前記基本量子化行列取得部は、１つの基本量子化行列を取得し、前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された１つの前記基本量子化行列と、その転置行列とを、予測方向に応じた値のパラメータを用いて混合することにより、前記量子化行列を設定することができる。
【００２０】
前記基本量子化行列取得部は、当該領域の大きさに応じた数の基本量子化行列を取得することができる。
【００２１】
前記基本量子化行列取得部は、当該領域がより大きいほど、より多くの数の基本量子化行列を取得することができる。
【００２２】
前記設定部は、当該領域の予測モードが直流モードの場合、若しくは、インター予測モードの場合、互いに直交する予測方向に対応する２つの前記基本量子化行列を１対１で混合することにより、前記量子化行列を設定することができる。
【００２３】
前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により前記基本量子化行列が取得されない場合、予め定められた量子化行列初期値を前記量子化行列に設定することができる。
【００２４】
前記イントラ予測の各予測方向について、フラグ情報を取得するフラグ情報取得部と、前記フラグ情報取得部により取得された前記フラグ情報が、予め定められた所定の値である場合、前記予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した量子化行列である量子化行列更新値を取得する量子化行列更新値取得部とをさらに備え、前記設定部は、前記量子化行列更新値取得部により取得された前記量子化行列更新値、若しくは、前記係数分布の偏りを反映していない量子化行列である量子化行列初期値を、前記量子化行列に設定することができる。
【００２５】
前記設定部は、インターピクチャの場合、前記量子化行列初期値を前記量子化行列に設定することができる。
【００２６】
前記設定部は、インターピクチャの場合、直前のイントラピクチャにおいて用いられた前記量子化行列更新値を前記量子化行列に設定することができる。
【００２７】
画像が符号化された符号化データを復号する復号部をさらに備え、前記設定部は、前記復号部により前記符号化データが復号されて得られた当該領域の予測モードを示す情報に基づいて、前記量子化行列を設定することができる。
【００２８】
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、設定部が、画像を符号化する際に用いられた予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定し、逆量子化部が、設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを逆量子化する画像処理方法である。
【００２９】
本開示の他の側面は、符号化する画像に対して行われる予測処理の予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを量子化する際に用いられる量子化行列を設定する設定部と、前記設定部により設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを量子化する量子化部とを備える画像処理装置である。
【００３０】
前記画像に対して行われるイントラ予測の所定の予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した基本量子化行列を設定する基本量子化行列設定部をさらに備え、前記設定部は、前記基本量子化行列設定部により設定された前記基本量子化行列を補正することにより、前記量子化行列を設定することができる。
【００３１】
前記イントラ予測の各予測方向について、フラグ情報を設定するフラグ情報設定部と、前記フラグ情報設定部により設定された前記フラグ情報が、予め定められた所定の値である場合、前記予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した量子化行列である量子化行列更新値を設定する量子化行列更新値設定部とをさらに備え、前記設定部は、前記量子化行列更新値設定部により設定された前記量子化行列更新値、若しくは、前記係数分布の偏りを反映していない量子化行列である量子化行列初期値を、前記量子化行列に設定することができる。
【００３２】
本開示の他の側面は、また、画像処理装置の画像処理方法であって、設定部が、符号化する画像に対して行われる予測処理の予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを量子化する際に用いられる量子化行列を設定し、量子化部が、設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを量子化する画像処理方法である。
【００３３】
本開示の一側面においては、画像を符号化する際に用いられた予測モードに応じて、画像の変換係数データを逆量子化する際に用いられる量子化行列が設定され、その設定された量子化行列を用いて、変換係数データが逆量子化される。
【００３４】
本開示の他の側面においては、符号化する画像に対して行われる予測処理の予測モードに応じて、画像の変換係数データを量子化する際に用いられる量子化行列が設定され、その設定された量子化行列を用いて、変換係数データが量子化される。
【発明の効果】
【００３５】
本開示によれば、画像を処理することができる。特に、符号化効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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】シンタックスの例を示す図である。
【図３】コーディングユニットの構成例を説明する図である。
【図４】Angular Prediction イントラ予測方式の例を説明する図である。
【図５】Arbitrary Directional Intra イントラ予測方式の例を説明する図である。
【図６】量子化行列符号化部の主な構成例を示すブロック図である。
【図７】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８】量子化行列準備処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図９】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１０】画像復号装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図１１】量子化行列復号部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１２】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１３】逆量子化準備処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１４】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１５】量子化行列符号化部の他の構成例を示すブロック図である。
【図１６】量子化行列準備処理の流れの、他の例を説明するフローチャートである。
【図１７】量子化行列復号部の他の構成例を示すブロック図である。
【図１８】逆量子化準備処理の流れの、他の例を説明するフローチャートである。
【図１９】係数の値の例を示す図である。
【図２０】イントラ予測モードの処理順の例を説明する図である。
【図２１】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２２】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２３】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２４】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２５】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】
【００３７】
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（量子化行列の他の例）
４．第４の実施の形態（コンピュータ）
５．第５の実施の形態（テレビジョン受像機）
６．第６の実施の形態（携帯電話機）
７．第７の実施の形態（記録再生装置）
８．第８の実施の形態（撮像装置）
【００３８】
＜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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
画像符号化装置１００は、さらに、量子化行列符号化部１２１を有する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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）。
【００４８】
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、量子化行列符号化部１２１から量子化行列に関する情報を取得する。
【００４９】
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）。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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
量子化行列符号化部１２１は、イントラ予測部１１４からイントラ予測モードに関する情報を取得する。また、量子化行列符号化部１２１は、動き予測・補償部１１５からインター予測モードに関する情報を取得する。量子化行列符号化部１２１は、最適なモードとして採用された予測モードに応じて、量子化部１０５の量子化処理や、逆量子化部１０８の逆量子化処理において利用される量子化行列を設定する。
【００７０】
量子化行列符号化部１２１は、選択した量子化行列を量子化部１０５や逆量子化部１０８に供給する。量子化部１０５は、量子化行列符号化部１２１から供給された量子化行列を用いて、上述した量子化を行う。また、逆量子化部１０８は、量子化行列符号化部１２１から供給された量子化行列を用いて、上述した逆量子化を行う。
【００７１】
なお、量子化行列符号化部１２１は、量子化行列に関する情報を、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。
【００７２】
［量子化行列］
ところで、AVC符号化方式においては、ハイプロファイル（High Profile）以上のプロファイル（Profile）において、量子化行列（Scaling List）を用いることが可能である。AVC符号化方式において規定されている、量子化行列について説明する。
【００７３】
ハイプロファイル（High Profile）以上のプロファイルにおいては、直交変換係数の成分毎の量子化処理に重みをつけて処理することが可能である。８×８直交変換ブロックのみならず、４×４直交変換ブロックにおいても、量子化行列（Scaling List）を用いることが可能であり、デフォルト値として以下の行列が定義されている。
【００７４】
例えば、イントラ４×４の場合には、デフォルト値として以下の行列が定義されている。
【数１】
2013005298.tif 000003
【００７５】
また、例えば、インター４×４の場合には、デフォルト値として以下の行列が定義されている。
【数２】
2013005298.tif 000004
【００７６】
さらに、例えば、イントラ８×８の場合には、デフォルト値として以下の行列が定義されている。
【数３】
2013005298.tif 000005
【００７７】
また、例えば、インター８×８の場合には、デフォルト値として以下の行列が定義されている。
【数４】
2013005298.tif 000006
【００７８】
なお、上述の値に限らず、ユーザが、シーケンスパラメータセット若しくはピクチャパラメータセットにおいて任意の値を指定することが可能である。
【００７９】
なお、イントラ、インターの場合、共に、４×４行列として以下の行列が用いられる場合、量子化行列が用いられない場合と同等の処理を行うことになる。
【数５】
2013005298.tif 000007
【００８０】
同様に、イントラ、インターの場合、共に、８×８行列として以下の行列が用いられる場合、量子化行列が用いられない場合と同等の処理を行うことになる。
【数６】
2013005298.tif 000008
【００８１】
量子化行列は、画像圧縮情報内において、例えば図２に示されるようなシンタクスにより伝送される。
【００８２】
ここで、delta_scaleは、-128から127の値を取り、直前の、scaling_list値との差分を示す。また、useDefaultScalingMatrixの値が１である時、Scaling Listの値として、初期値（Default）のものが用いられることになる。
【００８３】
ところで、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。2010年9月現在、Draftとして、"Test Model under Consideration",JCTVC-B205（以下において、非特許文献３と称する）が発行されている。
【００８４】
［コーディングユニット］
以下では、まず、HEVC符号化方式において定められている、コーディングユニット（Coding Unit）について説明する。
【００８５】
Coding Unit（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。
【００８６】
特に、最大の大きさを持つCUを、LCU（Largest Coding Unit）と呼び、また、最小の大きさを持つCUをSCU（Smallest Coding Unit）と称する。例えば画像圧縮情報に含まれるシーケンスパラメータセットにおいて、これらの領域のサイズが指定されることになるが、それぞれ、正方形で、２の冪乗で表される大きさに限定される。
【００８７】
図３に、HEVCで定義されているコーディングユニット（Coding Unit）の例を示す。図３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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
［HEVCイントラ予測方式］
次に、HEVCにおいて定められているイントラ予測方式について説明する。
【００９１】
HEVCにおいては、イントラ予測のためのPUの単位は、４×４、８×８、１６×１６、３２×３２若しくは６４×６４である。
【００９２】
４×４の大きさに関しては、AVCと同様のイントラ予測処理が行われる。
【００９３】
８×８の大きさに関しては、後述する、Angular Predictionと呼ばれる方式に基づいてイントラ予測処理が行われる。
【００９４】
１６×１６及び３２×３２及び６４×６４の大きさに関しては、後述するArbitrary Directional Intra（ADI）と呼ばれる方式に基づいて、イントラ予測処理が行われる。
【００９５】
更に、イントラ予測を行うに先立ち、符号化効率を向上させる場合には、係数（1,2,1）によるローパスフィルタ処理が、周辺画素値に施される。施す・施さないに関する情報が、それぞれのPU毎に、画像圧縮情報中に伝送されることになる。
【００９６】
以下では、HEVC符号化方式において規定されている、Angular Predictionイントラ予測方式について述べる。
【００９７】
［Angular Predictionイントラ予測方式］
図４に、Angular Predictionイントラ予測方式を説明するための図を示す。
【００９８】
すなわち、Angular Predictionにおいては、図４Ａに示されるような角度のイントラ予測処理を行うことが可能である。
【００９９】
また、図４Ａのような角度のイントラ予測を行うためには、図４Ｂに示されるように、周辺画素の間の画素値を用いる必要が生じるが、このため、Angular Predictionにおいては、１／８画素精度の線形内挿処理を行うことが可能となっている。
【０１００】
［Arbitrary Directional Intra（ADI）イントラ予測方式］
次に、HEVC符号化方式において規定されている、Arbitrary Directional Intra（ADI）イントラ予測方式について述べる。
【０１０１】
図５に、Arbitrary Directional Intra（ADI）イントラ予測方式を説明するための図を示す。
【０１０２】
Arbitrary Directional Intra（ADI）イントラ予測方式においては、図５Ａに示されるように、左下に位置する隣接画素値も用いられる。
【０１０３】
AVC符号化方式の場合と同様に、Vertical，Horizontal，DC，Diagonal Down-Left，Diagonal Down-Right，Vertical-Right，Horizontal-Down，Vertical-Left、およびHorizontal-Upの各予測モードが定義されているが、その他のモードに関しては、図５Ｂに示されるように、（dx,dy）を符号化情報として画像圧縮情報中に伝送される。
【０１０４】
［予測方向と量子化行列の関係］
ところで、入力画像とイントラ予測された予測画像との差分画像は、イントラ予測モード（予測方向）に応じた偏りを有する。より具体的には、差分画像の各係数は、一般的に、予測方向に相関性が強くなる可能性が高く、予測方向に対して垂直方向に高周波成分が出やすい傾向がある。つまり、量子化される直交変換係数の分布（以下、係数分布とも称する）もイントラ予測モード（予測方向）に応じた偏りを有する。しかしながら、量子化処理に用いられる従来の量子化行列は、このような係数の偏りが反映されていなかった。そのため、量子化によって情報量を十分に低減させることができず、十分な符号化効率を達成することができない可能性があった。
【０１０５】
つまり、イントラ予測モード（予測方向）毎に、このような係数分布の偏りを反映させた量子化行列（そのイントラ予測モード向けの量子化行列）を設定し、その量子化行列を用いて量子化や逆量子化を行うようにするのが望ましい。
【０１０６】
ただし、量子化行列は復号側に伝送する必要があるので、その場合、例えばシーケンスパラメータセットやピクチャパラメータセット等において、全てのイントラ予測モードについて、それぞれ量子化行列を伝送することになる。
【０１０７】
しかしながら、その場合、その量子化行列によって、符号化データ（ビットストリーム）の符号化効率を低減させる可能性がある。
【０１０８】
そこで、画像符号化装置１００の量子化行列符号化部１２１は、全てのイントラ予測モード（mode）に対して、それぞれ、量子化行列の選択を制御するフラグ情報であるqm_present_flag（mode）を定義する。そして、画像符号化装置１００は、そのqm_present_flag（mode）の値が「１」であるイントラ予測モードについてのみ、そのイントラ予測モード向けに設定された量子化行列（量子化行列更新値）を選択する。
【０１０９】
量子化行列更新値は、上述したようなイントラ予測モード（予測方向）による係数分布の偏りを反映した量子化行列である。つまり、量子化行列更新値の各係数の値は、量子化によって、係数分布がその予測方向に偏りを有する直交変換係数の情報量をより低減させることができるように設定されている。
【０１１０】
したがって、画像符号化装置１００は、この量子化行列更新値を、そのイントラ予測モードの予測画像と入力画像との差分画像の直交変換係数の量子化において用いることにより、他のイントラ予測モード向けの量子化行列を用いる場合よりも、情報量を低減させ、符号化効率を向上させることができる。
【０１１１】
なお、この量子化行列更新値も、従来の量子化行列と同様に、視覚的な画質劣化を抑制するように（つまり画質劣化が目立たないように）配慮がなされていることは言うまでも無い。
【０１１２】
これに対して、画像符号化装置１００は、それ以外の予測モード（qm_present_flag（mode）の値が「０」であるイントラ予測モード等）について、予め定められた汎用の量子化行列（量子化行列初期値）を選択する。
【０１１３】
この量子化行列初期値は、イントラ予測モード（予測方向）による係数分布の偏りを反映していない、従来と同様の量子化行列である。つまり、この量子化行列初期値は、復号側においても既知であり、伝送する必要がない。なお、この量子化行列初期値は、全てのイントラ予測モード共通のものであってもよいが、これに限らず、例えばイントラ予測モード毎に異なる行列であってもよい。ただし、その場合も、各予測方向に応じた係数分布の偏りは反映されていない。
【０１１４】
したがって、この場合、画像符号化装置１００は、各イントラ予測モードのqm_present_flag（mode）と、そのqm_present_flag（mode）の値が「１」であるイントラ予測モードの量子化行列（量子化行列更新値）のみを復号側に伝送すればよいので、量子化行列の伝送による符号化効率の低減を抑制することができる。
【０１１５】
［量子化行列符号化部］
図６は、量子化行列符号化部１２１の主な構成例を示すブロック図である。図６に示されるように、量子化行列符号化部１２１は、フラグ設定部１３１、量子化行列設定部１３２、および量子化行列選択部１３３を有する。
【０１１６】
フラグ設定部１３１は、全てのイントラ予測モード（mode）に対して、それぞれ、qm_present_flag（mode）を設定する。例えば、フラグ設定部１３１は、ユーザ指示等に基づいて、qm_present_flag（mode）を設定する。
【０１１７】
このqm_present_flag（mode）の値の根拠は任意であり、ユーザ指示以外のどのような情報に基づいて設定されるようにしてもよい。ただし、フラグ設定部１３１が、ユーザ指示に従ってqm_present_flag（mode）を設定するようにすることにより、ユーザは、自身が所望するイントラ予測モードに対してのみ、量子化行列更新値を設定することができる。
【０１１８】
また、qm_present_flag（mode）の値は任意であり、このフラグがどの値の場合に、量子化行列更新値が設定されるようにしてもよい。また、qm_present_flag（mode）のビット長も任意である。ただし、qm_present_flag（mode）は、復号側に伝送するので、そのビット長はできるだけ短い方が符号化効率の点において望ましい。
【０１１９】
フラグ設定部１３１は、設定した各イントラ予測モードのqm_present_flag（mode）を量子化行列選択部１３３に供給する。また、フラグ設定部１３１は、設定した各イントラ予測モードのqm_present_flag（mode）を可逆符号化部１０６に供給し、符号化させ、復号側に伝送させる。
【０１２０】
量子化行列設定部１３２は、少なくともqm_present_flag（mode）の値が「１」のイントラ予測モードについて、それぞれ、量子化行列更新値を設定する。例えば、量子化行列設定部１３２は、ユーザ指示等に基づいて、量子化行列更新値を設定する。この量子化行列更新値の設定の根拠は任意であり、ユーザ指示以外のどのような情報に基づいて設定されるようにしてもよい。ただし、量子化行列設定部１３２が、ユーザ指示に従って量子化行列更新値を設定するようにすることにより、ユーザは、自身が所望する値の量子化行列更新値を設定することができる。
【０１２１】
量子化行列設定部１３２は、qm_present_flag（mode）の値が「１」のイントラ予測モードについてのみ、量子化行列更新値を、量子化行列選択部１３３に供給する。また、量子化行列設定部１３２は、qm_present_flag（mode）の値が「１」のイントラ予測モードについてのみ、量子化行列更新値を、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。
【０１２２】
量子化行列選択部１３３は、予め、量子化行列初期値を保持している。量子化行列選択部１３３は、各イントラ予測モードについて、フラグ設定部１３１からqm_present_flag（mode）を取得する。そして、量子化行列選択部１３３は、その値が「１」である場合、量子化行列設定部１３２が設定した量子化行列更新値を、そのイントラ予測モードの量子化行列に選択する。また、qm_present_flag（mode）の値が「０」である場合、量子化行列選択部１３３は、自身が予め保持している量子化行列初期値を、そのイントラ予測モードの量子化行列に選択する。
【０１２３】
以上のようにして、全てのイントラ予測モードについて、それぞれ、量子化行列を選択すると、量子化行列選択部１３３は、最適なモードに選択された予測モードに関する最適モード情報を取得する。つまり、量子化行列選択部１３３は、イントラ予測部１１４からイントラ予測モードを取得するか、若しくは、動き予測・補償部１１５からインター予測モードを取得する。
【０１２４】
量子化行列選択部１３３は、上述したように設定した全てのイントラ予測モードの量子化行列の中から、供給された最適モード情報により指定される予測モードに対応する量子化行列を選択し、量子化部１０５に供給し、量子化処理に利用させる。また、量子化行列選択部１３３は、選択した量子化行列を逆量子化部１０８に供給し、逆量子化処理に利用させる。
【０１２５】
このようにすることにより、画像符号化装置１００は、量子化処理において情報量をより低減させることができる。したがって、画像符号化装置１００は、符号化効率を向上させることができる。また、画像符号化装置１００は、量子化行列の伝送による符号化効率の低減を抑制することができる。
【０１２６】
例えば、画像符号化装置１００は、使用頻度の多いイントラ予測モードについてのみ量子化行列更新値を設定するようにしたり、量子化行列更新値を適用することによる効果がより大きいイントラ予測モードについてのみ量子化行列更新値を設定するようにしたりすることができる。このように、画像符号化装置１００は、qm_present_flag（mode）の設定によって、容易に、任意のイントラ予測モードに対してのみ量子化行列更新値を設定することができる。また、画像符号化装置１００は、その量子化行列更新値を自由に設定することができるので、容易に、より適切な値にすることができる。
【０１２７】
なお、例えば、最適なモードが、イントラ予測の直流（DC）モードの場合、残差に予測方向による偏りが生じないので、量子化行列選択部１３３は、qm_present_flag（mode）の値に関わらず、量子化行列初期値を適用するようにしてもよい。
【０１２８】
また、例えば、最適なモードがインター予測モードの場合、予測方向が特定できないので、量子化行列選択部１３３は、qm_present_flag（mode）の値に関わらず、量子化行列初期値を適用するようにしてもよい。
【０１２９】
［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７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。
【０１３０】
ステップＳ１０１において、量子化行列符号化部１２１は、各イントラ予測モードに対して量子化行列を用意する量子化行列準備処理を行う。
【０１３１】
ステップＳ１０２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Ｓ１０３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。
【０１３２】
ステップＳ１０４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Ｓ１０５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Ｓ１０６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。
【０１３３】
ステップＳ１０７において、演算部１０３は、ステップＳ１０３の処理により並び替えられた画像と、ステップＳ１０６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。
【０１３４】
ステップＳ１０８において、直交変換部１０４は、ステップＳ１０７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Ｓ１０９において、量子化部１０５は、ステップＳ１０１の処理により準備された量子化行列を用いて、ステップＳ１０８の処理により得られた直交変換係数を量子化する。
【０１３５】
ステップＳ１０９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Ｓ１１０において、逆量子化部１０８は、ステップＳ１０９の量子化処理において用いられた量子化行列を用いて、その量子化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）を逆量子化する。ステップＳ１１１において、逆直交変換部１０９は、ステップＳ１１０の逆量子化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。
【０１３６】
ステップＳ１１２において、演算部１１０は、ステップＳ１０６において選択された予測画像を、ステップＳ１１１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Ｓ１１３において、ループフィルタ１１１は、ステップＳ１１２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。
【０１３７】
ステップＳ１１４において、フレームメモリ１１２は、ステップＳ１１３の処理により生成された復号画像、若しくは、ステップＳ１１２の処理により生成された再構成画像を記憶する。
【０１３８】
ステップＳ１１５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。
【０１３９】
ステップＳ１１６において、蓄積バッファ１０７は、ステップＳ１１５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。
【０１４０】
ステップＳ１１７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。
【０１４１】
ステップＳ１１７の処理が終了すると、符号化処理が終了される。
【０１４２】
［量子化準備処理の流れ］
次に、図８のフローチャートを参照して、図７のステップＳ１０１において実行される量子化行列準備処理の流れの例を説明する。
【０１４３】
量子化行列準備処理が開始されると、ステップＳ１３１において、量子化行列選択部１３３は、フラグ設定部１３１において設定されたqm_present_flag（mode）を取得する。ステップＳ１３２において、量子化行列選択部１３３は、ステップＳ１３１において取得したqm_present_flag（mode）の値が「１」であるか否かを判定する。
【０１４４】
qm_present_flag（mode）の値が「１」であると判定された場合、量子化行列選択部１３３は、処理をステップＳ１３３に進める。ステップＳ１３３において、量子化行列選択部１３３は、量子化行列設定部１３２において設定された量子化行列更新値を、当該イントラ予測モード向けの量子化行列として設定（選択）する。
【０１４５】
ステップＳ１３３の処理が終了すると、量子化行列選択部１３３は、処理をステップＳ１３５に進める。
【０１４６】
また、ステップＳ１３２において、qm_present_flag（mode）の値が「０」であると判定された場合、量子化行列選択部１３３は、処理をステップＳ１３４に進める。ステップＳ１３４において、量子化行列選択部１３３は、量子化行列初期値を、当該イントラ予測モード向けの量子化行列として設定（選択）する。
【０１４７】
ステップＳ１３４の処理が終了すると、量子化行列選択部１３３は、処理をステップＳ１３５に進める。
【０１４８】
ステップＳ１３５において、量子化行列選択部１３３は、全てのイントラ予測モードの量子化行列を設定したか否かを判定し、未処理のイントラ予測モードが存在すると判定した場合、処理をステップＳ１３１に戻し、それ以降の処理を繰り返す。また、ステップＳ１３５において、全てのイントラ予測モードの量子化行列を設定したと判定された場合、量子化行列選択部１３３は、量子化行列準備処理を終了し、処理を図７に戻す。
【０１４９】
［量子化処理の流れ］
次に、図９のフローチャートを参照して、図７のステップＳ１０９において実行される量子化処理の流れの例を説明する。
【０１５０】
量子化処理が開始されると、ステップＳ１５１において、量子化行列選択部１３３は、最適モード情報（イントラ予測モード若しくはインター予測モードを示す情報）に基づいて、最適な予測モードに対応する量子化行列（すなわち、量子化行列準備処理において設定した量子化行列）を選択する。量子化行列選択部１３３は、選択した量子化行列を量子化部１０５に供給する。
【０１５１】
ステップＳ１５２において、量子化部１０５は、ステップＳ１５１において選択された量子化行列で直交変換係数を量子化する。
【０１５２】
ステップＳ１５３において、量子化行列選択部１３３は、ステップＳ１５１において選択された量子化行列を、逆量子化部１０８に供給し、その量子化行列を逆量子化処理に利用させる。
【０１５３】
ステップＳ１５３の処理が終了すると、量子化行列選択部１３３は、量子化処理を終了し、処理を図７に戻す。
【０１５４】
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、量子化処理によって情報量をより低減させることができ、符号化効率を向上させることができる。また、画像符号化装置１００は、量子化行列の伝送による符号化効率の低減を抑制することができる。
【０１５５】
＜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１０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。
【０１５６】
図１０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。
【０１５７】
図１０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。
【０１５８】
さらに、画像復号装置２００は、量子化行列復号部２２１を有する。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。つまり、可逆復号部２０２は、伝送されてきた符号化データにおいて採用された予測モードが、イントラ予測であるか、インター予測であるかを判定する。
【０１６１】
可逆復号部２０２は、その判定結果に基づいて、その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。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、可逆復号部２０２は、符号化側から供給された、その選択されたイントラ予測モードに関する情報であるイントラ予測情報をイントラ予測部２１１に供給する。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、可逆復号部２０２は、符号化側から供給された、その選択されたインター予測モードに関する情報であるインター予測情報を動き予測・補償部２１２に供給する。
【０１６２】
さらに、可逆復号部２０２は、その予測モードに関する情報（予測モード情報）を量子化行列復号部２２１に供給する。また、可逆復号部２０２は、例えばシーケンスパラメータセット（SPS）やピクチャパラメータセット（PPS）等に含まれる、符号化側から伝送された量子化行列に関する情報を抽出し、量子化行列復号部２２１に供給する。
【０１６３】
逆量子化部２０３は、量子化行列復号部２２１から供給される量子化行列を用いて、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逆量子化する。つまり、逆量子化部２０３は、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を行う。逆量子化部２０３は、その逆量子化により得られた係数データを逆直交変換部２０４に供給する。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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、選択部２１０を介してイントラ予測部２１１や動き予測・補償部２１２に供給する。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
イントラ予測部２１１若しくは動き予測・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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
量子化行列復号部２２１は、可逆復号部２０２から供給される予測モード情報と量子化行列に関する情報を取得する。この予測モード情報や量子化行列に関する情報は、符号化側から伝送されたものである。量子化行列復号部２２１は、量子化行列に関する情報を用いて、各予測モードについて量子化行列を設定する。また、量子化行列復号部２２１は、その中から、予測モード情報に示される予測モードに応じた量子化行列を選択し、逆量子化部２０３に供給する。
【０１７７】
［量子化行列復号部］
図１１は、量子化行列復号部２２１の主な構成例を示すブロック図である。図１１に示されるように、量子化行列復号部２２１は、フラグ取得部２３１、量子化行列取得部２３２、量子化行列選択部２３３、および予測モード情報取得部２３４を有する。
【０１７８】
上述したように、量子化行列復号部２２１は、符号化側（量子化行列符号化部１２１）から供給される量子化行列に関する情報（例えばqm_present_flag（mode）や量子化行列更新値等）に基づいて、量子化行列符号化部１２１と同様に、全てのイントラ予測モードに対して、それぞれ、量子化行列を設定する。そして、量子化行列復号部２２１は、逆量子化するデータの予測モードに応じて量子化行列を選択し、逆量子化部２０３に供給する。
【０１７９】
フラグ取得部２３１は、可逆復号部２０２において抽出されるqm_present_flag（mode）を取得する。フラグ取得部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qm_present_flag（mode）を量子化行列取得部２３２に供給する。
【０１８０】
量子化行列取得部２３２は、フラグ取得部２３１から供給されるqm_present_flag（mode）を取得する。そのqm_present_flag（mode）の値が「１」である場合、量子化行列取得部２３２は、その予測モードについて、可逆復号部２０２において抽出される量子化行列更新値を取得する。量子化行列取得部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、その量子化行列更新値とqm_present_flag（mode）を量子化行列選択部２３３に供給する。
【０１８１】
量子化行列選択部２３３は、予め量子化行列初期値を有している。この量子化行列初期値は、符号化側（量子化行列選択部１３３）が保持しているものと同じ行列である。
【０１８２】
また、量子化行列選択部２３３は、量子化行列取得部２３２から供給される量子化行列更新値とqm_present_flag（mode）を取得する。量子化行列選択部２３３は、これらの情報を用いて、全てのイントラ予測モードについて、それぞれ、量子化行列を設定する。
【０１８３】
例えば、qm_present_flag（mode）の値が「１」のイントラ予測モードについて、量子化行列選択部２３３は、量子化行列更新値をその予測モードの量子化行列として設定する。また、例えば、qm_present_flag（mode）の値が「０」のイントラ予測モードについて、量子化行列選択部２３３は、量子化行列初期値をその予測モードの量子化行列として設定する。なお、イントラ予測の直流（DC）モードやインター予測モードの場合、量子化行列選択部２３３は、qm_present_flag（mode）の値に関わらず、量子化行列初期値を適用するようにしてもよい。
【０１８４】
このようにすることにより、量子化行列復号部２２１は、量子化行列符号化部１２１と同様の量子化行列を、全てのイントラ予測モードに、それぞれ、設定することができる。
【０１８５】
予測モード情報取得部２３４は、可逆復号部２０２から、処理対象である当該領域の予測モードに関する予測モード情報を取得する。予測モード情報取得部２３４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、その予測モード情報が示す当該領域の予測モードを量子化行列選択部２３３に通知する。
【０１８６】
量子化行列選択部２３３は、以上のように設定した全てのイントラ予測モードの量子化行列の中から、その予測モードに対応する量子化行列を選択し、逆量子化部２０３に供給する。すなわち、量子化行列選択部２３３は、逆量子化される当該領域の予測モードに応じて量子化行列を選択し、それを逆量子化部２０３に供給する。
【０１８７】
このようにすることにより、量子化行列復号部２２１は、量子化行列符号化部１２１と同様の量子化行列を選択し、逆量子化処理においてその量子化行列を利用させることができる。つまり、逆量子化部２０３は、この量子化行列復号部２２１が選択した量子化行列を用いることにより、量子化部１０５に対応する方法で逆量子化を行うことができる。
【０１８８】
したがって、画像復号装置２００は、画像符号化装置１００により符号化された符号化データを正しく復号することができるので、符号化効率の向上を実現することができる。
【０１８９】
［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１２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。
【０１９０】
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、予測モード情報や量子化行列に関する情報等、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。
【０１９１】
ステップＳ２０３において、量子化行列復号部２２１は、ステップＳ２０２の処理により得られた予測モード情報や量子化行列に関する情報等を用いた逆量子化準備処理を行い、全てのイントラ予測モードについて、それぞれ、量子化行列を設定する。
【０１９２】
ステップＳ２０４において、量子化行列復号部２２１は、ステップＳ２０３の処理において準備された各イントラ予測モードの量子化行列の中から、当該領域の予測モードの量子化行列を選択する。逆量子化部２０３は、その量子化行列を用いて、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。
【０１９３】
ステップＳ２０５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。
【０１９４】
ステップＳ２０６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Ｓ２０７において、演算部２０５は、ステップＳ２０５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Ｓ２０６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。
【０１９５】
ステップＳ２０８において、ループフィルタ２０６は、ステップＳ２０７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。
【０１９６】
ステップＳ２０９において、画面並べ替えバッファ２０７は、ステップＳ２０８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。
【０１９７】
ステップＳ２１０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。
【０１９８】
ステップＳ２１１において、フレームメモリ２０９は、ステップＳ２０８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。
【０１９９】
ステップＳ２１１の処理が終了すると、復号処理が終了される。
【０２００】
［逆量子化準備処理の流れ］
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１２のステップＳ２０３において実行される逆量子化準備処理の流れの例を説明する。
【０２０１】
逆量子化準備処理が開始されると、フラグ取得部２３１は、ステップＳ２３１において、ステップＳ２０２の処理により抽出されたqm_present_flag（mode）を取得する。ステップＳ２３２において、量子化行列取得部２３２は、そのqm_present_flag（mode）の値が「１」であるか否かを判定する。qm_present_flag（mode）の値が「１」であると判定した場合、量子化行列取得部２３２は、処理をステップＳ２３３に進める。
【０２０２】
qm_present_flag（mode）の値が「１」の場合、量子化行列更新値も符号化側から供給される。したがって、ステップＳ２３３において、量子化行列取得部２３２は、ステップＳ２０２の処理により抽出された量子化行列更新値を取得する。
【０２０３】
ステップＳ２３４において、量子化行列選択部２３３は、当該イントラ予測モード用の量子化行列として、ステップＳ２３３において取得された量子化行列更新値を設定する。ステップＳ２３４の処理が終了すると、量子化行列選択部２３３は、処理をステップＳ２３６に進める。
【０２０４】
また、ステップＳ２３２において、qm_present_flag（mode）の値が「０」であると判定された場合、量子化行列取得部２３２は、処理をステップＳ２３５に進める。
【０２０５】
ステップＳ２３５において、量子化行列選択部２３３は、当該イントラ予測モード用の量子化行列として、自身が保持する量子化行列初期値を設定する。ステップＳ２３５の処理が終了すると、量子化行列選択部２３３は、処理をステップＳ２３６に進める。
【０２０６】
ステップＳ２３６において、量子化行列選択部２３３は、全てのイントラ予測モードについて、それぞれ、量子化行列を設定したか否かを判定する。量子化行列をまだ設定してないイントラ予測モードが存在すると判定した場合、量子化行列選択部２３３は、処理をステップＳ２３１に戻し、それ以降の処理を実行させる。また、ステップＳ２３６において、全てのイントラ予測モードについて、それぞれ、量子化行列を設定したと判定された場合、量子化行列選択部２３３は、逆量子化準備処理を終了し、処理を図１２に戻す。
【０２０７】
［逆量子化処理］
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１２のステップＳ２０４において実行される逆量子化処理の流れの例を説明する。
【０２０８】
逆量子化処理が開始されると、予測モード情報取得部２３４は、ステップＳ２５１において、ステップＳ２０２の処理により抽出された、逆量子化の処理対象である当該領域の予測モード情報を取得する。ステップＳ２５２において、量子化行列選択部２３３は、ステップＳ２５１において取得された予測モード情報が示す当該領域の予測モードに応じた量子化行列を、上述した逆量子化準備処理により設定された各イントラ予測モードの量子化行列（量子化行列初期値または量子化行列更新値）の中から選択する。
【０２０９】
ステップＳ２５３において、逆量子化部２０３は、ステップＳ２５２の処理により選択された量子化行列を用いて、ステップＳ２０２の処理により得られた、当該領域の直交変換係数を逆量子化する。
【０２１０】
ステップＳ２５３の処理が終了すると、逆量子化部２０３は、逆量子化処理を終了し、処理を図１２に戻す。
【０２１１】
以上のように各処理を実行することにより、逆量子化部２０３は、符号化側から供給された情報に基づいて選択された量子化行列を用いて、量子化部１０５に対応する方法で逆量子化を行うことができる。したがって、画像復号装置２００は、画像符号化装置１００により符号化された符号化データを正しく復号することができるので、符号化効率の向上を実現することができる。
【０２１２】
なお、以上の技術は、イントラピクチャのみに行っても良いし、イントラ・インターピクチャの両方に行っても良い。また、インターピクチャにおけるイントラブロックには、予測モードによらず量子化行列初期値を用いるようにしても良い。若しくは、インターピクチャにおけるイントラブロックには、直前のイントラピクチャにおいて定義された量子化行列更新値を用いるようにしても良い。
【０２１３】
＜３．第３の実施の形態＞
［量子化行列の他の例］
なお、各イントラ予測モードの量子化行列は、上述した以外の方法で生成するようにしてもよい。例えば、イントラ予測の一部の予測モード（予測方向）に対して、その予測方向による係数分布偏りを反映させた量子化行列を基本量子化行列として設定し、その他の予測モード（予測方向）用の量子化行列は、その基本量子化行列を、予測方向に応じて補正することによって生成するようにしてもよい。
【０２１４】
つまり、基本量子化行列は、量子化行列更新値と同様の量子化行列であり、その各係数の値は、量子化によって、係数分布がその予測方向に偏りを有する直交変換係数の情報量をより低減させることができるように設定されている。
【０２１５】
したがって、画像符号化装置１００は、この基本量子化行列を、そのイントラ予測モードの予測画像と入力画像との差分画像の直交変換係数の量子化において用いることにより、他のイントラ予測モード向けの量子化行列を用いる場合よりも、情報量を低減させ、符号化効率を向上させることができる。
【０２１６】
なお、この基本量子化行列も、従来の量子化行列と同様に、視覚的な画質劣化を抑制するように（つまり画質劣化が目立たないように）配慮がなされていることは言うまでも無い。
【０２１７】
そして、この基本量子化行列が対応する予測方向以外の予測方向については、所定のパラメータを用いて、この基本量子化行列を補正することにより対応させる。
【０２１８】
この場合、基本量子化行列のみを復号側に伝送すればよいので、符号化効率をより向上させることができる。
【０２１９】
［量子化行列符号化部］
図１５は、この場合の量子化行列符号化部の主な構成例を示すブロック図である。図１５に示されるように、量子化行列符号化部１２１は、基本量子化行列設定部３１１および量子化行列生成部３１２を有する。
【０２２０】
基本量子化行列設定部３１１は、例えばユーザ指示等に基づいて基本量子化行列を設定する。例えば、基本量子化行列設定部３１１は、垂直方向予測（vertical prediction）並びに水平方向予測（horizontal prediction）に対して基本量子化行列（基本量子化行列[Qv]および[Qh]）を設定する。
【０２２１】
基本量子化行列[Qv]は、垂直方向の予測による係数分布の偏りを反映させた量子化行列であり、垂直方向予測された予測画像と入力画像の差分画像の直交変換係数を量子化するのに用いて好適な値を有する。基本量子化行列[Qh]は、水平方向の予測による係数分布の偏りを反映させた量子化行列であり、水平方向予測された予測画像と入力画像の差分画像の直交変換係数を量子化するのに用いて好適な値を有する。
【０２２２】
なお、以下においては、説明の便宜上、この基本量子化行列[Qv]および[Qh]が設定されるものとする。この場合、垂直方向および水平方向以外の予測方向については、この基本量子化行列[Qv]および[Qh]を用いて補間される。
【０２２３】
基本量子化行列設定部３１１は、この基本量子化行列[Qv]および[Qh]を量子化行列生成部３１２に供給する。
【０２２４】
また、基本量子化行列設定部３１１は、この基本量子化行列[Qv]および[Qh]を可逆符号化部１０６にも供給する。可逆符号化部１０６は、この基本量子化行列[Qv]および[Qh]を符号化し、例えばシーケンスパラメータセット（SPS）やピクチャパラメータセット（PPS）等に含めて、復号側に伝送する。
【０２２５】
量子化行列生成部３１２は、基本量子化行列設定部３１１から供給される基本量子化行列[Qv]および[Qh]を取得する。また、量子化行列生成部３１２は、基本量子化行列のイントラ予測モード（予測方向）以外の各イントラ予測モード（各予測方向）について、基本量子化行列[Qv]および[Qh]の混合比を示すパラメータαおよびβを、予め記憶している。
【０２２６】
このパラメータαおよびβの値は、予測方向毎に設定され、各予測方向に依存する値を持つ。量子化行列生成部３１２は、基本量子化行列[Qv]および[Qh]を、例えば、以下の式（１）のように、このパラメータαおよびβを用いて重み付け加算（混合）し、各予測方向向けの量子化行列を生成する。
【０２２７】
[Q(mode)]＝α×[Qv]＋β×[Qh]  ・・・（１）
【０２２８】
つまり、量子化行列生成部３１２は、パラメータαおよびβに従った比率で、基本量子化行列[Qv]および[Qh]を混合させることにより、他の予測方向に対する量子化行列を補間（生成）する。つまり、基本量子化行列が反映する係数分布の偏りの方向が変更される。なお、量子化行列生成部３１２が、このような各予測方向のパラメータαおよびβを記憶しておらず、適宜、演算により算出するようにしてもよい。
【０２２９】
例えば、量子化行列生成部３１２が、供給された基本量子化行列のイントラ予測モード（予測方向）に基づいて、その予測方向と他の予測方向との関係等から、このパラメータαおよびβを設定するようにしてもよい。このようにすることにより、量子化行列生成部３１２は、例えば、基本量子化行列のイントラ予測モード（予測方向）が予め定められていない場合にも、各予測方向についての適切なパラメータを得ることができる。
【０２３０】
このように各イントラ予測モード向けの量子化行列を生成すると、量子化行列生成部３１２は、処理対象である当該領域の予測モード向け量子化行列をその中から選択し、量子化部１０５や逆量子化部１０８に供給する。
【０２３１】
量子化部１０５は、量子化行列生成部３１２から供給される量子化行列を用いて当該領域の直交変換係数の量子化を行う。また、逆量子化部１０８は、量子化行列生成部３１２から供給される量子化行列を用いて当該領域の、量子化された直交変換係数の逆量子化を行う。
【０２３２】
このようにすることにより、第１の実施の形態の場合と同様に、画像符号化装置１００は、量子化処理によって情報量をより低減させることができ、符号化効率を向上させることができる。また、画像符号化装置１００は、基本量子化行列のみを復号側に伝送すればよいので、量子化行列の伝送による符号化効率の低減を抑制することができる。
【０２３３】
［量子化行列準備処理の流れ］
この場合も、符号化処理や量子化処理は、第１の実施の形態で説明したのと同様に行うことができる。ただし、この場合、ステップＳ１１５において、可逆符号化部１０６は、上述したように、基本量子化行列を符号化し、復号側に伝送させる。
【０２３４】
図１６のフローチャートを参照して、この場合の量子化行列準備処理の流れの例を説明する。
【０２３５】
量子化行列準備処理が開始されると、基本量子化行列設定部３１１は、予め定められた所定の予測モード向けの量子化行列である基本量子化行列を設定する。
【０２３６】
ステップＳ３０２において、量子化行列生成部３１２は、基本量子化行列の混合比（重み）を示すパラメータを設定する。なお、予めこのパラメータが設定されている場合、この処理は省略される。
【０２３７】
ステップＳ３０３において、量子化行列生成部３１２は、ステップＳ３０２の処理により設定されたパラメータを用いて、基本量子化行列を混合し、各イントラ予測モード向けの量子化行列を設定する。
【０２３８】
全てのイントラ予測モードについて量子化行列を設定すると、量子化行列生成部３１２は、量子化行列準備処理を終了し、処理を図７に戻す。
【０２３９】
このようにすることにより、画像符号化装置１００は、量子化処理によって情報量をより低減させることができるようにし、符号化効率を向上させることができる。また、画像符号化装置１００は、量子化行列の伝送による符号化効率の低減を抑制することができる。
【０２４０】
なお、直流（DC）モードや、インター予測モードの場合、係数分布の偏りの方向が不明である。そこで、量子化行列生成部３１２が、例えば、パラメータαとβを、α：β＝１：１としてもよい。また、この場合、量子化行列生成部３１２が、このような基本量子化行列の使用を禁止し、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な量子化行列初期値を設定するようにしてもよい。
【０２４１】
［量子化行列復号部］
次に、この場合の画像復号装置２００について説明する。図１７は、この場合の量子化行列復号部２２１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、量子化行列復号部２２１は、基本量子化行列取得部４１１、量子化行列生成部４１２、および予測モード情報取得部４１３を有する。
【０２４２】
基本量子化行列取得部４１１は、可逆復号部２０２において、例えばシーケンスパラメータセット（SPS）やピクチャパラメータセット（PPS）等から抽出された、符号化側から伝送された基本量子化行列[Qv]および[Qh]を取得する。基本量子化行列取得部４１１は、その基本量子化行列[Qv]および[Qh]を、所定のタイミングにおいて、若しくは、他の要求に基づいて、量子化行列生成部４１２に供給する。
【０２４３】
量子化行列生成部４１２は、量子化行列生成部３１２と同様の処理部であり、全てのイントラ予測モード（予測方向）について、量子化行列生成部３１２が有するのと同じ値のパラメータαおよびβを予め記憶しているか、若しくは、演算により、適宜、量子化行列生成部３１２が有するのと同じ値のパラメータαおよびβを算出することができる。
【０２４４】
量子化行列生成部４１２は、基本量子化行列取得部４１１から供給される基本量子化行列[Qv]および[Qh]を取得する。量子化行列生成部４１２は、その基本量子化行列[Qv]および[Qh]を、パラメータαおよびβを用いて混合（重み付け加算）することにより、各イントラ予測モード向けの量子化行列を生成する。
【０２４５】
このようにすることにより、量子化行列復号部２２１は、量子化行列符号化部１２１と同様の量子化行列を、全てのイントラ予測モードに、それぞれ、生成することができる。
【０２４６】
予測モード情報取得部４１３は、可逆復号部２０２において抽出された、処理対象である当該領域の予測モード情報を取得する。予測モード情報取得部４１３は、所定のタイミングにおいて、若しくは、他の要求に基づいて、当該領域の予測モードを量子化行列生成部４１２に通知する。
【０２４７】
量子化行列生成部４１２は、生成した各イントラ予測モード向けの量子化行列の中から、そのイントラ予測モード向けの量子化行列を選択し、逆量子化部２０３に通知する。
【０２４８】
このようにすることにより、量子化行列復号部２２１は、量子化行列符号化部１２１と同様の量子化行列を選択し、逆量子化処理においてその量子化行列を利用させることができる。つまり、逆量子化部２０３は、この量子化行列復号部２２１が選択した量子化行列を用いることにより、量子化部１０５に対応する方法で逆量子化を行うことができる。
【０２４９】
したがって、画像復号装置２００は、画像符号化装置１００により符号化された符号化データを正しく復号することができるので、符号化効率の向上を実現することができる。
【０２５０】
［逆量子化準備処理の流れ］
この場合も、復号処理や逆量子化処理は、第２の実施の形態で説明したのと同様に行うことができる。ただし、この場合、ステップＳ２０２において、可逆復号部２０２は、上述したように、基本量子化行列を抽出する。
【０２５１】
図１８のフローチャートを参照して、この場合の逆量子化準備処理の流れの例を説明する。
【０２５２】
逆量子化準備処理が開始されると、ステップＳ４０１において、基本量子化行列取得部４１１は、ステップＳ２０２の処理により抽出された基本量子化行列を取得する。ステップＳ４０２において、量子化行列生成部４１２は、基本量子化行列の混合比（重み）を示すパラメータを設定する。なお、予めこのパラメータが設定されている場合、この処理は省略される。
【０２５３】
ステップＳ４０３において、量子化行列生成部４１２は、ステップＳ４０２の処理により設定されたパラメータを用いて、基本量子化行列を混合し、各イントラ予測モード向けの量子化行列を設定する。
【０２５４】
全てのイントラ予測モードについて量子化行列を設定すると、量子化行列生成部４１２は、逆量子化準備処理を終了し、処理を図１２に戻す。
【０２５５】
このようにすることにより、逆量子化部２０３は、符号化側から供給された情報に基づいて選択された量子化行列を用いて、量子化部１０５に対応する方法で逆量子化を行うことができる。したがって、画像復号装置２００は、画像符号化装置１００により符号化された符号化データを正しく復号することができるので、符号化効率の向上を実現することができる。
【０２５６】
なお、量子化行列生成部４１２は、直流（DC）モードや、インター予測モードの場合、量子化行列生成部３１２と同様にパラメータを設定する。また、量子化行列生成部３１２が、このような場合に、基本量子化行列の使用を禁止するときは、量子化行列生成部４１２も基本量子化行列の使用を禁止し、量子化行列初期値を設定する。
【０２５７】
［その他の例］
なお、基本量子化行列を設定するイントラ予測モード（予測方向）は任意であり、上述した垂直方向および水平方向に限らない。
【０２５８】
例えば、基本量子化行列を、１つの基本量子化行列[Q]と、その転置行列[Q]Tとしてもよい。この場合、画像符号化装置１００は、１つの基本量子化行列[Q]を、復号側に転送すればよく、その分、符号化効率をさらに向上させることができる。
【０２５９】
ただし、水平・垂直の２方向を基本量子化行列とする場合の方が、各方向の相関性の強さの違い等を表現することができるので、量子化によって情報量をより低減させることができ、その分、符号化効率を向上させることができる。
【０２６０】
例えば、元々、画像において相関性に強い偏りが存在する場合、予測方向に関わらず、係数分布において偏りが生じ易い。例えば、インタレース画像や横縞の画像のように、垂直方向の相関が低い画像の場合、画像の垂直方向に高周波成分が多く含まれる。
【０２６１】
また、例えば、サイドバイサイドの画像や縦縞の画像ように、水平方向の相関が低い画像の場合、画像の水平方向に高周波成分が多く含まれる。
【０２６２】
これらのような画像の場合、直交変換係数の係数分布にも影響を及ぼす。つまり、垂直方向予測のときの係数分布の偏り方と、水平方向予測のときの係数分布の偏り方が対称でない。したがって、このような場合、基本量子化行列[Qh]および[Qv]の両方を用いる方が、転置行列を用いる場合よりも、係数分布により適した量子化行列を得ることができ、より情報量を低減させることができる（つまり、符号化効率をより向上させることができる）ので望ましい。
【０２６３】
なお、基本量子化行列[Qh]および[Qv]の両方を用いるか、基本量子化行列[Q]とその転置行列[Q]Tを用いるかを、所定の条件に従って切り替えるようにしてもよい。例えば、量子化行列符号化部１２１に制御部を設け、その制御部が、基本量子化行列設定部３１１の動作を制御し、基本量子化行列[Qh]および[Qv]の両方を設定するか、基本量子化行列[Q]と、その転置行列[Q]Tを設定するかを、適宜、切り替えるようにしてもよい。その場合、この切り替えに関する情報（いずれの方法を選択したかを示す情報等）を、復号側に伝送するようにしてもよい。その場合、量子化行列復号部２２１の基本量子化行列取得部４１１は、その情報に基づいて、取得する基本量子化行列がどのような行列であるかを把握することができるようにしてもよい。
【０２６４】
なお、パラメータαおよびβは、量子化行列が対応する予測方向を回転させるためのものであり、予測方向に応じた基本量子化行列の混合比を示すものであるので、三角関数を用いるようにすると、その予測方向に対してより正確な混合比で基本量子化行列を混合させることができる。ただし、その場合、演算が複雑になる恐れがある。そこで、例えば、図１９に示される例のように、パラメータαおよびβを、x/2nとする（近似値を用いる）ようにしてもよい。このようにすることにより、基本量子化行列の混合の際の除算をシフト演算により行うことができるので、演算の負荷を低減させることができる。
【０２６５】
また、基本量子化行列を設定するイントラ予測モード（予測方向）は２方向以外であってもよい。例えば、４方向や８方向であってもよい。その場合、各方向間の角度が一定（各方向が等間隔）であってもよいし、偏っていてもよい。いずれの場合も、基本量子化行列が設定されない予測方向（非基本予測方向とも称する）の量子化行列は、その非基本予測方向の両側の最も近い、基本量子化行列が設定される予測方向（基本予測方向とも称する）の基本量子化行列を用いて補間される。
【０２６６】
また、この場合、基本予測方向に関する情報（例えば、どの予測方向を基本予測方向にするかを示す情報や、基本予測方向の数等を示す情報等）を、復号側に伝送するようにしてもよい。その場合、量子化行列復号部２２１の基本量子化行列取得部４１１は、その情報に基づいて、取得する基本量子化行列がどの予測方向に対応する行列であるか等を把握することができるようにしてもよい。
【０２６７】
なお、基本量子化行列を混合する方法は任意である。例えば、３つ以上の基本量子化行列を混合するようにしてもよいし、重み付け加算以外の方法で混合するようにしてもよい。また、基本量子化行列を混合するためのパラメータの値や数は任意である。その混合の方法に応じたものを採用すればよい。例えば、３つ以上の基本量子化行列を混合する場合、３つ以上のパラメータ（例えば、α、β、γ等）を適用するようにしてもよい。
【０２６８】
また、この基本量子化行列を設定する方向数は、予測処理が行われる当該領域の大きさに応じて決定するようにしてもよい。例えば、量子化行列符号化部１２１に制御部を設け、その制御部が、基本量子化行列設定部３１１の動作を制御し、当該領域の大きさに応じた数の基本量子化行列を設定させるようにしてもよい。
【０２６９】
例えば、上述したような、量子化行列に係数分布の偏りを反映させることによる情報量の低減量は、当該領域がより大きい程より大きくなる。そこで、より大きな領域程、より正確に係数分布の偏りを反映させることができるように、設定する基本量子化行列の数を多くするようにしてもよい。
【０２７０】
なお、この基本予測方向の数を切り替えるために閾値判定を行うようにする場合、その閾値は、画枠の大きさ等のプロファイル・レベルに応じて設定されるようにしてもよい。
【０２７１】
また、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方法と、第３の実施の形態において説明した方法とを組み合わせてもよい。
【０２７２】
例えば、基本量子化行列を量子化行列初期値とし、qm_present_flag（mode）の値が「１」であるイントラ予測モードについて設定される量子化行列更新値は、基本量子化行列とされる量子化行列初期値とパラメータによって生成するようにしてもよい。この場合、qm_present_flag（mode）のみを復号側に伝送すればよく、量子化行列更新値を伝送させる必要がないので、第１の実施の形態の場合と比べて、伝送する量子化行列に関する情報の情報量を低減させることができ、符号化効率を向上させることができる。
【０２７３】
また、その場合、qm_present_flag（mode）の値を判定するイントラ予測モードの順序は、モード番号順でなくてもよい。例えば、図２０に示される例の数字順のように、全予測方向を等分割するような順序で、qm_present_flag（mode）の値を判定するようにしてもよい。
【０２７４】
例えば、基本予測方向が垂直方向と水平方向の場合、図２０の２番以降の角度は、非基本予測方向であり、量子化行列初期値とパラメータを用いて補間される。したがって、このようにすることにより、基本量子化行列（量子化行列初期値）の設定を行い、その後に補間を行う（量子化行列更新値を設定する）ように、処理を進めることができる。
【０２７５】
したがって、例えば、qm_present_flag（mode）の値の変化点のみを伝送するようにしてもよい。また、基本予測方向とされる予測方向の分割数を示す情報（例えば、図２０の何番目の予測方向までを基本予測方向とするかを示す情報）を伝送するようにしてもよい。
【０２７６】
以上においては、伝送する情報をシーケンスパラメータセット若しくはピクチャパラメータセットに格納するように説明したが、これに限らず、例えばスライスヘッダ等、任意の位置に格納するようにしてもよい。
【０２７７】
なお、本技術を適用する符号化・復号方式は任意であり、イントラ予測処理及び量子化行列を用いる方式であればどのような符号化・復号方式に適用することもできる。
【０２７８】
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。
【０２７９】
＜４．第４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。
【０２８０】
図２１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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
この記録媒体は、例えば、図２１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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
＜５．第５の実施の形態＞
［第１の応用例：テレビジョン受像機］
図２２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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
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、符号化効率の向上を実現することができる。
【０３０３】
＜６．第６の実施の形態＞
［第２の応用例：携帯電話機］
図２３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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
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。
【０３０９】
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。
【０３１０】
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。
【０３１１】
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、符号化効率を向上させることができる。
【０３１２】
＜７．第７の実施の形態＞
［第３の応用例：記録再生装置］
図２４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。
【０３１３】
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。
【０３１４】
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。
【０３１５】
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。
【０３１６】
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。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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。
【０３１９】
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。
【０３２０】
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。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
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。
【０３２４】
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、符号化効率を向上させることができる。
【０３２５】
＜８．第８の実施の形態＞
［第４の応用例：撮像装置］
図２５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。
【０３２６】
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。
【０３２７】
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。
【０３２８】
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。
【０３２９】
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。
【０３３０】
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。
【０３３１】
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。
【０３３２】
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。
【０３３３】
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。
【０３３４】
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。
【０３３５】
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。
【０３３６】
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、符号化効率を向上させることができる。
【０３３７】
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。
【０３３８】
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。
【０３３９】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）  画像を符号化する際に用いられた予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定する設定部と、
前記設定部により設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを逆量子化する逆量子化部と
を備える画像処理装置。
（２）  前記設定部は、イントラ予測の予測方向に応じて前記量子化行列を設定する
前記（１）に記載の画像処理装置。
（３）  前記イントラ予測の所定の予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した基本量子化行列を取得する基本量子化行列取得部をさらに備え、
前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された前記基本量子化行列を補正することにより、前記量子化行列を設定する
前記（２）に記載の画像処理装置。
（４）  前記基本量子化行列取得部は、互いに異なる予測方向に対応する複数の基本量子化行列を取得し、
前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された複数の前記基本量子化行列の一部または全部を、予測方向に応じた値のパラメータを用いて混合することにより、前記量子化行列を設定する
前記（３）に記載の画像処理装置。
（５）  前記設定部は、複数の前記基本量子化行列を、前記パラメータを用いて重み付けする重み付け加算することにより、前記量子化行列を設定する
前記（４）に記載の画像処理装置。
（６）  前記パラメータは、前記予測方向に応じた前記基本量子化行列の混合比を、x/2nを用いて近似した値である
前記（４）または（５）に記載の画像処理装置。
（７）  前記基本量子化行列取得部は、１つの基本量子化行列を取得し、
前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により取得された１つの前記基本量子化行列と、その転置行列とを、予測方向に応じた値のパラメータを用いて混合することにより、前記量子化行列を設定する
前記（３）に記載の画像処理装置。
（８）  前記基本量子化行列取得部は、当該領域の大きさに応じた数の基本量子化行列を取得する
前記（３）に記載の画像処理装置。
（９）  前記基本量子化行列取得部は、当該領域がより大きいほど、より多くの数の基本量子化行列を取得する
前記（８）に記載の画像処理装置。
（１０）  前記設定部は、当該領域の予測モードが直流モードの場合、若しくは、インター予測モードの場合、互いに直交する予測方向に対応する２つの前記基本量子化行列を１対１で混合することにより、前記量子化行列を設定する
前記（３）乃至（９）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１１）  前記設定部は、前記基本量子化行列取得部により前記基本量子化行列が取得されない場合、予め定められた量子化行列初期値を前記量子化行列に設定する
前記（３）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１２）  前記イントラ予測の各予測方向について、フラグ情報を取得するフラグ情報取得部と、
前記フラグ情報取得部により取得された前記フラグ情報が、予め定められた所定の値である場合、前記予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した量子化行列である量子化行列更新値を取得する量子化行列更新値取得部と
をさらに備え、
前記設定部は、前記量子化行列更新値取得部により取得された前記量子化行列更新値、若しくは、前記係数分布の偏りを反映していない量子化行列である量子化行列初期値を、前記量子化行列に設定する
前記（２）に記載の画像処理装置。
（１３）  前記設定部は、インターピクチャの場合、前記量子化行列初期値を前記量子化行列に設定する
前記（１２）に記載の画像処理装置。
（１４）  前記設定部は、インターピクチャの場合、直前のイントラピクチャにおいて用いられた前記量子化行列更新値を前記量子化行列に設定する
前記（１２）に記載の画像処理装置。
（１５）  画像が符号化された符号化データを復号する復号部をさらに備え、
前記設定部は、前記復号部により前記符号化データが復号されて得られた当該領域の予測モードを示す情報に基づいて、前記量子化行列を設定する
前記（１）乃至（１４）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１６）  画像処理装置の画像処理方法であって、
設定部が、画像を符号化する際に用いられた予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定し、
逆量子化部が、設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを逆量子化する
画像処理方法。
（１７）  符号化する画像に対して行われる予測処理の予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを量子化する際に用いられる量子化行列を設定する設定部と、
前記設定部により設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを量子化する量子化部と
を備える画像処理装置。
（１８）  前記画像に対して行われるイントラ予測の所定の予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した基本量子化行列を設定する基本量子化行列設定部をさらに備え、
前記設定部は、前記基本量子化行列設定部により設定された前記基本量子化行列を補正することにより、前記量子化行列を設定する
前記（１７）に記載の画像処理装置。
（１９）  前記イントラ予測の各予測方向について、フラグ情報を設定するフラグ情報設定部と、
前記フラグ情報設定部により設定された前記フラグ情報が、予め定められた所定の値である場合、前記予測方向による直交変換係数の係数分布の偏りを反映した量子化行列である量子化行列更新値を設定する量子化行列更新値設定部と
をさらに備え、
前記設定部は、前記量子化行列更新値設定部により設定された前記量子化行列更新値、若しくは、前記係数分布の偏りを反映していない量子化行列である量子化行列初期値を、前記量子化行列に設定する
前記（１７）に記載の画像処理装置。
（２０）  画像処理装置の画像処理方法であって、
設定部が、符号化する画像に対して行われる予測処理の予測モードに応じて、前記画像の変換係数データを量子化する際に用いられる量子化行列を設定し、
量子化部が、設定された前記量子化行列を用いて、前記変換係数データを量子化する
画像処理方法。
【符号の説明】
【０３４０】
１００  画像符号化装置，  １０５  量子化部，  １０６  可逆符号化部，  １０８  逆量子化部，  １２１  量子化行列符号化部，  １３１  フラグ設定部，  １３２  量子化行列設定部，  １３３  量子化行列選択部，  ２００  画像復号装置，  ２０２  可逆復号部，  ２０３  逆量子化部，  ２２１  量子化行列復号部，  ２３１  フラグ取得部，  ２３２  量子化行列取得部，  ２３３  量子化行列選択部，  ２３４  予測モード情報取得部，  ３１１  基本量子化行列設定部，  ３１２  量子化行列生成部，  ４１１  基本量子化行列取得部，  ４１２  量子化行列生成部，  ４１３  予測モード情報取得部
【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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