(57)【要約】【課題】下位レイヤからの復号画像の画質を向上させることで、上位レイヤにおける符号化効率を向上させ、上位レイヤの復号画像の客観・主観画質を向上させる。【解決手段】階層画像復号装置１は、参照する下位レイヤからの復号画像に対して、フィルタ適用判定部１３１１が決定したフィルタを適用するフィルタ適用部１３１２と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層符号化された符号化データに含まれる上位レイヤの符号化データを復号し、下位レイヤからの復号画像を参照して生成した上位レイヤの予測画像を用いて上位レイヤの復号画像を復元する画像復号装置であって、
上記上位レイヤから参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して適用するフィルタを決定するフィルタ適用決定手段と、
参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して、上記フィルタ適用決定手段が決定したフィルタを適用するフィルタ適用手段と、
を備えていることを特徴とする画像復号装置。
【請求項２】
上記フィルタ適用決定手段は、所定の指標に関し要求される符号化効率に応じて、適用するフィルタを決定することを特徴とする請求項１に記載の画像復号装置。
【請求項３】
上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として、スケーラビリティを判定し、
スケーラビリティが空間スケーラビリティであった場合、適用するフィルタとして、空間スケーラビリティでない場合より画質向上効果の高いフィルタを決定することを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
【請求項４】
上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として、復号対象となる画像が後続の画像の復号の際に参照される参照画像であるか否かを判定し、
復号対象となる画像が参照画像である場合、適用するフィルタとして、復号対象となる画像が参照画像でない場合よりも画質向上効果の高いフィルタを決定することを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
【請求項５】
上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として、下位レイヤで使用する符号化方式を判定し、
符号化方式に応じたフィルタを適用するフィルタとして決定することを特徴とする請求項２に記載の画像復号装置。
【請求項６】
上記フィルタ適用決定手段は、所定の指標に関する処理量に応じて、適用するフィルタを決定することを特徴とする請求項１に記載の画像復号装置。
【請求項７】
空間スケーラビリティの場合に下位レイヤの画像を上位レイヤの画像にアップサンプリングするアップサンプリング手段を備え、
上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として、アップサンプリング手段およびフィルタ適用手段の適用順序を判定し、
適用するフィルタとして、上記適用順序に応じたフィルタを決定することを特徴とする請求項６に記載の画像復号装置。
【請求項８】
上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として解像度を判定し、
解像度が低解像度である場合、適用するフィルタとして、復号対象となる画像が高解像度である場合よりも、フィルタ処理量が多いフィルタを決定することを特徴とする請求項６に記載の画像復号装置。
【請求項９】
上記フィルタ適用決定手段は、フィルタ処理量に対する制約に応じて、適用するフィルタを決定することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の画像復号装置。
【請求項１０】
上記フィルタ適用手段が適用するフィルタのパラメータは、上記下位レイヤからの復号画像における上記フィルタの適用対象となる領域が含まれる単位領域毎に、当該単位領域と対応する上記上位レイヤの単位領域と一対となって該上位レイヤの符号化データに格納されていることを特徴とする請求項１に記載の画像復号装置。
【請求項１１】
単位領域を復号する際に用いられるパラメータであって、複数の単位領域で共通して用いられるパラメータを、符号化データの中で当該複数の単位領域のうちの最も前にある単位領域よりも前に集合させた群を共通群とし、
上記フィルタ適用手段が適用するフィルタのパラメータは、上記下位レイヤからの復号画像における上記フィルタの適用対象となる領域が含まれる単位領域と対応する上記上位レイヤの単位領域を復号する際に用いられるパラメータが格納されている上記上位レイヤの上記共通群に格納されていることを特徴とする請求項１に記載の画像復号装置。
【請求項１２】
上記共通群は、スライスヘッダであることを特徴とする請求項１１に記載の画像復号装置。
【請求項１３】
上記共通群は、ＡＰＳ（adaptation parameter set）であることを特徴とする請求項１１に記載の画像復号装置。
【請求項１４】
上記フィルタ適用手段は、下位レイヤからの復号画像のうち、同じ画像内の画素を用いて予測画像を生成するイントラ予測によって生成された予測画像を用いて復元された復号画像の領域についてのみ、フィルタを適用することを特徴とする請求項１に記載の画像復号装置。
【請求項１５】
原画像から下位レイヤからの復号画像を参照して生成した上位レイヤの予測画像を減算して得られる残差を階層符号化して上位レイヤの符号化データを生成する画像符号化装置であって、
上記上位レイヤから参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して適用するフィルタを決定するフィルタ適用決定手段と、
参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して、上記フィルタ適用決定手段が決定したフィルタを適用するフィルタ適用手段と、
を備えていることを特徴とする画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データが階層的に符号化された符号化データを復号する画像復号装置、および、画像データが階層的に符号化された符号化データを生成する画像符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムで伝送される情報、あるいは蓄積装置に記録される情報の１つに画像あるいは動画像がある。これらの画像（以降、動画像を含む）の伝送・蓄積においては、必要なデータレートに従って、画像を階層的に符号化する階層符号化が用いられる。
【０００３】
階層符号化の方式としては、ＩＳＯ／ＩＥＣとＩＴＵ−Ｔの標準としてＨ．２６４／ＡＶＣ  Ａｎｎｅｘ  Ｇ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ（ＳＶＣ）が挙げられる。ＳＶＣでは空間スケーラビリティ、時間スケーラビリティ、ＳＮＲスケーラビリティをサポートする。例えば空間スケーラビリティの場合、原画像から所望の解像度にダウンサンプリングした画像を下位レイヤとしてＨ．２６４／ＡＶＣで符号化する。次に上位レイヤではレイヤ間の冗長性を除去するためにレイヤ間予測を行う。レイヤ間予測としては、動き予測に関する情報を同時刻の下位レイヤの情報から予測する動き情報予測、あるいは同時刻の下位レイヤの復号画像をアップサンプリングした画像から予測するテクスチャ予測がある（非特許文献１）。
【０００４】
図１８は階層画像符号化装置２００の一例を示すブロック図である。図１８に示すように階層画像符号化装置２００は、下位レイヤ画像符号化装置２００１、上位レイヤ画像符号化装置２００２、アップサンプリング部２００３、切り替え部２００４、ダウンサンプリング部２００５、切り替え部２００６を備える。
【０００５】
下位レイヤ画像符号化装置２００１は、所定の符号化方式により下位レイヤにおける符号化を行うものであり、例えばＳＶＣの場合はＨ．２６４／ＡＶＣで符号化する。下位レイヤ画像符号化装置２００１は原画（入力画像）あるいは原画をダウンサンプリングした画像を符号化して、下位レイヤ符号化データを出力する。
【０００６】
上位レイヤ画像符号化装置２００２は、原画を、下位レイヤの復号画像あるいは復号画像をアップサンプリングした画像、下位レイヤの符号化情報（動き予測に関する情報等）を用いて符号化し、上位レイヤ符号化データを出力する。
【０００７】
アップサンプリング部２００３は空間スケーラビリティの場合に、下位レイヤの復号画像をアップサンプリングする。
【０００８】
切り替え部２００４は空間スケーラビリティではアップサンプリングし、それ以外の場合はアップサンプリングをスキップするよう処理を切り替える。
【０００９】
ダウンサンプリング部２００５は空間スケーラビリティの場合に原画をダウンサンプリングする。
【００１０】
切り替え部２００６は空間スケーラビリティではダウンサンプリングし、それ以外の場合はダウンサンプリングをスキップするよう処理を切り替える。
【００１１】
図１９は階層画像復号装置１００の一例を示すブロック図である。図１９に示すように階層画像復号装置１００は、下位レイヤ画像復号装置１００１、上位レイヤ画像復号装置１００２、アップサンプリング部１００３、および、切り替え部１００４を備える構成である。
【００１２】
下位レイヤ画像復号装置１００１は、下位レイヤ符号化データを所定の符号化方式により復号するものであり、例えばＳＶＣの場合はＨ．２６４／ＡＶＣで復号する。下位レイヤ画像復号装置１００１は下位レイヤ符号化データを復号して下位レイヤの復号画像を出力する。上位レイヤ画像復号装置１００２は、上位レイヤ符号化データ、下位レイヤの復号画像あるいは復号画像をアップサンプリングした画像、および下位レイヤの符号化情報（動き予測に関する情報等）を用いて、上位レイヤ復号画像を出力する。アップサンプリング部１００３、切り替え部１００４は、それぞれ図１８のアップサンプリング部２００３、切り替え部２００４と同じ構成要素であるため、説明を省略する。
【００１３】
また近年、画像符号化あるいは復号処理のループの中でフィルタ処理を施すループフィルタ技術が提案されている。
【００１４】
ループフィルタは、原画と、予測画像に予測誤差画像を加算した復号画像との差分を最小にする（客観画質を向上させる）、あるいは主観画質を向上させることを目的として設けられる。ループフィルタを適用した復号画像を、予測画像を生成するときの動き補償で用いる参照画像とすることで、参照画像の客観・主観画質を向上させ、さらには動き補償を用いて符号化する以降の画像の画質を向上させることができる。このループフィルタの例としては、デブロッキングフィルタ、ＳＡＯ（サンプル適応オフセット）フィルタ、ＡＬＦ（適応ループフィルタ）が挙げられる（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】ITU-T H.264 「Advanced video coding for generic audiovisual services」（２００７年１１月公開）
【非特許文献２】「JCTVC-H1003_dk High efficiency video coding (HEVC) text specification draft6」, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 6th Meeting: San Jose, US, 1-10 Feburary, 2012（２０１２年２月１７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで階層符号化においては、上位レイヤの画像を下位レイヤの画像からテクスチャ予測する場合、空間スケーラビリティにおいては下位レイヤの復号画像をアップサンプリングして予測画像とし、時間スケーラビリティやＳＮＲスケーラビリティにおいては下位レイヤの復号画像をそのまま予測画像として用いていた。そのため、下位レイヤの復号画像が多くの符号化歪（ブロック歪、量子化雑音等）を含む低品質画像であった場合、この復号画像を参照した上位レイヤの予測画像も低品質となり、結果的に上位レイヤの符号化データ量の増加を招くことになる。
【００１７】
本発明はこのような課題を解決するために、下位レイヤからの復号画像の画質を向上させることで、上位レイヤにおける符号化効率を向上させ、上位レイヤの復号画像の客観・主観画質を向上させる画像復号装置および画像符号化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る画像復号装置は、階層符号化された符号化データに含まれる上位レイヤの符号化データを復号し、下位レイヤからの復号画像を参照して生成した上位レイヤの予測画像を用いて上位レイヤの復号画像を復元する画像復号装置であって、上記上位レイヤから参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して適用するフィルタを決定するフィルタ適用決定手段と、参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して、上記フィルタ適用決定手段が決定したフィルタを適用するフィルタ適用手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、上位レイヤの予測画像を生成する際、上位レイヤから下位レイヤからの復号画像を参照する際に、下位レイヤからの復号画像に対してフィルタを適用することができる。なお、“適用するフィルタを決定する”ことには、フィルタを適用しないことを決定することが含まれる。
【００２０】
このため上記構成によれば、フィルタの適用により下位レイヤからの復号画像の客観・主観画質を向上させることができる。フィルタを適用した下位レイヤからの復号画像を上位レイヤのテクスチャ予測に利用することで、上位レイヤでのレイヤ間予測をより正確に行うことができる。
【００２１】
その結果、下位レイヤからの復号画像の画質を向上させることで、上位レイヤにおける符号化効率を向上させ、上位レイヤの復号画像の客観・主観画質を向上させることができるという効果を奏する。
【００２２】
さらにいえば、原画と、予測画像に予測誤差画像を加算した上位レイヤの復号画像との差分を最小にする（客観画質を向上させる）こと、あるいは、主観画質を向上させることができる。
【００２３】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用決定手段は、所定の指標に関し要求される符号化効率に応じて、適用するフィルタを決定することが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、所定の指標に関し、要求される符号化効率に応じた種類のフィルタを適用することができる。フィルタの種類には、単一のフィルタおよび複数のフィルタの組み合わせが含まれる。
【００２５】
所定の指標としては、例えば、スケーラビリティの種類、ピクチャタイプ、および下位レイヤのコーデックの種類などが挙げられる。
【００２６】
所定の指標に関し、高画質が求められる場合、高い符号化効率が要求される。また、所定の指標に関し、それほど高画質でなくても構わない場合、符号化効率は、高画質が求められる場合よりも低くても構わない。
【００２７】
例えば、スケーラビリティの指標に関して言えば、次のとおりである。空間スケーラビリティの場合、上位レイヤの画像と下位レイヤの画像の解像度が異なるため、処理量は多いが、画質向上幅の高いＡＬＦが適している。
【００２８】
また、それ以外のスケーラビリティの場合、上位レイヤの画像と下位レイヤの画像の解像度が同じであるため、空間スケーラビリティほど高い画質向上効果を持つフィルタを適用しなくても構わない。
【００２９】
上記構成は、所定の指標について、画質に対する要求に応じたフィルタを適用することができる。
【００３０】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として、スケーラビリティを判定し、スケーラビリティが空間スケーラビリティであった場合、適用するフィルタとして、空間スケーラビリティでない場合より画質向上効果の高いフィルタを決定することが好ましい。
【００３１】
空間スケーラビリティの場合、上位レイヤの画像の解像度と下位レイヤの画像の解像度とが異なるため、処理量は多いが、画質向上幅の高いフィルタ、例えばＡＬＦが適している。それ以外のスケーラビリティの場合、上位レイヤの画像の解像度と下位レイヤの画像の解像度とが同じであるため、空間スケーラビリティほど高い画質向上効果を持つフィルタを適用しなくても構わない。従って処理量が小さく、主観画質向上効果のあるフィルタ、例えば、ＳＡＯあるいはデブロッキングフィルタ単体での適用が適している。
【００３２】
上記構成によれば、スケーラビリティが空間スケーラビリティであった場合、より画質向上効果の高いフィルタを適用することができる。
【００３３】
これにより、上位レイヤの画像の解像度と下位レイヤの画像の解像度が異なるようなときに、上位レイヤの予測画像を生成するために参照する下位レイヤの復号画像の画質を向上させることができる。
【００３４】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として、復号対象となる画像が後続の画像の復号の際に参照される参照画像であるか否かを判定し、復号対象となる画像が参照画像である場合、適用するフィルタとして、復号対象となる画像が参照画像でない場合よりも画質向上効果の高いフィルタを決定することが好ましい。
【００３５】
上位レイヤで後続の画像から参照される画像が、高画質であれば後続の画像を復号する際に正確な予測ができる。
【００３６】
そのため、復号対象となる画像が参照画像である場合、処理量は多いが、画質向上幅の高いフィルタ、例えば、ＡＬＦが適している。
【００３７】
また、復号対象となる画像が参照画像でない場合、参照される画像ほど高画質でなくてもよい。そのため処理量の点からフィルタを適用しなくてもよい。
【００３８】
上記構成によれば、復号対象となる画像が参照画像である場合、より画質向上効果の高いフィルタを適用することができる。
【００３９】
これにより、高画質が要求される参照画像の画質を向上させることができる。
【００４０】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として、下位レイヤで使用する符号化方式を判定し、符号化方式の画質に応じたフィルタを適用するフィルタとして決定することが好ましい。
【００４１】
上記構成によれば、符号化方式の画質に応じたフィルタを適用することができる。符号化方式としては、例えば、ＭＰＥＧ−２、Ｈ．２６４／ＡＶＣ、およびＨＥＶＣなどが挙げられる。また、一般的に、画質は、ＭＰＥＧ−２、Ｈ．２６４／ＡＶＣ、およびＨＥＶＣの順に高くなる。
【００４２】
上記構成によれば、画質がより低い符号化方式の場合、画質がより高い符号化方式の場合よりも、画質向上効果が高いフィルタを適用することができる。
【００４３】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用決定手段は、所定の指標に関する処理量に応じて、適用するフィルタを決定することが好ましい。
【００４４】
画像復号装置における復号処理の処理量が多くなるような場合、過負荷を防ぐためフィルタ処理の処理量を抑えることが望ましい。
【００４５】
これに対して、画像復号装置における復号処理の処理量が少なくなるような場合、画質および処理効率の向上のため処理量の多いフィルタ処理を適用することが望ましい。
【００４６】
上記構成によれば、所定の指標に関する処理量に応じて、適用するフィルタを決定する。所定の指標としては、例えば、解像度、アップサンプリングの位置（空間スケーラビリティの場合）が挙げられる。
【００４７】
上記構成により、復号処理およびフィルタ処理の処理量に応じたフィルタを適用することができ、これにより過負荷を防ぎ、画質および処理効率の向上を図ることができる。
【００４８】
本発明に係る画像復号装置では、空間スケーラビリティの場合に下位レイヤの画像を上位レイヤの画像にアップサンプリングするアップサンプリング手段を備え、上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として、アップサンプリング手段およびフィルタ適用手段の適用順序を判定し、適用するフィルタとして、上記適用順序に応じたフィルタを決定することが好ましい。
【００４９】
フィルタ適用後にアップサンプリングを行う場合、アップサンプリング前の低解像度の画像にフィルタを適用することになるのに対して、フィルタ適用前にアップサンプリングを行う場合、アップサンプリング後の高解像度の画像にフィルタを適用することになる。
【００５０】
よって、フィルタ適用後にアップサンプリングを行う場合のほうが、フィルタ適用前にアップサンプリングを行う場合よりも、フィルタ処理量が多くなる。
【００５１】
上記構成によれば、フィルタ適用後にアップサンプリングを行う場合、すなわちフィルタ処理量が比較的小さくなる場合、よりフィルタ処理量が高く画質向上効果の高いフィルタ処理を行うことができる。
【００５２】
これにより、復号処理およびフィルタ処理の処理量に応じたフィルタを適用することができる。よって、過負荷を防ぎ、画質および処理効率の向上を図ることができる。
【００５３】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用決定手段は、上記所定の指標として解像度を判定し、解像度が低解像度である場合、適用するフィルタとして、復号対象となる画像が高解像度である場合よりも、フィルタ処理量が多いフィルタを決定することが好ましい。
【００５４】
解像度が低解像度である場合、復号処理の処理量が小さいため、画像復号装置の処理能力の範囲で、よりフィルタ処理量が多いフィルタを適用することが、画質や処理効率の面で好ましい。
【００５５】
上記構成によれば、復号処理の処理量が小さい低解像度である場合において、よりフィルタ処理量が多いフィルタを適用することができる。
【００５６】
これにより、復号処理およびフィルタ処理の処理量に応じたフィルタを適用することができる。よって、過負荷を防ぎ、画質および処理効率の向上を図ることができる。
【００５７】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用決定手段は、フィルタ処理量に対する制約に応じて、適用するフィルタを決定することが好ましい。
【００５８】
上記構成によれば、フィルタ処理量に対する制約に応じた種類のフィルタを決定することができる。フィルタ処理量に対する制約とは、例えば、フィルタ処理量に対する画像復号装置の処理能力のことをさす。
【００５９】
アプリケーションや搭載する機器によっては、フィルタ処理量に対する制約が緩く、処理量が大きくても画質が良い方が好ましい場合もある。このような場合には、よりフィルタ処理量が大きく、かつ、画質向上効果がより高いフィルタを用いることが望ましい。
【００６０】
上記構成は、フィルタ処理量の許容量に応じたフィルタを適用し、上位レイヤの予測画像を生成するために参照する下位レイヤからの復号画像の画質を向上させることができる。
【００６１】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用手段が適用するフィルタのパラメータは、上記下位レイヤからの復号画像における上記フィルタの適用対象となる領域が含まれる単位領域毎に、当該単位領域と対応する上記上位レイヤの単位領域と一対となって該上位レイヤの符号化データに格納されているものであってもよい。
【００６２】
上記の構成によれば、下位レイヤからの復号画像に適用するフィルタのパラメータが上位レイヤに、単位領域と一対となって格納される。これにより、単位領域毎に必要なフィルタパラメータが符号化されるので、フィルタパラメータの復号時が、フィルタパラメータの使用時となり、復号したフィルタパラメータを格納するためのメモリが不要となる。よって、メモリを削減することができる。なお、単位領域とは、例えば、ＣＴＢ（coded tree block）である。
【００６３】
本発明に係る画像復号装置では、単位領域を復号する際に用いられるパラメータであって、複数の単位領域で共通して用いられるパラメータを、符号化データの中で当該複数の単位領域のうちの最も前にある単位領域よりも前に集合させた群を共通群とし、上記フィルタ適用手段が適用するフィルタのパラメータは、上記下位レイヤからの復号画像における上記フィルタの適用対象となる領域が含まれる単位領域と対応する上記上位レイヤの単位領域を復号する際に用いられるパラメータが格納されている上記上位レイヤの上記共通群に格納されているものであってもよい。
【００６４】
上記の構成によれば、下位レイヤからの復号画像に適用するフィルタのパラメータが上位レイヤの共通群に格納される。下位レイヤからの画像を復号した時点で、フィルタ処理を行うことが可能となり、スループットを向上させることができる。
【００６５】
また、フィルタの適用を予測画像よりも大きな単位で行うことが可能となり、フィルタ処理を簡略化することができる。
【００６６】
上記共通群が、スライスヘッダの場合、上述した効果を奏することができる。
【００６７】
上記共通群が、ＡＰＳ（adaptation parameter set）の場合、上述した効果を奏することができる。
【００６８】
本発明に係る画像復号装置では、上記フィルタ適用手段は、下位レイヤからの復号画像のうち、同じ画像内の画素を用いて予測画像を生成するイントラ予測によって生成された予測画像を用いて復元された復号画像の領域についてのみ、フィルタを適用するものであってもよい。
【００６９】
上記の構成によれば、イントラ予測により生成された予測画像を用いて復元された復号画像の領域についてのみ、フィルタが適用され、これ以外の復号画像の領域に対しては、フィルタが適用されない。よって、不要なフィルタパラメータを符号化する必要がなくなり、符号化効率を向上させることができる。
【００７０】
また、イントラ予測により生成された予測画像を用いて復元された復号画像の領域については、フィルタが適用されるので、フィルタの効果を維持したまま、フィルタの処理量を削減することができる。
【００７１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る画像符号化装置は、原画像から下位レイヤからの復号画像を参照して生成した上位レイヤの予測画像を減算して得られる残差を階層符号化して上位レイヤの符号化データを生成する画像符号化装置であって、上記上位レイヤから参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して適用するフィルタを決定するフィルタ適用決定手段と、参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して、上記フィルタ適用決定手段が決定したフィルタを適用するフィルタ適用手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００７２】
このように、上記画像復号装置に対応する構成を備える画像符号化装置も本発明の範疇に入る。また、当該画像符号化装置によって生成される画像符号化データのデータ構造も本発明の範疇に入る。上記のように構成された画像符号化装置および画像符号化データのデータ構造によれば、本発明に係る画像復号装置と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００７３】
本発明に係る画像復号装置は、階層符号化された符号化データに含まれる上位レイヤの符号化データを復号し、下位レイヤからの復号画像を参照して生成した上位レイヤの予測画像を用いて上位レイヤの復号画像を復元する画像復号装置であって、上記上位レイヤから参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して適用するフィルタを決定するフィルタ適用決定手段と、参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して、上記フィルタ適用決定手段が決定したフィルタを適用するフィルタ適用手段と、を備えている。
【００７４】
本発明に係る画像符号化装置は、原画像から、下位レイヤからの復号画像を参照して生成した上位レイヤの予測画像を減算して得られる残差を階層符号化して上位レイヤの符号化データを生成する画像符号化装置であって、上記上位レイヤから参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して適用するフィルタを決定するフィルタ適用決定手段と、参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して、上記フィルタ適用決定手段が決定したフィルタを適用するフィルタ適用手段と、
を備えている。
【００７５】
よって、本発明によれば、上位レイヤにおける符号化効率を向上させ、上位レイヤの復号画像の客観・主観画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に係る階層画像復号装置に含まれるフィルタ処理部１３１の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る階層画像復号装置の一構成例を示すブロック図である。
【図３】上記階層画像復号装置が備える下位レイヤ画像復号装置の一構成例を示すブロック図である。
【図４】上記階層画像復号装置が備える上位レイヤ画像復号装置の一構成例を示すブロック図である。
【図５】空間スケーラビリティを実現するためのフィルタ部の一例を示す図である。
【図６】時間スケーラビリティ、ＳＮＲスケーラビリティを実現するためのフィルタ部の一例を示す図である。
【図７】スケーラビリティの種類によって適用するフィルタを選択するフローチャートである。
【図８】デブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、ＡＬＦのカスケード接続を示す図である。
【図９】ピクチャタイプによって適用するフィルタを選択するフローチャートである。
【図１０】解像度によって適用するフィルタを選択するフローチャートである。
【図１１】アップサンプリングの位置によって適用するフィルタを選択するフローチャートである。
【図１２】下位レイヤのコーデックの種類によって適用するフィルタを選択するフローチャートである。
【図１３】本発明の階層画像符号化装置の一例である。
【図１４】上記階層画像符号化装置が備える下位レイヤ画像符号化装置の一構成例を示すブロック図である。
【図１５】上記階層画像符号化装置が備える上位レイヤ画像符号化装置の一構成例を示すブロック図である。
【図１６】上記階層画像符号化装置が備えるフィルタ選択・処理部の一例を示す図である。
【図１７】フィルタ情報の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図１８】従来の階層画像符号化装置の一例を示す図である。
【図１９】従来の階層画像復号装置の一例を示す図である。
【図２０】上記階層画像符号化装置によって生成され、上記階層画像復号装置によって復号される符号化データのデータ構成を示す図であり、（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、ピクチャレイヤ、スライスレイヤ、マクロブロックレイヤ、マクロブロックヘッダ、インター予測パーティションの予測パラメータ、及び、イントラ予測パーティションの予測パラメータの構造を示す図である。
【図２１】上記階層画像符号化装置を搭載した送信装置、および、上記階層画像復号装置を搭載した受信装置の構成について示した図である。（ａ）は、階層画像符号化装置を搭載した送信装置を示しており、（ｂ）は、階層画像復号装置を搭載した受信装置を示している。
【図２２】上記階層画像符号化装置を搭載した記録装置、および、上記階層画像復号装置を搭載した再生装置の構成について示した図である。（ａ）は、階層画像符号化装置を搭載した記録装置を示しており、（ｂ）は、階層画像復号装置を搭載した再生装置を示している。
【図２３】スケーラビリティの種類によって処理を切り替えるフィルタ部の一例を示す図である。
【図２４】階層符号化データについての説明図であり、（ａ）は、入力画像ＰＩＮ＃Ａ〜ＰＩＮ＃Ｃをそれぞれ階層的に符号化して符号化データＤＡＴＡ＃Ａ〜ＤＡＴＡ＃Ｃを生成する階層動画像符号化装置を示す図であり、（ｂ）は、階層的に符号化された符号化データＤＡＴＡ＃Ａ〜ＤＡＴＡ＃Ｃをそれぞれ復号して復号画像ＰＯＵＴ＃Ａ〜ＰＯＵＴ＃Ｃを生成する階層動画像復号装置示す図である。
【図２５】基本レイヤにおいて採用することができる符号化データのデータ構造について例示する図である。
【図２６】ＣＵにおけるＰＵ分割の境界の位置を具体的に示す図である。
【図２７】階層動画像復号装置の概略構成を示す図である。
【図２８】予測パラメータ復元部の詳細構成を示す図である。
【図２９】予測モードの定義を示す図である。
【図３０】各予測モードに割り当てられている名称を示す図である。
【図３１】テクスチャ復元部の詳細構成を示す図である。
【図３２】ベース復号部の詳細構成を示す図である。
【図３３】階層動画像符号化装置の概略構成を示す図である。
【図３４】予測パラメータ符号化部の詳細構成を示す図である。
【図３５】テクスチャ符号化部の詳細構成を示す図である。
【図３６】基本レイヤの復号画像に適用するフィルタのフィルタパラメータを拡張レイヤに、ＣＴＢ単位で格納する場合のシンタクス例を示す図である。
【図３７】（ａ）、（ｂ）は、基本レイヤの復号画像に適用するフィルタのフィルタパラメータを拡張レイヤに、ＣＴＢ単位で格納する場合の詳細なシンタクス例を示す図である。
【図３８】基本レイヤの復号画像に適用するフィルタのフィルタパラメータを拡張レイヤに、ＣＴＢ単位で格納する場合の詳細なシンタクス例を示す図である。
【図３９】レイヤ間イントラ予測部の動作を説明するための図であり、（ａ）はレイヤ間イントラ予測部の動作を示す図であり、（ｂ）は従来の動作を示す図である。
【図４０】参照ブロックにフィルタを適用する状態を説明するための図である。
【図４１】基本レイヤの復号画像に適用するフィルタのフィルタパラメータを拡張レイヤのスライスヘッダ、またはＡＰＳに格納する場合のシンタクス例を示す図である。
【図４２】（ａ）、（ｂ）は、基本レイヤの復号画像に適用するフィルタのフィルタパラメータを拡張レイヤのスライスヘッダ、またはＡＰＳに格納する場合の詳細なシンタクス例を示す図である。
【図４３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、基本レイヤの復号画像に適用するフィルタのフィルタパラメータを拡張レイヤのスライスヘッダ、またはＡＰＳに格納する場合の詳細なシンタクス例を示す図である。
【図４４】基本レイヤの復号画像に適用するフィルタのフィルタパラメータを拡張レイヤのスライスヘッダ、またはＡＰＳに格納する場合の詳細なシンタクス例を示す図である。
【図４５】レイヤ間イントラ予測部の動作を説明するための図である。
【図４６】基本レイヤの復号画像に適用するフィルタのフィルタパラメータを拡張レイヤのイントラスライスのみに格納する場合のシンタクス例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔符号化データのデータ構造〕
本実施形態に係る階層画像符号化装置２及び階層画像復号装置１の詳細な説明に先立って、階層画像符号化装置２によって生成され、階層画像復号装置１によって復号される符号化データのデータ構造について説明を行う。符号化データは、下位レイヤと上位レイヤとから構成される。
【００７８】
以下、符号化データを生成する符号化方式として、Ｈ．２６４／ＡＶＣのＳＶＣ技術を用いる場合について例示する。しかしながら、これに限られず、下位レイヤを、ＭＰＥＧ−２や、ＨＥＶＣなどの符号化方式により符号化してもよい。また、下位レイヤと上位レイヤとが異なる符号化方式によって符号化されていてもよい。
【００７９】
また、下位レイヤの符号化データと上位レイヤの符号化データとは、互いに異なる伝送路を介して階層画像復号装置１に供給されるものであってもよいし、同一の伝送路を介して階層画像符号化装置１から階層画像復号装置２に供給されるものであってもよい。
【００８０】
（下位レイヤの符号化データ）
図２０は、符号化データの下位レイヤのデータ構造を示す図である。符号化データは、例示的に、シーケンス、およびシーケンスを構成する複数のピクチャを含む。なお、シーケンスには、当該シーケンスを復号するために階層画像復号装置１が参照する符号化パラメータの集合であるシーケンスパラメータセット（ＳＰＳ）が含まれる。ＳＰＳの後に、ピクチャパラメータセット（ＰＰＳ）が通知される。ＰＰＳは対応ピクチャを復号するために階層画像復号装置１が参照する符号化パラメータの集合であり、ＰＰＳが参照するＳＰＳを示す情報を含む。
【００８１】
データの階層構造を図２０に示す。図２０（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、シーケンス、スライスレイヤＳ、マクロブロックレイヤＭＢ、マクロブロックヘッダＭＢＨ、インター予測パーティションの予測パラメータＰＰ、及び、イントラ予測パーティションの予測パラメータＰＰの構造を示す図である。
【００８２】
シーケンスは、図２０（ａ）に示すように、ＳＰＳ，ＰＰＳ、及び、各ピクチャを構成するスライスレイヤＳ1〜ＳNsを含んでいる（Ｎsは１ピクチャに含まれるスライスレイヤの総数）。
【００８３】
各スライスレイヤＳは、対応スライスを復号するために階層画像復号装置１が参照するデータの集合である。スライスレイヤＳは、図２０（ｂ）に示すように、スライスヘッダＳＨ、及び、マクロブロックレイヤＭＢ1〜ＭＢNm（ＮmはスライスＳに含まれるマクロブロックの総数）を含んでいる。
【００８４】
スライスヘッダＳＨには、対応スライスの復号方法を決定するために階層画像復号装置１が参照する符号化パラメータ群が含まれる。（１）スライスが参照するＰＰＳを示す情報、（２）スライスタイプを指定するスライスタイプ指定情報、（３）対応スライスを含むピクチャの表示順序（ＰＯＣ：Picture Order Count）を指定するＰＯＣ指定情報、及び、（４）動画像符号化装置２が符号化の際に用いた重み係数を指定する重み係数指定情報は、スライスヘッダＳＨに含まれる符号化パラメータの一例である。
【００８５】
なお、スライスタイプ指定情報により指定可能なスライスタイプとしては、（１）符号化の際にイントラ予測のみを用いるＩスライス、（２）符号化の際に単方向予測、又は、イントラ予測を用いるＰスライス、（３）符号化の際に単方向予測、双方向予測、又は、イントラ予測を用いるＢスライスなどが挙げられる。
【００８６】
スライスレイヤＳに含まれる各マクロブロックレイヤＭＢは、対応マクロブロックを復号するために階層画像復号装置１が参照するデータの集合である。マクロブロックレイヤＭＢは、図２０（ｃ）に示すように、スキップフラグＳＫＩＰ、マクロブロックヘッダＭＢＨ、予測パラメータＰＰ1〜ＰＰNp、及び、量子化予測誤差ＱＤ1〜ＱＤNbを含んでいる。ここで、Ｎpは、対応マクロブロックに含まれるパーティション（予測単位）の総数を表し、Ｎbは、対応マクロブロックに含まれるブロック（変換単位）の総数を表す。スキップフラグＳＫＩＰの値が１の場合、すなわち、対応マクロブロックがスキップブロックである場合、そのマクロブロックレイヤにおけるマクロブロックヘッダＭＢＨ、予測パラメータＰＰ1〜ＰＰNp、及び、量子化予測誤差ＱＤ1〜ＱＤNbは省略される。
【００８７】
マクロブロックヘッダＭＢＨには、対応マクロブロックの復号方法を決定するために階層画像復号装置１が参照する符号化パラメータが含まれる。具体的には、図２０（ｄ）に示すように、対応マクロブロックのマクロブロックタイプを指定するマクロブロックタイプ指定情報ＭＢＴ（mb_type）、符号化ブロックパターンを指定するＣＢＰ（coded_block_pattern）、量子化ステップの大きさを指定する量子化パラメータ差分Δqp（mb_qp_delta）が含まれる。マクロブロックタイプ指定情報ＭＢＴは、予測単位指定情報ＰＴと変換単位指定情報ＴＴとを含む。
【００８８】
予測単位指定情報ＰＴは、対応マクロブロックのパーティション（予測単位）への分割パターンと、階層画像符号化装置２が各パーティションにおける予測画像を生成する際に用いた予測方法（Ｌ０単方向予測、Ｌ１単方向予測、双方向予測など）を指定する。パーティションは、１６×１６画素、１６×８画素、８×１６画素、８×８画素、８×４画素、又は４×８画素の領域である。一方、変換単位指定情報ＴＴは、対応マクロブロックのブロック（変換単位）への分割パターンを指定する。ブロックは、４×４画素、又は８×８画素の正方形領域である。
【００８９】
量子化パラメータ差分Δｑｐは、対応マクロブロックにおける量子化パラメータｑｐと、そのマクロブロックの直前に符号化されたマクロブロックにおける量子化パラメータｑｐ’との差分ｑｐ−ｑｐ’である。
【００９０】
マクロブロックレイヤＭＢに含まれる各量子化予測残差ＱＤnは、階層画像符号化装置２が以下の処理１〜３を対応ブロックに施すことによって生成した符号化データである。
【００９１】
処理１：符号化対象画像から予測画像を減算した予測残差をＤＣＴ変換（Discrete Cosine Transform）する；
処理２：処理１にて得られたＤＣＴ係数を量子化する；
処理３：処理２にて量子化されたＤＣＴ係数を可変長符号化する；
なお、上述した量子化パラメータｑｐは、階層画像符号化装置２がＤＣＴ係数を量子化する際に用いた量子化ステップＱＰの大きさを表す（ＱＰ＝２ｐｑ／６）。
【００９２】
マクロブロックレイヤＭＢに含まれる予測パラメータＰＰのうち、インター予測によって予測画像が生成されるインター予測パーティションに関する予測パラメータＰＰは、図２０（ｅ）に示すように、参照画像インデックスＲＩと、推定動きベクトルインデックスＰＭＶＩと、動きベクトル残差ＭＶＤとを含んでいる。
【００９３】
動きベクトル残差ＭＶＤは、階層画像符号化装置２が以下の処理４〜６を実行することによって生成した符号化データである。
【００９４】
処理４：符号化／復号済みの局所復号画像を選択し、選択した符号化／復号済みの局所復号画像（以下「参照画像」とも呼称）を参照して対応パーティションに対する動きベクトルｍｖを導出する；
処理５：推定方法を選択し、選択した推定方法を用いて対応パーティションに割り付ける動きベクトルｍｖの推定値（以下「推定動きベクトル」とも呼称）ｐｍｖを導出する；
処理６：処理４にて導出した動きベクトルｍｖから処理５にて導出した推定動きベクトルｐｍｖを減算した動きベクトル残差ＭＶＤを符号化する；
上述した参照画像インデックスＲＩは、処理４にて選択した符号化／復号済みの局所復号画像（参照画像）を指定するものであり、上述した推定動きベクトルインデックスＰＭＶＩは、処理５にて選択した推定方法を指定するものである。処理５にて選択可能な推定方法としては、（１）符号化／復号中の局所復号画像において、対応パーティションに隣接するパーティション（以下「隣接パーティション」とも呼称する）に割り付けられた動きベクトルのメジアンを推定動きベクトルｐｍｖとする方法や、（２）符号化／復号済みの局所復号画像において、対応パーティションと同じ位置を占めるパーティション（しばしば「コロケートパーティション」と呼称される）に割り付けられた動きベクトルを推定動きベクトルｐｍｖとする方法などが挙げられる。
【００９５】
なお、単方向予測を行うパーティションに関する予測パラメータＰＰには、図２０（ｅ）に示すように、参照画像インデックスＲＩ、推定動きベクトルインデックスＰＭＶＩ、及び、動きベクトル残差ＭＶＤがそれぞれ１つずつ含まれているが、双方向予測（重み付き予測）を行うパーティションに関する予測パラメータＰＰには、２つの参照画像インデックスＲＩ１及びＲＩ２、２つの推定動きベクトルインデックスＰＭＶＩ１及びＰＭＶＩ２、並びに、２つの動きベクトル残差ＭＶＤ１及びＭＶＤ２が含まれる。
【００９６】
マクロブロックレイヤＭＢに含まれる予測パラメータＰＰのうち、イントラ予測によって予測画像が生成されるイントラ予測パーティションに関する予測パラメータＰＰは、図２０（ｆ）に示すように、予測モードフラグＰＭＦと予測モード符号ＰＭＣとを含んでいる。予測モードフラグＰＭＦは、対応パーティションにおける予測モードが隣接パーティションから推定した予測モードと一致する場合に値１を取り、そうでない場合に値０を取る。予測モード符号ＰＭＣは、対応パーティションにおける予測モードを指定する予測モード指定情報を符号化したものであり、予測モードフラグＰＭＦの値が１である場合には省略される。
【００９７】
（上位レイヤの符号化データ）
上位レイヤの符号化データについても、例えば、図２０に示すものとほぼ同様のデータ構造を採用することができる。ただし、ＳＰＳには階層符号化を示す情報が符号化されていてもよい。スライスレイヤでは、空間スケーラビリティ、時間スケーラビリティ、および、ＳＮＲスケーラビリティの階層の識別情報（それぞれ、dependency_id、temporal_id、および、quality_id）が符号化されていてもよい。フィルタ情報やフィルタのオン／オフ情報（後述）はＰＰＳ、スライスヘッダ、マクロブロックヘッダ等で符号化することが可能である。
【００９８】
なお、上位レイヤに含まれる動きベクトル情報のうち、下位レイヤに含まれる動きベクトル情報から導出可能な動きベクトル情報については、上位レイヤから省略する構成とすることができる。このような構成とすることによって、上位レイヤの符号量を削減することができるので、符号化効率が向上する。
【００９９】
また、上述のとおり上位レイヤの符号化データを、下位レイヤの符号化方式と異なる符号化方式により生成しても構わない。すなわち、上位レイヤの符号化・復号処理は、下位レイヤのコーデックの種類に依存しない。
【０１００】
上位レイヤが、例えば、ＭＰＥＧ−２や、ＨＥＶＣ（High Efficiency Video Coding）方式によって符号化されていてもよい。
〔階層画像復号装置〕
図２の階層画像復号装置は本発明を適用した階層画像復号装置１の一例である。図２に示すように階層画像復号装置１は、下位レイヤ画像復号装置１１、上位レイヤ画像復号装置１２、およびフィルタ部１３を備える。
【０１０１】
下位レイヤ画像復号装置１１は、下位レイヤ画像符号化装置２１（後述）から送信される下位レイヤの符号化データを所定の符号化方式により復号する。下位レイヤ画像復号装置１１が復号に用いる符号化方式の一例は図１９を用いて説明したようなＨ．２６４／ＡＶＣである。しかしながら、これに限らず、下位レイヤ画像復号装置１１はＭＰＥＧ−２や現在規格策定中のＨＥＶＣを復号に用いても構わない。
【０１０２】
上位レイヤ画像復号装置１２は上位レイヤの符号化データを復号し、下位レイヤからの復号画像を参照して上位レイヤの復号画像を再生する。
【０１０３】
フィルタ部１３は下位レイヤからの復号画像を上位レイヤから参照するためにフィルタ処理を施す。
【０１０４】
以下、下位レイヤ画像復号装置１１、上位レイヤ画像復号装置１２、およびフィルタ部１３それぞれの構成例についてより詳しく説明する。
【０１０５】
（下位レイヤ画像復号装置の構成例）
図３を用いて下位レイヤ画像復号装置１１の構成例について説明する。図３は下位レイヤ画像復号装置１１の構成例を示すブロック図である。
【０１０６】
より具体的には、下位レイヤ画像復号装置１１は、可変長復号部１１１、逆量子化・逆変換部１１２、加算部１１３、動き補償部１１４、メモリ１１５、およびループフィルタ部１１６を備える。
【０１０７】
可変長復号部１１１は下位レイヤ符号化データを可変長復号する。可変長復号部１１１は、下位レイヤ符号化データから復号した量子化変換係数（予測誤差）を出力する。また、可変長復号部１１１は、下位レイヤ符号化データから復号した判定情報（後述）をフィルタ部１３に供給する。
【０１０８】
逆量子化・逆変換部１１２は復号された量子化変換係数（予測誤差）に逆量子化、逆変換を施す。
【０１０９】
加算部１１３は逆量子化・逆変換部１１２の出力である予測誤差と、動き補償部１１４の出力である予測画像とを加算する。
【０１１０】
ループフィルタ部１１６は加算部１１３の出力である復号画像にループフィルタを適用する。ループフィルタは、原画と、予測画像に予測誤差画像を加算した復号画像との差分を最小にする（客観画質を向上させる）、あるいは主観画質を向上させることを目的として設けられる。ループフィルタを適用した復号画像を動き補償部１１４で用いる参照画像とすることで、参照画像の客観・主観画質を向上させ、さらには動き補償を用いて符号化する以降の画像の画質を向上させることができる。このループフィルタの例としては、非特許文献２に記載されているようなデブロッキングフィルタ、ＳＡＯ（サンプル適応オフセット）フィルタ、ＡＬＦ（適応ループフィルタ）が挙げられる。
【０１１１】
なお、符号化方式としてＭＰＥＧ−２を採用する場合、ループフィルタ部１１６は省略される。
【０１１２】
また、符号化方式としてＨ．２６４／ＡＶＣを採用する場合、ループフィルタ部１１６はデブロッキングフィルタである。
【０１１３】
また、符号化方式としてＨＥＶＣを採用する場合、ループフィルタ部１１６には、デブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、ＡＬＦの３種類のフィルタが含まれる。
【０１１４】
メモリ１１５はループフィルタを適用した復号画像を格納する。
【０１１５】
動き補償部１１４はメモリ１１５に格納された画像を利用して動き補償を行い、予測画像を出力する。
【０１１６】
（上位レイヤ画像復号装置の構成例）
図４を用いて、上位レイヤ画像復号装置１２の構成例について説明する。図４は上位レイヤ画像復号装置１２の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、上位レイヤ画像復号装置１２は、ループフィルタを適用した画像復号装置である。
【０１１７】
具体的には、上位レイヤ画像復号装置１２は、可変長復号部１２１、逆量子化・逆変換部１２２、加算部１２３、動き補償部１２４、メモリ１２５、およびループフィルタ部１２６、および切り替え部１２７を備える。
【０１１８】
可変長復号部１２１は符号化データを可変長復号する。可変長復号部１２１は、復号した予測誤差を出力する。また、可変長復号部１２１は復号したフィルタのオン／オフ情報および判定情報（後述）をフィルタ部１３および切り替え部１２７に供給する。
【０１１９】
逆量子化・逆変換部１２２〜ループフィルタ部１２６は図３の逆量子化・逆変換部１１２〜ループフィルタ部１１６と同じ構成要素であるので、説明を省略する。
【０１２０】
切り替え部１２７は下位レイヤからの復号画像と、動き補償部１２４の出力である動き補償画像とを切り替えて予測画像として出力する。なお、空間スケーラビリティの場合、上述した“下位レイヤからの復号画像”は、下位レイヤからの復号画像をアップサンプリングした画像である。しかしながら、下位レイヤからの復号画像と、下位レイヤからの復号画像をアップサンプリングした画像とを特に区別する必要がない場合、以降ではこれらを区別せず単に“下位レイヤからの復号画像”と呼ぶ。
【０１２１】
切り替え部１２７は、上記切り替え処理を、可変長復号部１２１から出力される、符号化データ中の情報（例えばピクチャタイプ、スライスタイプ、処理単位毎の予測モード情報等）に従って行う。
【０１２２】
イントラピクチャ、イントラスライスでは、切り替え部１２７は、上位レイヤの符号化データから可変長復号部１２１で復号された処理単位毎の予測モード情報等に従って、上位レイヤのイントラ予測部（図示しない）からの予測画像、あるいは下位レイヤからの復号画像を選択する。
【０１２３】
また、Ｐ（片方向予測）／Ｂ（双方向予測）ピクチャ、Ｐ（片方向予測）／Ｂ（双方向予測）スライスでは、切り替え部１２７は、上位レイヤの符号化データから可変長復号部１２１で復号された処理単位毎の予測モード情報等に従って、動き補償部１２４からの出力の動き補償画像、あるいは下位レイヤからの復号画像を選択する。
【０１２４】
（フィルタ部の構成例）
以下、図５、図６および図２３を用いて、フィルタ部の構成例を説明する。以下では、図５を用いて上位レイヤと下位レイヤとで画像の解像度が異なる空間スケーラビリティのフィルタ部１３Ａの構成例について説明する。また、図６を用いて上位レイヤと下位レイヤとで画像の解像度が等しい時間スケーラビリティあるいはＳＮＲスケーラビリティのフィルタ部１３Ｂの構成例について説明する。また、図２３を用いて、図５に示すフィルタ部１３Ａと、図６に示すフィルタ部１３Ｂとを組み合わせたフィルタ部１３の構成例について説明する。以下、図５、図６、および図２３の順で説明する。
【０１２５】
まず、図５（ａ）および（ｂ）に示すフィルタ部１３Ａについて説明する。図５（ａ）に示すフィルタ部１３Ａは下位レイヤからの復号画像にフィルタを施すフィルタ処理部１３１と、その出力に対して下位レイヤの画像を上位レイヤの画像の解像度に戻すためのアップサンプリング部１３２からなる。図５（ａ）に示すフィルタ部１３Ａでは下位レイヤからの復号画像に対し、後述する原画（空間スケーラビリティの場合は原画をダウンサンプリングした画像であるが、以降では原画と呼ぶ）に近づけるためのフィルタを適用してからアップサンプリングフィルタを適用する。ここで原画に近づけるとは、復号画像と原画との差分値を小さくする（客観画質を向上させる）、あるいは復号画像の主観画質を向上させることである。復号画像の解像度においてフィルタを適用するため、フィルタ処理に必要な処理量が小さいというメリットがある。
【０１２６】
図５（ｂ）に示すフィルタ部１３Ａは下位レイヤからの復号画像に、上位レイヤの画像の解像度に戻すためのアップサンプリングを行うアップサンプリング部１３２と、アップサンプリング部１３２の出力に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理部１３１からなる。
【０１２７】
図５（ａ）および（ｂ）を対比すると次のとおりである。図５（ｂ）に示すフィルタ部１３Ａでは、図５（ａ）に示すフィルタ部１３Ａとはアップサンプリング部１３２とフィルタ処理部１３１との順序が逆である。
【０１２８】
また、図５（ｂ）に示すフィルタ部１３Ａのフィルタ処理部１３１がフィルタを適用する画像の解像度は、下位レイヤからの復号画像をアップサンプリングした後のものであるのに対して、図５（ａ）に示すフィルタ部１３Ａのフィルタ処理部１３１がフィルタを適用する画像の解像度は、下位レイヤからの復号画像のものである。
【０１２９】
また、図５（ｂ）に示すフィルタ部１３Ａでは、アップサンプリング部１３２において、下位レイヤからの復号画像を上位レイヤの画像の解像度に戻した後でフィルタを適用するため、図５（ａ）に示すフィルタ部１３Ａより原画に近い復号画像を参照することができる。フィルタ処理部１３１は図２の上位レイヤ画像復号装置１２から出力されたフィルタ情報（後述）等を用いてフィルタ処理を施す。なお、アップサンプリング部１３２に、図１９のアップサンプリング部１００３と同じ構成要素を用いても構わない。
【０１３０】
なお上述の説明では、フィルタ部１３Ａは、フィルタ処理を、フィルタ処理部１３１のフィルタとアップサンプリングフィルタ部１３２のフィルタとに分ける２段階処理として説明したが、これに限られず、１回のフィルタ処理として適用することも可能である。
【０１３１】
次に、図６に示すフィルタ部１３Ｂについて説明する。図６は時間スケーラビリティあるいはＳＮＲスケーラビリティの場合に、下位レイヤからの復号画像に対し、原画に近づけるためのフィルタを適用するフィルタ部１３Ｂである。図６に示すフィルタ部１３Ｂは、フィルタ処理部１３１を備える。フィルタ処理部１３１については、図５を用いて説明したとおりであるので、その説明を省略する。
【０１３２】
次に、図２３に示すフィルタ部１３について説明する。図２３は、空間スケーラビリティの場合と、それ以外のスケーラビリティ（すなわち、時間スケーラビリティあるいはＳＮＲスケーラビリティ）の場合とで、適用するフィルタを切り替えるフィルタ部１３である。
【０１３３】
図２３に示すフィルタ部１３は、下位レイヤ（下位レイヤ画像復号装置１１）からの復号画像に対し、原画に近づけるためのフィルタを適用し、フィルタ画像を上位レイヤ（上位レイヤ画像復号装置１２）に供給する。フィルタ部１３は、フィルタ部１３Ａ、１３Ｂ、切り替え部１３３を備える。フィルタ部１３Ａは、図５に示したものと同様であり、フィルタ部１３Ｂは、図６に示したものと同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１３４】
切り替え部１３３は、スケーラビリティの種類に応じて、下位レイヤからの復号画像をフィルタ部１３Ａまたはフィルタ部１３Ｂのいずれかに入力する。
【０１３５】
空間スケーラビリティの場合、フィルタ部１３Ａにスイッチする。この場合、フィルタ部１３Ａが、下位レイヤからの復号画像をアップサンプリングしフィルタを適用したフィルタ画像または下位レイヤからの復号画像にフィルタを適用しアップサンプリングしたフィルタ画像を、上位レイヤ画像復号装置１２に供給する。
【０１３６】
一方、空間スケーラビリティの以外のスケーラビリティの場合、フィルタ部１３Ｂにスイッチする。この場合、フィルタ部１３Ｂは、アップサンプリングなしでフィルタを適用したフィルタ画像を上位レイヤ画像復号装置１２に供給する。
【０１３７】
なお、この切り替え処理は、後述の階層画像符号化装置２が備える切り替え部２６における切り替え処理に対応しているということもできる。
【０１３８】
（フィルタ処理部の詳細）
次に、図１を用いて、図５および図６に示したようなフィルタ処理部１３１の詳細構成について説明する。図１は、フィルタ処理部１３１の詳細な構成について例示するブロック図である。
【０１３９】
図１に示すように、フィルタ処理部１３１は、フィルタ適用判定部１３１１、フィルタ適用部１３１２、空間スケーラビリティ判定部１３１３、参照画像判定部１３１４、解像度判定部１３１５、フィルタ順序判定部１３１６、コーデック判定部１３１７を備える。
【０１４０】
フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタ情報、フィルタのオン／オフ情報、およびフィルタを決定するための指標を示す判定情報に基づいて、フィルタの適用要否、および、適用するフィルタの種類を決定するものである。フィルタ情報、フィルタのオン／オフ情報、および判定情報の詳細については後述する。
【０１４１】
フィルタ適用部１３１２は、フィルタ適用判定部１３１１が決定したフィルタを復号画像に適用するものである。フィルタ適用部１３１２が適用することができるフィルタの種類や、その組み合わせについては後述する。
【０１４２】
空間スケーラビリティ判定部１３１３は、適用されているスケーラビリティが、空間スケーラビリティか否かを判定するものである。
【０１４３】
参照画像判定部１３１４は、ピクチャタイプが上位レイヤで復号する後続の画像から参照されるものであるか否かを判定するものである。
【０１４４】
解像度判定部１３１５は、上位レイヤおよび下位レイヤの画像の解像度を判定するものである。
【０１４５】
フィルタ順序判定部１３１６は、アップサンプリングとフィルタ処理の順番を判定するものである。
【０１４６】
コーデック判定部１３１７は、下位レイヤのコーデック（符号化方式）の種類を判定するものである。
【０１４７】
（フィルタ適用部において適用可能なフィルタおよびその組み合わせ）
ここで、フィルタ適用部１３１２において適用可能なデブロッキングフィルタ（ＤＦ；Deblocking Filter）、ＳＡＯ、ＡＬＦについて簡単に説明する。
【０１４８】
デブロッキングフィルタは、予測あるいは変換処理の境界で発生するブロック歪を低減する技術である。ブロック境界の種類（予測処理の境界と変換処理の境界）、予測モード（イントラと非イントラ）、非ゼロ直交変換係数の有無、参照フレーム、隣接する復号画素値、動き情報に依存して、ブロック境界に適用するフィルタの強度とフィルタのオン／オフを適応的に決定する。そしてブロック歪が存在すると判定されたフィルタオンのブロック境界には、フィルタの強度に応じて指定されたフィルタを適用し、ブロック境界近傍の画素値を平滑化する。
【０１４９】
ＳＡＯは、原画と復号画像の差異を、画素レベルの特性に応じて適応的に設定されたオフセットを加算することで補償する技術である。ＳＡＯには処理対象画素値とその近傍の画素値からエッジの方向を検出し、処理対象画素値とその近傍の画素値の差分値（変動量）に応じて加算するオフセットを切り替えるエッジオフセット（ＥＯ）タイプと、処理対象画素値に応じて加算するオフセットを切り替えるバンドオフセット（ＢＯ）タイプがある。フィルタ情報として、処理対象単位毎にＥＯとＢＯのどちらのタイプを適用するかを示す情報、ＥＯの場合はさらにエッジ方向を示す情報、各変動量に対し加算するオフセットを通知する。ＢＯの場合は画素値に応じて加算するオフセットを通知する。処理対象単位毎に通知されたタイプに応じて、ＥＯの場合は処理対象画素値とその近傍画素値から計算した変動量に対応するオフセットを加算し、ＢＯの場合は処理対象画素値に対応するオフセットを加算する。
【０１５０】
ＡＬＦは、原画と復号画像との差分（平均２乗誤差）を最小にするフィルタ係数、タップ数を算出し、下位レイヤからの復号画像にフィルタ処理を行うことでレート歪性能を改善する技術である。このフィルタとしてウィナーフィルタ（Ｗｉｅｎｅｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）等が用いられる。算出したフィルタ係数、タップ数はフィルタ情報として、フィルタのオン／オフ情報と合わせて通知する。通知された情報を用いて、処理対象単位毎にＡＬＦを適用する。
【０１５１】
なお、上述したような、ＳＡＯ、およびＡＬＦで用いられるフィルタ情報、および処理単位毎のフィルタのオン／オフ情報は可変長復号部１２１からフィルタ適用判定部１３１１に通知される。デブロッキングフィルタではフィルタ適用判定部１３１１でフィルタのオン／オフを判定する。また、フィルタオンの処理単位では、フィルタ適用部１３１２が、フィルタ情報を用いてフィルタ処理を実行する。
【０１５２】
以降ではこれらの通知される情報をまとめて、フィルタ情報およびフィルタのオン／オフ情報と呼ぶ。これらの情報は上位レイヤの符号化データの一部として符号化される。
【０１５３】
次にフィルタ適用部１３１２におけるフィルタ処理の組み合わせついて説明する。フィルタ適用部１３１２によるフィルタ処理はブロック歪を除去するデブロッキングフィルタ、処理単位のオフセットを調整するＳＡＯ、原画との差分値を最小にするウィナーフィルタを用いたＡＬＦを単体、あるいは組み合わせて構成される。
【０１５４】
フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタ適用部１３１２が適用するフィルタを、可変長復号部１２１、または、可変長復号部１２１から通知される判定情報を用いて決定する。判定情報は、適用するフィルタを決定するための指標を含む情報である。例えば、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタを決定する指標と、適用するフィルタの種類とを対応付ける所定の対応関係に基づいて適用するフィルタの種類を決定する。適用するフィルタを決定するための指標と、適用するフィルタとの対応関係の例を表１に示す。
【０１５５】
【表１】
2013243636.tif 000003
【０１５６】
表１に示す（１）〜（５）の指標は単なる例示であり、これらに限られない。要求される性能や処理量に応じた指標を用いることができる。
【０１５７】
表１において適用するフィルタの種類の候補１は、フィルタ処理量への制約が大きい場合に適用するフィルタを示す。適用するフィルタの種類の候補２は、フィルタ処理量への制約が比較的緩い（処理量が大きくても構わない）場合に適用するフィルタを示す。
【０１５８】
表１の（１）〜（５）以外に、適用するフィルタの種類をフラグで通知してもよい。どの指標を用いてフィルタを選択するかは、あらかじめ画像符号化装置と画像復号装置との間で決定しておけばよい。あるいはシーケンスヘッダやＳＰＳ（シーケンスパラメータセット）等で、どの指標を用いるかを通知してもよい。
【０１５９】
また、表１の（１）〜（５）を示す判定情報が、上位レイヤの符号化データに含まれていてもよい。また、表１の（３）を示す下位レイヤの解像度および画像の構造（フィールド構造／フレーム構造）や（５）を示す判定情報を、下位レイヤの符号化データを復号して得られた復号データから取得してもよい。
【０１６０】
（スケーラビリティの種類によって適用するフィルタを決定する場合）
図７に空間スケーラビリティ、時間スケーラビリティ、ＳＮＲスケーラビリティ等のスケーラビリティの種類によって、図１のフィルタ処理部１３１で適用するフィルタを選択するフローチャートを示す。
【０１６１】
まず、空間スケーラビリティ判定部１３１３が、適用されているスケーラビリティが、空間スケーラビリティか否かを判定する（Ｓ１０１）。
【０１６２】
空間スケーラビリティの場合（Ｓ１０１においてＹＥＳ）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタをＡＬＦに設定し、フィルタ適用部１３１２が設定されたＡＬＦを適用する（Ｓ１０４）。
【０１６３】
一方、空間スケーラビリティ以外のスケーラビリティの場合（Ｓ１０１においてＮＯ）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタをＳＡＯまたはデブロッキングフィルタに設定し、フィルタ適用部１３１２が設定されたＳＡＯまたはデブロッキングフィルタを適用する。
【０１６４】
空間スケーラビリティの場合、上位レイヤの画像と下位レイヤの画像の解像度が異なるため、処理量は多いが、画質向上幅の高いＡＬＦが適している。それ以外のスケーラビリティの場合、上位レイヤの画像と下位レイヤの画像の解像度が同じであるため、空間スケーラビリティほど高い画質向上効果を持つフィルタを適用しなくても構わない。従って処理量が小さく、主観画質向上効果のあるＳＡＯあるいはデブロッキングフィルタ単体での適用が適している。
【０１６５】
なお、アプリケーションや搭載する機器によっては、フィルタ処理量に対する制約が緩く、処理量が大きくても画質が良い方が好ましい場合もある。このような場合には、空間スケーラビリティで適用するフィルタはＡＬＦ、ＳＡＯ、デブロッキングフィルタを全て用いることが望ましい。ＡＬＦ、ＳＡＯ、デブロッキングフィルタを全て用いる場合、フィルタ適用部１３１２を図８に示すように構成してもよい。図８に示すように、フィルタ適用部１３１２では、下位レイヤからの復号画像の入力側から、デブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、およびＡＬＦの順でフィルタが設定されている。よって、フィルタ適用部１３１２は、図８に示すように、下位レイヤからの復号画像に対し、まずデブロッキングフィルタを適用し、その出力に対しＳＡＯを適用し、その出力に対しＡＬＦを適用する順番で３つのフィルタを適用する。３フィルタの場合、以降の例でも図８に示す順番にフィルタを適用する。デブロッキングフィルタでブロック境界の歪を低減し、その後ＳＡＯで画素単位のオフセットを調整し、最後にＡＬＦで原画との誤差を最小にするカスケード接続の構成が、符号化効率の点で性能が良いためである。また時間スケーラビリティやＳＮＲスケーラビリティで適用するフィルタはＳＡＯ、デブロッキングフィルタという２つのフィルタを用いることが望ましい。
【０１６６】
（ピクチャタイプによって適用するフィルタを決定する場合）
図９にピクチャタイプによって図１のフィルタ処理部１３１で適用するフィルタを選択するフローチャートを示す。
【０１６７】
まず、参照画像判定部１３１４が、復号対象となる上位レイヤの画像のピクチャタイプを判定する（Ｓ２０１）。ピクチャタイプがイントラ（Ｉ）、片方向予測（Ｐ）、参照に使用する双方向予測（Ｂ）ピクチャのような、上位レイヤで符号化する後続の画像から参照されるピクチャタイプの場合（Ｓ２０１においてＹＥＳ）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタをＡＬＦに設定し、フィルタ適用部１３１２が設定されたＡＬＦを適用する（Ｓ２０４）。
【０１６８】
一方、ピクチャタイプが、参照に使用されない双方向予測（ｂ）ピクチャの場合（Ｓ２０１においてＮＯ）、フィルタは適用しない。
【０１６９】
後続の画像から参照される画像が、高画質であれば正確な予測ができる。そのため、処理量は多いが、画質向上幅の高いＡＬＦが適している。上位レイヤで後続の画像から参照されない画像の場合、参照される画像ほど高画質でなくてもよい。そのため処理量の点からフィルタを適用しない。
【０１７０】
なお、Ｓ２０１では、下位レイヤからの復号画像のピクチャタイプを判定してもよい。
【０１７１】
また、アプリケーションや搭載する機器によっては、フィルタ処理量に対する制約が緩く、処理量が大きくても画質が良い方が好ましい場合もある。このような場合には、参照される画像に適用するフィルタはＡＬＦ、ＳＡＯ、デブロッキングフィルタを全て用いることが望ましい。また参照されない画像にはＳＡＯあるいはデブロッキングフィルタを適用し、現時刻の画像に対応する上位レイヤの画像がより正確に予測できるようにすることが望ましい。ここではピクチャタイプによって適用するフィルタを決定する例を説明したが、スライスタイプによって適用するフィルタを決定してもよい。
【０１７２】
（解像度によって適用するフィルタを決定する場合）
図１０に解像度によって図１のフィルタ処理部１３１で適用するフィルタを選択するフローチャートを示す。
【０１７３】
まず、解像度判定部１３１５が、復号対象となる上位レイヤの画像の解像度を判定する（Ｓ３０１）。ＨＤ画像のような高解像度の場合（Ｓ３０１においてＹＥＳ）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタをＡＬＦに設定し（Ｓ３０２）、フィルタ適用部１３１２が設定されたＡＬＦを適用する（Ｓ３０４）。
【０１７４】
一方、比較的低解像度の場合（Ｓ３０１においてＮＯ）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタを、デブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、およびＡＬＦに設定し（Ｓ３０３）フィルタ適用部１３１２が、設定されたデブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、およびＡＬＦを適用する（Ｓ３０４）。これは、低解像度の画像に必要な処理量は小さいので、画質向上幅を増やす目的でデブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、ＡＬＦをすべて適用することが好ましいためである。
【０１７５】
なお、アプリケーションや搭載する機器によっては、フィルタ処理量に対する制約が緩く、処理量が大きくても画質が良い方が好ましい場合もある。このような場合には、高解像度の画像に対してもＡＬＦ、ＳＡＯ、デブロッキングフィルタを全て用いることが望ましい。
【０１７６】
（アップサンプリングの位置によって適用するフィルタを決定する場合）
空間スケーラビリティの場合、図１１にアップサンプリングとフィルタ処理の順番によって図１のフィルタ処理部１３１で適用するフィルタを選択するフローチャートを示す。
【０１７７】
まず、フィルタ順序判定部１３１６が、フィルタ処理の順序を判定する（Ｓ４０１）。
【０１７８】
フィルタ処理の後でアップサンプリングする場合（Ｓ４０１においてＹＥＳ）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタを、デブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、ＡＬＦに設定し（Ｓ４０２）、フィルタ適用部１３１２が、設定されたデブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、ＡＬＦを適用する（Ｓ４０４）。
【０１７９】
一方、フィルタ処理の前にアップサンプリングする場合（Ｓ４０１においてＮＯ）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタをＡＬＦに設定し（Ｓ４０３）、フィルタ適用部１３１２が、設定されたＡＬＦを適用する（Ｓ４０４）。これは解像度によって適用するフィルタを決定する場合と同じ理由で、アップサンプリング前にフィルタを適用する場合は、フィルタ処理に必要な処理量は小さいためである。
【０１８０】
なお、アプリケーションや搭載する機器によっては、フィルタ処理量に対する制約が緩く、処理量が大きくても画質が良い方が好ましい場合もある。このような場合には、アップサンプリング後にフィルタを適用する場合でも、ＡＬＦ、ＳＡＯ、デブロッキングフィルタを全て用いることが望ましい。
【０１８１】
（下位レイヤのコーデックの種類によって適用するフィルタを決定する場合）
図１２に下位レイヤで使用するコーデックの種類によって図１のフィルタ処理部１３１で適用するフィルタを選択するフローチャートを示す。
【０１８２】
まず、コーデック判定部１３１７が、下位レイヤで使用するコーデックを判定する（Ｓ５０１）。
【０１８３】
下位レイヤで使用するコーデックがＭＰＥＧ−２の場合（Ｓ５０１）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタをＡＬＦに設定し（Ｓ５０２）、フィルタ適用部１３１２が、設定されたＡＬＦを適用する（Ｓ５０４）。
【０１８４】
また、下位レイヤで使用するコーデックがＨ．２６４／ＡＶＣの場合（Ｓ５０５においてＹＥＳ）、フィルタ適用判定部１３１１は、フィルタをＳＡＯに設定し（Ｓ５０３）、フィルタ適用部１３１２が、設定されたＳＡＯを適用する（Ｓ５０４）。
【０１８５】
また、下位レイヤで使用するコーデックがＨＥＶＣの場合（Ｓ５０５においてＮＯ）、フィルタは適用しない。
【０１８６】
ＭＰＥＧ−２は処理量が小さく、コーデック内部でループフィルタを持たないため、他の符号化方式と較べて低画質である。そのため、処理量は多いが、画質向上幅の高いＡＬＦを適用することで、上位レイヤから参照される画像の品質を向上させ、正確な予測ができるようにする。
【０１８７】
また、Ｈ．２６４／ＡＶＣはＭＰＥＧ−２よりは複雑な処理を施しており、コーデック内部にデブロッキングフィルタをループフィルタとして持つため、ＭＰＥＧ−２に比べると高画質である。そのため、処理量が小さく、主観画質向上効果のあるＳＡＯの適用が適している。
【０１８８】
そして、ＨＥＶＣは処理が複雑で、コーデック内部にデブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、ＡＬＦをループフィルタとして持つため、他の符号化方式より高画質である。そのため、処理量の点からフィルタを適用しない。
【０１８９】
なお、アプリケーションや搭載する機器によっては、フィルタ処理量に対する制約が緩く、処理量が大きくても画質が良い方が好ましい場合もある。このような場合には、ＭＰＥＧ−２の復号画像に適用するフィルタはＡＬＦ、ＳＡＯ、デブロッキングフィルタを全て用いることが望ましい。またＨ．２６４／ＡＶＣの復号画像にはＳＡＯ、ＡＬＦを適用することが望ましい。
【０１９０】
また以上では、ＨＥＶＣの復号画像に対してはフィルタを適用しない構成について説明したが、これに限られない。ＨＥＶＣの復号画像に関し、空間スケーラビリティにおいて、アップサンプリング後の画像にフィルタを適用する場合は、ＳＡＯを適用することが望ましい。
【０１９１】
（作用・効果）
以上に示したように、階層画像復号装置１は、階層符号化された符号化データに含まれる上位レイヤの符号化データを復号し、下位レイヤからの復号画像を参照して生成した上位レイヤの予測画像を用いて上位レイヤの復号画像を復元する。また、階層画像復号装置１は、上記上位レイヤから参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して適用するフィルタを決定するフィルタ適用判定部１３１１と、参照する上記下位レイヤからの復号画像に対して、フィルタ適用判定部１３１１が決定したフィルタを適用するフィルタ適用部１３１２と、を備えている。
【０１９２】
よって、下位レイヤからの復号画像の画質を向上させることで、上位レイヤにおける符号化効率を向上させ、上位レイヤの復号画像の客観・主観画質を向上させることができるという効果を奏する。
〔階層画像符号化装置〕
図１３の階層画像符号化装置は本発明を適用した階層画像符号化装置２の一例である。図１３に示すように階層画像符号化装置２は、下位レイヤ画像符号化装置２１、上位レイヤ画像符号化装置２２、フィルタ選択・処理部２４、ダウンサンプリング部２５、切り替え部２６を備える。
【０１９３】
下位レイヤ画像符号化装置２１は下位レイヤの原画（空間スケーラビリティの場合は原画をダウンサンプリングした画像であるが、以降では原画と呼ぶ）を所定の符号化方式により符号化する。下位レイヤ画像符号化装置２１が符号化に用いる符号化方式の一例は図１４を用いて説明したようなＨ．２６４／ＡＶＣである。しかしながら、これに限らず、下位レイヤ画像符号化装置２１はＭＰＥＧ−２や現在規格策定中のＨＥＶＣを符号化に用いても構わない。
【０１９４】
上位レイヤ画像符号化装置２２は下位レイヤからの復号画像を参照して原画を符号化する。
【０１９５】
ダウンサンプリング部２５は、空間スケーラビリティの場合に原画をダウンサンプリングする。
【０１９６】
切り替え部２６は空間スケーラビリティの場合は原画をダウンサンプリングし、それ以外のスケーラビリティの場合は原画をそのまま下位レイヤ画像符号化装置２１に入力する。
【０１９７】
フィルタ選択・処理部２４は下位レイヤからの復号画像を上位レイヤの予測画像として参照するためにフィルタを適用する。
【０１９８】
以下、下位レイヤ画像符号化装置２１、上位レイヤ画像符号化装置２２、およびフィルタ選択・処理部２４それぞれの構成例についてより詳しく説明する。
【０１９９】
（下位レイヤ画像符号化装置の構成例）
図１４を用いて下位レイヤ画像符号化装置２１の構成例について説明する。図１４は、下位レイヤ画像符号化装置２１の構成例を示すブロック図である。
【０２００】
具体的には、下位レイヤ画像符号化装置２１は、減算部２１１、直交変換・量子化部２１２、可変長符号化部２１３、逆量子化・逆変換部２１４、加算部２１５、ループフィルタ部２１６、メモリ２１７、および動き補償部２１８を備える。
【０２０１】
減算部２１１は原画と予測画像の差分（予測誤差）を計算する。
【０２０２】
直交変換・量子化部２１２は予測誤差に直交変換、量子化を施す。
【０２０３】
可変長符号化部２１３は直交変換・量子化部２１２の出力等を可変長符号化し、下位レイヤ符号化データを出力する。
【０２０４】
逆量子化・逆変換部２１４は直交変換・量子化部２１２の出力である量子化変換係数に逆量子化、逆変換を施す。
【０２０５】
加算部２１５は逆量子化・逆変換部２１４の出力である復号された予測誤差と予測画像を加算する。
【０２０６】
ループフィルタ部２１６は加算部２１５の出力である復号画像にループフィルタを適用する。
【０２０７】
なお、符号化方式としてＭＰＥＧ−２を採用する場合、ループフィルタ部２０１６は省略される。
【０２０８】
また、符号化方式としてＨ．２６４／ＡＶＣを採用する場合、ループフィルタ部２０１６はデブロッキングフィルタである。
【０２０９】
また、符号化方式としてＨＥＶＣを採用する場合、ループフィルタ部２０１６にはデブロッキングフィルタ、ＳＡＯ、ＡＬＦの３種類のフィルタが含まれる。
【０２１０】
メモリ２１７はループフィルタを適用した復号画像を格納する。
【０２１１】
動き補償部２１８はメモリ２１７に格納された画像を利用して動き補償を行い、予測画像を出力する。
【０２１２】
（上位レイヤ画像符号化装置の構成例）
図１５を用いて、上位レイヤ画像符号化装置２２の構成例について説明する。図１５は、上位レイヤ画像符号化装置２２の構成例を示すブロック図である。図１５に示すように上位レイヤ画像符号化装置２２は、ループフィルタを適用した画像符号化装置である。
【０２１３】
具体的には、上位レイヤ画像符号化装置２２は、減算部２２１、直交変換・量子化部２２２、可変長符号化部２２３、逆量子化・逆変換部２２４、加算部２２５、ループフィルタ部２２６、メモリ２２７、および動き補償部２２８、および切り替え部２２９を備える。
【０２１４】
減算部２２１〜動き補償部２２８は図１４の減算部２１１〜動き補償部２１８と同じ構成要素であるので、説明を省略する。
【０２１５】
切り替え部２２９は下位レイヤからの復号画像と、動き補償部２２８の出力である動き補償画像とを切り替えて予測画像として出力する。
【０２１６】
切り替え部２２９は、上記切り替え処理を、処理単位毎の予測モードや、ピクチャタイプ、スライスタイプに基づいて行う。
【０２１７】
イントラピクチャ／イントラスライスでは、切り替え部２２９は、例えば原画と下位レイヤからのレイヤ間予測画像の差分、および原画と上位レイヤのイントラ予測画像（図示しない）との差分を比較し、差分値の小さい方を上位レイヤの符号化対象画像の予測画像として選択する。
【０２１８】
また、Ｐ（片方向予測）／Ｂ（双方向予測）ピクチャ、Ｐ（片方向予測）／Ｂ（双方向予測）スライスでは、切り替え部２２９は、例えば原画と下位レイヤからのレイヤ間予測画像の差分、および原画と動き補償画像との差分を比較し、差分値の小さい方を上位レイヤの符号化対象画像の予測画像として選択する。また、切り替え部２２９は、どちらの予測を選択したかを示すフラグを可変長符号化部２２３に出力する（図１５では図示していない）。
【０２１９】
（フィルタ選択・処理部の構成例）
フィルタ選択・処理部２４の具体例を図１６に示す。図１６に示すように、フィルタ選択・処理部２４は、フィルタ選択・判定部２４１、フィルタ処理部２４２を備える。
【０２２０】
フィルタ選択・判定部２４１は表１に従ってフィルタ部２４２で適用するフィルタを選択し、適用するフィルタ情報（タップ数、フィルタ係数等）、現在の処理対象画像に対してフィルタを適用するかどうかを決定する。フィルタ選択・判定部２４１における具体的なフィルタ情報の算出方法については後述する。
【０２２１】
フィルタ部２４２は下位レイヤからの復号画像にフィルタを適用する。また、フィルタ部２４２の構成として、図２の１３と同じ構成要素を採用することができる。
【０２２２】
（フィルタ選択・判定部によるフィルタ情報の算出方法）
フィルタ選択・判定部２４１での最適なフィルタ情報の算出方法についての一例を、図１７のフローチャートで示す。
【０２２３】
図１７はウィナーフィルタを用いたＡＬＦのフィルタ算出方法を説明する図である。以下で使用する符号化コストはｃｏｓｔ＝Ｄ＋λ・Ｒ（ここでＤは２乗誤差、Ｒは符号量、λはラグランジェ定数を表す）で計算する。
【０２２４】
Ｓ６０１で、フィルタ選択・判定部２４１が、下位レイヤからの復号画像のフィルタ画像（ＦｉｌｔｅｒＬ）と、原画（Ｉｍａｇｅ０）との平均２乗誤差が最小になるようにフィルタ情報（フィルタ係数、タップ数等）を設定する。
【０２２５】
Ｓ６０２で、フィルタ選択・判定部２４１が、処理単位毎に、下位レイヤからの復号画像のフィルタ画像（ＦｉｌｔｅｒＬ）と原画（Ｉｍａｇｅ０）との平均２乗誤差を計算する。
【０２２６】
Ｓ６０３で処理単位毎に下位レイヤからの復号画像（ＩｍａｇｅＬ）と原画（Ｉｍａｇｅ０）との平均２乗誤差を計算する。
【０２２７】
Ｓ６０４で、フィルタ選択・判定部２４１が、フィルタを適用した場合の符号化コストｃｏｓｔ＿ＦｉｌｔｅｒＬと、フィルタを適用しなかった場合の符号化コストｃｏｓｔ＿ＩｍａｇｅＬを算出する。
【０２２８】
Ｓ６０５で、フィルタ選択・判定部２４１が、ｃｏｓｔ＿ＦｉｌｔｅｒＬとｃｏｓｔ＿ＩｍａｇｅＬとを比較し、フィルタの適用で符号化コストが削減できる場合（ｃｏｓｔ＿ＦｉｌｔｅｒＬ＜ｃｏｓｔ＿ＩｍａｇｅＬ）は、フィルタの適用（オン）を決定する（Ｓ６０６）。
【０２２９】
フィルタの適用で符号化コストが削減できない場合（ｃｏｓｔ＿ＦｉｌｔｅｒＬ≧ｃｏｓｔ＿ＩｍａｇｅＬ）、フィルタ選択・判定部２４１は、フィルタを適用しない（Ｓ６０７）。
【０２３０】
フィルタ選択・判定部２４１は、Ｓ６０２〜Ｓ６０7のステップを全ての処理単位に対して実行する（Ｓ６０８）。
【０２３１】
Ｓ６０９でフィルタ情報と処理単位毎のフィルタのオン／オフ情報とが、エンハンスメントレイヤの符号化データとして、図１５の可変長符号化部２２３において符号化される。
【０２３２】
以上はＡＬＦの例であるが、ＳＡＯにおいてもフィルタ選択・判定部２４１でフィルタ情報（タイプやエッジ方向を示す情報、オフセット等）と処理単位毎のフィルタのオン／オフ情報を求める。
【０２３３】
なおフィルタ部２４２は１枚の画像全体を処理した後に、上位レイヤ画像符号化装置２２、あるいは上位レイヤ画像復号装置１２に対して１枚分のフィルタ画像を出力し、当該１枚分のフィルタ画像を上位レイヤでの符号化・復号処理で参照することができるようにしてもよい。しかしながら、これに限られず、フィルタ部２４２は、任意の処理単位でフィルタを適用することができる。例えば、フィルタ部２４２は、上位レイヤでの符号化・復号処理単位に合わせて、スライス、マクロブロック、ＬＣＵ（Ｌａｒｇｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の単位でアップサンプリングおよびフィルタ処理を施すことも可能である。
【０２３４】
本発明では下位レイヤからの復号画像を、上位レイヤの符号化・復号処理の参照画像として用いる時に、下位レイヤからの復号画像にフィルタ処理を施し、客観・主観画質を向上させた後、上位レイヤで参照する画像の１つとして利用する。
【０２３５】
本発明における上位レイヤの符号化・復号処理では、下位レイヤからの復号画像、アップサンプリングをする際に必要な下位レイヤの画像の解像度、ピクチャ構造（フレームストラクチャとフィールドストラクチャ、トップフィールドファーストとボトムフィールドファースト）が必要である。しかしながらこれらのデータは下位レイヤの画像をディスプレイに表示するために出力される情報であり、これらの情報を抽出するために下位レイヤのコーデックを変更する必要はない。従って実装にあたっては、既存のコーデックのハード、ソフトをそのまま利用して下位レイヤを構築し、上位レイヤのハード、ソフトを追加すればよい。
【０２３６】
また本発明の上位レイヤの符号化・復号処理では上述以外の下位レイヤの情報を使用することなく処理することができる。つまり下位レイヤの符号化データに含まれる符号化情報を用いないため、下位レイヤのコーデックの種類に依存せず、上位レイヤの符号化・復号処理を進めることができる。
【０２３７】
〔実施の形態２〕
本実施の形態では、上述したフィルタ部１３で用いられるフィルタパラメータ（ＦＰ）の格納方法について説明する。まず、フィルタパラメータの格納方法の説明に先立ち、階層符号化について図２４〜３５を参照して説明する。
【０２３８】
〔階層符号化の概要〕
本実施の形態に係る階層動画像復号装置（画像復号装置）１’は、階層動画像符号化装置（画像符号化装置）２’によってスケーラブル映像符号化（ＳＶＣ；Scalable Video Coding）された符号化データを復号する。スケーラブル映像符号化とは、動画像を低品質のものから高品質のものにかけて階層的に符号化する符号化方式のことである。スケーラブル映像符号化は、例えば、Ｈ．２６４／ＡＶＣ  Ａｎｎｅｘ Ｇ  ＳＶＣにおいて標準化されている。なお、ここでいう動画像の品質とは、主観的および客観的な動画像の見栄えに影響する要素のことを広く意味する。動画像の品質には、例えば、“解像度”、“フレームレート”、“画質” 、および“画素の表現精度”が含まれる。よって、以下、動画像の品質が異なるといえば、例示的には、“解像度”等が異なることを指すが、これに限られない。例えば、異なる量子化ステップで量子化された動画像の場合（すなわち、異なる符号化雑音により符号化された動画像の場合）も互いに動画像の品質が異なるといえる。
【０２３９】
また、ＳＶＣは、階層化される情報の種類の観点から、（１）空間スケーラビリティ、（２）時間スケーラビリティ、および（３）ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）スケーラビリティに分類されることもある。空間スケーラビリティとは、解像度や画像のサイズにおいて階層化する技術である。時間スケーラビリティとは、フレーム・レート（単位時間のフレーム数）において階層化する技術である。また、ＳＮＲスケーラビリティは、符号化雑音において階層化する技術である。
【０２４０】
本実施形態に係る階層動画像符号化装置２’及び階層動画像復号装置１’の詳細な説明に先立って、まず（１）階層動画像符号化装置２’によって生成され、階層動画像復号装置１’によって復号される階層符号化データのレイヤ構造について説明し、次いで（２）各レイヤで採用できるデータ構造の具体例について説明を行う。
〔階層符号化データのレイヤ構造〕
ここで、図２４を用いて、階層符号化データの符号化および復号について説明すると次のとおりである。図２４は、動画像を、下位階層Ｌ３、中位階層Ｌ２、および上位階層Ｌ１の３階層により階層的に符号化／復号する場合について模式的に表す図である。つまり、図２（ａ）および（ｂ）に示す例では、３階層のうち、上位階層Ｌ３が最上位層となり、下位階層Ｌ３が最下位層となる。
【０２４１】
以下において、階層符号化データから復号され得る特定の品質に対応する復号画像は、特定の階層の復号画像（または、特定の階層に対応する復号画像）と称される（例えば、上位階層Ｌ１の復号画像ＰＯＵＴ＃Ａ）。
【０２４２】
図２４（ａ）は、入力画像ＰＩＮ＃Ａ〜ＰＩＮ＃Ｃをそれぞれ階層的に符号化して符号化データＤＡＴＡ＃Ａ〜ＤＡＴＡ＃Ｃを生成する階層動画像符号化装置２’＃Ａ〜２’＃Ｃを示している。図２４（ｂ）は、階層的に符号化された符号化データＤＡＴＡ＃Ａ〜ＤＡＴＡ＃Ｃをそれぞれ復号して復号画像ＰＯＵＴ＃Ａ〜ＰＯＵＴ＃Ｃを生成する階層動画像復号装置１’＃Ａ〜１’＃Ｃを示している。
【０２４３】
まず、図２４（ａ）を用いて、符号化装置側について説明する。符号化装置側の入力となる入力画像ＰＩＮ＃Ａ、ＰＩＮ＃Ｂ、およびＰＩＮ＃Ｃは、原画は同じだが、画像の品質（解像度、フレームレート、および画質等）が異なる。画像の品質は、入力画像ＰＩＮ＃Ａ、ＰＩＮ＃Ｂ、およびＰＩＮ＃Ｃの順に低くなる。
【０２４４】
下位階層Ｌ３の階層画像符号化装置２’＃Ｃは、下位階層Ｌ３の入力画像ＰＩＮ＃Ｃを符号化して下位階層Ｌ３の符号化データＤＡＴＡ＃Ｃを生成する。下位階層Ｌ３の復号画像ＰＯＵＴ＃Ｃを復号するのに必要な基本情報が含まれる（図２４において“Ｃ”にて示している）。下位階層Ｌ３は、最下層の階層であるため、下位階層Ｌ３の符号化データＤＡＴＡ＃Ｃは、基本符号化データとも称される。
【０２４５】
また、中位階層Ｌ２の階層動画像符号化装置２’＃Ｂは、中位階層Ｌ２の入力画像ＰＩＮ＃Ｂを、下位階層の符号化データＤＡＴＡ＃Ｃを参照しながら符号化して中位階層Ｌ２の符号化データＤＡＴＡ＃Ｂを生成する。中位階層Ｌ２の符号化データＤＡＴＡ＃Ｂには、符号化データＤＡＴＡ＃Ｃに含まれる基本情報“Ｃ”に加えて、中位階層の復号画像ＰＯＵＴ＃Ｂを復号するのに必要な付加的情報（図２４において“Ｂ”にて示している）が含まれる。
【０２４６】
また、上位階層Ｌ１の階層動画像符号化装置２’＃Ａは、上位階層Ｌ１の入力画像ＰＩＮ＃Ａを、中位階層Ｌ２の符号化データＤＡＴＡ＃Ｂを参照しながら符号化して上位階層Ｌ１の符号化データＤＡＴＡ＃Ａを生成する。上位階層Ｌ１の符号化データＤＡＴＡ＃Ａには、下位階層Ｌ３の復号画像ＰＯＵＴ＃Ｃを復号するのに必要な基本情報“Ｃ”および中位階層Ｌ２の復号画像ＰＯＵＴ＃Ｂを復号するのに必要な付加的情報“Ｂ”に加えて、上位階層の復号画像ＰＯＵＴ＃Ａを復号するのに必要な付加的情報（図２４において“Ａ”にて示している）が含まれる。
【０２４７】
このように上位階層Ｌ１の符号化データＤＡＴＡ＃Ａは、異なる複数の品質の復号画像に関する情報を含む。
【０２４８】
次に、図２４（ｂ）を参照しながら復号装置側について説明する。復号装置側では、上位階層Ｌ１、中位階層Ｌ２、および下位階層Ｌ３それぞれの階層に応じた復号装置１’＃Ａ、１’Ｂ、および１’＃Ｃが、符号化データＤＡＴＡ＃Ａ、ＤＡＴＡ＃Ｂ、およびＤＡＴＡ＃Ｃを復号して復号画像ＰＯＵＴ＃Ａ、ＰＯＵＴ＃Ｂ、およびＰＯＵＴ＃Ｃを出力する。
【０２４９】
なお、上位の階層符号化データの一部の情報を抽出して、より下位の特定の復号装置において、当該抽出した情報を復号することで特定の品質の動画像を再生することもできる。
【０２５０】
例えば、中位階層Ｌ２の階層動画像復号装置１’＃Ｂは、上位階層Ｌ１の階層符号化データＤＡＴＡ＃Ａから、復号画像ＰＯＵＴ＃Ｂを復号するのに必要な情報（すなわち、階層符号化データＤＡＴＡ＃Ａに含まれる“Ｂ”および“Ｃ”）を抽出して、復号画像ＰＯＵＴ＃Ｂを復号してもよい。言い換えれば、復号装置側では、上位階層Ｌ１の階層符号化データＤＡＴＡ＃Ａに含まれる情報に基づいて、復号画像ＰＯＵＴ＃Ａ、ＰＯＵＴ＃Ｂ、およびＰＯＵＴ＃Ｃを復号することができる。
【０２５１】
なお、以上の３階層の階層符号化データに限られず、階層符号化データは、２階層で階層符号化されていてもよいし、３階層よりも多い階層数にて階層符号化されていてもよい。
【０２５２】
また、特定の階層の復号画像に関する符号化データの一部または全部を他の階層とは独立して符号化し、特定の階層の復号の際に、他の階層の情報を参照しなくても済むように階層符号化データを構成してもよい。例えば、図２４（ａ）および（ｂ）を用いて上述した例では、復号画像ＰＯＵＴ＃Ｂの復号に“Ｃ”および“Ｂ”を参照すると説明したが、これに限られない。復号画像ＰＯＵＴ＃Ｂが“Ｂ”だけを用いて復号できるように階層符号化データを構成することも可能である。
【０２５３】
なお、ＳＮＲスケーラビリティを実現する場合、入力画像ＰＩＮ＃Ａ、ＰＩＮ＃Ｂ、およびＰＩＮ＃Ｃとして同一の原画を用いた上で、復号画像ＰＯＵＴ＃Ａ、ＰＯＵＴ＃Ｂ、およびＰＯＵＴ＃Ｃが異なる画質となるよう階層符号化データを生成することもできる。その場合、下位階層の階層動画像符号化装置が、上位階層の階層動画像符号化装置に較べて、より大きい量子化幅を用いて予測残差を量子化することで階層符号化データを生成する。
【０２５４】
本書では、説明の便宜上、次のとおり用語を定義する。以下の用語は、特に断りがなければ、下記の技術的事項のことを表わすのに用いる。
【０２５５】
上位レイヤ  ：  ある階層よりも上位に位置する階層のことを、上位レイヤと称する。例えば、図２４において、下位階層Ｌ３の上位レイヤは、中位階層Ｌ２および上位階層Ｌ１である。また、上位レイヤの復号画像とは、より品質の高い（例えば、解像度が高い、フレームレートが高い、画質が高い等）復号画像のことをいう。
【０２５６】
下位レイヤ  ：  ある階層よりも下位に位置する階層のことを、下位レイヤと称する。例えば、図２４において、上位階層Ｌ１の下位レイヤは、中位階層Ｌ２および下位階層Ｌ３である。また、下位レイヤの復号画像とは、より品質の低い復号画像のことをいう。
【０２５７】
対象レイヤ  ：  復号または符号化の対象となっている階層のことをいう。
【０２５８】
参照レイヤ（reference layer）  ：  対象レイヤに対応する復号画像を復号するのに参照される特定の下位レイヤのことをベースレイヤ（または、参照レイヤ）と称する。
【０２５９】
図２４（ａ）および（ｂ）に示した例では、上位階層Ｌ１のベースレイヤ（参照レイヤ）は、中位階層Ｌ２および下位階層Ｌ３である。しかしながら、これに限られず、特定の上記レイヤの復号において、下位レイヤのすべてを参照しなくてもよいように階層符号化データを構成することもできる。例えば、上位階層Ｌ１のベースレイヤ（参照レイヤ）が、中位階層Ｌ２および下位階層Ｌ３のいずれか一方となるように階層符号化データを構成することも可能である。
【０２６０】
基本レイヤ（base layer）  ：  最下層に位置する階層のことを基本レイヤと称する。基本レイヤの復号画像は、符号化データから復号され得るもっとも低い品質の復号画像であり、基本（base）復号画像と呼称される。別の言い方をすれば、基本復号画像は、最下層の階層に対応する復号画像のことである。基本復号画像の復号に必要な階層符号化データの部分符号化データは基本符号化データと呼称される。例えば、上位階層Ｌ１の階層符号化データＤＡＴＡ＃Ａに含まれる基本情報“Ｃ”が基本符号化データである。
【０２６１】
拡張レイヤ  ：  基本レイヤの上位レイヤは、拡張レイヤと称される。
【０２６２】
レイヤ識別子  ：  レイヤ識別子は、階層を識別するためのものであり、階層と１対１に対応する。階層符号化データには特定の階層の復号画像の復号に必要な部分符号化データを選択するために用いられる階層識別子が含まれる。特定のレイヤに対応するレイヤ識別子に関連付けられた階層符号化データの部分集合は、レイヤ表現とも呼称される。
【０２６３】
一般に、特定の階層の復号画像の復号には、当該階層のレイヤ表現、および／または、当該階層の下位レイヤに対応するレイヤ表現が用いられる。すなわち、対象レイヤの復号画像の復号においては、対象レイヤのレイヤ表現、および／または、対象レイヤの下位レイヤに含まれる１つ以上階層のレイヤ表現が用いられる。
【０２６４】
レイヤ間予測  ：  レイヤ間予測とは、対象レイヤのレイヤ表現と異なる階層（参照レイヤ）のレイヤ表現に含まれるシンタックス要素値、シンタックス要素値より導出される値、および復号画像に基づいて、対象レイヤのシンタックス要素値や対象レイヤの復号に用いられる符号化パラメータ等を予測することである。動き予測に関する情報を（同時刻の）参照レイヤの情報から予測するレイヤ間予測のことを動き情報予測と称することもある。また、（同時刻の）下位レイヤの復号画像をアップサンプリングした画像から予測するレイヤ間予測のことをテクスチャ予測（あるいはレイヤ間イントラ予測）と称することもある。なお、レイヤ間予測に用いられる階層は、例示的には、対象レイヤの下位レイヤである。また、参照レイヤを用いず対象レイヤ内で予測を行うことをレイヤ内予測と称することもある。
【０２６５】
なお、以上の用語は、飽くまで説明の便宜上のものであり、上記の技術的事項を別の用語にて表現してもかまわない。
〔階層符号化データのデータ構造について〕
以下、各階層の符号化データを生成する符号化方式として、ＨＥＶＣおよびその拡張方式を用いる場合について例示する。しかしながら、これに限られず、各階層の符号化データを、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４／ＡＶＣなどの符号化方式により生成してもよい。
【０２６６】
また、下位レイヤと上位レイヤとが異なる符号化方式によって符号化されていてもよい。また、階層の符号化データは、上記のように互いに異なる伝送路を介して階層動画像復号装置１’に供給されるものであってもよいし、同一の伝送路を介して階層動画像復号装置１’に供給されるものであってもよい。
【０２６７】
例えば、超高精細映像（動画像、４Ｋ映像データ）を基本レイヤおよび１つの拡張レイヤによりスケーラブル符号化して伝送する場合、基本レイヤは、４Ｋ映像データをダウンスケーリングし、インタレース化した映像データをＭＰＥＧ−２またはＨ．２６４／ＡＶＣにより符号化してテレビ放送網で伝送し、拡張レイヤは、４Ｋ映像（プログレッシブ）をＨＥＶＣにより符号化して、インターネットで伝送してもよい。
【０２６８】
（基本レイヤ）
図２５は、基本レイヤにおいて採用することができる符号化データ（図２４の例でいえば、階層符号化データＤＡＴＡ＃Ｃ）のデータ構造について例示する図である。階層符号化データＤＡＴＡ＃Ｃは、例示的に、シーケンス、およびシーケンスを構成する複数のピクチャを含む。
【０２６９】
階層符号化データＤＡＴＡ＃Ｃにおけるデータの階層構造を図２５に示す。図２５の（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、シーケンスＳＥＱを規定するシーケンスレイヤ、ピクチャＰＩＣＴを規定するピクチャレイヤ、スライスＳを規定するスライスレイヤ、ツリーブロック（Tree block）ＴＢＬＫを規定するツリーブロックレイヤ、ツリーブロックＴＢＬＫに含まれる符号化単位（Coding Unit；ＣＵ）を規定するＣＵレイヤを示す図である。
【０２７０】
（シーケンスレイヤ）
シーケンスレイヤでは、処理対象のシーケンスＳＥＱ（以下、対象シーケンスとも称する）を復号するために階層動画像復号装置１’が参照するデータの集合が規定されている。シーケンスＳＥＱは、図２５の（ａ）に示すように、シーケンスパラメータセットＳＰＳ（Sequence Parameter Set）、ピクチャパラメータセットＰＰＳ（Picture Parameter Set）、適応パラメータセットＡＰＳ（Adaptation Parameter Set）、ピクチャＰＩＣＴ１〜ＰＩＣＴNP（ＮＰはシーケンスＳＥＱに含まれるピクチャの総数）、及び、付加拡張情報ＳＥＩ（Supplemental Enhancement Information）を含んでいる。
【０２７１】
シーケンスパラメータセットＳＰＳでは、対象シーケンスを復号するために階層動画像復号装置１’が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。
【０２７２】
ピクチャパラメータセットＰＰＳでは、対象シーケンス内の各ピクチャを復号するために階層動画像復号装置１’が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。なお、ＰＰＳは複数存在してもよい。その場合、対象シーケンス内の各ピクチャから複数のＰＰＳの何れかを選択する。
【０２７３】
適応パラメータセットＡＰＳは、対象シーケンス内の各スライスを復号するために階層動画像復号装置１’が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。ＡＰＳは複数存在してもよい。その場合、対象シーケンス内の各スライスから複数のＡＰＳの何れかを選択する。
【０２７４】
（ピクチャレイヤ）
ピクチャレイヤでは、処理対象のピクチャＰＩＣＴ（以下、対象ピクチャとも称する）を復号するために階層動画像復号装置１’が参照するデータの集合が規定されている。ピクチャＰＩＣＴは、図２５の（ｂ）に示すように、ピクチャヘッダＰＨ、及び、スライスＳ1〜ＳNSを含んでいる（ＮＳはピクチャＰＩＣＴに含まれるスライスの総数）。
【０２７５】
なお、以下、スライスＳ1〜ＳNSのそれぞれを区別する必要が無い場合、符号の添え字を省略して記述することがある。また、以下に説明する階層符号化データＤＡＴＡ＃Ｃに含まれるデータであって、添え字を付している他のデータについても同様である。
【０２７６】
ピクチャヘッダＰＨには、対象ピクチャの復号方法を決定するために階層動画像復号装置１’が参照する符号化パラメータ群が含まれている。なお、符号化パラメータ群は、必ずしもピクチャヘッダＰＨ内に直接含んでいる必要はなく、例えばピクチャパラメータセットＰＰＳへの参照を含むことで、間接的に含めても良い。
【０２７７】
（スライスレイヤ）
スライスレイヤでは、処理対象のスライスＳ（対象スライスとも称する）を復号するために階層動画像復号装置１’が参照するデータの集合が規定されている。スライスＳは、図２５の（ｃ）に示すように、スライスヘッダＳＨ、及び、ツリーブロックＴＢＬＫ1〜ＴＢＬＫNC（ＮＣはスライスＳに含まれるツリーブロックの総数）のシーケンスを含んでいる。
【０２７８】
スライスヘッダＳＨには、対象スライスの復号方法を決定するために階層動画像復号装置１’が参照する符号化パラメータ群が含まれる。スライスタイプを指定するスライスタイプ指定情報（slice_type）は、スライスヘッダＳＨに含まれる符号化パラメータの一例である。
【０２７９】
スライスタイプ指定情報により指定可能なスライスタイプとしては、（１）符号化の際にイントラ予測のみを用いるＩスライス、（２）符号化の際に単方向予測、又は、イントラ予測を用いるＰスライス、（３）符号化の際に単方向予測、双方向予測、又は、イントラ予測を用いるＢスライスなどが挙げられる。
【０２８０】
なお、スライスヘッダＳＨには、上記シーケンスレイヤに含まれる、ピクチャパラメータセットＰＰＳへの参照（pic_parameter_set_id）、適応パラメータセットＡＰＳへの参照（aps_id）を含んでいても良い。
【０２８１】
また、スライスヘッダＳＨには、階層動画像復号装置１’の備える適応フィルタによって参照されるフィルタパラメータＦＰが含まれている。フィルタパラメータＦＰは、フィルタ係数群を含んでいる。フィルタ係数群には、（１）フィルタのタップ数を指定するタップ数指定情報、（２）フィルタ係数a0〜aNT-1（NTは、フィルタ係数群に含まれるフィルタ係数の総数）、および、（３）オフセットが含まれる。
【０２８２】
（ツリーブロックレイヤ）
ツリーブロックレイヤでは、処理対象のツリーブロックＴＢＬＫ（以下、対象ツリーブロックとも称する）を復号するために階層動画像復号装置１’が参照するデータの集合が規定されている。なお、ツリーブロックのことを符号化ツリーブロック（CTB:Coding Tree block）、または、最大符号化単位（LCU:Largest Cording Unit）と呼ぶこともある。
【０２８３】
ツリーブロックＴＢＬＫは、ツリーブロックヘッダＴＢＬＫＨと、符号化単位情報ＣＵ１〜ＣＵＮＬ（ＮＬはツリーブロックＴＢＬＫに含まれる符号化単位情報の総数）とを含む。ここで、まず、ツリーブロックＴＢＬＫと、符号化単位情報ＣＵとの関係について説明すると次のとおりである。
【０２８４】
ツリーブロックＴＢＬＫは、イントラ予測またはインター予測、および、変換の各処理ためのブロックサイズを特定するためのパーティションに分割される。
【０２８５】
ツリーブロックＴＢＬＫの上記パーティションは、再帰的な４分木分割により分割されている。この再帰的な４分木分割により得られる木構造のことを以下、符号化ツリー（coding tree）と称する。
【０２８６】
以下、符号化ツリーの末端のノードであるリーフ（leaf）に対応するパーティションを、符号化ノード（coding node）として参照する。また、符号化ノードは、符号化処理の基本的な単位となるため、以下、符号化ノードのことを、符号化単位（ＣＵ）とも称する。なお、符号化ノードは、符号化ブロック（CB: Coding Block）と呼ぶこともある。
【０２８７】
つまり、符号化単位情報（以下、ＣＵ情報と称する）ＣＵ１〜ＣＵＮＬは、ツリーブロックＴＢＬＫを再帰的に４分木分割して得られる各符号化ノード（符号化単位）に対応する情報である。
【０２８８】
また、符号化ツリーのルート（root）は、ツリーブロックＴＢＬＫに対応付けられる。換言すれば、ツリーブロックＴＢＬＫは、複数の符号化ノードを再帰的に含む４分木分割の木構造の最上位ノードに対応付けられる。
【０２８９】
なお、各符号化ノードのサイズは、当該符号化ノードが直接に属する符号化ノード（すなわち、当該符号化ノードの１階層上位のノードのパーティション）のサイズの縦横とも半分である。
【０２９０】
また、ツリーブロックＴＢＬＫのサイズ、および、各符号化ノードのとり得るサイズは、階層符号化データＤＡＴＡ＃ＣのシーケンスパラメータセットＳＰＳに含まれる、最小符号化ノードのサイズ指定情報、および最大符号化ノードと最小符号化ノードの階層深度の差分に依存する。例えば、最小符号化ノードのサイズが８×８画素であって、最大符号化ノードと最小符号化ノードの階層深度の差分が３である場合、ツリーブロックＴＢＬＫのサイズが６４×６４画素であって、符号化ノードのサイズは、４種類のサイズ、すなわち、６４×６４画素、３２×３２画素、１６×１６画素、および、８×８画素の何れかをとり得る。
【０２９１】
（ツリーブロックヘッダ）
ツリーブロックヘッダＴＢＬＫＨには、対象ツリーブロックの復号方法を決定するために階層動画像復号装置１’が参照する符号化パラメータが含まれる。具体的には、図２５の（ｄ）に示すように、対象ツリーブロックの各ＣＵへの分割パターンを指定するツリーブロック分割情報ＳＰ＿ＴＢＬＫ、および、量子化ステップの大きさを指定する量子化パラメータ差分Δｑｐ（qp_delta）が含まれる。
【０２９２】
ツリーブロック分割情報ＳＰ＿ＴＢＬＫは、ツリーブロックを分割するための符号化ツリーを表す情報であり、具体的には、対象ツリーブロックに含まれる各ＣＵの形状、サイズ、および、対象ツリーブロック内での位置を指定する情報である。
【０２９３】
なお、ツリーブロック分割情報ＳＰ＿ＴＢＬＫは、ＣＵの形状やサイズを明示的に含んでいなくてもよい。例えばツリーブロック分割情報ＳＰ＿ＴＢＬＫは、対象ツリーブロック全体またはツリーブロックの部分領域を四分割するか否かを示すフラグの集合であってもよい。その場合、ツリーブロックの形状やサイズを併用することで各ＣＵの形状やサイズを特定できる。
【０２９４】
また、量子化パラメータ差分Δｑｐは、対象ツリーブロックにおける量子化パラメータｑｐと、当該対象ツリーブロックの直前に符号化されたツリーブロックにおける量子化パラメータｑｐ’との差分ｑｐ−ｑｐ’である。
【０２９５】
（ＣＵレイヤ）
ＣＵレイヤでは、処理対象のＣＵ（以下、対象ＣＵとも称する）を復号するために階層動画像復号装置１’が参照するデータの集合が規定されている。
【０２９６】
ここで、ＣＵ情報ＣＵに含まれるデータの具体的な内容の説明をする前に、ＣＵに含まれるデータの木構造について説明する。符号化ノードは、予測ツリー（prediction tree；ＰＴ）および変換ツリー（transform tree；ＴＴ）のルートのノードとなる。予測ツリーおよび変換ツリーについて説明すると次のとおりである。
【０２９７】
予測ツリーにおいては、符号化ノードが１または複数の予測ブロックに分割され、各予測ブロックの位置とサイズとが規定される。別の表現でいえば、予測ブロックは、符号化ノードを構成する１または複数の重複しない領域である。また、予測ツリーは、上述の分割により得られた１または複数の予測ブロックを含む。
【０２９８】
予測処理は、この予測ブロックごとに行われる。以下、予測の単位である予測ブロックのことを、予測単位（prediction unit；ＰＵ）とも称する。
【０２９９】
予測ツリーにおける分割（以下、ＰＵ分割と略称する）の種類は、大まかにいえば、イントラ予測の場合と、インター予測の場合との２つがある。
【０３００】
イントラ予測の場合、分割方法は、２Ｎ×２Ｎ（符号化ノードと同一サイズ）と、Ｎ×Ｎとがある。
【０３０１】
また、インター予測の場合、分割方法は、２Ｎ×２Ｎ（符号化ノードと同一サイズ）、２Ｎ×Ｎ、２Ｎ×ｎＵ、２Ｎ×ｎＤ、Ｎ×２Ｎ、ｎＬ×２Ｎ、ｎＲ×２Ｎ、および、Ｎ×Ｎなどがある。ＰＵ分割の種類については、後に図面を用いて説明する。
【０３０２】
また、変換ツリーにおいては、符号化ノードが１または複数の変換ブロックに分割され、各変換ブロックの位置とサイズとが規定される。別の表現でいえば、変換ブロックは、符号化ノードを構成する１または複数の重複しない領域のことである。また、変換ツリーは、上述の分割より得られた１または複数の変換ブロックを含む。
【０３０３】
変換ツリーにおける分割には、符号化ノードと同一のサイズの領域を変換ブロックとして割り付けるものと、上述したツリーブロックの分割と同様、再帰的な４分木分割によるものがある。
【０３０４】
変換処理は、この変換ブロックごとに行われる。以下、変換の単位である変換ブロックのことを、変換単位（transform unit；ＴＵ）とも称する。
【０３０５】
（ＣＵ情報のデータ構造）
続いて、図２５（ｅ）を参照しながらＣＵ情報ＣＵに含まれるデータの具体的な内容について説明する。図２５（ｅ）に示すように、ＣＵ情報ＣＵは、具体的には、スキップフラグＳＫＩＰ、予測ツリー情報（以下、ＰＴ情報と略称する）ＰＴＩ、および、変換ツリー情報（以下、ＴＴ情報と略称する）ＴＴＩを含む。
【０３０６】
スキップフラグＳＫＩＰは、対象のＰＵについて、スキップモードが適用されているか否かを示すフラグであり、スキップフラグＳＫＩＰの値が１の場合、すなわち、対象ＣＵにスキップモードが適用されている場合、そのＣＵ情報ＣＵにおけるＰＴ情報ＰＴＩの一部、および、ＴＴ情報ＴＴＩは省略される。なお、スキップフラグＳＫＩＰは、Ｉスライスでは省略される。
【０３０７】
［ＰＴ情報］
ＰＴ情報ＰＴＩは、ＣＵに含まれる予測ツリー（以下、ＰＴと略称する）に関する情報である。言い換えれば、ＰＴ情報ＰＴＩは、ＰＴに含まれる１または複数のＰＵそれぞれに関する情報の集合であり、階層動画像復号装置１’により予測画像を生成する際に参照される。ＰＴ情報ＰＴＩは、図２５（ｅ）に示すように、予測タイプ情報ＰＴｙｐｅ、および、予測情報ＰＩｎｆｏを含んでいる。
【０３０８】
予測タイプ情報ＰＴｙｐｅは、対象ＰＵについての予測画像生成方法として、イントラ予測を用いるのか、または、インター予測を用いるのかを指定する情報である。
【０３０９】
予測情報ＰＩｎｆｏは、予測タイプ情報ＰＴｙｐｅが何れの予測方法を指定するのかに応じて、イントラ予測情報ＰＰ＿Ｉｎｔｒａ、または、インター予測情報ＰＰ＿Ｉｎｔｅｒを含む。以下では、イントラ予測が適用されるＰＵをイントラＰＵとも呼称し、インター予測が適用されるＰＵをインターＰＵとも呼称する。
【０３１０】
インター予測情報ＰＰ＿Ｉｎｔｅｒは、階層動画像復号装置１’が、インター予測によってインター予測画像を生成する際に参照される符号化パラメータを含む。より具体的には、インター予測情報ＰＰ＿Ｉｎｔｅｒは、対象ＣＵの各インターＰＵへの分割パターンを指定するインターＰＵ分割情報、および、各インターＰＵについてのインター予測パラメータを含む。
【０３１１】
イントラ予測情報ＰＰ＿Ｉｎｔｒａは、階層動画像復号装置１’が、イントラ予測によってイントラ予測画像を生成する際に参照される符号化パラメータを含む。より具体的には、イントラ予測情報ＰＰ＿Ｉｎｔｒａには、対象ＣＵの各イントラＰＵへの分割パターンを指定するイントラＰＵ分割情報、および、各イントラＰＵについてのイントラ予測パラメータが含まれる。イントラ予測パラメータは、各イントラＰＵについてのイントラ予測方法（予測モード）を指定するためのパラメータである。
【０３１２】
また、ＰＵ分割情報には、対象ＰＵの形状、サイズ、および、位置を指定する情報が含まれていてもよい。ＰＵ分割情報の詳細については後述する。
【０３１３】
［ＴＴ情報］
ＴＴ情報ＴＴＩは、ＣＵに含まれる変換ツリー（以下、ＴＴと略称する）に関する情報である。言い換えれば、ＴＴ情報ＴＴＩは、ＴＴに含まれる１または複数のＴＵそれぞれに関する情報の集合であり、階層動画像復号装置１’により残差データを復号する際に参照される。なお、以下、ＴＵのことをブロックと称することもある。
【０３１４】
ＴＴ情報ＴＴＩは、図２５（ｅ）に示すように、対象ＣＵの各変換ブロックへの分割パターンを指定するＴＴ分割情報ＳＰ＿ＴＴ、および、量子化予測残差ＱＤ1〜ＱＤNT（ＮＴは、対象ＣＵに含まれるブロックの総数）を含んでいる。
【０３１５】
ＴＴ分割情報ＳＰ＿ＴＴは、具体的には、対象ＣＵに含まれる各ＴＵの形状、サイズ、および、対象ＣＵ内での位置を決定するための情報である。例えば、ＴＴ分割情報ＳＰ＿ＴＴは、対象となるノードの分割を行うのか否かを示す情報（split_transform_unit_flag）と、その分割の深度を示す情報（trafoDepth）とから実現することができる。
【０３１６】
また、例えば、ＣＵのサイズが、６４×６４の場合、分割により得られる各ＴＵは、３２×３２画素から４×４画素までのサイズをとり得る。
【０３１７】
各量子化予測残差ＱＤは、階層動画像符号化装置２’が以下の処理１〜３を、処理対象のブロックである対象ブロックに施すことによって生成した符号化データである。
【０３１８】
処理１：符号化対象画像から予測画像を減算した予測残差を周波数変換（例えば、ＤＣＴ変換（Discrete Cosine Transform）およびＤＳＴ変換（Discrete Sine Transform）等）する；
処理２：処理１にて得られた変換係数を量子化する；
処理３：処理２にて量子化された変換係数を可変長符号化する；
なお、上述した量子化パラメータｑｐは、階層動画像符号化装置２’が変換係数を量子化する際に用いた量子化ステップＱＰの大きさを表す（ＱＰ＝２qp/6）。
【０３１９】
（予測パラメータ）
インター予測およびイントラ予測における予測パラメータの詳細について説明する。上述のとおり、予測情報ＰＩｎｆｏには、インター予測パラメータまたはイントラ予測パラメータが含まれる。
【０３２０】
インター予測パラメータとしては、例えば、マージフラグ（ｍｅｒｇｅ＿ｆｌａｇ）、マージインデックス（ｍｅｒｇｅ＿ｉｄｘ）、推定動きベクトルインデックス（ｍｖｐ＿ｉｄｘ）、参照画像インデックス（ｒｅｆ＿ｉｄｘ）、インター予測フラグ（ｉｎｔｅｒ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇ）、および動きベクトル残差（ｍｖｄ）が挙げられる。
【０３２１】
一方、イントラ予測パラメータとしては、例えば、推定予測モードフラグ、推定予測モードインデックス、および、残余予測モードインデックスが挙げられる。
【０３２２】
（ＰＵ分割情報）
ＰＵ分割情報によって指定されるＰＵ分割タイプには、対象ＣＵのサイズを２Ｎ×２Ｎ画素とすると、次の合計８種類のパターンがある。すなわち、２Ｎ×２Ｎ画素、２Ｎ×Ｎ画素、Ｎ×２Ｎ画素、およびＮ×Ｎ画素の４つの対称的分割（symmetric splittings）、並びに、２Ｎ×ｎＵ画素、２Ｎ×ｎＤ画素、ｎＬ×２Ｎ画素、およびｎＲ×２Ｎ画素の４つの非対称的分割（asymmetric splittings）である。なお、Ｎ＝２ｍ（ｍは１以上の任意の整数）を意味している。以下、対象ＣＵを分割して得られる領域のことをパーティションとも称する。
【０３２３】
図２６（ａ）〜（ｈ）に、それぞれの分割タイプについて、ＣＵにおけるＰＵ分割の境界の位置を具体的に図示している。
【０３２４】
図２６（ａ）は、ＣＵの分割を行わない２Ｎ×２ＮのＰＵ分割タイプを示している。また、図２６（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、それぞれ、ＰＵ分割タイプが、２Ｎ×Ｎ、２Ｎ×ｎＵ、および、２Ｎ×ｎＤである場合のパーティションの形状について示している。また、図２６（ｅ）、（ｆ）、および（ｇ）は、それぞれ、ＰＵ分割タイプが、Ｎ×２Ｎ、ｎＬ×２Ｎ、および、ｎＲ×２Ｎである場合のパーティションの形状について示している。また、図２６（ｈ）は、ＰＵ分割タイプが、Ｎ×Ｎである場合のパーティションの形状を示している。
【０３２５】
図２６（ａ）および（ｈ）のＰＵ分割タイプのことを、そのパーティションの形状に基づいて、正方形分割とも称する。また、図２６（ｂ）〜（ｇ）のＰＵ分割タイプのことは、非正方形分割とも称する。
【０３２６】
また、図２６（ａ）〜（ｈ）において、各領域に付した番号は、領域の識別番号を示しており、この識別番号順に、領域に対して処理が行われる。すなわち、当該識別番号は、領域のスキャン順を表している。
【０３２７】
［インター予測の場合の分割タイプ］
インターＰＵでは、上記８種類の分割タイプのうち、Ｎ×Ｎ（図２６（ｈ））以外の７種類が定義されている。なお、上記６つの非対称的分割は、ＡＭＰ（Asymmetric Motion Partition）と呼ばれることもある。
【０３２８】
また、Ｎの具体的な値は、当該ＰＵが属するＣＵのサイズによって規定され、ｎＵ、ｎＤ、ｎＬ、および、ｎＲの具体的な値は、Ｎの値に応じて定められる。例えば、１２８×１２８画素のインターＣＵは、１２８×１２８画素、１２８×６４画素、６４×１２８画素、６４×６４画素、１２８×３２画素、１２８×９６画素、３２×１２８画素、および、９６×１２８画素のインターＰＵへ分割することが可能である。
【０３２９】
［イントラ予測の場合の分割タイプ］
イントラＰＵでは、次の２種類の分割パターンが定義されている。対象ＣＵを分割しない、すなわち対象ＣＵ自身が１つのＰＵとして取り扱われる分割パターン２Ｎ×２Ｎと、対象ＣＵを、４つのＰＵへと対称的に分割するパターンＮ×Ｎと、である。
【０３３０】
したがって、イントラＰＵでは、図２６に示した例でいえば、（ａ）および（ｈ）の分割パターンを取ることができる。
【０３３１】
例えば、１２８×１２８画素のイントラＣＵは、１２８×１２８画素、および、６４×６４画素のイントラＰＵへ分割することが可能である。
【０３３２】
（拡張レイヤ）
拡張レイヤの符号化データについても、例えば、図２５に示すデータ構造とほぼ同様のデータ構造を採用することができる。ただし、拡張レイヤの符号化データでは、以下のとおり、付加的な情報を追加したり、パラメータを省略したりすることができる。
【０３３３】
ＳＰＳには階層符号化を示す情報が符号化されていてもよい。
【０３３４】
また、スライスレイヤでは、空間スケーラビリティ、時間スケーラビリティ、および、ＳＮＲスケーラビリティの階層の識別情報（それぞれ、dependency_id、temporal_id、および、quality_id）が符号化されていてもよい。フィルタ情報やフィルタのオン／オフ情報（後述）はＰＰＳ、スライスヘッダ、マクロブロックヘッダ等で符号化することが可能である。
【０３３５】
また、ＣＵ情報ＣＵでは、スキップフラグ（skip_flag）、ベースモードフラグ（base_mode_flag）および予測モードフラグ（pred_mode_flag）が符号化されていてもよい。
【０３３６】
また、これらのフラグにより対象ＣＵのＣＵタイプが、イントラＣＵ、インターＣＵ、スキップＣＵおよびベーススキップＣＵのいずれであるかが指定されていてもよい。
【０３３７】
イントラＣＵおよびスキップＣＵは、上述のＨＥＶＣ方式の場合と同様に定義できる。例えば、スキップＣＵでは、スキップフラグに“１”が設定される。スキップＣＵでない場合、スキップフラグに“０”が設定される。また、イントラＣＵでは、予測モードフラグに“０”が設定される。
【０３３８】
また、インターＣＵは、非スキップかつ動き補償（ＭＣ；Motion Compensation）を適用するＣＵと定義されていてもよい。インターＣＵでは、例えば、スキップフラグに“０”が設定され、予測モードフラグに“１”が設定される。
【０３３９】
ベーススキップＣＵは、ＣＵまたはＰＵの情報を参照レイヤから推定するＣＵタイプである。また、ベーススキップＣＵでは、例えば、スキップフラグに“１”が設定され、ベースモードフラグに“１”が設定される。
【０３４０】
また、ＰＴ情報ＰＴＩでは、対象ＰＵのＰＵタイプが、イントラＰＵ、インターＰＵ、マージＰＵ、およびベースマージＰＵのいずれであるかが指定されていてもよい。
【０３４１】
イントラＰＵ、インターＰＵ、マージＰＵは、上述のＨＥＶＣ方式の場合と同様に定義できる。
【０３４２】
ベースマージＰＵは、ＰＵの情報を参照レイヤから推定するＰＵタイプである。また、例えば、ＰＴ情報ＰＴＩにおいて、マージフラグおよびベースモードフラグを符号化しておき、これらのフラグを用いて、対象ＰＵがベースマージを行うＰＵであるか否かを判定してもよい。すなわち、ベースマージＰＵでは、マージフラグに“１”が設定され、ベースモードフラグに“１”が設定される。
【０３４３】
なお、拡張レイヤに含まれる動きベクトル情報のうち、下位レイヤに含まれる動きベクトル情報から導出可能な動きベクトル情報については、拡張レイヤから省略する構成とすることができる。このような構成とすることによって、拡張レイヤの符号量を削減することができるので、符号化効率が向上する。
【０３４４】
また、上述のとおり拡張レイヤの符号化データを、下位レイヤの符号化方式と異なる符号化方式により生成しても構わない。すなわち、拡張レイヤの符号化・復号処理は、下位レイヤのコーデックの種類に依存しない。
【０３４５】
下位レイヤが、例えば、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４／ＡＶＣ方式によって符号化されていてもよい。
【０３４６】
対象レイヤと参照レイヤとが異なる符号化方式によって符号化されている場合、参照レイヤのパラメータを、対象レイヤの対応するパラメータ、または、類似のパラメータに変換することでレイヤ間における相応の互換性を保つことができる。例えば、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４／ＡＶＣ方式におけるマクロブロックは、ＨＥＶＣにおけるＣＴＢに読み替えて解釈することが可能である。
【０３４７】
なお、以上に説明したパラメータは、単独で符号化されていてもよいし、複数のパラメータが複合的に符号化されていてもよい。複数のパラメータが複合的に符号化される場合は、そのパラメータの値の組み合わせに対してインデックスが割り当てられ、割り当てられた当該インデックスが符号化される。また、パラメータが、別のパラメータや、復号済みの情報から導出可能であれば、当該パラメータの符号化を省略することができる。
【０３４８】
〔階層動画像復号装置〕
以下では、本実施形態に係る階層動画像復号装置１’の構成について、図２７〜３２を参照して説明する。
【０３４９】
（階層動画像復号装置の構成）
図２７を用いて、階層動画像復号装置１’の概略的構成について説明すると次のとおりである。図２７は、階層動画像復号装置１’の概略的構成について示した機能ブロック図である。階層動画像復号装置１’は、階層動画像符号化装置２’から供給される階層符号化データＤＡＴＡを、ＨＥＶＣ方式により復号して、対象レイヤの復号画像ＰＯＵＴ＃Ｔを生成する。
【０３５０】
図２７に示すように階層動画像復号装置１’は、ＮＡＬ逆多重化部５１、可変長復号部５２、予測パラメータ復元部５４、テクスチャ復元部５５、ベース復号部５３、およびフィルタパラメータ復元部５６を備える。
【０３５１】
ＮＡＬ逆多重化部５１は、ＮＡＬ（Network Abstraction Layer）におけるＮＡＬユニット単位で伝送される階層符号化データＤＡＴＡを逆多重化する。
【０３５２】
ＮＡＬは、ＶＣＬ（Video Coding Layer）と、符号化データを伝送・蓄積する下位システムとの間における通信を抽象化するために設けられる層である。
【０３５３】
ＶＣＬは、動画像符号化処理を行う層のことであり、ＶＣＬにおいて符号化が行われる。一方、ここでいう、下位システムは、Ｈ．２６４／ＡＶＣおよびＨＥＶＣのファイルフォーマットや、ＭＰＥＧ−２システムに対応する。以下に示す例では、下位システムは、対象レイヤおよび参照レイヤにおける復号処理に対応する。
【０３５４】
なお、ＮＡＬでは、ＶＣＬで生成されたビットストリームが、ＮＡＬユニットという単位で区切られて、宛先となる下位システムへ伝送される。ＮＡＬユニットには、ＶＣＬで符号化された符号化データ、および、当該符号化データが宛先の下位システムに適切に届けられるためのヘッダが含まれる。また、各階層における符号化データは、ＮＡＬユニット格納されることでＮＡＬ多重化されて階層動画像復号装置１’に伝送される。
【０３５５】
ＮＡＬ逆多重化部５１は、階層符号化データＤＡＴＡを逆多重化して、対象レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｔおよび参照レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｒを取り出す。また、ＮＡＬ逆多重化部５１は、対象レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｔを可変長復号部５２に供給するとともに、参照レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｒをベース復号部１６に供給する。
【０３５６】
可変長復号部５２は、対象レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｔに含まれるバイナリから各種のシンタックス値を復号するための情報の復号処理を行う。
【０３５７】
具体的には、可変長復号部５２は、以下のように、予測情報、符号化情報、変換係数情報、およびフィルタパラメータ情報を符号化データＤＡＴＡ＃Ｔから復号する。
【０３５８】
すなわち、可変長復号部５２は、各ＣＵまたはＰＵに関する予測情報を、符号化データＤＡＴＡ＃Ｔから復号する。予測情報には、例えば、ＣＵタイプまたはＰＵタイプの指定が含まれる。
【０３５９】
ＣＵがインターＣＵである場合、可変長復号部１２はＰＵ分割情報を符号化ＤＡＴＡ＃Ｔから復号する。加えて、各ＰＵにおいて、可変長復号部５２は、さらに、予測情報として、参照画像インデックスＲＩ、推定動きベクトルインデックスＰＭＶＩ、及び、動きベクトル残差ＭＶＤ等の動き情報、モード情報を符号化データＤＡＴＡ＃Ｔから復号する。
【０３６０】
一方、ＣＵがイントラＣＵである場合、可変長復号部５２は、さらに、予測情報として、（１）予測単位のサイズを指定するサイズ指定情報、および、（２）予測インデックスを指定する予測インデックス指定情報を含むイントラ予測情報を符号化データＤＡＴＡ＃Ｔから復号する。
【０３６１】
また、可変長復号部１２は、符号化情報を符号化データＤＡＴＡ＃Ｔから復号する。符号化情報には、ＣＵの形状、サイズ、位置を特定するための情報が含まれる。より具体的には、符号化情報には、対象ツリーブロックの各ＣＵへの分割パターンを指定するツリーブロック分割情報、すなわち、対象ツリーブロックに含まれる各ＣＵの形状、サイズ、および、対象ツリーブロック内での位置を指定する情報が含まれる。
【０３６２】
可変長復号部５２は、復号した予測情報および符号化情報を予測パラメータ復元部５４に供給する。
【０３６３】
また、可変長復号部５２は、各ブロックに関する量子化予測残差ＱＤ、及び、そのブロックを含むツリーブロックに関する量子化パラメータ差分Δｑｐを符号化データＤＡＴＡ＃Ｔから復号する。可変長復号部５２は、復号した量子化予測残差ＱＤおよび量子化パラメータ差分Δｑｐを変換係数情報としてテクスチャ復元部５５に供給する。
【０３６４】
また、可変長復号部５２は、フィルタパラメータを導出するためのフィルタパラメータ情報を符号化データ＃Ｔから復号してフィルタパラメータ復元部５６に供給する。
【０３６５】
ベース復号部５３は、参照レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｒから、対象レイヤに対応する復号画像を復号する際に参照される参照レイヤに関する情報であるベース復号情報を復号する。ベース復号情報には、ベース予測パラメータ、ベース変換係数、およびベース復号画像が含まれる。ベース復号部５３は、復号したベース復号情報を予測パラメータ復元部５４およびテクスチャ復元部５５に供給する。
【０３６６】
予測パラメータ復元部５４は、予測情報およびベース復号情報を用いて、予測パラメータを復元する。予測パラメータ復元部５４は、復元した予測パラメータを、テクスチャ復元部５５に供給する。なお、予測パラメータ復元部１４は、予測パラメータを復元する際に、テクスチャ復元部１５が備えるフレームメモリ１５５（後述）に格納された動き情報を参照することができる。
【０３６７】
フィルタパラメータ復元部５６は、フィルタパラメータ情報を用いて、フィルタパラメータを導出し、テクスチャ復元部５５に供給する。
【０３６８】
テクスチャ復元部５５は、変換係数情報、ベース復号情報、予測パラメータ、およびフィルタパラメータを用いて、復号画像ＰＯＵＴ＃Ｔを生成し、外部に出力する。なお、テクスチャ復元部１５では、復元された復号画像に関する情報が、内部に備えるフレームメモリ１５５（後述）に格納される。
【０３６９】
以下において、ベース復号部５３、予測パラメータ復元部５４、およびテクスチャ復元部５５それぞれの詳細について説明する。
【０３７０】
（予測パラメータ復元部）
図２８を用いて、予測パラメータ復元部５４の詳細構成について説明する。図２８は、予測パラメータ復元部５４の構成について例示した機能ブロック図である。
【０３７１】
図２８に示すように、予測パラメータ復元部５４は、予測タイプ選択部１４１、スイッチ１４２、イントラ予測モード復元部１４３、動きベクトル候補導出部１４４、動き情報復元部１４５、マージ候補導出部１４６、およびマージ情報復元部１４７を備える。
【０３７２】
予測タイプ選択部１４１は、ＣＵタイプまたはＰＵタイプに応じてスイッチ１４２に切り替え指示を送り予測パラメータの導出処理を制御する。具体的には以下のとおりである。
【０３７３】
イントラＣＵまたはイントラＰＵが指定されている場合、予測タイプ選択部１４１はイントラ予測モード復元部１４３を用いて予測パラメータを導出できるようスイッチ１４２を制御する。
【０３７４】
インターＣＵ（マージなし）およびインターＰＵ（マージなし）のいずれかが指定されている場合、予測タイプ選択部１４１は動き情報復元部１４５を用いて予測パラメータを導出できるようスイッチ１４２を制御する。
【０３７５】
ベーススキップＣＵ、ベースマージＣＵ、スキップＣＵ、およびマージＰＵのいずれかが指定されている場合、予測タイプ選択部１４１はマージ情報復元部１４７を用いて予測パラメータを導出できるようスイッチ１４２を制御する。
【０３７６】
スイッチ１４２は、予測タイプ選択部１４１の指示に応じて、予測情報を、イントラ予測モード復元部１４３、動き情報復元部１４５、およびマージ情報復元部１４７のいずれかに供給する。予測情報の供給先において予測パラメータが導出される。
【０３７７】
イントラ予測モード復元部１４３は、予測情報から予測モードを導出する。すなわち、イントラ予測モード復元部１４３が予測パラメータとして復元するのは予測モードである。
【０３７８】
ここで、図２９を用いて、予測モードの定義について説明する。図２９は、予測モードの定義を示している。同図に示すように、３６種類の予測モードが定義されており、それぞれの予測モードは、「０」〜「３５」の番号（イントラ予測モードインデックス）によって特定される。また、図３０に示すように、各予測モードには次のような名称が割り当てられている。すなわち、「０」は、“Intra_Planar（プラナー予測モード、平面予測モード）”であり、「１」は、“Intra DC(イントラＤＣ予測モード)”であり、「２」〜「３４」は、“Intra Angular（方向予測）”であり、「３５」は、“Intra From Luma”である。「３５」は、色差予測モード固有のものであり、輝度の予測に基づいて色差の予測を行うモードである。言い換えれば、色差予測モード「３５」は、輝度画素値と色差画素値との相関を利用した予測モードである。色差予測モード「３５」はＬＭモードとも称する。予測モード数（intraPredModeNum）は、対象ブロックのサイズによらず「３５」である。
【０３７９】
動きベクトル候補導出部１４４は、ベース復号情報を用いて、レイヤ内動き情報推定処理、またはレイヤ間動き推定処理により推定動きベクトルの候補を導出する。動きベクトル候補導出部１４４は、導出した動きベクトルの候補を動き情報復元部１４５に供給する。
【０３８０】
動き情報復元部１４５は、マージを行わない各インターＰＵに関する動き情報を復元する。すなわち、動き情報復元部１４５が予測パラメータとして復元するのは動き情報である。
【０３８１】
動き情報復元部１４５は、対象ＰＵがインターＣＵおよびインターＰＵである場合、予測情報から、動き情報を復元する。より具体的には、動き情報復元部１４５は、動きベクトル残差（mvd）、推定動きベクトルインデックス（mvp_idx）、インター予測フラグ（inter_pred_flag）および、参照画像インデックス（refIdx）を取得する。そして、インター予測フラグの値に基づいて、参照画像リストＬ０と参照画像リストＬ１各々について参照画像リスト利用フラグを決定する。続いて、対応する参照画像リスト利用フラグが、当該参照画像を利用することを示している場合、動き情報復元部１４５は、推定動きベクトルインデックスの値に基づいて、推定動きベクトルを導出するとともに、動きベクトル残差と推定動きベクトルとに基づいて動きベクトルを導出する。動き情報復元部１４５は、導出した動きベクトルと、参照画像リスト利用フラグ、および、参照画像インデックスと合わせて動き情報（動き補償パラメータ）として出力する。
【０３８２】
マージ候補導出部１４６は、後述するフレームメモリ１５５から供給される復号済みの動き情報および／またはベース復号部１６から供給されるベース復号情報等を用いて、各種のマージ候補を導出する。マージ候補導出部１４６は、導出したマージ候補をマージ情報復元部１４７に供給する。
【０３８３】
マージ情報復元部１４７は、レイヤ内またはレイヤ間でマージを行う各ＰＵに関する動き情報を復元する。すなわち、動き情報復元部１４５が予測パラメータとして復元するのは動き情報である。
【０３８４】
具体的には、マージ情報復元部１４７は、対象ＣＵ（ＰＵ）がレイヤ内でマージを行うスキップＣＵ（マージＰＵ）である場合、マージ候補導出部１４６がレイヤ内マージにより導出した供給するマージ候補リストから、予測情報に含まれるマージインデックス（merge_idx）に対応する動き補償パラメータを導出することにより、動き情報を復元する。
【０３８５】
また、マージ情報復元部１４７は、レイヤ間でマージを行うベーススキップＣＵである場合、マージ候補導出部１４６がレイヤ間マージにより導出したマージ候補リストから、予測情報に含まれるマージインデックス（merge_idx）に対応する動き補償パラメータを導出することにより、動き情報を復元する。
【０３８６】
なお、マージ候補導出部１４６の詳細については後述する。
【０３８７】
（テクスチャ復元部）
図３１を用いて、テクスチャ復元部５５の詳細構成について説明する。図３１は、テクスチャ復元部５５の構成について例示した機能ブロック図である。
【０３８８】
図３１に示すように、テクスチャ復元部５５は、逆直交変換・逆量子化部１５１、テクスチャ予測部１５２、加算器１５３、ループフィルタ部１５４、およびフレームメモリ１５５を備える。
【０３８９】
逆直交変換・逆量子化部１５１は、（１）可変長復号部５２から供給される変換係数情報に含まれる量子化予測残差ＱＤを逆量子化し、（２）逆量子化によって得られたＤＣＴ係数を逆直交変換（例えば、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）変換）し、（３）逆直交変換によって得られた予測残差Ｄを加算器１５３に供給する。なお、量子化予測残差ＱＤを逆量子化する際に、逆直交変換・逆量子化部１５１は、変換係数情報に含まれる量子化パラメータ差分Δｑｐから量子化ステップＱＰを導出する。量子化パラメータｑｐは、直前に逆量子化／逆直交変換したツリーブロックに関する量子化パラメータｑｐ’に量子化パラメータ差分Δｑｐを加算することによって導出でき、量子化ステップＱＰは、量子化パラメータｑｐからＱＰ＝２ｑｐ／６によって導出できる。また、逆直交変換・逆量子化部１５１による予測残差Ｄの生成は、ブロック（変換単位）を単位として行われる。
【０３９０】
テクスチャ予測部１５２は、予測パラメータに応じて、ベース復号情報に含まれるベース復号画像またはフレームメモリに格納されている復号済みの復号画像を参照し、予測画像を生成する。
【０３９１】
テクスチャ予測部１５２は、より詳細には、インター予測部１５２Ａ、レイヤ内イントラ予測部１５２Ｂ、およびレイヤ間イントラ予測部１５２Ｃを備える。
【０３９２】
インター予測部１５２Ａは、各インター予測パーティションに関する予測画像をインター予測により生成する。具体的には、インター予測部１５２Ａは、動き情報復元部１４５またはマージ情報復元部１４７から予測パラメータとして供給される動き情報を用いて、参照画像から予測画像を生成する。
【０３９３】
レイヤ内イントラ予測部１５２Ｂは、各イントラ予測パーティションに関する予測画像をレイヤ内イントラ予測により生成する。具体的には、レイヤ内イントラ予測部１５２Ｂは、イントラ予測モード復元部１４３から予測パラメータとして供給される予測モードを用いて、対象パーティションにおいて復号済みの復号画像から予測画像を生成する。
【０３９４】
レイヤ間イントラ予測部１５２Ｃは、各イントラ予測パーティションに関する予測画像をレイヤ間イントラ予測により生成する。具体的には、レイヤ間イントラ予測部１５２Ｃは、イントラ予測モード復元部１４３から予測パラメータとして供給される予測モードを用いて、ベース復号情報に含まれるベース復号画像に基づいて予測画像を生成する。ベース復号画像は、対象レイヤの解像度に合わせて適宜アップサンプリングされてもよい。
【０３９５】
テクスチャ予測部１５２は、インター予測部１５２Ａ、レイヤ内イントラ予測部１５２Ｂまたはレイヤ間イントラ予測部１５２Ｃが生成した予測画像を加算器１５３に供給する。
【０３９６】
加算器１５３は、テクスチャ予測部１５２が生成した予測画像と、逆直交変換・逆量子化部１５１から供給された予測残差Ｄとを加算することによって復号画像を生成する。
【０３９７】
ループフィルタ部１５４は、加算器１５３から供給される復号画像に対し、フィルタパラメータを用いて、デブロッキング処理や、適応フィルタパラメータによるフィルタ処理を施すものである。
【０３９８】
フレームメモリ１５５は、ループフィルタ部１５４によるフィルタ済み復号画像を格納する。
【０３９９】
（ベース復号部）
図３２を用いて、ベース復号部５３の詳細構成について説明する。図３２は、ベース復号部５３の構成について例示した機能ブロック図である。
【０４００】
図３２に示すように、ベース復号部５３は、可変長復号部１６１、ベース予測パラメータ復元部１６２、ベース変換係数復元部１６３、およびベーステクスチャ復元部１６４を備える。
【０４０１】
可変長復号部１６１は、参照レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｒに含まれるバイナリから各種のシンタックス値を復号するための情報の復号処理を行う。
【０４０２】
具体的には、可変長復号部１６１は、予測情報および変換係数情報を符号化データＤＡＴＡ＃Ｒから復号する。可変長復号部１６１が復号する予測情報および変換係数のシンタックスは、可変長復号部５２と同様であるのでここではその詳細な説明を省略する。
【０４０３】
可変長復号部１６１は、復号した予測情報を予測パラメータ復元部１６２に供給するとともに、復号した変換係数情報をベース変換係数復元部１６３に供給する。
【０４０４】
ベース予測パラメータ復元部１６２は、可変長復号部１６１から供給される予測情報に基づいて、ベース予測パラメータを復元する。ベース予測パラメータ復元部１６２が、ベース予測パラメータを復元する方法については、予測パラメータ復元部５４と同様であるので、ここではその詳細な説明を省略する。ベース予測パラメータ復元部１６２は、復元したベース予測パラメータを、ベーステクスチャ復元部１６４に供給するとともに、外部に出力する。
【０４０５】
ベース変換係数復元部１６３は、可変長復号部１６１から供給される変換係数情報に基づいて、変換係数を復元する。ベース変換係数復元部１６３が変換係数を復元する方法については、逆直交変換・逆量子化部１５１と同様であるので、ここではその詳細な説明を省略する。ベース変換係数復元部１６３は、復元したベース変換係数を、ベーステクスチャ復元部１６４に供給するとともに、外部に出力する。
【０４０６】
ベーステクスチャ復元部１６４は、ベース予測パラメータ復元部１６２から供給されるベース予測パラメータと、ベース変換係数復元部１６３から供給されるベース変換係数とを用いて、復号画像を生成する。具体的には、ベーステクスチャ復元部１６４は、ベース予測パラメータに基づき、テクスチャ予測部１５２と同様のテクスチャ予測を行って、予測画像を生成する。また、ベーステクスチャ復元部１６４は、ベース変換係数に基づいて予測残差を生成し、生成した予測残差と、テクスチャ予測により生成した予測画像とを加算することでベース復号画像を生成する。
【０４０７】
なお、ベーステクスチャ復元部１６４は、ベース復号画像に対して、ループフィルタ部１５４と同様のフィルタ処理を施してもよい。また、ベーステクスチャ復元部１６４は、復号済みのベース復号画像を格納するためのフレームメモリを備えていてもよく、テクスチャ予測においてフレームメモリに格納されている復号済みのベース復号画像を参照してもよい。
【０４０８】
〔階層動画像符号化装置〕
次に、本実施形態に係る階層動画像符号化装置２’の構成について、図３３〜３５を参照して説明する。
【０４０９】
（階層動画像符号化装置の構成）
図３３を用いて、階層動画像符号化装置２’の概略的構成について説明すると次のとおりである。図３３は、階層動画像符号化装置２’の概略的構成について示した機能ブロック図である。階層動画像符号化装置２’は、対象レイヤの入力画像ＰＩＮ＃Ｔを、参照レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｒを参照しながら符号化して、対象レイヤの階層符号化データＤＡＴＡを生成する。なお、参照レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｒは、参照レイヤに対応する階層動画像符号化装置において符号化済みであるとする。
【０４１０】
図３３に示すように階層動画像符号化装置２’は、予測パラメータ決定部６１、予測情報生成部６２、ベース復号部６３、テクスチャ情報生成部６４、可変長符号化部６５、ＮＡＬ多重化部６６、およびフィルタパラメータ情報生成部６７を備える。
【０４１１】
予測パラメータ決定部６１は、入力画像ＰＩＮ＃Ｔに基づいて、予測画像の予測に用いられる予測パラメータおよびその他の符号化の設定を決定する。
【０４１２】
予測パラメータ決定部６１は、予測パラメータをはじめとする符号化の設定を、以下のとおり行う。
【０４１３】
まず、予測パラメータ決定部６１は、入力画像ＰＩＮ＃Ｔを、スライス単位、ツリーブロック単位、ＣＵ単位に順次分割することにより、対象ＣＵについてのＣＵ画像を生成する。
【０４１４】
また、予測パラメータ決定部６１は、分割処理の結果に基づいて、符号化情報（ヘッダ情報とも称されることがある）を生成する。符号化情報は、（１）対象スライスに属するツリーブロックのサイズ、形状および対象スライス内での位置についての情報であるツリーブロック情報と、（２）各ツリーブロックに属するＣＵのサイズ、形状および対象ツリーブロック内での位置についての情報であるＣＵ情報とを含んでいる。
【０４１５】
さらに、予測パラメータ決定部６１は、ＣＵ画像、ツリーブロック情報、およびＣＵ情報を参照して、対象ＣＵの予測タイプ、対象ＣＵのＰＵへの分割情報、および、予測パラメータ（対象ＣＵが、イントラＣＵであればイントラ予測モード、インターＣＵである場合には各ＰＵにおける動き補償パラメータ）を導出する。
【０４１６】
予測パラメータ決定部６１は、（１）対象ＣＵの予測タイプ、（２）対象ＣＵの各ＰＵへの可能な分割パターン、および、（３）各ＰＵに割り付ける可能な予測モード（イントラＣＵであればイントラ予測モード、インターＣＵであれば動き補償パラメータ）、の全ての組み合わせについて、コストを算出し、最低コストの予測タイプ、分割パターン、および、予測モードを決定する。
【０４１７】
予測パラメータ決定部６１は、符号化情報および予測パラメータを予測情報生成部６２およびテクスチャ情報生成部６４に供給する。なお、説明の簡便のため図示しないが、予測パラメータ決定部６１において決定された上記の符号化の設定は、階層動画像符号化装置２’の各部において参照可能とする。
【０４１８】
予測情報生成部６２は、予測パラメータ決定部６１から供給される予測パラメータと、参照レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｒとに基づいて予測パラメータに関するシンタックス値を含む予測情報を生成する。予測情報生成部６２は、生成した予測情報を可変長符号化部６５に供給する。なお、予測情報生成部６２は、予測パラメータを復元する際に、テクスチャ情報生成部６４が備えるフレームメモリ２４４（後述）に格納された動き情報を参照することができる。
【０４１９】
ベース復号部６３は、階層動画像復号装置１’のベース復号部５３と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０４２０】
テクスチャ情報生成部６４は、入力画像ＰＩＮ＃Ｔから予測画像を減算して得られる予測残差を、直交変換・量子化した変換係数を含む変換係数情報を生成する。テクスチャ情報生成部６４は、生成した変換係数情報を可変長符号化部６５に供給する。なお、テクスチャ情報生成部６４では、復元された復号画像に関する情報が、内部に備えるフレームメモリ２４４（後述）に格納される。
【０４２１】
また、テクスチャ情報生成部６４は、フィルタパラメータを設定し、フィルタパラメータ情報生成部６７に供給する。
【０４２２】
フィルタパラメータ情報生成部６７は、テクスチャ情報生成部６４から供給されたフィルタパラメータに関するシンタクス値を含むフィルタパラメータ情報を生成する。フィルタパラメータ情報生成部６７は、生成したフィルタパラメータ情報を可変長符号化部６５に供給する。
【０４２３】
可変長符号化部６５は、予測情報生成部６２から供給される予測情報、テクスチャ情報生成部６４から供給される変換係数情報、およびフィルタパラメータ情報生成部６７から供給されるフィルタパラメータ情報を可変長符号化して対象レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｔを生成する。可変長符号化部６５は、生成した対象レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃ＴをＮＡＬ多重化部６６に供給する。
【０４２４】
ＮＡＬ多重化部６６は、可変長符号化部６５から供給される対象レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃Ｔと、参照レイヤ符号化データＤＡＴＡ＃ＲとをＮＡＬユニットに格納することでＮＡＬ多重化した階層動画像符号化データＤＡＴＡを生成し、外部に出力する。
【０４２５】
以下において、予測情報生成部６２、およびテクスチャ情報生成部６４それぞれの詳細について説明する。
【０４２６】
（予測情報生成部）
図３４を用いて、予測情報生成部６２の詳細構成について説明する。図３４は、予測情報生成部６２の構成について例示した機能ブロック図である。
【０４２７】
図３４に示すように、予測情報生成部６２は、予測タイプ選択部２６１、スイッチ２６２、イントラ予測モード導出部２６３、動きベクトル候補導出部２６４、動き情報生成部２６５、マージ候補導出部２６６、およびマージ情報生成部２６７を備える。
【０４２８】
予測タイプ選択部２６１は、ＣＵタイプまたはＰＵタイプに応じてスイッチ２６２に切り替え指示を送り予測パラメータの導出処理を制御する。具体的には以下のとおりである。
【０４２９】
イントラＣＵまたはイントラＰＵが指定されている場合、予測タイプ選択部２６１はイントラ予測モード導出部２６３を用いて予測情報を導出できるようスイッチ２６２を制御する。
【０４３０】
インターＣＵ（マージなし）およびインターＰＵ（マージなし）のいずれかが指定されている場合、予測タイプ選択部２６１は動き情報生成部２６５を用いて予測パラメータを導出できるようスイッチ２６２を制御する。
【０４３１】
ベーススキップＣＵ、ベースマージＣＵ、スキップＣＵ、およびマージＰＵのいずれかが指定されている場合、予測タイプ選択部２６１はマージ情報生成部２６７を用いて予測パラメータを導出できるようスイッチ２６２を制御する。
【０４３２】
スイッチ２６２は、予測タイプ選択部２６１の指示に応じて、予測パラメータを、イントラ予測モード導出部２６３、動き情報生成部２６５、およびマージ情報生成部２６７のいずれかに供給する。予測情報の供給先において予測パラメータが導出される。
【０４３３】
イントラ予測モード導出部２６３は、予測モードに関するシンタックス値を導出する。すなわち、イントラ予測モード導出部２６３が予測情報として生成するのは、予測モードに関するシンタックス値である。
【０４３４】
動きベクトル候補導出部２６４は、ベース復号情報を用いて、レイヤ内動き推定処理、またはレイヤ間動き推定処理により動きベクトルの候補を導出する。動きベクトル候補導出部２６４は、導出した動きベクトルの候補を動き情報生成部２６５に供給する。
【０４３５】
動き情報生成部２６５は、レイヤ内でマージを行わない各インター予測パーティションにおける動き情報に関するシンタックス値を生成する。すなわち、動き情報生成部２６５が予測情報として生成するのは動き情報に関するシンタックス値である。具体的には、動き情報生成部２６５は、各ＰＵにおける動き補償パラメータから、対応するシンタックス要素値であるinter_pred_flag、mvd、mvp_idx、および、refIdxを導出する。
【０４３６】
具体的には、動き情報生成部２６５は、対象ＰＵがベーススキップＣＵまたはベースマージＰＵである場合、動きベクトル候補導出部２６４から供給される動きベクトルの候補に基づいて、上記シンタックス値を導出する。
【０４３７】
一方、動き情報生成部２６５は、対象ＣＵ（ＰＵ）がマージを行わないインターＣＵおよびインターＰＵである場合、予測パラメータに含まれる動き情報に基づいて、上記シンタックス値を導出する。
【０４３８】
マージ候補導出部２６６は、後述するフレームメモリ１５５から供給される復号済みの動き情報および／またはベース復号部５３から供給されるベース復号情報等を用いて、各ＰＵにおける動き補償パラメータと類似の動き補償パラメータを有するマージ候補を導出する。マージ候補導出部２６６は、導出したマージ候補をマージ情報生成部２６７に供給する。マージ候補導出部２６６の構成は、階層動画像復号装置１’に含まれるマージ候補導出部１４６の構成と同様であるので、その説明を省略する。
【０４３９】
マージ情報生成部２６７は、レイヤ内でマージを行う各インター予測パーティションに関する動き情報に関するシンタックス値を生成する。すなわち、マージ情報生成部２６７が予測情報として生成するのは動き情報に関するシンタックス値である。具体的には、マージ情報生成部２６７は、各ＰＵにおける動き補償パラメータと類似の動き補償パラメータを有するマージ候補を指定するシンタックス要素値merge_idxを出力する。
【０４４０】
（テクスチャ情報生成部）
図３５を用いて、テクスチャ情報生成部６４の詳細構成について説明する。図３４は、テクスチャ情報生成部６４の構成について例示した機能ブロック図である。
【０４４１】
図３４に示すように、テクスチャ情報生成部６４は、テクスチャ予測部２７１、減算器２７２、直交変換・量子化部２７３、逆直交変換・逆量子化部２７４、加算器２７５、ループフィルタ部２７６、フレームメモリ２７７、およびフィルタパラメータ導出部２７８を備える。
【０４４２】
減算器２７２は、入力画像ＰＩＮ＃Ｔからテクスチャ予測部２７１から供給される予測画像を減算することによって、予測残差Ｄを生成する。減算器２７２は、生成した予測残差Ｄを、直交変換・量子化部２７３に供給する。
【０４４３】
直交変換・量子化部２７３は、予測残差Ｄに対して、直交変換および量子化を行うことで量子化予測残差を生成する。なお、ここで直交変換とは、画素領域から周波数領域への直交変換のことをさす。また、直交変換の例としては、ＤＣＴ変換（Discrete Cosine Transform）、およびＤＳＴ変換（Discrete Sine Transform）等が挙げられる。また、具体的な量子化過程については、すでに説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。直交変換・量子化部２７３は、生成した量子化予測残差を含む変換係数情報を逆直交変換・逆量子化部２７４および可変長符号化部６５に供給する。
【０４４４】
フィルタパラメータ導出部２７８は、入力画像ＰＩＮ＃Ｔおよび加算器２７５から供給された復号画像からフィルタパラメータを導出し、ループフィルタ部２７６、およびフィルタパラメータ情報生成部６７に供給する。
【０４４５】
テクスチャ予測部２７１、逆直交変換・逆量子化部２７４、加算器２７５、ループフィルタ部２７６、およびフレームメモリ２７７は、それぞれ、階層動画像復号装置１’に含まれるテクスチャ予測部１５２、逆直交変換・逆量子化部１５１、加算器１５３、ループフィルタ部１５４、およびフレームメモリ１５５と同様であるので、ここではその説明は省略する。ただし、テクスチャ予測部２７１は、加算器２７５だけでなく減算器２７２にも予測画像を供給する。
【０４４６】
〔フィルタパラメータの格納方法〕
〔概要〕
現行の規格の階層符号化（Ｈ．２６４／ＡＶＣベースのＳＶＣ）では適応フィルタ（例、ＡＬＦ、ＳＡＯ）は用いられていない。しかしながら、階層符号化では、適応フィルタ処理がなされていない基本レイヤ画像が用いられる場合や、拡張レイヤと基本レイヤの解像度が異なる場合等があり、これらの場合、基本レイヤ画像に適応フィルタを適用することにより、大きな効果が見込める。
【０４４７】
なお、現行の規格では、適応フィルタの処理方法や符号化データの構成は決められていない。
【０４４８】
そこで、本実施の形態では、基本レイヤ画像（及びその拡大画像）に対し、適応フィルタを適用するとともに、適応フィルタパラメータを拡張レイヤの符号化データで符号化する。
【０４４９】
〔フィルタパラメータの格納方法１〕
基本レイヤ画像に適用する適応フィルタのフィルタパラメータを、拡張レイヤに、各ＣＴＢでインターリーブすることが考えられる。
【０４５０】
この構成により、フィルタパラメータの復号時が該フィルタパラメータの使用時となるため、復号したフィルタパラメータをメモリに格納する必要がなくなり、メモリの削減を図ることができる。なお、スライスヘッダ及びＡＰＳでフィルタパラメータを復号する場合、1スライス及び１ピクチャ分のフィルタパラメータをメモリに格納する必要がある。
【０４５１】
基本レイヤ画像に適用する適応フィルタのフィルタパラメータを、拡張レイヤに、各ＣＴＢでインターリーブする場合のシンタクス例について、図３６〜３８に示す。図３６のシンタクス例に示すように、本実施形態では、ＣＴＢ単位で以下のパラメータが符号化されている。
SAOパラメータ：base_layer_sao_unit_cabac
ALFパラメータの内のオンオフフラグ：base_layer_alf_ctb_enable_flag
図３７（ａ）、（ｂ）に、SAOパラメータ：base_layer_sao_unit_cabacの詳細を示すシンタクス例を示す。
【０４５２】
また、図３８（ａ）、（ｂ）に、ＡＬＦのフィルタパラメータの詳細を示すシンタクス例を示す。図３８（ａ）、（ｂ）に示すシンタクス例のように、ＡＬＦのフィルタパラメータについては、フィルタ係数をＡＰＳで符号化し、上述したようにオンオフフラグをＣＴＢで符号化する。なお、フィルタ係数は、スライスヘッダで符号化してもよい。
【０４５３】
なお、シンタクス例において、ue(v)は、この記述子に関連付けられたシンタックスは符号なしの数値であり、値が可変長符号化されることを示している。また、se(v)は、この記述子に関連付けられたシンタックスは符号付きの数値であり、符号と絶対値に分けて可変長符号化されることを示している。また、ae(v)は、この記述子に関連づけられたシンタックスが算術符号を用いて可変長符号化されることを示している。また、u(n)は、この記述子に関連付けられたシンタックスは符号なしの数値であり、nビットの固定長符号化が用いられることを示している。
【０４５４】
〔レイヤ間イントラ予測部における動作〕
基本レイヤ画像に適用する適応フィルタのフィルタパラメータを、拡張レイヤに、各ＣＴＢでインターリーブする場合のレイヤ間イントラ予測部における動作について、図３９を参照して説明する。
【０４５５】
図３９（ａ）に示すように、レイヤ間イントラ予測部１５２Ｃには、ブロック抽出部、アップサンプル部、適応オフセットフィルタ部、適応空間フィルタ部が備えられている。
【０４５６】
なお、適応オフセットフィルタ部、適応空間フィルタ部のうちの何れかの適応フィルタを備える構成でも良い。すなわち、適応フィルタとして適応オフセットフィルタのみを備える構成（ブロック抽出部、アップサンプル部、適応オフセットフィルタ部）でも良いし、適応フィルタとして適応空間フィルタのみを備える構成（ブロック抽出部、アップサンプル部、適応空間フィルタ部）でも良い。
【０４５７】
レイヤ間イントラ予測部１５２Ｃは、各イントラ予測パーティションに関する予測画像をレイヤ間イントラ予測により生成する。予測画像のブロック（ＰＵ）を生成は、ＰＵ単位もしくはＣＴＢ単位で行われる。一般に、予測画像の生成はＰＵ単位で行われるが、本構成では、適応フィルタのフィルタパラメータを各ＣＴＢの先頭でインタリーブするため、各ＣＴＢ内で得られるＰＵのパラメータを導出する前に、適応フィルタ処理を行うことができる。従って、レイヤ間イントラ予測部１５２Ｃは、ＰＵ単位に限らずＣＴＢ単位で適応フィルタ処理を含む予測画像導出処理を行うことができる。
【０４５８】
＜ＰＵ単位の予測画像生成（ａ）＞
ブロック抽出部は、予測ブロックを生成するために必要な基本レイヤ上の領域（基本レイヤ参照ブロック）を導出する。まず、以下の手順で、拡張レイヤブロックの範囲を導出する。拡張レイヤブロックの範囲とは、ブロック抽出部およびアップサンプル部により生成される画像のブロックである。適応フィルタを適用した予測画像を生成する場合には、適応フィルタでの参照範囲を考慮して生成対象となる予測ブロック（ＰＵ単位処理ではＰＵ）よりも大きなブロックを必要とする。以下、予測ブロックの幅をnPSW、高さをnPSHで表現する。
（１）拡張レイヤブロックの範囲＝予測ブロックの範囲とする。
（２）対象ＰＵを含むＣＴＢにおいて、適応空間フィルタがオンの場合には、適応フィルタの参照範囲(左右ＡＬＦＷ画素、上下ＡＬＦＨ画素)だけ、拡張レイヤブロックの範囲を広げる。
（３）対象ＰＵを含むＣＴＢにおいて、適応オフセットフィルタがオンの場合には、適応フィルタの参照範囲(左右1画素、上下1画素)だけ、拡張レイヤブロックの範囲を広げる。
【０４５９】
次に、以下の手順で、基本レイヤ参照ブロックの範囲を導出する。
（１）基本レイヤと拡張レイヤの解像度が等しい場合には、基本レイヤ参照ブロック＝拡張レイヤブロックとする。
（２）基本レイヤと拡張レイヤの解像度が異なる場合には、拡張レイヤブロックから基本レイヤ参照ブロックを求める。
【０４６０】
最後に、ベースレイヤ復号画像からベースレイヤ参照ブロックを抽出する。
【０４６１】
アップサンプル部は、基本レイヤと拡張レイヤとの解像度が異なる場合には、基本レイヤ参照ブロックにアップサンプルを施し、拡張レイヤブロックを生成する。一方、基本レイヤと拡張レイヤとの解像度が等しい場合には、基本レイヤ参照ブロックを拡張レイヤブロックとする。
【０４６２】
適応オフセットフィルタ部は、拡張レイヤブロックに、適応オフセットフィルタ処理を行う。
【０４６３】
適応空間フィルタ部は、適応オフセットフィルタ部の出力に、適応空間フィルタ処理を行う。
【０４６４】
換言すれば、レイヤ間イントラ予測部は、図４０に示すように、(nPSW+ALFWx2+1) x (nPSH+ALFHx2+1)の基本レイヤ参照ブロック（拡張レイヤの座標系でのサイズ）について、アップサンプリングすることにより、(nPSW+ALFWx2+1) x (nPSH+ALFHx2+1)の拡張レイヤ参照ブロックとする。この拡張レイヤ参照ブロックに対し適応オフセットフィルタを適用し、(nPSW+ALFWx2) x (nPSH+ALFHx2)のブロックとする。さらに、適応空間フィルタを適用し、nPSW x nPSHの予測画像を生成する。
【０４６５】
なお、従来の構成のレイヤ間イントラ予測部では、図３９（ｂ）に示すように、ブロック抽出部およびアップサンプル部のみを備えており、フィルタ処理は行われていない。
【０４６６】
＜ＣＴＢ単位の予測画像生成（ｂ）＞
ＣＴＢ単位での予測画像生成の動作は、上記のＰＵ単位の予測画像生成の動作と同じである。そして、予測ブロックの幅nPSW、高さnPSHを、ＣＴＢの幅、高さに置き替えて動作させる。また、各ＰＵでは、予測画像を生成する際に、ＣＴＢ単位で導出されたブロックから、必要となる予測画像の範囲のみを切り取る。
【０４６７】
上記のように、ＣＴＢの先頭でフィルタパラメータをインターリーブすることにより、予測画像生成で行われる、適応フィルタ処理を予測画像を復号するパラメータを復号する前の時点で行うことができる。
【０４６８】
また、上記のように、ＣＴＢ内の各ＰＵにおいて共有のフィルタパラメータを用いることにより、ＰＵ単位ではなくＣＴＢ単位でフィルタ処理を行うことが可能となる。これにより、各ＰＵで独立してフィルタ処理を行う場合に比べ、フィルタ処理の処理量を低減することができる。また、フィルタパラメータの符号量のオーバーヘッドを低減し、符号化効率を高めることができる。
【０４６９】
〔フィルタパラメータの格納方法２〕
基本レイヤ画像に適用する適応フィルタのフィルタパラメータを、拡張レイヤのスライスヘッダ、またはパラメータセット（例えば、ＡＰＳ）で符号化することが考えられる。スライスヘッダやパラメータセットは、予測パラメータや残差を含むＣＴＢ単位で符号化されるスライスデータを復号する前に、復号される。
【０４７０】
スライスヘッダ、またはＡＰＳで符号化する場合、レイヤ間イントラ予測部は、以下の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれかの処理を行う。
（ａ）ＰＵを生成する時点で、ＰＵ単位で、ブロック抽出処理、アップサンプル処理、適応フィルタ処理を行う。
（ｂ）ＣＴＢを復号する時点で、ＣＴＢ単位でブロック抽出処理、アップサンプル処理、適応フィルタ処理を行う。
（ｃ）基本レイヤ画像を復号した時点で、アップサンプル処理、適応フィルタ処理を行う。
【０４７１】
上記（ａ）、（ｂ）の処理は、各々、上記、ＰＵ単位の予測画像生成（ａ）、ＰＵ単位の予測画像生成（ａ）で既に説明した処理と同じため説明を省略する。
【０４７２】
本実施形態に係るフィルタパラメータの格納方法２によれば、ＰＵを生成する時点、ＣＴＢを復号する時点だけでなく、基本レイヤ画像を復号した時点で、適応フィルタ処理を行うことができる。そのため、ＣＴＢ毎の符号化データの可変長復号、逆変換、予測画像生成などのパイプラインに適応フィルタ処理を入れる必要がない。よって、パイプラインに遅延を発生されるような適応フィルタ処理を避けることができ、全体のスループットが向上する。
【０４７３】
また、復号装置の構成（プロセッサ数、アクセラレータ数、ハード規模、内部メモリ量、メモリバンド幅等）にあわせて、ＰＵ単位処理、ＣＴＢ単位処理に加え、ピクチャ単位、スライス単位、ＣＴＢライン単位など、好適なフィルタ処理の単位を変更することができるため、復号装置の設計が容易になる。
【０４７４】
また、基本レイヤを復号する時点で適応フィルタ処理を行う場合には、ＰＵ単位およびＣＴＢ単位よりも大きい単位（スライス、ピクチャ）でアップサンプル、適応フィルタ処理を行えばよいため、フィルタ処理の処理量を低減させることができる。
【０４７５】
基本レイヤ画像に適用する適応フィルタのフィルタパラメータを、拡張レイヤのＡＰＳヘッダで符号化する場合のシンタクス例について、図４１〜４４に示す。
【０４７６】
図４１のシンタクス例に示すように、本実施形態では、適応フィルタパラメータ（ＳＡＯ、ＡＬＦ）が、ＡＰＳで符号化されている。なお、シーケンスパラメータセット、ピクチャパラメータセット、スライスヘッダで符号化されていてもよい。
【０４７７】
図４２（ａ）、（ｂ）に、ＡＰＳで符号化するＳＡＯパラメータbase_layer_aps_sao_paramの詳細を示す、シンタクス例を示す。また、図４３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、ＳＡＯパラメータbase_layer_aps_sao_paramの構成を示すシンタクス例を示す。また、図４４に、ＡＰＳで符号化するＡＬＦパラメータbase_layer_alf_picture_infoの詳細を示すシンタクス例を示す。
【０４７８】
〔レイヤ間イントラ予測部における動作〕
基本レイヤ画像に適用する適応フィルタのフィルタパラメータを、拡張レイヤのスライスヘッダ、またはパレメータセット（例えば、ＡＰＳ）で符号化する場合のレイヤ間イントラ予測部における動作について、図４５を参照して説明する。
【０４７９】
図４５に示すように、レイヤ間イントラ予測部１５２Ｃには、ブロック抽出部、アップサンプル部、適応オフセットフィルタ部、適応空間フィルタ部が備えられている。
【０４８０】
レイヤ間イントラ予測部１５２Ｃは、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの処理を行う。
（ａ）ＰＵを生成する時点で、ＰＵ単位で、ブロック抽出処理、アップサンプル処理、適応フィルタ処理を行う。
（ｂ）ＣＴＢを復号する時点で、ＣＴＢ単位でブロック抽出処理、アップサンプル処理、適応フィルタ処理を行う。
（ｃ）基本レイヤ画像を復号した時点で、アップサンプル処理、適応フィルタ処理を行う。
【０４８１】
上記（ａ）、（ｂ）の場合の処理は、上記フィルタパラメータの格納方法１に記載した処理と同様である。
【０４８２】
また、上記（ｃ）の場合の処理も、上記フィルタパラメータの格納方法２に記載した処理と同様であるが、さらに、詳細を以下に説明する。
以下の通りである。
【０４８３】
ブロック抽出部は、スライス単位もしくはピクチャ単位で、基本レイヤ参照ブロックを抽出する。アップサンプル部は、基本レイヤと拡張レイヤとの解像度が異なる場合、基本レイヤ参照ブロックをアップサンプルし、拡張レイヤ参照ブロックとする。また、基本レイヤと拡張レイヤとの解像度が同じ場合、基本レイヤ参照ブロックを拡張レイヤ参照ブロックとする。適応オフセットフィルタ部は、拡張レイヤ参照ブロックに、適応オフセットフィルタ処理を行う。適応空間フィルタ部は、適応オフセットフィルタ部の出力に、適応空間フィルタ処理を行う。
【０４８４】
上記の構成によれば、下位レイヤからの復号画像に適用するフィルタのパラメータが上位レイヤの共通群（パラメータセットもしくはスライスヘッダ）に格納される。上位レイヤのスライスデータを復号する前に、すなわち、下位レイヤからの画像を復号した時点で、フィルタ処理を行うことが可能となり、スループットを向上させることができる。
【０４８５】
また、フィルタの適用を予測画像よりも大きな単位（ピクチャ単位、スライス単位、ＣＴＢ単位）で行うことが可能となり、フィルタ処理を簡略化することができる。
【０４８６】
〔フィルタパラメータの格納方法３〕
イントラレイヤ間予測はＰＵ単位で選択され、適応フィルタのフィルタパラメータはＣＴＢ単位で符号化されている。各ＣＴＢでは、ＰＵ単位で、イントラ予測を行うかインター予測を行うかを選択することから、ＣＴＢに含まれる全てのＰＵでインター予測だけが用いられることもある。また、イントラ予測を用いる場合も、方向予測などが用いられ、イントラレイヤ間予測が用いられないこともある。
【０４８７】
このようなイントラレイヤ間予測が用いられないＣＴＢで、適応フィルタを適用するか否かを示すフラグ（オンオフフラグ）などの、イントラレイヤ間予測で用いられるフィルタパラメータを符号化する場合、無駄なフラグを符号化することになり符号化効率が低下してしまう。
【０４８８】
そこで、本実施形態では、基本レイヤに対する適応フィルタ処理は、イントラスライスのみに限定している。ここで、イントラスライスとは、当該スライスに含まれるＣＴＢは、すべてイントラ予測によって予測画像が生成されているスライスである。ＣＴＢに含まれる全てのＰＵでイントラ予測が用いられ、イントラレイヤ予測のうちインターレイヤ間予測が用いられる割合が高いことから、該ＣＴＢにおいて多くの場合、インターレイヤ間予測が用いられる。従って、無駄なフラグの符号化がさけられる。
【０４８９】
この構成により、基本レイヤに対する適応フィルタ処理は、イントラスライスのみに限定されるため、イントラレイヤ間予測が用いられないＣＴＢで、適応フィルタパラメータを符号化することを避けることができる。これにより符号化効率が向上する。
【０４９０】
また、基本レイヤに対する適応フィルタ処理を、イントラレイヤ間予測が主に用いられるイントラスライスのみに限定することにより、適応フィルタ処理の効果を維持したまま基本レイヤに対する適応フィルタ処理の処理量を削減することができる。
【０４９１】
特に、基本レイヤに対する適応フィルタ処理は、重い処理であるので、処理量を削減することにより、処理負荷を軽くすることができる。
【０４９２】
図４６に、基本レイヤに対する適応フィルタ処理は、イントラスライスのみに限定する構成のシンタクス例を示す。図４６のシンタクス例に示すように、イントラスライスのみで、以下のパラメータを符号化している。また、イントラスライス以外では０と推測する。
SAOパラメータ：base_layer_sao_unit_cabac
ALFパラメータの内のオンオフフラグ：base_layer_alf_ctb_enable_flag
（応用例）
図２１および図２２を用いて、上述した階層画像符号化装置２、階層動画像符号化装置２’、階層画像復号装置１、および階層動画像復号装置１’の応用例について説明する。上述した階層画像符号化装置２（階層動画像符号化装置２’）及び階層画像復号装置１（階層動画像符号化装置１’）は、動画像の送信、受信、記録、再生を行う各種装置に搭載して利用することができる。なお、動画像は、カメラ等により撮像された自然動画像であってもよいし、コンピュータ等により生成された人工動画像（ＣＧおよびＧＵＩを含む）であってもよい。
【０４９３】
まず、上述した階層画像符号化装置２及び階層画像復号装置１を、動画像の送信及び受信に利用できることを、図２１を参照して説明する。
【０４９４】
図２１の（ａ）は、階層画像符号化装置２を搭載した送信装置ＰＲＯＤ＿Ａの構成を示したブロック図である。図２１の（ａ）に示すように、送信装置ＰＲＯＤ＿Ａは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１と、符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１が得た符号化データで搬送波を変調することによって変調信号を得る変調部ＰＲＯＤ＿Ａ２と、変調部ＰＲＯＤ＿Ａ２が得た変調信号を送信する送信部ＰＲＯＤ＿Ａ３と、を備えている。上述した階層画像符号化装置２は、この符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１として利用される。
【０４９５】
送信装置ＰＲＯＤ＿Ａは、符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラＰＲＯＤ＿Ａ４、動画像を記録した記録媒体ＰＲＯＤ＿Ａ５、動画像を外部から入力するための入力端子ＰＲＯＤ＿Ａ６、及び、画像を生成または加工する画像処理部Ａ７を更に備えていてもよい。図２１の（ａ）においては、これら全てを送信装置ＰＲＯＤ＿Ａが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
【０４９６】
なお、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ａ５は、符号化されていない動画像を記録したものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化された動画像を記録したものであってもよい。後者の場合、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ａ５と符号化部ＰＲＯＤ＿Ａ１との間に、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ａ５から読み出した符号化データを記録用の符号化方式に従って復号する復号部（不図示）を介在させるとよい。
【０４９７】
図２１の（ｂ）は、階層画像復号装置１を搭載した受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの構成を示したブロック図である。図２１の（ｂ）に示すように、受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂは、変調信号を受信する受信部ＰＲＯＤ＿Ｂ１と、受信部ＰＲＯＤ＿Ｂ１が受信した変調信号を復調することによって符号化データを得る復調部ＰＲＯＤ＿Ｂ２と、復調部ＰＲＯＤ＿Ｂ２が得た符号化データを復号することによって動画像を得る復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３と、を備えている。上述した階層画像復号装置１は、この復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３として利用される。
【０４９８】
受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂは、復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイＰＲＯＤ＿Ｂ４、動画像を記録するための記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｂ５、及び、動画像を外部に出力するための出力端子ＰＲＯＤ＿Ｂ６を更に備えていてもよい。図２１の（ｂ）においては、これら全てを受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
【０４９９】
なお、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｂ５は、符号化されていない動画像を記録するためのものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化されたものであってもよい。後者の場合、復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３と記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｂ５との間に、復号部ＰＲＯＤ＿Ｂ３から取得した動画像を記録用の符号化方式に従って符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。
【０５００】
なお、変調信号を伝送する伝送媒体は、無線であってもよいし、有線であってもよい。また、変調信号を伝送する伝送態様は、放送（ここでは、送信先が予め特定されていない送信態様を指す）であってもよいし、通信（ここでは、送信先が予め特定されている送信態様を指す）であってもよい。すなわち、変調信号の伝送は、無線放送、有線放送、無線通信、及び有線通信の何れによって実現してもよい。
【０５０１】
例えば、地上デジタル放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を無線放送で送受信する送信装置ＰＲＯＤ＿Ａ／受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの一例である。また、ケーブルテレビ放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を有線放送で送受信する送信装置ＰＲＯＤ＿Ａ／受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの一例である。
【０５０２】
また、インターネットを用いたＶＯＤ（Video On Demand）サービスや動画共有サービスなどのサーバ（ワークステーションなど）／クライアント（テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど）は、変調信号を通信で送受信する送信装置ＰＲＯＤ＿Ａ／受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの一例である（通常、ＬＡＮにおいては伝送媒体として無線又は有線の何れかが用いられ、ＷＡＮにおいては伝送媒体として有線が用いられる）。ここで、パーソナルコンピュータには、デスクトップ型ＰＣ、ラップトップ型ＰＣ、及びタブレット型ＰＣが含まれる。また、スマートフォンには、多機能携帯電話端末も含まれる。
【０５０３】
なお、動画共有サービスのクライアントは、サーバからダウンロードした符号化データを復号してディスプレイに表示する機能に加え、カメラで撮像した動画像を符号化してサーバにアップロードする機能を有している。すなわち、動画共有サービスのクライアントは、送信装置ＰＲＯＤ＿Ａ及び受信装置ＰＲＯＤ＿Ｂの双方として機能する。
【０５０４】
次に、上述した階層画像符号化装置２及び階層画像復号装置１を、動画像の記録及び再生に利用できることを、図２２を参照して説明する。
【０５０５】
図２２の（ａ）は、上述した階層画像符号化装置２を搭載した記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃの構成を示したブロック図である。図２２の（ａ）に示すように、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１と、符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１が得た符号化データを記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｍに書き込む書込部ＰＲＯＤ＿Ｃ２と、を備えている。上述した階層画像符号化装置２は、この符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１として利用される。
【０５０６】
なお、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｍは、（１）ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ(Solid State Drive)などのように、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）ＳＤメモリカードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）フラッシュメモリなどのように、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＢＤ（Blu-ray Disc:登録商標）などのように、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。
【０５０７】
また、記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃは、符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラＰＲＯＤ＿Ｃ３、動画像を外部から入力するための入力端子ＰＲＯＤ＿Ｃ４、動画像を受信するための受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５、及び、画像を生成または加工する画像処理部Ｃ６を更に備えていてもよい。図２２の（ａ）においては、これら全てを記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
【０５０８】
なお、受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５は、符号化されていない動画像を受信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを受信するものであってもよい。後者の場合、受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５と符号化部ＰＲＯＤ＿Ｃ１との間に、伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを復号する伝送用復号部（不図示）を介在させるとよい。
【０５０９】
このような記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃとしては、例えば、ＤＶＤレコーダ、ＢＤレコーダ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）レコーダなどが挙げられる（この場合、入力端子ＰＲＯＤ＿Ｃ４又は受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５が動画像の主な供給源となる）。また、カムコーダ（この場合、カメラＰＲＯＤ＿Ｃ３が動画像の主な供給源となる）、パーソナルコンピュータ（この場合、受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５又は画像処理部Ｃ６が動画像の主な供給源となる）、スマートフォン（この場合、カメラＰＲＯＤ＿Ｃ３又は受信部ＰＲＯＤ＿Ｃ５が動画像の主な供給源となる）なども、このような記録装置ＰＲＯＤ＿Ｃの一例である。
【０５１０】
図２２の（ｂ）は、上述した階層画像復号装置１を搭載した再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄの構成を示したブロックである。図２２の（ｂ）に示すように、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄは、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｍに書き込まれた符号化データを読み出す読出部ＰＲＯＤ＿Ｄ１と、読出部ＰＲＯＤ＿Ｄ１が読み出した符号化データを復号することによって動画像を得る復号部ＰＲＯＤ＿Ｄ２と、を備えている。上述した階層画像復号装置１は、この復号部ＰＲＯＤ＿Ｄ２として利用される。
【０５１１】
なお、記録媒体ＰＲＯＤ＿Ｍは、（１）ＨＤＤやＳＳＤなどのように、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）ＳＤメモリカードやＵＳＢフラッシュメモリなどのように、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）ＤＶＤやＢＤなどのように、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。
【０５１２】
また、再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄは、復号部ＰＲＯＤ＿Ｄ２が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３、動画像を外部に出力するための出力端子ＰＲＯＤ＿Ｄ４、及び、動画像を送信する送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５を更に備えていてもよい。図２２の（ｂ）においては、これら全てを再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
【０５１３】
なお、送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５は、符号化されていない動画像を送信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを送信するものであってもよい。後者の場合、復号部ＰＲＯＤ＿Ｄ２と送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５との間に、動画像を伝送用の符号化方式で符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。
【０５１４】
このような再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄとしては、例えば、ＤＶＤプレイヤ、ＢＤプレイヤ、ＨＤＤプレイヤなどが挙げられる（この場合、テレビジョン受像機等が接続される出力端子ＰＲＯＤ＿Ｄ４が動画像の主な供給先となる）。また、テレビジョン受像機（この場合、ディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３が動画像の主な供給先となる）、デジタルサイネージ（電子看板や電子掲示板等とも称され、ディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３又は送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５が動画像の主な供給先となる）、デスクトップ型ＰＣ（この場合、出力端子ＰＲＯＤ＿Ｄ４又は送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５が動画像の主な供給先となる）、ラップトップ型又はタブレット型ＰＣ（この場合、ディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３又は送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５が動画像の主な供給先となる）、スマートフォン（この場合、ディスプレイＰＲＯＤ＿Ｄ３又は送信部ＰＲＯＤ＿Ｄ５が動画像の主な供給先となる）なども、このような再生装置ＰＲＯＤ＿Ｄの一例である。
【０５１５】
（ハードウェア的実現およびソフトウェア的実現）
また、上述した階層画像復号装置１、１’及び階層画像符号化装置２、２’の各ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
【０５１６】
後者の場合、上記各装置は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである上記各装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記各装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０５１７】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）／ＭＯディスク（Magneto-Optical disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）／ＣＤ−Ｒ（CD Recordable）／ブルーレイディスク（Blu-ray Disc:登録商標）等の光ディスクを含むディスク類、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、マスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）／ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory）／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ類、あるいはＰＬＤ（Programmable logic device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の論理回路類などを用いることができる。
【０５１８】
また、上記各装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、ＶＡＮ（Value-Added Network）、ＣＡＴＶ（Community Antenna television/Cable Television）通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）やリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＤＬＮＡ（Digital Living Network Alliance）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【０５１９】
本発明は、画像データが階層的に符号化された符号化データを復号する階層画像復号装置、および、画像データが階層的に符号化された符号化データを生成する階層画像符号化装置に好適に適用することができる。また、階層画像符号化装置によって生成され、階層画像復号装置によって参照される階層符号化データのデータ構造に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０５２０】
１        階層画像復号装置（動画像復号装置）
１’      階層動画像復号装置（動画像復号装置）
１１      下位レイヤ画像復号装置
１２      上位レイヤ画像復号装置
１３      フィルタ部
１３１    フィルタ処理部
１３２    アップサンプリング部（アップサンプリング手段）
１３１１  フィルタ適用判定部（フィルタ適用決定手段）
１３１２  フィルタ適用部（フィルタ適用手段）
１３１３  空間スケーラビリティ判定部
１３１４  参照画像判定部
１３１５  解像度判定部
１３１６  フィルタ順序判定部
１３１７  コーデック判定部
５１      ＮＡＬ逆多重化部
５２      可変長復号部
５３      ベース復号部
５４      予測パラメータ復元部
５５      テクスチャ復元部（フィルタ適用手段）
２        階層画像符号化装置
２’      階層動画像符号化装置
２１      下位レイヤ画像符号化装置
２２      上位レイヤ画像符号化装置
２４      フィルタ選択・処理部
２４１    フィルタ選択・判定部
２４２    フィルタ部
【図１】
2013243636.tif 000004
【図２】
2013243636.tif 000005
【図３】
2013243636.tif 000006
【図４】
2013243636.tif 000007
【図５】
2013243636.tif 000008
【図６】
2013243636.tif 000009
【図７】
2013243636.tif 000010
【図８】
2013243636.tif 000011
【図９】
2013243636.tif 000012
【図１０】
2013243636.tif 000013
【図１１】
2013243636.tif 000014
【図１２】
2013243636.tif 000015
【図１３】
2013243636.tif 000016
【図１４】
2013243636.tif 000017
【図１５】
2013243636.tif 000018
【図１６】
2013243636.tif 000019
【図１７】
2013243636.tif 000020
【図１８】
2013243636.tif 000021
【図１９】
2013243636.tif 000022
【図２０】
2013243636.tif 000023
【図２１】
2013243636.tif 000024
【図２２】
2013243636.tif 000025
【図２３】
2013243636.tif 000026
【図２４】
2013243636.tif 000027
【図２５】
2013243636.tif 000028
【図２６】
2013243636.tif 000029
【図２７】
2013243636.tif 000030
【図２８】
2013243636.tif 000031
【図２９】
2013243636.tif 000032
【図３０】
2013243636.tif 000033
【図３１】
2013243636.tif 000034
【図３２】
2013243636.tif 000035
【図３３】
2013243636.tif 000036
【図３４】
2013243636.tif 000037
【図３５】
2013243636.tif 000038
【図３６】
2013243636.tif 000039
【図３７】
2013243636.tif 000040
【図３８】
2013243636.tif 000041
【図３９】
2013243636.tif 000042
【図４０】
2013243636.tif 000043
【図４１】
2013243636.tif 000044
【図４２】
2013243636.tif 000045
【図４３】
2013243636.tif 000046
【図４４】
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【図４５】
2013243636.tif 000048
【図４６】
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