CN105308972B - 图像编码方法及装置、记录介质、图像解码方法及装置 - Google Patents

Abstract

图像编码方法包含：设定步骤(S404及S406)，在选择固定比特率作为第一比特率类型的情况下，(1)将包含属于全部时间层的多个图像的编码数据在内的比特流的第二比特率类型设定为固定比特率，(2)将作为比特流的一部分且包含多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像的编码数据在内的子比特流的第三比特率类型设定为可变比特率。

Description

图像编码方法及装置、记录介质、图像解码方法及装置

技术领域

本发明涉及图像编码方法以及图像编码装置。

背景技术

在以被称为H.26x的ITU－T标准以及被称为MPEG－x的ISO/IEC标准为代表的以往的图像编码方式中，为了使编码器和解码器同步地动作，定义了一致性(标准适应性)的规定作为确保编码器和解码器的兼容性的框架(参照非专利文献2的P.214至P.226)。

此外，导入了虚拟地对解码器的缓冲器管理进行建模的虚拟参照解码器(Hypothetical Reference Decoder：HRD)这样的概念。通过使用HRD，能够防止在解码的时刻缓冲器中不存在图像数据的下溢(underflow)以及图像数据超过所准备的缓冲器大小地输入的上溢(overflow)这样的解码器的失败。

具体而言，虚拟流调度器(HypotheticalStream Scheduler：HSS)管理比特流向HRD的已编码图片缓冲器(Coded Picture Buffer：CPB)的输入。在输入方法中，存在固定比特率和可变比特率这两种比特率类型。

在固定比特率的情况下，始终以一定的比特率向HRD的CPB输入比特流。在以固定比特率来编码图像的情况下，需要检验下溢和上溢的双方。

在可变比特率的情况下，对HRD的CPB输入比特流的比特率是可变的。由此，在HRD的CPB容量中没有空余的情况下能够暂时停止比特流的输入，因此不发生上溢。从而，在以可变比特率进行编码的情况下，仅检验下溢即可。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT－VC)of ITU－T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11、12th Meeting：Geneva，CH，14－23 Jan.2013，“High Efficiency Video Coding(HEVC)text specification draft 10(for FDIS&LastCall)”，http：//phenix.int－evry.fr/jct/doc_end_user/documents/12_Geneva/wg11/JCTVC－L1003－v34.zip

非专利文献2：大久保荣等著，“H.265/HEVC教科书”，Impress Japan，2013年

发明内容

发明要解决的课题

在这样的图像编码方法中，优选能够降低用于生成满足一致性(conformance)的比特流的处理量。

因此，本发明的目的在于，提供能够降低用于生成满足一致性的比特流的处理量的图像编码方法或图像编码装置。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式所涉及的图像编码方法通过对多个图像进行编码从而生成具有时间可适性(可分级性、scalability)的比特流，包括：选择步骤，从固定比特率以及可变比特率中选择第一比特率类型；决定步骤，决定所述多个图像各自的时间层；设定步骤，在选择固定比特率作为所述第一比特率类型的情况下，(1)将包含属于全部时间层的所述多个图像的编码数据在内的所述比特流的第二比特率类型设定为固定比特率，(2)将作为所述比特流的一部分且包含所述多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像的编码数据在内的子比特流的第三比特率类型设定为可变比特率；编码步骤，以禁止参照时间层比处理对象的图像更高的图像的方式对所述多个图像中的各个图像进行编码；以及生成步骤，生成包含表示所述多个图像的所述时间层的时间可适性信息、表示所述第二比特率类型以及所述第三比特率类型的比特率控制信息、以及编码后的所述多个图像在内的所述比特流。

另外，这些整体或具体的方式也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的CD－ROM等记录介质来实现，也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。

发明效果

本发明能够提供可降低用于生成满足一致性的比特流的处理量的图像编码方法或图像编码装置。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的具有时间可适性的比特流的一例的图。

图2是表示实施方式1所涉及的图像编码装置的构造的模块图。

图3是实施方式1所涉及的编码过程的流程图。

图4是表示实施方式1所涉及的比特流的数据结构的一例的图。

图5是用于说明实施方式1所涉及的比特率类型的决定处理的图。

图6是实施方式1所涉及的计算比特率控制信息和时间可适性信息的计算过程的流程图。

图7是表示实施方式1所涉及的以固定比特率进行了编码以满足一致性时的HRD的CPB的图。

图8是表示实施方式1所涉及的维持固定比特率且使时间分辨率成为1/4时的HRD的CPB的图。

图9是表示实施方式1所涉及的设为可变比特率且使时间分辨率成为1/4时的HRD的CPB的图。

图10是实现内容分发服务的内容供给系统的整体结构图。

图11是数字广播用系统的整体结构图。

图12是表示电视机的结构例的模块图。

图13是表示对作为光盘的记录介质进行信息的读写的信息再现/记录部的结构例的模块图。

图14是表示作为光盘的记录介质的构造例的图。

图15A是表示便携电话的一例的图。

图15B是表示便携电话的结构例的模块图。

图16是表示复用数据的结构的图。

图17是示意地表示各流在复用数据中怎样被复用的图。

图18是更详细地表示在PES包序列中视频流怎样被保存的图。

图19是表示复用数据的TS包和源包的构造的图。

图20是表示PMT的数据结构的图。

图21是表示复用数据信息的内部结构的图。

图22是表示流属性信息的内部结构的图。

图23是表示识别影像数据的步骤的图。

图24是表示实现各实施方式的运动图像编码方法及运动图像解码方法的集成电路的结构例的模块图。

图25是表示切换驱动频率的结构的图。

图26是表示识别影像数据、切换驱动频率的步骤的图。

图27是表示将影像数据的标准与驱动频率建立了对应的查找表的一例的图。

图28A是表示将信号处理部的模块共用的结构的一例的图。

图28B是表示将信号处理部的模块共用的结构的另一例的图。

具体实施方式

(成为本发明的基础的知识)

在图像编码标准H.265/HEVC(参照非专利文献1)等的图像编码方式中，存在称为时间可适性的功能。对具有时间可适性(参照非专利文献2的P.211～P.212)的比特流插入称为TemporalId的时间识别符。由此，图像解码装置能够以多个时间分辨率来输出解码图像。例如，在对60fps(帧每秒，frames per second)的运动图像进行编码而得到的比特流中传输速率不足的情况下，图像编码装置(发送装置)从该比特流切出将帧速率降低为30fps或15fps而得到的子比特流，传输所得到的子比特流，从而能够防止图像解码装置(接收装置)中的丢帧以及画质的降低。

图1是表示赋予了TemporalId的60fps的比特流的一例的图。纵轴表示TemporalId(时间识别符)，横轴表示图片的输出顺序(POC：Picture Order Count、图片顺序计数)。此外，能够将箭头后端的图片用于箭头前端的图片的预测图像的生成。例如，对于POC＝2的图片，能够使用POC＝0和POC＝4的图片作为参照图像。

该例的比特流被编码为TemporalId不同的三个层级。将该层级称为子层或时间层。在进行作为编码或解码的对象的当前图片的时间方向预测时，存在不能参照与当前图片的TemporalID相比TemporalId的值更大的图片的限制。例如，在POC＝2的图片为当前图片的情况下，对当前图片赋予了TemporalId＝1，所以不能参照赋予了TemporalId＝3的POC＝1和POC＝3的图片。

由于该限制，在降低时间分辨率时，图像编码装置能够容易地从比特流去除TemporalId大的图片。例如，图像编码装置在生成30fps的子比特流时，从比特流去除TemporalId＝2的子层，在生成15fps的子比特流时，从比特流去除TemporalId≥1的子层。像这样，能够不进行再编码地变换帧速率，因此能够减轻图像编码装置(发送装置)的负荷。

但是，在通过该方法对在全部时间分辨率中满足一致性的比特流进行编码的情况下，存在处理量增加且图像编码装置的负荷变大的问题。

具体而言，在生成通常的(不具有时间可适性的)比特流的情况下，图像编码装置进行编码以使该比特流满足一致性即可。另一方面，在具有时间可适性的比特流中，通过上述的切出来生成子比特流，该子比特流被发送至图像解码装置。因此，在这样的比特流中，不仅包含全部子层的编码信息的原比特流需要满足一致性，而且从该比特流生成的各子比特流也需要满足一致性。像这样，对单一的比特流进行编码以使原比特流以及多个子比特流全部满足一致性是困难的，此外，为了生成这样的比特流，图像编码装置中的处理变得复杂且处理量大为增加。

因此，本发明的一个方式所涉及的图像编码方法通过对多个图像进行编码从而生成具有时间可适性的比特流，包括：选择步骤，从固定比特率以及可变比特率中选择第一比特率类型；决定步骤，决定所述多个图像各自的时间层；设定步骤，在选择固定比特率作为所述第一比特率类型的情况下，(1)将包含属于全部时间层的所述多个图像的编码数据在内的所述比特流的第二比特率类型设定为固定比特率，(2)将作为所述比特流的一部分且包含所述多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像的编码数据在内的子比特流的第三比特率类型设定为可变比特率；编码步骤，以禁止参照时间层比处理对象的图像更高的图像的方式对所述多个图像中的各个图像进行编码；以及生成步骤，生成包含表示所述多个图像的所述时间层的时间可适性信息、表示所述第二比特率类型以及所述第三比特率类型的比特率控制信息、以及编码后的所述多个图像在内的所述比特流。

由此，即使在包含全部时间层的图像的比特流的比特率类型被设定为固定比特率的情况下，子比特流的比特率类型也被设定为可变比特率。由此，在生成比特流时，不需要考虑子比特流的上溢，仅对包含全部时间层的图像的比特流进行控制以不产生上溢即可。由此，该图像编码方法能够降低对具有多个时间分辨率且在各时间分辨率下满足一致性的比特流进行编码时的图像编码装置的处理量。

例如，在所述编码步骤中，也可以使用虚拟地对图像解码装置的缓冲器管理进行建模的虚拟参照解码器，以所述第二比特率类型对所述多个图像进行编码，以使所述图像解码装置能够不发生失败地处理所述比特流。

例如，所述时间可适性信息也可以包含表示所述多个图像分别所属的所述时间层的时间识别符、或用于确定解码对象的一个以上的时间层的时间分辨率所能够取的模式(pattern)数。

此外，本发明的一个方式所涉及的图像编码装置通过对多个图像进行编码从而生成具有时间可适性的比特流，具备：选择部，从固定比特率以及可变比特率中选择第一比特率类型；决定部，决定所述多个图像各自的时间层；设定部，在选择固定比特率作为所述第一比特率类型的情况下，(1)将包含属于全部时间层的所述多个图像的编码数据在内的所述比特流的第二比特率类型设定为固定比特率，(2)将作为所述比特流的一部分且包含所述多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像的编码数据在内的子比特流的第三比特率类型设定为可变比特率；编码部，以禁止参照时间层比处理对象的图像更高的图像的方式对所述多个图像中的各个图像进行编码；以及生成部，生成包含表示所述多个图像的所述时间层的时间可适性信息、表示所述第二比特率类型以及所述第三比特率类型的比特率控制信息、以及编码后的所述多个图像在内的所述比特流。

另外，这些总体或具体的方式也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的CD－ROM等记录介质来实现，也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。

以下，使用附图详细说明实施方式。另外，以下说明的实施方式都表示总体或具体的例子。以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，不是用于限定本发明的主旨。此外，关于在以下的实施方式中的结构要素之中的、表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的结构要素，作为任意的结构要素进行说明。

(实施方式1)

本实施方式所涉及的图像编码装置无论包含全部子层的编码信息的原比特流的比特率类型如何，都将子比特流的比特率类型设定为可变比特率。由此，图像编码装置不考虑子比特流的上溢，就能够进行比特率控制。因此，能够降低图像编码装置的处理量。

首先，说明本实施方式所涉及的图像编码装置200的结构。图2是表示本实施方式所涉及的图像编码装置200的构造的模块图。

该图像编码装置200通过将所输入的作为运动图像或图像比特流的输入图像251按每块进行编码，从而生成作为编码比特流的比特流261。该图像编码装置200如图2所示那样，具备比特率控制部201、时间可适性信息赋予部202、减法器203、变换部204、量化部205、逆量化部206、逆变换部207、加法器208、块存储器209、帧存储器210、帧内(intra)预测部211、帧间(inter)预测部212和熵编码部213。

比特率控制部201为了生成满足一致性的比特流261，使用HRD来控制量化部205。此外，将比特率控制信息263输出至熵编码部213。

比特率控制信息263是表示可选择的时间分辨率(在图1所示的例子中为60fps、30fps以及15fps)的比特流各自的比特率类型的信息。在此比特率类型是固定比特率或可变比特率。例如，比特率控制信息263是标志信息cbr_flag[TemporalId]。

cbr_flag[TemporalId]包含与可选择的时间分辨率的数量相同的数量的标志。在此，cbr_flag[TemporalId]中的TemporalId表示被再现的图片所具有的TemporalId之中最大的值。例如，在图1所示的例子中，在再现60fps的全部图片的情况下，被再现的图片所具有的TemporalId之中最大的TemporalId为“2”，所以使用在cbr_flag[2]中储存的比特率类型。此外，在以15fps进行再现的情况下被再现的图片所具有的TemporalId之中最大的TemporalId为“0”，所以使用在cbr_flag[0]中储存的比特率类型。

例如，cbr_flag[TemporalId]＝1表示固定比特率，cbr_flag[TemporalId]＝0表示可变比特率。

另外，以下，将具有最大的时间分辨率的比特流(比特流261)称为最上层的比特流，将从比特流261生成的时间分辨率低的比特流称为下层的比特流或子比特流。此外，将最上层的比特流的比特率类型称为最上层的比特率类型，将下层的比特流的比特率类型称为下层的比特率类型。

时间可适性信息赋予部202将时间可适性信息264输出至熵编码部213。时间可适性信息264具体而言表示各图像的TemporalId。

输入图像251以多个图片、一个图片或一个片(slice)等为单位被输入至减法器203。减法器203计算输入图像251与预测图像260的差分即残差信号252，将残差信号252输出至变换部204。

变换部204将残差信号252变换为频率系数253，将所得到的频率系数253输出至量化部205。量化部205对所输入的频率系数253进行量化，将所得到的量化系数254输出至逆量化部206以及熵编码部213。

另外，变换部204和量化部205的处理不仅有在各处理部中以变换单元(TU：Transform Unit)为单位按顺序执行的情况，还有使用具有与TU大小对应的系数的一个以上的矩阵的乘法而一并执行的情况。

逆量化部206对从量化部205输出的量化系数254进行逆量化，将所得到的频率系数255输出至逆变换部207。逆变换部207通过对频率系数255进行逆频率变换从而将频率系数255变换为残差信号256，将所得到的残差信号256输出至加法器208。

加法器对从帧内预测部211或帧间预测部212输出的预测图像260加上从逆变换部207输出的残差信号256，将所得到的重构图像257输出至块存储器209或帧存储器210以进行进一步的预测。

另外，逆量化部206以及逆变换部207的处理不仅有以TU为单位按顺序执行的情况，还有使用具有与TU大小对应的系数的一个以上的矩阵的乘法而一并进行的情况。在此为了使说明明确，使用了逆量化以及逆变换这样的语言，但逆量化以及逆变换与量化以及变换仅有系数的值不同，都是使用了矩阵的乘法的处理，所以有时也被称为量化以及变换。

帧内预测部211按每个预测单元(PU：PredictionUnit)对块存储器209中保存的重构图像257内进行检索，对通过检索而得到的图像的一部分进行复制，或实施加权的乘法，从而生成被预测为与输入图像251类似的预测图像258。

帧间预测部212按每个PU对帧存储器210中保存的重构图像257内进行检索，通过检测与输入图像251最类似或类似的可能性高的一个以上的图像从而生成预测图像259。此外，预测图像258以及预测图像259的一方被选择为预测图像260。

熵编码部213对来自比特率控制部201的比特率控制信息263、来自时间可适性信息赋予部202的时间可适性信息264、来自量化部205的量化系数254、来自帧内预测部211的预测信息、来自帧间预测部212的预测信息进行编码，从而输出比特流261。

接着，说明本实施方式所涉及的图像编码处理。图3是本实施方式所涉及的图像编码过程的流程图。

在步骤S301中，图像编码装置200生成比特率控制信息263以及时间可适性信息264。图像编码装置200对所生成的比特率控制信息263以及时间可适性信息264进行熵编码，将编码后的比特率控制信息263以及时间可适性信息264插入至比特流261的头(head)。

在步骤S302中，图像编码装置200通过进行帧内预测或帧间预测来生成预测图像260。

在步骤S303中，图像编码装置200计算预测图像260与输入图像251的差分即残差信号252。

在步骤S304中，图像编码装置200通过对残差信号252进行频率变换来计算频率系数253。

在步骤S305中，图像编码装置200通过比特率控制来计算量化幅度，使用所得到的量化幅度来对频率系数253进行量化，从而计算量化系数254。具体而言，图像编码装置200通过以最上层的比特率类型进行使用了HRD的比特率控制，从而计算量化幅度。

在步骤S306中，图像编码装置200对预测信息以及量化系数254进行熵编码，将编码后的预测信息以及量化系数254插入至比特流261。

以下，使用图4～图9详细说明步骤S301的处理。

图4是表示由图像编码装置200生成的比特流261的数据结构的一例的图。比特流261包含VPS(视频参数集，Video Parameter Set)、APS(适应参数集，AdaptationParameter Set)、SPS(序列参数集，Sequence Parameter Set)以及PPS(图片参数集，Picture Parameter Set)等头部分、以及编码后的图像数据即图片数据。图片数据包含片头(SH)和片数据。片数据包含被包含在片中的编码后的图像数据。片数据包含块头(BH)和块数据。块数据包含被包含在块中的编码后的图像数据。

比特率控制信息263以及时间可适性信息264在熵编码部213中被编码，并被插入至VPS、APS、SPS、PPS及SH的某一个。

图5是用于说明比特率控制部201对比特率控制信息263的计算过程的图。比特率控制部201根据由外部参数262指定的比特率类型，决定各层的比特率类型。

具体而言，在由外部参数262指定了固定比特率的情况下，比特率控制部201将最上层(在该例中为TemporalId＝2)的比特率类型设定为固定比特率，将最上层以外(在该例中为TemporalId＝0以及1)的比特率类型设定为可变比特率。此外，在由外部参数262指定了可变比特率的情况下，比特率控制部201将全部层(在该例中为TemporalId＝0～2)的比特率类型设定为可变比特率。

也就是说，比特率控制部201将最上层的比特率类型设定为与由外部参数262指定的比特率类型相同。此外，比特率控制部201不依赖于由外部参数262指定的比特率类型，而是将最上层以外的全部比特率类型总是设定为可变比特率。

图6是比特率控制信息263的计算过程的流程图。

在步骤S401中，比特率控制部201取得由外部参数262示出的、对全部图片进行编码的时间分辨率下的比特率类型。

在步骤S402中，时间可适性信息赋予部202取得由外部参数262示出的时间可适性信息。在此，时间可适性信息表示子层的数量即TempralId的数量、或对各图片设定的TemporalId。另外，这些TempralId的信息既可以是对GOP单位的各图片设定的TemporalId的信息，也可以是每个片类型的TemporalID的信息。此外，时间可适性信息赋予部202基于由外部参数262示出的时间可适性信息生成时间可适性信息264，将所生成的时间可适性信息264输出至比特率控制部201。在此，时间可适性信息264例如表示子层的数量、即TemporalId的数量。

在步骤S403中，比特率控制部201判定在步骤S401中取得的比特率类型是否为固定比特率。

在比特率类型为固定比特率的情况下(S403中是)，在步骤S404中，比特率控制部201将最上层的比特率类型设定为固定比特率。具体而言，比特率控制部201对TemporalId＝2的cbr_flag[2]设定“1”(固定比特率)。

另一方面，在比特率类型不是固定比特率、即是可变比特率的情况下(S403中否)，在步骤S405中，比特率控制部201将最上层的比特率类型设定为可变比特率。具体而言，比特率控制部201对TemporalId＝2的cbr_flag[2]设定“0”(可变比特率)。

在步骤S404或S405之后，在步骤S406中，比特率控制部201将最上层以外的全部层的比特率类型设定为可变比特率。具体而言，比特率控制部201对TemporalId≤1的cbr_flag[TemporalId]设定“0”(可变比特率)。

在步骤S407中，比特率控制部201将作为表示各层的比特率类型的比特率控制信息263的cbr_flag[TemporalId]输出至熵编码部213。

另外，在步骤S401以及S402中，比特率类型以及时间可适性信息作为外部参数262从外部输入，但也可以使用在图像编码装置200中预先保持的固定值作为比特率类型以及时间可适性信息的至少一方。

以下，说明通过本实施方式能够生成在全部时间分辨率下满足一致性的比特流261。

图7是表示在对60fps的运动图像以固定比特率满足一致性地进行了编码时的、与比特流对应的HRD的CPB占用量的例子的图。图7的纵轴表示CPB占用量，横轴表示时刻。此外，将HRD的CPB容量以水平线来表示。如图7所示，在60fps的编码中，不会引起上溢地进行编码。

另外，为了说明，比特流的层级构造使用图1所示的例子。在此，通过从全部图片去除TemporalId≥1的图片，能够从60fps的比特流生成15fps的比特流。此时的HRD的CPB占用量如图8所示。此外，图8是用于比较的图，表示cbr_flag[0]＝1、即15fps下的比特率类型为固定比特率的情况。此时，如图8所示那样产生上溢。

另一方面，在本实施方式中，如上所述，对于60fps以外的下层的比特流，设定为cbr_flag[TemporalId]＝0(TemporalId≤1)。也就是说，60fps以外的比特率类型被设定为可变比特率。在可变比特率中，在CPB容量没有空余的情况下，能够暂时停止比特流的输入。由此，能够避免上溢。图9是表示在15fps的比特率类型为可变比特率的情况下的HRD的CPB占用量的图。如图9所示，通过将比特率类型设定为可变比特率，能够防止上溢的产生。

此外，也可以对不同的时间分辨率(上述的60fps、30fps以及15fps)的比特流设定同一目标比特率。此时，时间分辨率不同的多个比特流中的单位时间向CPB的输入量是一定的。此外，在时间分辨率从60fps被变更为15fps的情况下，从CPB抽出的缓冲量减小。因此，只要进行编码以使在最高的时间分辨率下不发生下溢，就在全部时间分辨率下不产生下溢。

在此，表示从CPB的抽出时刻的信息例如被编码至以时序设定的附加增强信息(SEI：Supplimental Enhance Information)中。

根据本实施方式，仅通过在对全部图片进行编码的最高的时间分辨率下控制比特率以使不产生下溢和上溢，就能够编码在由TemporalId设定的全部时间分辨率下满足一致性的比特流。

像这样，根据本实施方式的结构，能够适当地对图像进行编码，以抑制处理量的增大且无论传输速率如何都满足一致性。

如上所述，本实施方式所涉及的图像编码装置200通过对多个图像进行编码从而生成具有时间可适性的比特流261。

图像编码装置200从固定比特率以及可变比特率中选择第一比特率类型(S401)，决定多个图像各自的时间层(S402)。例如，图像编码装置200选择由外部参数262示出的比特率类型或预先决定的比特率类型。此外，图像编码装置200基于由外部参数262示出的时间可适性信息，决定多个图像各自的时间层。

图像编码装置200在选择了固定比特率作为第一比特率类型的情况下(S403中是)，(1)将包含属于全部时间层的多个图像的编码数据在内的比特流261的第二比特率类型设定为固定比特率(S404)，(2)将作为比特流261的一部分且包含上述多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像的编码数据在内的子比特流的第三比特率类型设定为可变比特率(S406)。

接着图像编码装置200以禁止参照时间层比处理对象的图像更高的图像的方式对多个图像中的各个图像进行编码(S302～S305)。

例如，图像编码装置200使用虚拟地对图像解码装置的缓冲器管理进行建模的虚拟参照解码器(HRD)，以第二比特率类型对多个图像进行编码，以使图像解码装置能够不发生失败地处理比特流261。具体而言，图像编码装置200通过使用HRD的比特率控制来控制量化幅度，以使在图像解码装置中不产生下溢以及上溢。

此外，图像编码装置200在属于全部时间层的多个图像的编码中，以第二比特率类型进行比特率控制，从而决定量化幅度，对于时间分辨率低的各个子比特流不进行以第三比特率类型的比特率控制。

接着，图像编码装置200生成包含表示多个图像的时间层的时间可适性信息264、表示第二比特率类型以及第三比特率类型的比特率控制信息263、以及编码后的多个图像在内的比特流261(S301以及S306)。在此，时间可适性信息264包含表示多个图像分别所属的时间层的时间识别符(TemporalId)、或用于确定解码对象的一个以上的时间层的时间分辨率所能够取的模式数。

像这样，本实施方式所涉及的图像编码装置200无论包含全部子层的编码信息的最上层的比特流的比特率类型如何，都将子比特流的比特率类型设定为可变比特率。由此，图像编码装置200不考虑子比特流的上溢，就能够进行比特率控制。因此，能够降低图像编码装置200的处理量。

此外，如上所述，也可以将最上层的比特流以及子比特流的目标比特率设定为相同。由此，不需要考虑子比特流的下溢。

由此，图像编码装置200不需要考虑子比特流的上溢以及下溢，因此仅对最上层的比特流进行比特率控制即可。因此，图像编码装置200通过与通常的(不具有时间可适性的)比特流相同的处理，能够生成满足一致性且具有时间可适性的比特流。

以上，说明了实施方式所涉及的图像编码方法以及图像编码装置，但本发明不限定于本实施方式。

例如，本发明也可以作为对由上述实施方式所涉及的图像编码方法或图像编码装置生成的比特流进行解码的图像解码方法或图像解码装置来实现。

此外，上述实施方式所涉及的图像编码装置中包含的各处理部典型地以作为集成电路的LSI(大规模集成电路)实现。它们既可以独立地被单芯片化，也可以包含一部分或全部地被单芯片化。

此外，集成电路化不限于LSI，也可以通过专用电路或通用处理器实现。也可以利用能够在LSI制造后进行编程的FPGA(现场可编程门阵列，Field Programmable GateArray)、或能够对LSI内部的电路单元的连接或设定进行重构的可重构处理器。

在上述各实施方式中，各结构要素由专用的硬件构成，但也可以通过执行适于各结构要素的软件程序来实现。各结构要素也可以通过CPU或处理器等程序执行部读出并执行在硬盘或半导体存储器等记录介质中记录的软件程序来实现。

换言之，图像编码装置具备处理电路(processing circuitry)、与该处理电路电连接的(能够从该处理电路访问的)存储装置(storage)。处理电路包含专用的硬件以及程序执行部的至少一方。此外，存储装置在处理电路包含程序执行部的情况下，存储由该程序执行部执行的软件程序。处理电路使用存储装置来执行上述实施方式所涉及的图像编码方法。

进而，本发明既可以是上述软件程序，也可以是记录有上述程序的非暂时性的计算机可读取的记录介质。此外，上述程序显然能够经由互联网等传输介质流通。

此外，在上述中使用的数字是都是为了具体说明本发明而例示的数字，本发明不限制于所例示的数字。

此外，执行上述的图像编码方法中包含的步骤的顺序是为了具体说明本发明而例示的顺序，也可以是上述以外的顺序。此外，也可以是上述步骤的一部分与其他步骤同时(并行)执行。

以上，基于实施方式说明了本发明的一个或多个方式所涉及的图像编码方法以及图像编码装置，但本发明不限定于本实施方式。只要不脱离本发明的意旨，将本领域技术人员想到的各种变形施加于本实施方式而得到的方式、组合不同的实施方式中的结构要素而构筑的方式也包含于本发明的一个或多个方式的范围内。

(实施方式2)

通过将用来实现上述各实施方式所示的运动图像编码方法(图像编码方法)或运动图像解码方法(图像解码方法)的结构的程序记录到存储介质中，能够将上述各实施方式所示的处理在独立的计算机系统中简单地实施。存储介质是磁盘、光盘、光磁盘、IC卡、半导体存储器等，只要是能够记录程序的介质就可以。

进而，这里说明在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法(图像编码方法)及运动图像解码方法(图像解码方法)的应用例和使用它的系统。该系统的特征在于，具有由使用图像编码方法的图像编码装置及使用图像解码方法的图像解码装置构成的图像编码解码装置。关于系统的其他结构，可以根据情况而适当变更。

图10是表示实现内容分发服务的内容供给系统ex100的整体结构的图。将通信服务的提供区划分为希望的大小，在各小区内分别设置有作为固定无线站的基站ex106、ex107、ex108、ex109、ex110。

该内容供给系统ex100在因特网ex101上经由因特网服务提供商ex102及电话网ex104、及基站ex107～ex110连接着计算机ex111、PDA(Personal Digital Assistant)ex112、照相机ex113、便携电话ex114、游戏机ex115等的各设备。

但是，内容供给系统ex100并不限定于图10那样的结构，也可以将某些要素组合连接。此外，也可以不经由作为固定无线站的基站ex107～ex110将各设备直接连接在电话网ex104上。此外，也可以将各设备经由近距离无线等直接相互连接。

照相机ex113是能够进行数字摄像机等的运动图像摄影的设备，照相机ex116是能够进行数字照相机等的静止图像摄影、运动图像摄影的设备。此外，便携电话ex114是GSM(Global System for Mobile Communications)方式、CDMA(Code Division MultipleAccess)方式、W－CDMA(Wideband －Code Division Multiple Access)方式、或LTE(LongTerm Evolution)方式、HSPA(High Speed Packet Access)的便携电话机、或PHS(PersonalHandyphone System)等，是哪种都可以。

在内容供给系统ex100中，通过将照相机ex113等经由基站ex109、电话网ex104连接在流媒体服务器ex103上，能够进行现场转播等。在现场转播中，对用户使用照相机ex113摄影的内容(例如音乐会现场的影像等)如在上述各实施方式中说明那样进行编码处理(即，作为本发明的一个方式的图像编码装置发挥作用)，向流媒体服务器ex103发送。另一方面，流媒体服务器ex103将发送来的内容数据对有请求的客户端进行流分发。作为客户端，有能够将上述编码处理后的数据解码的计算机ex111、PDAex112、照相机ex113、便携电话ex114、游戏机ex115等。在接收到分发的数据的各设备中，将接收到的数据解码处理而再现(即，作为本发明的一个方式的图像解码装置发挥作用)。

另外，摄影的数据的编码处理既可以由照相机ex113进行，也可以由进行数据的发送处理的流媒体服务器ex103进行，也可以相互分担进行。同样，分发的数据的解码处理既可以由客户端进行，也可以由流媒体服务器ex103进行，也可以相互分担进行。此外，并不限于照相机ex113，也可以将由照相机ex116摄影的静止图像及/或运动图像数据经由计算机ex111向流媒体服务器ex103发送。此情况下的编码处理由照相机ex116、计算机ex111、流媒体服务器ex103的哪个进行都可以，也可以相互分担进行。

此外，这些编码解码处理一般在计算机ex111或各设备具有的LSIex500中处理。LSIex500既可以是单芯片，也可以是由多个芯片构成的结构。另外，也可以将运动图像编码解码用的软件装入到能够由计算机ex111等读取的某些记录介质(CD－ROM、软盘、硬盘等)中、使用该软件进行编码解码处理。进而，在便携电话ex114是带有照相机的情况下，也可以将由该照相机取得的运动图像数据发送。此时的运动图像数据是由便携电话ex114具有的LSIex500编码处理的数据。

此外，也可以是，流媒体服务器ex103是多个服务器或多个计算机，是将数据分散处理、记录、及分发的。

如以上这样，在内容供给系统ex100中，客户端能够接收编码的数据而再现。这样，在内容供给系统ex100中，客户端能够将用户发送的信息实时地接收、解码、再现，即使是没有特别的权利或设备的用户也能够实现个人广播。

另外，并不限定于内容供给系统ex100的例子，如图11所示，在数字广播用系统ex200中也能够装入上述实施方式的至少运动图像编码装置(图像编码装置)或运动图像解码装置(图像解码装置)的某个。具体而言，在广播站ex201中，将对影像数据复用了音乐数据等而得到的复用数据经由电波向通信或广播卫星ex202传送。该影像数据是通过上述各实施方式中说明的运动图像编码方法编码后的数据(即，通过本发明的一个方式的图像编码装置编码后的数据)。接受到该数据的广播卫星ex202发出广播用的电波，能够对该电波进行卫星广播接收的家庭的天线ex204接收该电波，通过电视机(接收机)ex300或机顶盒(STB)ex217等的装置将接收到的复用数据解码并将其再现(即，作为本发明的一个方式的图像解码装置发挥作用)。

此外，也可以是，在将记录在DVD、BD等的记录介质ex215中的复用数据读取并解码、或将影像数据编码再根据情况与音乐信号复用而写入记录介质ex215中的读取器/记录器ex218中也能够安装上述各实施方式所示的运动图像解码装置或运动图像编码装置。在此情况下，可以将再现的影像信号显示在监视器ex219上，通过记录有复用数据的记录介质ex215在其他装置或系统中能够再现影像信号。此外，也可以是，在连接在有线电视用的线缆ex203或卫星/地面波广播的天线ex204上的机顶盒ex217内安装运动图像解码装置，将其用电视机的监视器ex219显示。此时，也可以不是在机顶盒、而在电视机内装入运动图像解码装置。

图12是表示使用在上述各实施方式中说明的运动图像解码方法及运动图像编码方法的电视机(接收机)ex300的图。电视机ex300具备经由接收上述广播的天线ex204或线缆ex203等取得或者输出对影像数据复用了声音数据的复用数据的调谐器ex301、将接收到的复用数据解调或调制为向外部发送的编码数据的调制/解调部ex302、和将解调后的复用数据分离为影像数据、声音数据或将在信号处理部ex306中编码的影像数据、声音数据复用的复用/分离部ex303。

此外，电视机ex300具备：具有将声音数据、影像数据分别解码、或将各自的信息编码的声音信号处理部ex304和影像信号处理部ex305(即，作为本发明的一个方式的图像编码装置或图像解码装置发挥作用)的信号处理部ex306；具有将解码后的声音信号输出的扬声器ex307及显示解码后的影像信号的显示器等的显示部ex308的输出部ex309。进而，电视机ex300具备具有受理用户操作的输入的操作输入部ex312等的接口部ex317。进而，电视机ex300具有合并控制各部的控制部ex310、对各部供给电力的电源电路部ex311。接口部ex317也可以除了操作输入部ex312以外，还具有与读取器/记录器ex218等的外部设备连接的桥接部ex313、用来能够安装SD卡等的记录介质ex216的插槽部ex314、用来与硬盘等的外部记录介质连接的驱动器ex315、与电话网连接的调制解调器ex316等。另外，记录介质ex216是能够通过收存的非易失性/易失性的半导体存储元件电气地进行信息的记录的结构。电视机ex300的各部经由同步总线相互连接。

首先，对电视机ex300将通过天线ex204等从外部取得的复用数据解码、再现的结构进行说明。电视机ex300接受来自遥控器ex220等的用户操作，基于具有CPU等的控制部ex310的控制，将由调制/解调部ex302解调的复用数据用复用/分离部ex303分离。进而，电视机ex300将分离的声音数据用声音信号处理部ex304解码，将分离的影像数据用影像信号处理部ex305使用在上述各实施方式中说明的解码方法解码。将解码后的声音信号、影像信号分别从输出部ex309朝向外部输出。在输出时，可以暂时将这些信号储存到缓冲器ex318、ex319等中，以使声音信号和影像信号同步再现。此外，电视机ex300也可以不是从广播等、而从磁/光盘、SD卡等的记录介质ex215、ex216读出编码的复用数据。接着，对电视机ex300将声音信号或影像信号编码、向外部发送或写入到记录介质等中的结构进行说明。电视机ex300接受来自遥控器ex220等的用户操作，基于控制部ex310的控制，由声音信号处理部ex304将声音信号编码，由影像信号处理部ex305将影像信号使用在上述各实施方式中说明的编码方法编码。将编码后的声音信号、影像信号用复用/分离部ex303复用，向外部输出。在复用时，可以暂时将这些信号储存到缓冲器ex320、ex321等中，以使声音信号和影像信号同步再现。另外，缓冲器ex318、ex319、ex320、ex321既可以如图示那样具备多个，也可以是共用一个以上的缓冲器的结构。进而，在图示以外，也可以是，在例如调制/解调部ex302或复用/分离部ex303之间等也作为避免系统的上溢、下溢的缓冲部而在缓冲器中储存数据。

此外，电视机ex300除了从广播等或记录介质等取得声音数据、影像数据以外，也可以具备受理麦克风或照相机的AV输入的结构，对从它们中取得的数据进行编码处理。另外，这里，将电视机ex300作为能够进行上述编码处理、复用、及外部输出的结构进行了说明，但也可以是，不能进行这些处理，而是仅能够进行上述接收、解码处理、外部输出的结构。

此外，在由读取器/记录器ex218从记录介质将复用数据读出、或写入的情况下，上述解码处理或编码处理由电视机ex300、读取器/记录器ex218的哪个进行都可以，也可以是电视机ex300和读取器/记录器ex218相互分担进行。

作为一例，将从光盘进行数据的读入或写入的情况下的信息再现/记录部ex400的结构表示在图13中。信息再现/记录部ex400具备以下说明的单元ex401、ex402、ex403、ex404、ex405、ex406、ex407。光头ex401对作为光盘的记录介质ex215的记录面照射激光斑而写入信息，检测来自记录介质ex215的记录面的反射光而读入信息。调制记录部ex402电气地驱动内置在光头ex401中的半导体激光器，根据记录数据进行激光的调制。再现解调部ex403将由内置在光头ex401中的光检测器电气地检测到来自记录面的反射光而得到的再现信号放大，将记录在记录介质ex215中的信号成分分离并解调，再现所需要的信息。缓冲器ex404将用来记录到记录介质ex215中的信息及从记录介质ex215再现的信息暂时保持。盘马达ex405使记录介质ex215旋转。伺服控制部ex406一边控制盘马达ex405的旋转驱动一边使光头ex401移动到规定的信息轨道，进行激光斑的追踪处理。系统控制部ex407进行信息再现/记录部ex400整体的控制。上述的读出及写入的处理由系统控制部ex407利用保持在缓冲器ex404中的各种信息、此外根据需要而进行新的信息的生成、追加、并且一边使调制记录部ex402、再现解调部ex403、伺服控制部ex406协调动作、一边通过光头ex401进行信息的记录再现来实现。系统控制部ex407例如由微处理器构成，通过执行读出写入的程序来执行它们的处理。

以上，假设光头ex401照射激光斑而进行了说明，但也可以是使用近场光进行高密度的记录的结构。

在图14中表示作为光盘的记录介质ex215的示意图。在记录介质ex215的记录面上，以螺旋状形成有导引槽(沟)，在信息轨道ex230中，预先通过沟的形状的变化而记录有表示盘上的绝对位置的地址信息。该地址信息包括用来确定作为记录数据的单位的记录块ex231的位置的信息，通过在进行记录及再现的装置中将信息轨道ex230再现而读取地址信息，能够确定记录块。此外，记录介质ex215包括数据记录区域ex233、内周区域ex232、外周区域ex234。为了记录用户数据而使用的区域是数据记录区域ex233，配置在比数据记录区域ex233靠内周或外周的内周区域ex232和外周区域ex234用于用户数据的记录以外的特定用途。信息再现/记录部ex400对这样的记录介质ex215的数据记录区域ex233进行编码的声音数据、影像数据或复用了这些数据的编码数据的读写。

以上，举1层的DVD、BD等的光盘为例进行了说明，但并不限定于这些，也可以是多层构造、在表面以外也能够记录的光盘。此外，也可以是在盘的相同的地方使用不同波长的颜色的光记录信息、或从各种角度记录不同的信息的层等、进行多维的记录/再现的构造的光盘。

此外，在数字广播用系统ex200中，也可以由具有天线ex205的车ex210从卫星ex202等接收数据、在车ex210具有的车载导航仪ex211等的显示装置上再现运动图像。另外，车载导航仪ex211的结构可以考虑例如在图12所示的结构中添加GPS接收部的结构，在计算机ex111及便携电话ex114等中也可以考虑同样的结构。

图15A是表示使用在上述实施方式中说明的运动图像解码方法和运动图像编码方法的便携电话ex114的图。便携电话ex114具有由用来在与基站ex110之间收发电波的天线ex350、能够拍摄影像、静止图像的照相机部ex365、显示将由照相机部ex365摄影的影像、由天线ex350接收到的影像等解码后的数据的液晶显示器等的显示部ex358。便携电话ex114还具有包含操作键部ex366的主体部、用来进行声音输出的扬声器等的声音输出部ex357、用来进行声音输入的麦克风等的声音输入部ex356、保存拍摄到的影像、静止图像、录音的声音、或者接收到的影像、静止图像、邮件等的编码后的数据或者解码后的数据的存储器部ex367、或者作为与同样保存数据的记录介质之间的接口部的插槽部ex364。

进而，使用图15B对便携电话ex114的结构例进行说明。便携电话ex114对于合并控制具备显示部ex358及操作键部ex366的主体部的各部的主控制部ex360，将电源电路部ex361、操作输入控制部ex362、影像信号处理部ex355、照相机接口部ex363、LCD(LiquidCrystal Display：液晶显示器)控制部ex359、调制/解调部ex352、复用/分离部ex353、声音信号处理部ex354、插槽部ex364、存储器部ex367经由总线ex370相互连接。

电源电路部ex361如果通过用户的操作使通话结束及电源键成为开启状态，则通过从电池组对各部供给电力，便携电话ex114起动为能够动作的状态。

便携电话ex114基于具有CPU、ROM及RAM等的主控制部ex360的控制，在语音通话模式时，将由声音输入部ex356集音的声音信号通过声音信号处理部ex354变换为数字声音信号，将其用调制/解调部ex352进行波谱扩散处理，由发送/接收部ex351实施数字模拟变换处理及频率变换处理后经由天线ex350发送。此外，便携电话ex114在语音通话模式时，将由天线ex350接收到的接收数据放大并实施频率变换处理及模拟数字变换处理，用调制/解调部ex352进行波谱逆扩散处理，通过声音信号处理部ex354变换为模拟声音数据后，将其经由声音输出部ex357输出。

进而，在数据通信模式时发送电子邮件的情况下，将通过主体部的操作键部ex366等的操作输入的电子邮件的文本数据经由操作输入控制部ex362向主控制部ex360送出。主控制部ex360将文本数据用调制/解调部ex352进行波谱扩散处理，由发送/接收部ex351实施数字模拟变换处理及频率变换处理后，经由天线ex350向基站ex110发送。在接收电子邮件的情况下，对接收到的数据执行上述处理的大致逆处理，并输出到显示部ex350。

在数据通信模式时，在发送影像、静止图像、或者影像和声音的情况下，影像信号处理部ex355将从照相机部ex365供给的影像信号通过上述各实施方式所示的运动图像编码方法进行压缩编码(即，作为本发明的一个方式的图像编码装置发挥作用)，将编码后的影像数据送出至复用/分离部ex353。另外，声音信号处理部ex354对通过照相机部ex365拍摄影像、静止图像等的过程中用声音输入部ex356集音的声音信号进行编码，将编码后的声音数据送出至复用/分离部ex353。

复用/分离部ex353通过规定的方式，对从影像信号处理部ex355供给的编码后的影像数据和从声音信号处理部ex354供给的编码后的声音数据进行复用，将其结果得到的复用数据用调制/解调部(调制/解调电路部)ex352进行波谱扩散处理，由发送/接收部ex351实施数字模拟变换处理及频率变换处理后，经由天线ex350发送。

在数据通信模式时接收到链接到主页等的运动图像文件的数据的情况下，或者接收到附加了影像或者声音的电子邮件的情况下，为了对经由天线ex350接收到的复用数据进行解码，复用/分离部ex353通过将复用数据分离，分为影像数据的比特流和声音数据的比特流，经由同步总线ex370将编码后的影像数据向影像信号处理部ex355供给，并将编码后的声音数据向声音信号处理部ex354供给。影像信号处理部ex355通过与上述各实施方式所示的运动图像编码方法相对应的运动图像解码方法进行解码，由此对影像信号进行解码(即，作为本发明的一个方式的图像解码装置发挥作用)，经由LCD控制部ex359从显示部ex358显示例如链接到主页的运动图像文件中包含的影像、静止图像。另外，声音信号处理部ex354对声音信号进行解码，从声音输出部ex357输出声音。

此外，上述便携电话ex114等的终端与电视机ex300同样，除了具有编码器、解码器两者的收发型终端以外，还可以考虑只有编码器的发送终端、只有解码器的接收终端的3种安装形式。另外，在数字广播用系统ex200中，设为发送、接收在影像数据中复用了音乐数据等得到的复用数据而进行了说明，但除声音数据之外复用了与影像关联的字符数据等的数据也可以，不是复用数据而是影像数据本身也可以。

这样，将在上述各实施方式中表示的运动图像编码方法或运动图像解码方法用在上述哪种设备、系统中都可以，通过这样，能够得到在上述各实施方式中说明的效果。

此外，本发明并不限定于这样的上述实施方式，能够不脱离本发明的范围而进行各种变形或修正。

(实施方式3)

也可以通过将在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置、与依据MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等不同的标准的运动图像编码方法或装置根据需要而适当切换，来生成影像数据。

这里，在生成分别依据不同的标准的多个影像数据的情况下，在解码时，需要选择对应于各个标准的解码方法。但是，由于不能识别要解码的影像数据依据哪个标准，所以产生不能选择适当的解码方法的问题。

为了解决该问题，在影像数据中复用了声音数据等的复用数据采用包含表示影像数据依据哪个标准的识别信息的结构。以下，说明包括通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的影像数据在内的复用数据的具体的结构。复用数据是MPEG－2传输流形式的数字流。

图16是表示复用数据的结构的图。如图16所示，复用数据通过将视频流、音频流、演示图形流(PG)、交互图形流中的1个以上进行复用而得到。视频流表示电影的主影像及副影像，音频流(IG)表示电影的主声音部分和与该主声音混合的副声音，演示图形流表示电影的字幕。这里，所谓主影像，表示显示在画面上的通常的影像，所谓副影像，是在主影像中用较小的画面显示的影像。此外，交互图形流表示通过在画面上配置GUI部件而制作的对话画面。视频流通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置、依据以往的MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等标准的运动图像编码方法或装置编码。音频流由杜比AC－3、Dolby Digital Plus、MLP、DTS、DTS－HD、或线性PCM等的方式编码。

包含在复用数据中的各流通过PID被识别。例如，对在电影的影像中使用的视频流分配0x1011，对音频流分配0x1100到0x111F，对演示图形分配0x1200到0x121F，对交互图形流分配0x1400到0x141F，对在电影的副影像中使用的视频流分配0x1B00到0x1B1F，对与主声音混合的副声音中使用的音频流分配0x1A00到0x1A1F。

图17是示意地表示复用数据怎样被复用的图。首先，将由多个视频帧构成的视频流ex235、由多个音频帧构成的音频流ex238分别变换为PES包序列ex236及ex239，并变换为TS包ex237及ex240。同样，将演示图形流ex241及交互图形ex244的数据分别变换为PES包序列ex242及ex245，再变换为TS包ex243及ex246。复用数据ex247通过将这些TS包复用到1条流中而构成。

图18更详细地表示在PES包序列中怎样保存视频流。图18的第1段表示视频流的视频帧序列。第2段表示PES包序列。如图18的箭头yy1、yy2、yy3、yy4所示，视频流中的多个作为Video Presentation Unit的I图片、B图片、P图片按每个图片被分割并保存到PES包的有效载荷中。各PES包具有PES头，在PES头中，保存有作为图片的显示时刻的PTS(Presentation Time-Stamp)及作为图片的解码时刻的DTS(Decoding Time-Stamp)。

图19表示最终写入在复用数据中的TS包的形式。TS包是由具有识别流的PID等信息的4字节的TS头和保存数据的184字节的TS有效载荷构成的188字节固定长度的包，上述PES包被分割并保存到TS有效载荷中。在BD－ROM的情况下，对于TS包赋予4字节的TP_Extra_Header，构成192字节的源包，写入到复用数据中。在TP_Extra_Header中记载有ATS(Arrival_Time_Stamp)等信息。ATS表示该TS包向解码器的PID滤波器的转送开始时刻。在复用数据中，源包如图19下段所示排列，从复用数据的开头起递增的号码被称作SPN(源包号)。

此外，在复用数据所包含的TS包中，除了影像、声音、字幕等的各流以外，还有PAT(Program Association Table)、PMT(Program Map Table)、PCR(Program ClockReference)等。PAT表示在复用数据中使用的PMT的PID是什么，PAT自身的PID被登记为0。PMT具有复用数据所包含的影像、声音、字幕等的各流的PID、以及与各PID对应的流的属性信息，还具有关于复用数据的各种描述符。在描述符中，有指示许可/不许可复用数据的拷贝的拷贝控制信息等。PCR为了取得作为ATS的时间轴的ATC(Arrival Time Clock)与作为PTS及DTS的时间轴的STC(System Time Clock)的同步，拥有与该PCR包被转送至解码器的ATS对应的STC时间的信息。

图20是详细地说明PMT的数据构造的图。在PMT的开头，配置有记述了包含在该PMT中的数据的长度等的PMT头。在其后面，配置有多个关于复用数据的描述符。上述拷贝控制信息等被记载为描述符。在描述符之后，配置有多个关于包含在复用数据中的各流的流信息。流信息由记载有用来识别流的压缩编解码器的流类型、流的PID、流的属性信息(帧速率、纵横比等)的流描述符构成。流描述符存在复用数据中存在的流的数量。

在记录到记录介质等中的情况下，将上述复用数据与复用数据信息文件一起记录。

复用数据信息文件如图21所示，是复用数据的管理信息，与复用数据一对一地对应，由复用数据信息、流属性信息以及入口映射构成。

复用数据信息如图21所示，由系统速率、再现开始时刻、再现结束时刻构成。系统速率表示复用数据的向后述的系统目标解码器的PID滤波器的最大转送速率。包含在复用数据中的ATS的间隔设定为成为系统速率以下。再现开始时刻是复用数据的开头的视频帧的PTS，再现结束时刻设定为对复用数据的末端的视频帧的PTS加上1帧量的再现间隔的值。

流属性信息如图22所示，按每个PID登记有关于包含在复用数据中的各流的属性信息。属性信息具有按视频流、音频流、演示图形流、交互图形流而不同的信息。视频流属性信息具有该视频流由怎样的压缩编解码器压缩、构成视频流的各个图片数据的分辨率是多少、纵横比是多少、帧速率是多少等的信息。音频流属性信息具有该音频流由怎样的压缩编解码器压缩、包含在该音频流中的声道数是多少、对应于哪种语言、采样频率是多少等的信息。这些信息用于在播放器再现之前的解码器的初始化等中。

在本实施方式中，使用上述复用数据中的、包含在PMT中的流类型。此外，在记录介质中记录有复用数据的情况下，使用包含在复用数据信息中的视频流属性信息。具体而言，在上述各实施方式示出的运动图像编码方法或装置中，设置如下步骤或单元，该步骤或单元对包含在PMT中的流类型、或视频流属性信息，设定表示是通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的影像数据的固有信息。通过该结构，能够识别通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的影像数据、和依据其他标准的影像数据。

此外，在图23中表示本实施方式的运动图像解码方法的步骤。在步骤exS100中，从复用数据中取得包含在PMT中的流类型、或包含在复用数据信息中的视频流属性信息。接着，在步骤exS101中，判断流类型、或视频流属性信息是否表示是通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的复用数据。并且，在判断为流类型、或视频流属性信息是通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的复用数据情况下，在步骤exS102中，通过在上述各实施方式中示出的运动图像解码方法进行解码。此外，在流类型、或视频流属性信息表示是依据以往的MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等的标准的复用数据的情况下，在步骤exS103中，通过依据以往的标准的运动图像解码方法进行解码。

这样，通过在流类型、或视频流属性信息中设定新的固有值，在解码时能够判断是否能够通过在上述各实施方式中示出的运动图像解码方法或装置解码。因而，在被输入了依据不同的标准的复用数据的情况下，也能够选择适当的解码方法或装置，所以能够不发生错误地进行解码。此外，将在本实施方式中示出的运动图像编码方法或装置、或者运动图像解码方法或装置用在上述任何设备、系统中。

(实施方式4)

在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法及装置、运动图像解码方法及装置典型地可以由作为集成电路的LSI实现。作为一例，在图24中表示1芯片化的LSIex500的结构。LSIex500具备以下说明的单元ex501、ex502、ex503、ex504、ex505、ex506、ex507、ex508、ex509，各单元经由总线ex510连接。电源电路部ex505通过在电源是开启状态的情况下对各部供给电力，起动为能够动作的状态。

例如在进行编码处理的情况下，LSIex500基于具有CPUex502、存储器控制器ex503、流控制器ex504、驱动频率控制部ex512等的控制部ex501的控制，通过AV I/Oex509从麦克风ex117及照相机ex113等输入AV信号。被输入的AV信号暂时储存在SDRAM等的外部的存储器ex511中。基于控制部ex501的控制，将储存的数据根据处理量及处理速度适当地分为多次等，向信号处理部ex507发送，在信号处理部ex507中进行声音信号的编码及/或影像信号的编码。这里，影像信号的编码处理是在上述各实施方式中说明的编码处理。在信号处理部ex507中，还根据情况而进行将编码的声音数据和编码的影像数据复用等的处理，从流I/Oex506向外部输出。将该输出的比特流向基站ex107发送、或写入到记录介质ex215中。另外，在复用时，可以暂时将数据储存到缓冲器ex508中以使其同步。

另外，在上述中，设存储器ex511为LSIex500的外部的结构进行了说明，但也可以是包含在LSIex500的内部中的结构。缓冲器ex508也并不限定于一个，也可以具备多个缓冲器。此外，LSIex500既可以形成1个芯片，也可以形成多个芯片。

此外，在上述中，假设控制部ex510具有CPUex502、存储器控制器ex503、流控制器ex504、驱动频率控制部ex512等，但控制部ex510的结构并不限定于该结构。例如，也可以是信号处理部ex507还具备CPU的结构。通过在信号处理部ex507的内部中也设置CPU，能够进一步提高处理速度。此外，作为其他例，也可以是CPUex502具备信号处理部ex507、或作为信号处理部ex507的一部分的例如声音信号处理部的结构。在这样的情况下，控制部ex501为具备具有信号处理部ex507或其一部分的CPUex502的结构。

另外，这里设为LSI，但根据集成度的差异，也有称作IC、系统LSI、超级(super)LSI、特级(ultra)LSI的情况。

此外，集成电路化的方法并不限定于LSI，也可以由专用电路或通用处理器实现。也可以利用在LSI制造后能够编程的FPGA(Field Programmable Gate Array)、或能够重构LSI内部的电路单元的连接及设定的可重构处理器。这种可编程逻辑器件典型地通过载入或从存储器等读取构成软件或固件的程序，能够执行上述各实施方式所示的运动图像编码方法或运动图像解码方法。

进而，如果因半导体技术的进步或派生的其他技术而出现代替LSI的集成电路化的技术，则当然也可以使用该技术进行功能模块的集成化。有可能是生物技术的应用等。

(实施方式5)

在将通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的影像数据解码的情况下，考虑到与将依据以往的MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等标准的影像数据的情况相比处理量会增加。因此，在LSIex500中，需要设定为比将依据以往的标准的影像数据解码时的CPUex502的驱动频率更高的驱动频率。但是，如果将驱动频率设得高，则发生消耗电力变高的问题。

为了解决该问题，电视机ex300、LSIex500等的运动图像解码装置采用识别影像数据依据哪个标准、并根据标准切换驱动频率的结构。图25表示本实施方式的结构ex800。驱动频率切换部ex803在影像数据是通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的情况下，将驱动频率设定得高。并且，对执行在上述各实施方式中示出的运动图像解码方法的解码处理部ex801指示将影像数据解码。另一方面，在影像数据是依据以往的标准的影像数据的情况下，与影像数据是通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的数据的情况相比，将驱动频率设定得低。并且，对依据以往的标准的解码处理部ex802指示将影像数据解码。

更具体地讲，驱动频率切换部ex803由图24的CPUex502和驱动频率控制部ex512构成。此外，执行在上述各实施方式中示出的运动图像解码方法的解码处理部ex801、以及依据以往的标准的解码处理部ex802对应于图24的信号处理部ex507。CPUex502识别影像数据依据哪个标准。并且，基于来自CPUex502的信号，驱动频率控制部ex512设定驱动频率。此外，基于来自CPUex502的信号，信号处理部ex507进行影像数据的解码。这里，可以考虑在影像数据的识别中使用例如在实施方式3中记载的识别信息。关于识别信息，并不限定于在实施方式3中记载的信息，只要是能够识别影像数据依据哪个标准的信息就可以。例如，在基于识别影像数据利用于电视机还是利用于盘等的外部信号，来能够识别影像数据依据哪个标准的情况下，也可以基于这样的外部信号进行识别。此外，CPUex502的驱动频率的选择例如可以考虑如图27所示的将影像数据的标准与驱动频率建立对应的查找表进行。将查找表预先保存到缓冲器ex508、或LSI的内部存储器中，CPUex502通过参照该查找表，能够选择驱动频率。

图26表示实施本实施方式的方法的步骤。首先，在步骤exS200中，在信号处理部ex507中，从复用数据中取得识别信息。接着，在步骤exS201中，在CPUex502中，基于识别信息识别影像数据是否是通过在上述各实施方式中示出的编码方法或装置生成的数据。在影像数据是通过在上述各实施方式中示出的编码方法或装置生成的数据的情况下，在步骤exS202中，CPUex502向驱动频率控制部ex512发送将驱动频率设定得高的信号。并且，在驱动频率控制部ex512中设定为高的驱动频率。另一方面，在表示是依据以往的MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等的标准的影像数据的情况下，在步骤exS203中，CPUex502向驱动频率控制部ex512发送将驱动频率设定得低的信号。并且，在驱动频率控制部ex512中，设定为与影像数据是通过在上述各实施方式中示出的编码方法或装置生成的数据的情况相比更低的驱动频率。

进而，通过与驱动频率的切换连动而变更对LSIex500或包括LSIex500的装置施加的电压，由此能够进一步提高节电效果。例如，在将驱动频率设定得低的情况下，随之，可以考虑与将驱动频率设定得高的情况相比，将对LSIex500或包括LSIex500的装置施加的电压设定得低。

此外，驱动频率的设定方法只要是在解码时的处理量大的情况下将驱动频率设定得高、在解码时的处理量小的情况下将驱动频率设定得低就可以，并不限定于上述的设定方法。例如，可以考虑在将依据MPEG4－AVC标准的影像数据解码的处理量大于将通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的影像数据解码的处理量的情况下，与上述的情况相反地进行驱动频率的设定。

进而，驱动频率的设定方法并不限定于使驱动频率低的结构。例如，也可以考虑在识别信息是通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的影像数据的情况下，将对LSIex500或包括LSIex500的装置施加的电压设定得高，在表示是依据以往的MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等的标准的影像数据的情况下，将对LSIex500或包括LSIex500的装置施加的电压设定得低。此外，作为另一例，也可以考虑在识别信息表示是通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的影像数据的情况下，不使CPUex502的驱动停止，在表示是依据以往的MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等的标准的影像数据的情况下，由于在处理中有富余，所以使CPUex502的驱动暂停。也可以考虑在识别信息表示是通过在上述各实施方式中示出的运动图像编码方法或装置生成的影像数据的情况下，也只要在处理中有富余则使CPUex502的驱动暂停。在此情况下，可以考虑与表示是依据以往的MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等的标准的影像数据的情况相比，将停止时间设定得短。

这样，根据影像数据所依据的标准来切换驱动频率，由此能够实现节电化。此外，在使用电池来驱动LSIex500或包括LSIex500的装置的情况下，能够随着节电而延长电池的寿命。

(实施方式6)

在电视机、便携电话等上述的设备、系统中，有时被输入依据不同的标准的多个影像数据。这样，为了使得在被输入了依据不同的标准的多个影像数据的情况下也能够解码，LSIex500的信号处理部ex507需要对应于多个标准。但是，如果单独使用对应于各个标准的信号处理部ex507，则发生LSIex500的电路规模变大、此外成本增加的问题。

为了解决该问题，采用将用来执行在上述各实施方式中示出的运动图像解码方法的解码处理部、和依据以往的MPEG－2、MPEG4－AVC、VC－1等的标准的解码处理部一部分共用的结构。图28A的ex900表示该结构例。例如，在上述各实施方式中示出的运动图像解码方法和依据MPEG4－AVC标准的运动图像解码方法在熵编码、逆量化、解块滤波器、运动补偿等的处理中有一部分处理内容共通。可以考虑如下结构：关于共通的处理内容，共用对应于MPEG4－AVC标准的解码处理部ex902，关于不对应于MPEG4－AVC标准的本发明的一个方式所特有的其他的处理内容，使用专用的解码处理部ex901。特别是，本发明的一个方式在层级编码上具有特征，因此可以考虑例如对于层级编码使用专用的解码处理部ex901，对于除此之外的熵解码、逆量化、解块滤波器、运动补偿中的某一个或者全部的处理，共用解码处理部。关于解码处理部的共用，也可以是如下结构：关于共通的处理内容，共用用来执行在上述各实施方式中示出的运动图像解码方法的解码处理部，关于MPEG4－AVC标准所特有的处理内容，使用专用的解码处理部。

此外，用图28B的ex1000表示将处理一部分共用的另一例。在该例中，采用使用与本发明的一个方式所特有的处理内容对应的专用的解码处理部ex1001、和与其他的以往标准所特有的处理内容对应的专用的解码处理部ex1002、和与在本发明的一个方式的运动图像解码方法和其他的以往标准的运动图像解码方法中共通的处理内容对应的共用的解码处理部ex1003的结构。这里，专用的解码处理部ex1001、ex1002并不一定是为本发明的一个方式、或者其他的以往标准所特有的处理内容而特殊化的，可以是能够执行其他的通用处理的结构。此外，也能够由LSIex500安装本实施方式的结构。

这样，对于在本发明的一个方式的运动图像解码方法和以往的标准的运动图像解码方法中共通的处理内容，共用解码处理部，由此能够减小LSI的电路规模并且降低成本。

工业实用性

本发明能够用于图像编码装置或图像编码方法。

标号说明

200 图像编码装置

201 比特率控制部

202 时间可适性信息赋予部

203 减法器

204 变换部

205 量化部

206 逆量化部

207 逆变换部

208 加法器

209 块存储器

210 帧存储器

211 帧内预测部

212 帧间预测部

213 熵编码部

251 输入图像

252、256 残差信号

253、255 频率系数

254 量化系数

257 重构图像

258、259、260 预测图像

261 比特流

262 外部参数

263 比特率控制信息

264 时间可适性信息

Claims (7)

1.一种图像编码方法，通过对多个图像进行编码从而生成具有时间可适性的比特流，包括：

选择步骤，从固定比特率以及可变比特率中选择第一比特率类型；

决定步骤，决定所述多个图像各自的时间层；

设定步骤，在选择固定比特率作为所述第一比特率类型的情况下，(1)将包含属于最上层的时间层的图像在内的所述多个图像的编码数据被包含于的所述比特流的第二比特率类型设定为固定比特率，(2)将作为所述比特流的一部分且包含所述多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像的编码数据在内的子比特流的第三比特率类型设定为可变比特率，在选择可变比特率作为所述第一比特率类型的情况下，将所述第二比特率类型和所述第三比特率类型双方设定为可变比特率；

编码步骤，以禁止参照时间层比处理对象的图像更高的图像的方式对所述多个图像中的各个图像进行编码；以及

生成步骤，生成包含表示所述多个图像的所述时间层的时间可适性信息、表示所述第二比特率类型以及所述第三比特率类型的比特率控制信息以及编码后的所述多个图像在内的所述比特流。

2.如权利要求1所述的图像编码方法，

在所述编码步骤中，使用虚拟地对图像解码装置的缓冲器管理进行建模的虚拟参照解码器，以所述第二比特率类型对所述多个图像进行编码，以使所述图像解码装置能够不发生失败地处理所述比特流。

3.如权利要求1或2所述的图像编码方法，

所述时间可适性信息包含表示所述多个图像分别所属的所述时间层的时间识别符、或用于确定解码对象的一个以上的时间层的时间分辨率所能够取的模式数。

4.一种图像编码装置，通过对多个图像进行编码从而生成具有时间可适性的比特流，具备：

选择部，从固定比特率以及可变比特率中选择第一比特率类型；

决定部，决定所述多个图像各自的时间层；

设定部，在选择固定比特率作为所述第一比特率类型的情况下，(1)将包含属于最上层的时间层的图像在内的所述多个图像的编码数据被包含于的所述比特流的第二比特率类型设定为固定比特率，(2)将作为所述比特流的一部分且包含所述多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像的编码数据在内的子比特流的第三比特率类型设定为可变比特率，在选择可变比特率作为所述第一比特率类型的情况下，将所述第二比特率类型和所述第三比特率类型双方设定为可变比特率；

编码部，以禁止参照时间层比处理对象的图像更高的图像的方式对所述多个图像中的各个图像进行编码；以及

生成部，生成包含表示所述多个图像的所述时间层的时间可适性信息、表示所述第二比特率类型以及所述第三比特率类型的比特率控制信息以及编码后的所述多个图像在内的所述比特流。

5.一种记录介质，记录了用于使计算机执行权利要求1所述的图像编码方法的程序。

6.一种图像解码方法，从编码后的比特流解码多个图像，包括：

取得步骤，从所述比特流取得(1)表示所述多个图像各自的时间层的时间可适性信息、(2)表示包含属于最上层的时间层的图像在内的所述多个图像的编码数据被包含于的所述比特流的比特率是可变还是固定的第一比特率类型、以及(3)表示作为所述比特流的一部分且包含所述多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像在内的子比特流的比特率是可变还是固定的第二比特率类型；

解码步骤，以禁止参照时间层比处理对象的图像更高的图像的方式对所述多个图像中的各个图像进行解码；以及

输出步骤，在所述第一比特率类型表示固定、且所述第二比特率类型表示可变的情况下，以固定比特率输出所述比特流，以可变比特率输出所述子比特流，在所述第一比特率类型表示可变、且所述第二比特率类型表示可变的情况下，以可变比特率输出所述比特流以及所述子比特流。

7.一种图像解码装置，从编码后的比特流解码多个图像，具备：

取得部，从所述比特流取得(1)表示所述多个图像各自的时间层的时间可适性信息、(2)表示包含属于最上层的时间层的图像在内的所述多个图像的编码数据被包含于的所述比特流的比特率是可变还是固定的第一比特率类型、以及(3)表示作为所述比特流的一部分且包含所述多个图像之中的属于最上层的时间层以外的时间层的图像在内的子比特流的比特率是可变还是固定的第二比特率类型；

解码部，以禁止参照时间层比处理对象的图像更高的图像的方式对所述多个图像中的各个图像进行解码；以及

输出部，在所述第一比特率类型表示固定、且所述第二比特率类型表示可变的情况下，以固定比特率输出所述比特流，以可变比特率输出所述子比特流，在所述第一比特率类型表示可变、且所述第二比特率类型表示可变的情况下，以可变比特率输出所述比特流以及所述子比特流。

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