JP2004187107A - 動画像符号化方法及び動画像復号化方法 - Google Patents
動画像符号化方法及び動画像復号化方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ＡＶＣ ＦＣＤでは、インデックス順番並べ替えのパラメータとして、一種類しか用意されておらず、フレーム、ｔｏｐフィールド、ｂｏｔｔｏｍフィールドの各インデックスにそれぞれ独立にパラメータを作用させた場合でも各インデックスの並べ替えを効率よく行わせる。
【解決手段】本発明によれば、ブロック単位でフレーム予測符号化とフィールド予測符号化を切り替え可能で、かつ複数の予測用の参照画像が使用可能な動画像符号化方法において、フレーム用インデックスとフィールド用インデックスの生成をマスターインデックスを用いて行なうことで、少ない情報でインデックスの割り付け及び順番並べ替えを効率よく行なうことができる。
【選択図】図１５
【解決手段】本発明によれば、ブロック単位でフレーム予測符号化とフィールド予測符号化を切り替え可能で、かつ複数の予測用の参照画像が使用可能な動画像符号化方法において、フレーム用インデックスとフィールド用インデックスの生成をマスターインデックスを用いて行なうことで、少ない情報でインデックスの割り付け及び順番並べ替えを効率よく行なうことができる。
【選択図】図１５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィールド間予測モードを有する動画像符号化方法及び動画像復号化方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
動画像データは、一般に、データ量が大きいので、送信装置から受信装置へ伝送される際、あるいは記憶装置に格納される際などには、高能率符号化が行われる。ここで、「高能率符号化」とは、あるデータ列を他のデータ列に変換する符号化処理であって、そのデータ量を圧縮する処理をいう。
【０００３】
動画像データは、主にフレームのみから構成されるものと、フィールドから構成されるものがある。以下、主に、フィールド画像を圧縮する方式の従来技術について説明する。
【０００４】
動画像データの高能率符号化方法としては、フレーム／フィールド間予測符号化方法が知られている。図１は、このフレーム／フィールド間予測符号化のブロック図を示す。この符号化方法では、動画像データが時間方向に相関性が高いことを利用する。図１の動作を簡単に説明すると、入力された原画像と予測画像との差分画像を減算機３９にて生成し、その差分画像を直交変換手段３１，量子化手段３２及び係数エントロピー符号化手段４０にて符号化する。また、量子化手段３２の出力を逆量子化手段３３及び逆直交変換手段３４により差分画像を復元し、復号画像生成手段３５にて復元した差分画像と符号化時に用いた予測画像とから符号化画像を復元する。その復元された画像は、復号画像記憶手段３６に記憶され、動きベクトル計算手段３７にて、次の入力画像との間の動きベクトルを計算し、その動きベクトルにより予測画像生成手段３８にて予測画像を生成する。生成された動きベクトルはベクトルエントロピー符号化手段４１にて符号化され、係数エントロピー符号化手段４０で符号化された係数符号化データとともにＭＵＸ４２を介して出力される。すなわち、動画像データは、一般に、あるタイミングのフレーム／フィールドデータと次のタイミングのフレーム／フィールドデータとの類似度が高いことが多いので、フレーム／フィールド間予測符号化方法では、その性質を使用する。例えば、フレーム／フィールド間予測符号化方法を用いたデータ伝送システムでは、送信装置において、前フレーム／フィールドの画像から対象フレーム／フィールドの画像への「動き」を表す動きベクトルデータ、及びその前フレーム／フィールドの画像からその動きベクトルデータを用いて作成した対象フレーム／フィールドの予測画像と対象フレーム／フィールドの実際の画像との差分データを生成し、それら動きベクトルデータおよび差分データを受信装置に送出する。一方、受信装置は、受信した動きベクトルデータおよび差分データから対象フレーム／フィールドの画像を再生する。なお、復号画像記憶手段３６として、過去の複数の復号画像を記憶し、さらに動きベクトルに加えて、予測に用いた復号画像を指し示すインデックスを併せて符号化することも可能である。
【０００５】
図１のこのフレーム／フィールド間予測符号化は、フレーム／フィールド間予測符号化の概略を説明したが、以下に、更にフレーム予測符号化、及びフィールド予測符号化について説明する。
【０００６】
図２、及び図３は、前述のＩＳＯ／ＩＥＣ ＭＰＥＧ−２／ＭＰＥＧ−４（以下ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４）、及び２００２年１０月現在において、ＩＴＵ−ＴとＩＳＯ／ＩＥＣで共同で標準化中のＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６４／ＩＳＯ／ＩＥＣ ＭＰＥＧ−４ Ｐａｒｔ １０（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ：ＡＶＣ）のＦｉｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ Ｄｒａｆｔ（以下ＡＶＣ ＦＣＤと省略）共通に用いられている、フィールド画像を符号化する際のフォーマットの説明である。すなわち、各フレームは２枚のフィールド、すなわちＴｏｐ フィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドから構成される。図２は、輝度、色差の各画素の位置と、それらが属するフィールドを説明する図である。この図２で示したとおり、輝度第１ライン（５０ａ），輝度第３ライン（５０ｂ），輝度第５ライン（５０ｃ），輝度第７ライン（５０ｄ）・・・という、奇数番目のラインはＴｏｐフィールドに属し、輝度第２ライン（５１ａ），輝度第４ライン（５１ｂ），輝度第６ライン（５１ｃ），輝度第８ライン（５１ｄ）・・・という偶数番目のラインはＢｏｔｔｏｍフィールドに属する。色差成分も同様に、色差第１ライン（５２ａ），色差第３ライン（５２ｂ）・・・といった奇数番目のラインはＴｏｐフィールドに属し、色差第２ライン（５３ａ），色差第４ライン（５３ｂ）・・・といった偶数番目のラインはＢｏｔｔｏｍフィールドに属する。
【０００７】
このＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドは、異なる時刻の画像をあらわす。次に、ＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドの時空間的な配置について、図３を用いて説明する。
【０００８】
なお、この図３以降、本発明に関わる技術は、動きベクトルの垂直成分に関わるものであるので、水平成分の画素は図示せず、かつ、動きベクトルの水平成分は、全て、便宜上、０として説明する。また、従来の問題点、及び本発明の効果を示すため、各フィールドの輝度、色差の画素の位置の位置関係は、正しく図示している。
【０００９】
この図３において縦軸は、各フィールドの垂直成分の画素位置を表し、横軸は時間の経過を表す。なお、各画像の画素の水平成分においては、フィールドによる位置の変位はないため、この図では水平方向の画素の図示及び説明は省略している。
【００１０】
この図３で示したとおり、色差成分のピクセル位置は、輝度のフィールド内の画素位置に対して、垂直成分が１／４画素ずれている。なお、これは、Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍの両フィールドからフレームを構成した場合、図２のような画素位置の関係を満たすためである。各Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍの隣接する両フィールド間（６４ａ：６５ａ、６５ａ：６４ｂ・・）については、ＮＴＳＣフォーマットをベースにした場合では、約１／６０秒である。そして、ＴｏｐフィールドからＴｏｐフィールド（６４ａ：６４ｂ・・）又はＢｏｔｔｏｍフィールドからＢｏｔｔｏｍフィールド（６５ａ：６５ｂ・・）の時間は約１／３０秒の間隔である。
【００１１】
以下、ＭＰＥＧ−２やＡＶＣ ＣＤで採用されている、フィールド画像のフレーム予測符号化モードとフィールド予測について、説明する。図４は、フレーム予測モード時に、２枚の連続するフィールド（隣接するＴｏｐ及びＢｏｔｔｏｍのフィールド）からフレームを構成する方法を説明したものである。この図の様に、フレームは、時間的に連続する２枚のフィールド（Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍのフィールド）から再構成されたものである。
【００１２】
図５はフレーム予測モードを説明したものである。この図では、各フレーム８４ａ、８４ｂ、８４ｃ・・は、図４で説明したとおり、２枚の連続するフィールド（Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍのフィールド）から、既に再構成されたものとする。このフレーム予測モードでは、Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍの両フィールドから構成された符号化対象フレームを対象に符号化が行なわれる。そして、参照画像としても、連続する参照用に蓄積された２枚のフィールド（Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍのフィールド）から一枚の参照フレームを構成し、前符号化対象フレームの予測に用いる。そして、この２枚のフレーム画像を、図１に図示したブロック図に従って符号化する。このフレーム予測符号化モードの場合、動きベクトルの表現方法については、ゼロベクトル、即ち （０，０）は、空間的に同位置の画素を指し示す。具体的にはＦｒａｍｅ ＃２（８４ｂ）に属する輝度の画素８２に対して、動きベクトル（０，０）を指し示す動きベクトルは、Ｆｒａｍｅ＃１（８４ａ）の画素位置８１を指し示すものである。
【００１３】
次にフィールド予測符号化モードについて説明する。図６はフィールド間予測モード時の予測方法を説明する図である。フィールド予測モードでは、符号化対象は、原画として入力された一枚のＴｏｐ フィールド（９４ａ、９４ｂ・・）乃至はＢｏｔｔｏｍフィールド（９５ａ、９５ｂ・・）である。そして、参照画像としては、過去に蓄積されたＴｏｐフィールドあるいはＢｏｔｔｏｍフィールドが使用可能である。ここで、原画フィールドと参照フィールドがパリティが同じ、とは、原画像のフィールドと参照フィールドが、両方ともＴｏｐフィールド、あるいは両方ともＢｏｔｔｏｍフィールドであること、と一般に定義される。例えば、図中９０の同パリティのフィールド予測は、原画（９４ｂ）、参照（９４ａ）の両フィールドともＴｏｐフィールドである。同様に、原画フィールドと参照フィールドがパリティが異なる、とは、原画像のフィールドと参照フィールドの、一方がＴｏｐフィールド、もう片方がＢｏｔｔｏｍフィールドであること、と一般に定義される。例えば、図中９１に図示した異パリティのフィールド予測は、原画はＢｏｔｔｏｍ フィールド（９５ａ）、参照はＴｏｐフィールド（９４ａ）である。そして、この原画フィールド画像と参照フィールド画像を図１に図示したブロック図に従って符号化する。
【００１４】
ＡＶＣ ＦＣＤでは、フレーム予測符号化モード、及びフィールド予測符号化モードともに、予測画像として、複数の予測フレームあるいはフィールドにインデックスを付与し、その中で予測に用いるのに最適な予測フレームあるいは予測フィールドを用いて予測誤差を予測符号化するとともに、予測に用いたインデックスを併せて符号化することが可能となっている。なお、ベクトル同様、インデックスもＢピクチャの場合には、同一ブロックを予測する２個のベクトルに対して付加される。しかしながら、両者を区別しなくても、従来例及び本発明の説明においては一般性を失わないので、以降の説明では、ベクトル及びインデックスは、Ｐピクチャ、Ｂピクチャを区別しないこととする。
【００１５】
図７に、フレーム符号化モード時における、各マクロブロックが予測に用いる参照画像の各フレームとインデックスの関係を示したものである。この例では、参照画像として５枚（１０３ａ〜１０３ｅ）が参照用画像として利用可能である。そして、それぞれの参照画像にフレーム単位にフレームインデックスとして、図示のように、０，１，２，３，４が割当てられている。符号化対象画像１００において、符号化対照のマクロブロックとしてＭＢ１（１０２ａ）、ＭＢ２（１０２ｂ）、ＭＢ３（１０２ｃ）がある。図の例では、ＭＢ１の予測画像を生成するベクトルＭＶ１（１０１ａ）は参照画像１０３ａを用いているが、この場合、対応するフレームインデックス０が割当てられる。同様にＭＶ２（１０１ｂ）は参照フレーム１０３ｄを用いているので、対応するフレームインデックス３が割当てられ、ＭＶ３（１０１ｃ）にはフレームインデックス２が割当てられる。
【００１６】
図８に、フィールド符号化モード時における、各マクロブロックが予測に用いる参照フィールドとインデックスの関係を示したものである。この例では、符号化対照のフィールド（１１０ａ）はＴｏｐフィールドであり、かつ、参照フレームが５枚存在する場合を示している。各フレームはＴｏｐ及びＢｏｔｔｏｍの２枚のフィールドから構成されるので、フレームが５枚の場合には、そこに存在するすべてのフィールドにインデックスが割り付けられる。フィールドはフレームの倍の枚数存在するので、フィールドは１０枚（１１３ａ−１１３ｊ）となる。そして、それぞれの参照画像に存在するフィールドに対してフィールドインデックスとして、図示のように、０，１、・・・９が割り付けられている。ここでＡＶＣのＦＣＤでは、各フレーム内においては、符号化対象のフィールドと同じパリティを持つフィールドに対して小さいインデックスを割り付けることとなっている。このことより、各フレームにおいて、Ｔｏｐフィールドの方がＢｏｔｔｏｍフィールドより小さいインデックスが割り付けられている。そして、符号化対象Ｔｏｐフィールド１１０において、符号化対照のマクロブロックとしてＭＢ１（１１２ａ）、ＭＢ２（１１２ｂ）、ＭＢ３（１１２ｃ）がある。図の例では、ＭＢ１の予測画像を生成するベクトルＭＶ１（１１１ａ）は参照画像１１３ａを用いているが、この場合、対応するフィールドインデックス１が割当てられる。同様にＭＶ２（１１１ｂ）はフィールドインデックス７が割当てられ、ＭＶ３（１１１ｃ）にはフィールドインデックス２が割当てられる。
【００１７】
図１０は、ＡＶＣ ＦＣＤで規定しているフィールド予測符号化時のフレームインデックスの割り付け方法を説明する図である。ＡＶＣ ＦＣＤでは、インデックスを割り付ける参照画像バッファとして、符号化／復号化した画像をＦＩＦＯのように蓄積するｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍ用バッファと、過去の任意の符号化／複合した画像を蓄積することが可能なｌｏｎｇ ｔｅｒｍ用バッファの両者が存在する。しかし、従来例及び本発明の動作説明をするにはｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍ用バッファの説明で十分であり、以降はｌｏｎｇ ｔｅｒｍ用バッファの説明を省略する。
【００１８】
まず、蓄積された画像の状態を示す蓄積画像情報１３１について説明する。蓄積画像情報には、蓄積された各フレームの情報を保持している。各フレームにはｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒという一意の番号が割当てられている。これは、符号化／復号化の順番を表すもので、昇順で順番に割り当てるものである。すなわち、番号が大きいほど時刻的に新しい画像となる。次に、各フレームには、該当するフレームを構成するＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドのそれぞれが存在するかどうか、あるいは予測用に用いることができるかどうかという各フィールドの状態を示す属性を保持している。各フィールドの状態として、「可」と図示したものは、該当するフィールドが参照用に使用可能であることを示し、「無」とは、該当するフィールドが蓄積されていないことを示す。ＡＶＣ ＦＣＤでは、ＴｏｐあるいはＢｏｔｔｏｍの一方しか存在しない画像を”ｄａｎｇｌｉｎｇ ｆｉｅｌｄ”という呼称として、このようなフィールドの存在を許可しているので、前述の「無」という状態が存在する。また「不可」とは、該当するフィールドが蓄積画像としては存在しているが、予測として用いることを禁止していることを示す。ＭＰＥＧ−１／２／４では、Ｂフレームは予測に使用しないことが規定されているので、上記に不可にあたる。さらに、ＡＶＣ ＦＣＤでは、各符号化画像毎に、その画像を予測として用いることが可能かどうかという情報を設定することが可能である。また、フレーム用にＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１３２という属性も割当てる。これは、フレーム予測モードでは各フレーム毎に割当てられ、Ｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒと同一の数である。
【００１９】
この状態から、フレーム予測用のインデックスの導出方法を説明する。まず最初に、デフォルトとなるインデックスの初期値を導出する。先に割当てられたＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒの降順に、各蓄積されたフレームのＴｏｐフィールド及びＢｏｔｔｏｍフィールドの使用可否状態を参照し、両フィールドが共に「可」の条件を満たすフレームが見つかった場合、そのフレームに、初期値をゼロとして、昇順となるようにデフォルトのインデックス１３３を設定する。
【００２０】
そしてＡＶＣ ＦＣＤでは、必要に応じて、インデックス初期値を変更する機能を有している。この機能の動作を図９に示す。図９はＡＶＣ ＦＣＤで規定されている、デコーダ側でのフレームインデックスの変更方法を説明する図である。
【００２１】
まず、ステップ１２０では、インデックスを格納するテーブルＲｅｆ＃ｉｄｘ＃ｔａｂｌｅ［］を用意する。この値では、図１０で説明したインデックスの初期値を格納する。そして、変更するインデックスを示す変数ｉを用意し、０に初期化する。また、Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒの予測値用変数ＰＮＰを用意し、値を符号化／復号化対象のフレームのＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒに設定する。
【００２２】
次にステップ１２１では、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０というフラグを参照して、インデックスとしてインデックス初期値をそのまま用いるか、順番入れ替えを行なうフラグである。なお、ＡＶＣ ＦＣＤでは、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ１という、同様の機能を有するフラグが存在する。違いは、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０はＰピクチャ及びＢピクチャの第一番目のベクトルに対するインデックスに対するフラグであり、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ１はＢピクチャの第二番目のベクトルに対するインデックスに対してのみ作用するということである。
【００２３】
そしてステップ１２２では、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０を参照し、値が０の場合には、ステップ１２６の並べ替え処理の終了処理を行い、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｔａｂｌｅ［］をそのまま用いる。また値が１の場合には、並べ替え処理を行なうものとして、ステップ１２３に進む。
【００２４】
ステップ１２３では、Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃという値を読み出す。この値は、印でクスの順番をどのように変更するかということを指定する情報である。
【００２５】
このＲｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃが０あるいは１の場合にはステップ１２４に進む。ステップ１２４では、まず、ＡＢＳ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｎｕｓ１という値を読み出す。この値は、Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒの予測値と、実際にインデックスを割り振るフレームのＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒの値の差分の絶対値を表す。そして、式１２４に従って、実際にインデックスｉに対応するＰｉｃｔｕｒｅ ＮｕｍｂｅｒとしてＰＮＱを求める。そしてＰＮＱをリファレンスのインデックスＲｅｆ＃ｉｄｘ＃ｔａｂｌｅ［ｉ］に代入し、さらにＰＮＱを次のインデックス順番変更のための予測値とし、さらにインデックスの値をインクリメントする。
【００２６】
なお、Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃが２の場合には、ステップ１２５に進む。インデックスにＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ用バッファに蓄積されたフレームへのインデックスを割当てるが、説明は省略する。
【００２７】
なお、Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃが３の場合には、ステップ１２６にすすんで、処理を終了する。
【００２８】
図１０に戻り、図９での処理方法を踏まえ、図１０のインデックス入れ替え処理の従来例を示す。まず、この状態では、符号化／復号化対象のＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒは５であるので、ＰＮＱ＝５と設定する（図１０のステップ１２０）。次に、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０を参照し、この値が１であるので、順番並べ替え処理を行なう。次にＲｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃを参照し、この値が０なのでステップ１２４に進む。そして、Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１なので定義に従い、ＰＮＱとして４を得る。そして、この値をインデックス０が参照するＰｉｃｔｕｒｅ ＮｕｍｂｅｒとしてＲｅｆ＃ｉｄｘ＃ｔａｂｌｅ ［０］に格納するとともに、次の予測値としてＰＮＰに設定する。以下同様に
Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０、
Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝４、
Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝１、
Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１、
Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝３
という値を読出し、図９の動作にって処理することにより、図１０のフレームインデックス１３５とＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１３２との関係を得る。
【００２９】
図１１は、ＡＶＣ ＦＣＤで規定しているフィールド予測符号化時のＴｏｐフィールドインデックスの割り付け方法を説明する図である。なお、フレームメモリの管理状態は図１０のフレームインデックス説明の場合と同一であることに注意されたい。
【００３０】
Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１４２はフィールド予測符号化時においてはフレームではなく、すべてのフィールドに割り付けられる。フィールドはフレームの倍の数だけ存在するので、Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１４２の割当て方がフレーム予測符号化時と異なる。すなわち、Ｆｒａｍｅ ＮｕｂｍｅｒをＦＮとすると、Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ ＰＮは、Ｔｏｐフィールドの場合にはＰＮ＝２×ＦＮで求め、Ｂｏｔｔｏｍフィールドの場合にはＰＮ＝２×ＦＮ＋１で求める。図１１では、与えられたＦｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒに応じて、対応するフィールドのＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒが割り付けられている。
【００３１】
そして、フレーム予測符号化時と同様に、Ｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒを昇順に参照し、各フレームにおいて、符号化対象と同一のパリティを持つフィールド、次に反対のパリティを持つフィールドの順で、フィールドインデックスを割り付けていく。そして図１１のフィールド用のデフォルトのインデックス初期値１４３を得る。
【００３２】
フィールドの場合にもフレームと同様にインデックスの並べ替えが可能である。処理については１４４、結果については１４５に示す。動作はＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１４２がフィールドを指すという以外は、フレームの場合と同一の手順である。この従来例の場合では、
・Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝２
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝２
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝１
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝２
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝３
という一連のコマンドにより、フィールドインデックス１４５の結果を得ている。
【００３３】
ＡＶＣ ＦＣＤの別の特徴としては、画像をブロックに分割し、そのブロック単位で、フレーム予測符号化とフィールド予測符号化を切り替える符号化モードが用意されている。このモードは、ＡＶＣ ＦＣＤでは、Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ ｆｒａｍｅ ｍｏｄｅ（以下ＭＢＡＦＦモード）と呼ばれている。このモードが有効な場合、画像は、図１２のように、マクロブロックを上下２個まとめてＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ１５１という符号化単位でフレーム１５０が符号化される。
【００３４】
このＭＢＡＦＦモードでは、Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ枚に、前述のフレーム予測符号化とフィールド予測符号化を切り替えることができる。このことを図１３を用いて説明する。図中の白い画素はＴｏｐフィールド、灰色の画素はＢｏｔｔｏｍフィールドを示している。
【００３５】
左図はフレーム予測符号化モードで符号するＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ１６０、１６１を示したものである。図示したとおり、縦方向に、Ｔｏｐフィールド、Ｂｏｔｔｏｍフィールドに属する画素が交互に並んでいる。この図のように、フレーム予測符号化モードで２個のマクロブロック１６０，１６１から構成されるＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒを符号化する。
【００３６】
右図はフィールド予測符号化モードで符号化するＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒを示したものである。図示した通り、上のマクロブロック１６２はＴｏｐフィールドのみから構成される画素を、下のマクロブロック１６３はＢｏｔｔｏｍフィールドのみから構成される画素を符号化する。
【００３７】
【非特許文献】
Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ｏｆ Ｊｏｉｎｔ Ｖｉｄｅｏ Ｔｅａｍ（ＪＶＴ） ｏｆ ＩＳＯ／ＩＥＣ ａｎｄ ＩＴＵ−Ｔ ＶＣＥＧ
Ｄｏｃｕｍｅｔ Ｎａｍｅ： Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ＪＶＴ−Ｄ１５７ｄ１
Ｔｉｔｌｅ： Ｊｏｉｎｔ Ｆｉｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｅｅ Ｄｒａｆｔ（ＪＦＣＤ） ｏｆ Ｊｏｉｎｔ Ｖｉｄｅｏ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ． Ｈ．２６４ ｜ ＩＳＯ／ＩＥＣ １１４９６−１０ ＡＶＣ）
・６．１ Ｐｉｃｔｕｒｅ ｆｏｒｍａｔｓ ・・ｐａｇｅ ７
・６．２ Ｓｐａｔｉａｌ ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｉｃｔｕｒｅ ｉｎｔｏ ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋｓ ・・ｐａｇｅ ９
・８．４．１．４ Ｃｈｒｏｍａ ｖｅｃｔｏｒｓ ・・ｐａｇｅ ６３
・８．４．２．３ Ｃｈｒｏｍａ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ・・ｐａｇｅ ６５
Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ： ２００２／０８／０８
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＢＡＦＦが用いられている場合に、フレームインデックスとフィールドの両方を定義する必要がある。しかしながら、現状のＡＶＣ ＦＣＤ（２００２年１１月時点）では、インデックス割付に、以下の問題が生じる。
【００３９】
まず、ＭＢＡＦＦを用いる場合には、インデックスとして、フレーム予測符号化を行なうＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ用のフレームインデックス、およびフィールド予測符号化を行なうＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ用のＴｏｐフィールドＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ用のＴｏｐフィールドインデックス、およびＢｏｔｔｏｍフィールドＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ用のＢｏｔｔｏｍフィールドインデックスの３種類を生成する必要がある。
【００４０】
ここで、ＭＢＡＦＦが用いられている場合のインデックスの順番を入れ替える操作については、ＡＶＣ ＦＣＤについては、以下の点で問題がある。
【００４１】
現状のＡＶＣ ＦＣＤでは、インデックス順番並べ替えのパラメータとして、一種類しか用意されていない。しかしながら、ＭＢＡＦＦの場合、管理すべきインデックスとして、フレームインデックス、Ｔｏｐフィールドインデックス、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスの３種類ある。このことから、共有のインデックス順番並べ替えパラメータから、フレームインデックス、Ｔｏｐフィールドインデックス、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスを提供する手段を実現しなければならない。現在の定義どおり、フレーム、ｔｏｐフィールド、ｂｏｔｔｏｍフィールドの各インデックスに、ただ一種類与えられた、インデックス順番並べ替えのパラメータをそれぞれ独立に作用させた場合、特にｄａｎｇｌｉｎｇフィールド等が存在する場合にインデックス順番入れ替えが破綻することがあった。
【００４２】
例えば、図１０の例で示したインデックス順番並べ替えのパラメータをフィールドインデックスに作用させた場合、動作が破綻することを図１４に示す。すなわち、図１４のフレームメモリの蓄積画像状態１７１は、図１０の蓄積画像状態１３１と同一である。この場合に図１０のインデックス順番並べ替えのパラメータ１３４と同一のパラメータ１７４をデフォルトのフィールドインデックス１７３に作用させる。すなわち、以下のパラメータを作用させる。
・Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝４
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝１
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝３
その結果が図１４のフィールドインデックス１７５である。ここで問題となるのはフィールドのＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ７にインデックス２番が割当てられることである。Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ７番はメモリ上に存在しないため、インデックスを割り振るのは適当でない。
【００４３】
また、別の問題点としては、ＡＶＣ ＦＣＤでは、各フレームの参照画像に適当な係数を乗じた値を予測に用いるＷｅｉｇｈｔｅｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎという機能が定義されている。このＷｅｉｇｈｔｅｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎにおいては、参照画像に乗じる係数はフレームに対して用意されている。このことから、ＭＢＡＦＦの場合には、フレームインデックス／フィールドインデックスから共通のパラメータにアクセスできるよう、インデックスを変換する機構を設ける必要がある。
【００４４】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、上記の問題を解決するものである。
【００４５】
本発明においては、フィールド画像を符号化する動画像符号化方法において、図１５に構成を示したとおり、連続するＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドの２枚のフィールド画像から構成されるフレーム参照画像、あるいはＴｏｐフィールドかＢｏｔｔｏｍフィールドのいずれか一枚から構成されるフィールド参照画像を複数蓄積する参照画像蓄積手段１８１と、前記参照画像蓄積手段に蓄積された参照画像の情報を表す蓄積画像情報を参照して、蓄積された参照画像にマスターインデックスを割当てるマスターインデックス割当て手段１８２と、前記マスターインデックス割当て手段により割当てられたマスターインデックスと、前記蓄積画像情報を参照して、フレーム予測のインデックスであるフレームインデックスを参照画像蓄積手段に蓄積されたフレーム参照画像に割当てるフレームインデックス割当て手段１８３と、前記マスターインデックス割当て手段により割当てられたマスターインデックスと、前記蓄積画像情報を参照して、ｔｏｐフィールド予測用のｔｏｐフィールドインデックスと、ｂｏｔｔｏｍフィールド予測用のｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスとを参照画像蓄積手段に蓄積されたフィールド参照画像に割当てるフィールドインデックス割当て手段１８４とを有し、符号化に用いるフレームあるいはフィールドを前記フレームインデックス乃至はｔｏｐフィールドインデックス乃至はｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスを用いて特定し符号化する。（請求項１）。
【００４６】
マスターインデックス割当て手段は、図１６に示した通り、蓄積画像情報から、マスターインデックスの初期値を生成するマスターインデックス初期値生成手段１９０と、マスターインデックス変更要求情報が存在した場合に、それに応じてマスターインデックスの初期値を変更するマスターインデックス変更手段１９１から構成される．マスターインデックス変更要求情報が存在しない場合にはマスターインデックスの初期値を出力し、マスターインデックス変更要求情報が存在した場合には、マスターインデックス変更手段で変更されたマスターインデックスを出力する。（請求項２）。
【００４７】
蓄積画像情報は、蓄積されたフレームの番号とｔｏｐフィールドが使用可かどうかを示す状態と、ｂｏｔｔｏｍフィールドが使用可かどうかを示す状態から構成される。（請求項３）。
【００４８】
フレームインデックス割当て手段は、マスターインデックスが割当てられた各参照画像の蓄積画像状態をマスターインデックスが昇順となるよう参照し、トップフィールドとボトムフィールドの両方とも使用可の場合のみ、その参照画像にフレームインデックスを昇順に割当てる（請求項４）。
【００４９】
フィールドインデックス割当て手段は、マスターインデックスが割当てられた各参照画像の蓄積画像状態を、マスターインデックスが昇順となるように参照し、トップフィールドとボトムフィールドの両方が使用可の場合には、トップフィールドインデックスに対してはトップフィールド、ボトムフィールドの順番に、ボトムフィールドインデックスに対しては、ボトムフィールド、トップフィールドの順番に、それぞれ昇順でインデックスを割当て、トップフィールドあるいはボトムフィールドの一方しか使用可で無い場合には、トップフィールドインデックス及びボトムフィールドインデックスとも同一のインデックスを昇順に割当てる（請求項５）。
【００５０】
また図１７に示したとおり、フレームインデックスから、そのフレームインデックスが指し示すフレームが属する参照画像のマスターインデックスを求めるフレームインデックス用マスターインデックス取得手段２００を備え，さらにトップフィールドインデックス、あるいはボトムフィールドインデックスから、その各インデックスが指し示すフィールドが属する参照画像のマスターインデックスを求めるフィールドインデックス用マスターインデックス取得手段２０１をさらに有する。（請求項６）（請求項７）。
【００５１】
本発明の動画像復号化方法（請求項８乃至請求項１４）は、上記構成の動画像符号化方法によって符号化された情報を復号化する。本発明の動画像復号化装置の構成および動作は、基本的に、上記動画像符号化方法と同じである。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１５乃部図１８を参照して、本発明によるＭＢＡＦＦ時のフレームインデックス、ｔｏｐフィールドインデックス、ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスの割り付け方法の実施例を示す。
【００５３】
まず、図１５の参照画像蓄積手段１８１に蓄積された参照画像の画像蓄積情報（図１８の画像蓄積情報２１１）を用いてマスターインデックス割り当て手段１８２での、マスターインデックスの生成方法の実施例について説明する。これは、図１８のデフォルトのマスターインデックス２１４をマスターインデックス入れ替え処理２１５を施す事でマスターインデックス２１６を生成する処理がマスターインデックス割り当て手段１８２での処理に相当する。
【００５４】
まず、上記の画像蓄積情報（図１８の２１１）がマスターインデックス割り当て手段１８２に入力される。マスターインデックス割り当て手段１８２では、画像蓄積情報（２１１）がマスターインデックス初期値生成手段１９０に入力される。このマスタインデックス生成手段１９０の出力は図１８のデフォルトのマスターインデックス２１４となる。マスターインデックス初期値生成手段１９０では、フレーム用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒを降順に参照していく。そして、Ｔｏｐフィールド、あるいはＢｏｔｔｏｍフィールドの一方が「可」の状態のフレームの場合、そのフレームが持つフレーム用にフィールドインデックスを割当てていく。そして、２１４に示したようにマスターインデックスと蓄積されたフレームのフレーム用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ２１２が関連付けられる。
【００５５】
次に、マスタインデックス変更手段１９１では、マスターインデックスの変更要求情報を用いて、デフォルトのマスタインデックス２１４を変更する。本実施例の場合、マスタインデックス変更要求情報は、ステップ２１５において、以下のパラメータに基づいて行なわれる。
・Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝４
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝１
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝３
作用の方法については、図９の従来例で示した通りである。そしてその処理の結果、図１８のマスターインデックス２１６を取得する。
【００５６】
次にフレームインデックス割当て手段１８３では、画像蓄積情報（図１８の２１１）とマスターインデックス２１６からフレームインデックス２１７を生成する。フレームインデックス２１７は、マスターインデックスを昇順に参照したフレームの画像蓄積情報２１１を順番に参照し、Ｔｏｐフィールド及びＢｏｔｔｏｍフィールドの両方とも「可」の場合のみ、そのフレームにインデックスを昇順に割当てていく。このフレームインデックスの初期値は０である。その結果、フレームインデックス２１７を得る。
【００５７】
最後にフィールドインデックス割当て手段１８４では、画像蓄積情報２１１とマスターインデックス２１６からＴｏｐフィールドインデックス２１８とＢｏｔｔｏｍフィールドインデック２１９を生成する。
【００５８】
まず、Ｔｏｐフィールドインデックス２１８は、まず、マスターインデックス２１６が昇順となるフレーム順番で、画像蓄積情報２１１を参照する。そして各フレームにおいては、Ｔｏｐフィールド、及びＢｏｔｔｏｍフィールドの順番にフィールドの状態を参照し、それぞれのフィールドが「可」の状態のときには、そのフィールドにＴｏｐフィールドインデックスを昇順に割当てていく。その結果、Ｔｏｐフィールドインデックス２１８を得る。
【００５９】
次に、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９は、まず、マスターインデックス２１６が昇順となるフレーム順番で、画像蓄積情報２１１を参照する。そして各フレームにおいては、Ｂｏｔｔｏｍフィールド、及びＴｏｐフィールドの順番にフィールドの状態を参照し、それぞれのフィールドが「可」の状態のときには、そのフィールドにＢｏｔｔｏｍフィールドインデックスを昇順に割当てていく。その結果、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９を得る。
【００６０】
このようにして割当てたフレームインデックス２１７、Ｔｏｐフィールドインデックス２１８、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９については、参照画像として使用するフレームあるいはフィールドのみに効率的にインデックスが割当てられている。よって、図１４で説明したように、従来問題となった、使用不可のフィールド等にフィールド用のインデックスが割当てられることがなくなる。その結果、用意すべきシンボル数が削減できるので、情報量の削減が実現される。
【００６１】
図１７乃至図２０はフレームインデックス用マスターインデックス取得手段２００及びフィールドインデックス用マスターインデックス取得手段２０１の実施例である。まず、フレームインデックス用マスターインデックス取得手段２００では、図１５乃至図１８の処理で得られたフレームインデックス２１７から図１８のマスターインデックス２１６を求める手段を図示している。図１７及び図１９において、フレームインデックス入力２１７が与えられた場合には、対応するマスターインデックス２１６を選択し、出力する。例えば、フレームインデックスとして１が入力された場合には、マスターインデックスとして１を出力する。
【００６２】
また、フィールドインデックス用マスターインデックス取得手段２０１では、、図１５乃至図１８の処理で得られたＴｏｐフィールドインデックス２１８、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９から図１８のマスターインデックス２１６を求める手段を図示している。図１７及び図２０において、Ｔｏｐフィールドインデックス入力２１８、あるいはＢｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９が与えられた場合には、対応するマスターインデックス２１６を選択し、出力する。ここで、同一フレーム内では、ＴｏｐフィールドインデックスとＢｏｔｔｏｍフィールドインデックスは、フィールドが２枚とも使用可の場合には、入れ替えた状態となっており、一枚のフィールドしか使えない場合には、両者の値は同一となっていることから、フレームインデックス用マスターインデックス取得手段はＴｏｐフィールド用とＢｏｔｔｏｍフィールド用を区別する必要が無い。具体的な作用としては、Ｔｏｐフィールドインデックスとして３が入力された場合には、マスターインデックスとして１を出力する。
【００６３】
そして図１９、図２０の場合とも、算出されたマスターインデックスから、そのマスターインデックスが対応するＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ２１２に関連付けられた情報を参照することができ、この結果、フレームインデックス、Ｔｏｐフィールドインデックス、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスから、対応するフレーム／フィールドが属する画像の情報を参照することが可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、ブロック単位でフレーム予測符号化とフィールド予測符号化を切り替え可能でかつ複数の予測用の参照画像が使用可能な動画像符号化方法において、参照画像を指し示すインデックスの割り付けを効率よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フレーム間予測符号可装置のブロック図
【図２】輝度、色差の各画素の位置と、それらが属するフィールドを説明する図
【図３】フィールド画像における輝度、色差の各画素の垂直方向の字空間位置を説明する図
【図４】フレーム符号化モード時にフィールドとフレームの関係を説明する図
【図５】フレーム間予測符号化モード時の予測方法を説明する図
【図６】フィールド間予測モード時の予測方法を説明する図
【図７】フレーム予測符号化モード時の参照画像とフレームインデックスの関係を説明する図
【図８】フィールド予測符号化モード時の参照画像とフレームインデックスの関係を説明する図
【図９】ＡＶＣ ＦＣＤで規定されているフレームインデックスの変更方法を説明する図
【図１０】ＡＶＣ ＦＣＤで規定しているフレーム予測符号化時のフレームインデックスの割り付け方法を説明する図
【図１１】ＡＶＣ ＦＣＤで規定しているフィールド予測符号化時のＴｏｐフィールドインデックスの割り付け方法を説明する図
【図１２】Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｒａｍｅ Ｆｉｅｌｄ符号化有効時の符号化単位と Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒを説明する図
【図１３】Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒの符号化モードによる各Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋの画素構成を説明する図
【図１４】従来例の問題点を示す図
【図１５】本発明の構成を示す図
【図１６】本発明におけるマスターインデックス割当て手段を説明する図
【図１７】本発明におけるフレームインデックス用マスターインデックス取得手段とフィールドインデックス用マスターインデックス取得手段を説明する図
【図１８】本発明によるフレームインデックス・Ｔｏｐフィールドインデックス、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスの割当方法の実施例を説明する図
【図１９】フレームインデックス用マスターインデックス取得手段の実施例を説明する図
【図２０】フィールドインデックス用マスターインデックス取得手段の実施例を説明する図
【符号の説明】
３１ 直交変換手段
３２ 量子化手段
３３ 逆量子化手段
３４ 逆直交変換手段
３５ 復号画像生成手段
３６ 復号画像記憶手段
３７ 動きベクトル計算手段
３８ 予測画像生成手段
３９ 予測誤差信号生成手段
４０ 係数エントロピー符号化手段
４１ 動きベクトルエントロピー符号化手段
４２ 多重化手段
５０ａ−５０ｄ Ｔｏｐ Ｆｉｅｌｄ輝度第１，３，５，７ライン
５１ａ−５１ｄ Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｉｅｌｄ輝度第２，４，６，８ライン
５２ａ−５２ｂ Ｔｏｐ Ｆｉｅｌｄ色差第１，３ライン
５３ａ−５３ｂ Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｉｅｌｄ色差第２，４ライン
６４ａ−６４ｃ Ｔｏｐ Ｆｉｅｌｄ
６５ａ−６５ｃ Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｉｅｌｄ
８１ Ｆｒａｍｅ＃１輝度成分
８２ Ｆｒａｍｅ＃２輝度成分
８４ａ−８４ｃ Ｆｒａｍｅ＃１〜＃３
９０ 同パリティフィールド間予測
９１ 異パリティフィールド間予測
９４ａ−９４ｂ Ｔｏｐ Ｆｉｅｌｄ
９５ａ−９５ｂ Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｉｅｌｄ
１００ 符号化対象画像
１０１ａ−１０１ｃ 符号化対象のマクロブロックの動きベクトル
１０２ａ−１０２ｃ 符号化対象のマクロブロック
１０３ａ−１０３ｅ 蓄積された参照画像
１１０ａ−１１０ｂ 符号化対象画像のＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールド
１１１ａ−１１１ｃ 符号化対象のマクロブロックの動きベクトル
１１２ａ−１１２ｃ 符号化対象のマクロブロック
１１３ａ−１１３ｅ 蓄積された参照画像
１２０ 初期化ステップ
１２１ Ｒｅｆ＃Ｉｄｅｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ取得ステップ
１２２ Ｒｅｆ＃Ｉｄｅｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ判定
１２３ Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ取得ステップ
１２４ Ｓｈｏｒｔ Ｔｅｒｍ バッファ用入れ替ええステップ
１２５ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ バッファ用入れ替えステップ
１２６ 終了ステップ
１３１ 蓄積画像情報
１３２ フレーム用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ
１３３ デフォルトのフレームインデックス
１３４ インデックス入れ替え処理
１４５ フレームインデックス
１４１ 蓄積画像情報
１４２ フィールド用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ
１４３ デフォルトのＴｏｐフィールドインデックス
１４４ インデックス入れ替え処理
１４５ Ｔｏｐフィールドインデックス
１５０ 符号化フレーム
１５１ Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ
１６０ フレーム予測モード時の第一のマクロブロック
１６１ フレーム予測モード時の第ニのマクロブロック
１６２ フィールド予測モード時の第一のマクロブロック
１６３ フィールド予測モード時の第ニのマクロブロック
１７１ 蓄積画像情報
１７２ フィールド用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ
１７３ デフォルトのＴｏｐフィールドインデックス
１７４ インデックス入れ替え処理
１７５ Ｔｏｐフィールドインデックス
１８０ 復号されたフィールド／フレーム
１８１ 参照画像蓄積手段
１８２ マスターインデックス割当て手段
１８３ フレームインデックス割当て手段
１８４ フィールドインデックス割当て手段
１９０ マスターインデックス初期値生成手段
１９１ マスターインデックス変更手段
２００ フレームインデックス用マスターインデックス取得手段
２０１ フィールドインデックス用マスターインデックス取得手段
２１１ 蓄積画像情報
２１２ フィールド用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ
２１３ フレーム用Ｐｉｃｔｕｒｅ ｎｕｍｂｅｒ
２１４ デフォルトのマスターインデックス
２１５ マスターインデックス入れ替え処理
２１６ マスターインデックス（２１６）
２１７ フレームインデックス
２１８ Ｔｏｐフィールドインデックス
２１９ Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィールド間予測モードを有する動画像符号化方法及び動画像復号化方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
動画像データは、一般に、データ量が大きいので、送信装置から受信装置へ伝送される際、あるいは記憶装置に格納される際などには、高能率符号化が行われる。ここで、「高能率符号化」とは、あるデータ列を他のデータ列に変換する符号化処理であって、そのデータ量を圧縮する処理をいう。
【０００３】
動画像データは、主にフレームのみから構成されるものと、フィールドから構成されるものがある。以下、主に、フィールド画像を圧縮する方式の従来技術について説明する。
【０００４】
動画像データの高能率符号化方法としては、フレーム／フィールド間予測符号化方法が知られている。図１は、このフレーム／フィールド間予測符号化のブロック図を示す。この符号化方法では、動画像データが時間方向に相関性が高いことを利用する。図１の動作を簡単に説明すると、入力された原画像と予測画像との差分画像を減算機３９にて生成し、その差分画像を直交変換手段３１，量子化手段３２及び係数エントロピー符号化手段４０にて符号化する。また、量子化手段３２の出力を逆量子化手段３３及び逆直交変換手段３４により差分画像を復元し、復号画像生成手段３５にて復元した差分画像と符号化時に用いた予測画像とから符号化画像を復元する。その復元された画像は、復号画像記憶手段３６に記憶され、動きベクトル計算手段３７にて、次の入力画像との間の動きベクトルを計算し、その動きベクトルにより予測画像生成手段３８にて予測画像を生成する。生成された動きベクトルはベクトルエントロピー符号化手段４１にて符号化され、係数エントロピー符号化手段４０で符号化された係数符号化データとともにＭＵＸ４２を介して出力される。すなわち、動画像データは、一般に、あるタイミングのフレーム／フィールドデータと次のタイミングのフレーム／フィールドデータとの類似度が高いことが多いので、フレーム／フィールド間予測符号化方法では、その性質を使用する。例えば、フレーム／フィールド間予測符号化方法を用いたデータ伝送システムでは、送信装置において、前フレーム／フィールドの画像から対象フレーム／フィールドの画像への「動き」を表す動きベクトルデータ、及びその前フレーム／フィールドの画像からその動きベクトルデータを用いて作成した対象フレーム／フィールドの予測画像と対象フレーム／フィールドの実際の画像との差分データを生成し、それら動きベクトルデータおよび差分データを受信装置に送出する。一方、受信装置は、受信した動きベクトルデータおよび差分データから対象フレーム／フィールドの画像を再生する。なお、復号画像記憶手段３６として、過去の複数の復号画像を記憶し、さらに動きベクトルに加えて、予測に用いた復号画像を指し示すインデックスを併せて符号化することも可能である。
【０００５】
図１のこのフレーム／フィールド間予測符号化は、フレーム／フィールド間予測符号化の概略を説明したが、以下に、更にフレーム予測符号化、及びフィールド予測符号化について説明する。
【０００６】
図２、及び図３は、前述のＩＳＯ／ＩＥＣ ＭＰＥＧ−２／ＭＰＥＧ−４（以下ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４）、及び２００２年１０月現在において、ＩＴＵ−ＴとＩＳＯ／ＩＥＣで共同で標準化中のＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６４／ＩＳＯ／ＩＥＣ ＭＰＥＧ−４ Ｐａｒｔ １０（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ：ＡＶＣ）のＦｉｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ Ｄｒａｆｔ（以下ＡＶＣ ＦＣＤと省略）共通に用いられている、フィールド画像を符号化する際のフォーマットの説明である。すなわち、各フレームは２枚のフィールド、すなわちＴｏｐ フィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドから構成される。図２は、輝度、色差の各画素の位置と、それらが属するフィールドを説明する図である。この図２で示したとおり、輝度第１ライン（５０ａ），輝度第３ライン（５０ｂ），輝度第５ライン（５０ｃ），輝度第７ライン（５０ｄ）・・・という、奇数番目のラインはＴｏｐフィールドに属し、輝度第２ライン（５１ａ），輝度第４ライン（５１ｂ），輝度第６ライン（５１ｃ），輝度第８ライン（５１ｄ）・・・という偶数番目のラインはＢｏｔｔｏｍフィールドに属する。色差成分も同様に、色差第１ライン（５２ａ），色差第３ライン（５２ｂ）・・・といった奇数番目のラインはＴｏｐフィールドに属し、色差第２ライン（５３ａ），色差第４ライン（５３ｂ）・・・といった偶数番目のラインはＢｏｔｔｏｍフィールドに属する。
【０００７】
このＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドは、異なる時刻の画像をあらわす。次に、ＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドの時空間的な配置について、図３を用いて説明する。
【０００８】
なお、この図３以降、本発明に関わる技術は、動きベクトルの垂直成分に関わるものであるので、水平成分の画素は図示せず、かつ、動きベクトルの水平成分は、全て、便宜上、０として説明する。また、従来の問題点、及び本発明の効果を示すため、各フィールドの輝度、色差の画素の位置の位置関係は、正しく図示している。
【０００９】
この図３において縦軸は、各フィールドの垂直成分の画素位置を表し、横軸は時間の経過を表す。なお、各画像の画素の水平成分においては、フィールドによる位置の変位はないため、この図では水平方向の画素の図示及び説明は省略している。
【００１０】
この図３で示したとおり、色差成分のピクセル位置は、輝度のフィールド内の画素位置に対して、垂直成分が１／４画素ずれている。なお、これは、Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍの両フィールドからフレームを構成した場合、図２のような画素位置の関係を満たすためである。各Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍの隣接する両フィールド間（６４ａ：６５ａ、６５ａ：６４ｂ・・）については、ＮＴＳＣフォーマットをベースにした場合では、約１／６０秒である。そして、ＴｏｐフィールドからＴｏｐフィールド（６４ａ：６４ｂ・・）又はＢｏｔｔｏｍフィールドからＢｏｔｔｏｍフィールド（６５ａ：６５ｂ・・）の時間は約１／３０秒の間隔である。
【００１１】
以下、ＭＰＥＧ−２やＡＶＣ ＣＤで採用されている、フィールド画像のフレーム予測符号化モードとフィールド予測について、説明する。図４は、フレーム予測モード時に、２枚の連続するフィールド（隣接するＴｏｐ及びＢｏｔｔｏｍのフィールド）からフレームを構成する方法を説明したものである。この図の様に、フレームは、時間的に連続する２枚のフィールド（Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍのフィールド）から再構成されたものである。
【００１２】
図５はフレーム予測モードを説明したものである。この図では、各フレーム８４ａ、８４ｂ、８４ｃ・・は、図４で説明したとおり、２枚の連続するフィールド（Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍのフィールド）から、既に再構成されたものとする。このフレーム予測モードでは、Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍの両フィールドから構成された符号化対象フレームを対象に符号化が行なわれる。そして、参照画像としても、連続する参照用に蓄積された２枚のフィールド（Ｔｏｐ及びＢｏｔｔｏｍのフィールド）から一枚の参照フレームを構成し、前符号化対象フレームの予測に用いる。そして、この２枚のフレーム画像を、図１に図示したブロック図に従って符号化する。このフレーム予測符号化モードの場合、動きベクトルの表現方法については、ゼロベクトル、即ち （０，０）は、空間的に同位置の画素を指し示す。具体的にはＦｒａｍｅ ＃２（８４ｂ）に属する輝度の画素８２に対して、動きベクトル（０，０）を指し示す動きベクトルは、Ｆｒａｍｅ＃１（８４ａ）の画素位置８１を指し示すものである。
【００１３】
次にフィールド予測符号化モードについて説明する。図６はフィールド間予測モード時の予測方法を説明する図である。フィールド予測モードでは、符号化対象は、原画として入力された一枚のＴｏｐ フィールド（９４ａ、９４ｂ・・）乃至はＢｏｔｔｏｍフィールド（９５ａ、９５ｂ・・）である。そして、参照画像としては、過去に蓄積されたＴｏｐフィールドあるいはＢｏｔｔｏｍフィールドが使用可能である。ここで、原画フィールドと参照フィールドがパリティが同じ、とは、原画像のフィールドと参照フィールドが、両方ともＴｏｐフィールド、あるいは両方ともＢｏｔｔｏｍフィールドであること、と一般に定義される。例えば、図中９０の同パリティのフィールド予測は、原画（９４ｂ）、参照（９４ａ）の両フィールドともＴｏｐフィールドである。同様に、原画フィールドと参照フィールドがパリティが異なる、とは、原画像のフィールドと参照フィールドの、一方がＴｏｐフィールド、もう片方がＢｏｔｔｏｍフィールドであること、と一般に定義される。例えば、図中９１に図示した異パリティのフィールド予測は、原画はＢｏｔｔｏｍ フィールド（９５ａ）、参照はＴｏｐフィールド（９４ａ）である。そして、この原画フィールド画像と参照フィールド画像を図１に図示したブロック図に従って符号化する。
【００１４】
ＡＶＣ ＦＣＤでは、フレーム予測符号化モード、及びフィールド予測符号化モードともに、予測画像として、複数の予測フレームあるいはフィールドにインデックスを付与し、その中で予測に用いるのに最適な予測フレームあるいは予測フィールドを用いて予測誤差を予測符号化するとともに、予測に用いたインデックスを併せて符号化することが可能となっている。なお、ベクトル同様、インデックスもＢピクチャの場合には、同一ブロックを予測する２個のベクトルに対して付加される。しかしながら、両者を区別しなくても、従来例及び本発明の説明においては一般性を失わないので、以降の説明では、ベクトル及びインデックスは、Ｐピクチャ、Ｂピクチャを区別しないこととする。
【００１５】
図７に、フレーム符号化モード時における、各マクロブロックが予測に用いる参照画像の各フレームとインデックスの関係を示したものである。この例では、参照画像として５枚（１０３ａ〜１０３ｅ）が参照用画像として利用可能である。そして、それぞれの参照画像にフレーム単位にフレームインデックスとして、図示のように、０，１，２，３，４が割当てられている。符号化対象画像１００において、符号化対照のマクロブロックとしてＭＢ１（１０２ａ）、ＭＢ２（１０２ｂ）、ＭＢ３（１０２ｃ）がある。図の例では、ＭＢ１の予測画像を生成するベクトルＭＶ１（１０１ａ）は参照画像１０３ａを用いているが、この場合、対応するフレームインデックス０が割当てられる。同様にＭＶ２（１０１ｂ）は参照フレーム１０３ｄを用いているので、対応するフレームインデックス３が割当てられ、ＭＶ３（１０１ｃ）にはフレームインデックス２が割当てられる。
【００１６】
図８に、フィールド符号化モード時における、各マクロブロックが予測に用いる参照フィールドとインデックスの関係を示したものである。この例では、符号化対照のフィールド（１１０ａ）はＴｏｐフィールドであり、かつ、参照フレームが５枚存在する場合を示している。各フレームはＴｏｐ及びＢｏｔｔｏｍの２枚のフィールドから構成されるので、フレームが５枚の場合には、そこに存在するすべてのフィールドにインデックスが割り付けられる。フィールドはフレームの倍の枚数存在するので、フィールドは１０枚（１１３ａ−１１３ｊ）となる。そして、それぞれの参照画像に存在するフィールドに対してフィールドインデックスとして、図示のように、０，１、・・・９が割り付けられている。ここでＡＶＣのＦＣＤでは、各フレーム内においては、符号化対象のフィールドと同じパリティを持つフィールドに対して小さいインデックスを割り付けることとなっている。このことより、各フレームにおいて、Ｔｏｐフィールドの方がＢｏｔｔｏｍフィールドより小さいインデックスが割り付けられている。そして、符号化対象Ｔｏｐフィールド１１０において、符号化対照のマクロブロックとしてＭＢ１（１１２ａ）、ＭＢ２（１１２ｂ）、ＭＢ３（１１２ｃ）がある。図の例では、ＭＢ１の予測画像を生成するベクトルＭＶ１（１１１ａ）は参照画像１１３ａを用いているが、この場合、対応するフィールドインデックス１が割当てられる。同様にＭＶ２（１１１ｂ）はフィールドインデックス７が割当てられ、ＭＶ３（１１１ｃ）にはフィールドインデックス２が割当てられる。
【００１７】
図１０は、ＡＶＣ ＦＣＤで規定しているフィールド予測符号化時のフレームインデックスの割り付け方法を説明する図である。ＡＶＣ ＦＣＤでは、インデックスを割り付ける参照画像バッファとして、符号化／復号化した画像をＦＩＦＯのように蓄積するｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍ用バッファと、過去の任意の符号化／複合した画像を蓄積することが可能なｌｏｎｇ ｔｅｒｍ用バッファの両者が存在する。しかし、従来例及び本発明の動作説明をするにはｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍ用バッファの説明で十分であり、以降はｌｏｎｇ ｔｅｒｍ用バッファの説明を省略する。
【００１８】
まず、蓄積された画像の状態を示す蓄積画像情報１３１について説明する。蓄積画像情報には、蓄積された各フレームの情報を保持している。各フレームにはｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒという一意の番号が割当てられている。これは、符号化／復号化の順番を表すもので、昇順で順番に割り当てるものである。すなわち、番号が大きいほど時刻的に新しい画像となる。次に、各フレームには、該当するフレームを構成するＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドのそれぞれが存在するかどうか、あるいは予測用に用いることができるかどうかという各フィールドの状態を示す属性を保持している。各フィールドの状態として、「可」と図示したものは、該当するフィールドが参照用に使用可能であることを示し、「無」とは、該当するフィールドが蓄積されていないことを示す。ＡＶＣ ＦＣＤでは、ＴｏｐあるいはＢｏｔｔｏｍの一方しか存在しない画像を”ｄａｎｇｌｉｎｇ ｆｉｅｌｄ”という呼称として、このようなフィールドの存在を許可しているので、前述の「無」という状態が存在する。また「不可」とは、該当するフィールドが蓄積画像としては存在しているが、予測として用いることを禁止していることを示す。ＭＰＥＧ−１／２／４では、Ｂフレームは予測に使用しないことが規定されているので、上記に不可にあたる。さらに、ＡＶＣ ＦＣＤでは、各符号化画像毎に、その画像を予測として用いることが可能かどうかという情報を設定することが可能である。また、フレーム用にＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１３２という属性も割当てる。これは、フレーム予測モードでは各フレーム毎に割当てられ、Ｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒと同一の数である。
【００１９】
この状態から、フレーム予測用のインデックスの導出方法を説明する。まず最初に、デフォルトとなるインデックスの初期値を導出する。先に割当てられたＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒの降順に、各蓄積されたフレームのＴｏｐフィールド及びＢｏｔｔｏｍフィールドの使用可否状態を参照し、両フィールドが共に「可」の条件を満たすフレームが見つかった場合、そのフレームに、初期値をゼロとして、昇順となるようにデフォルトのインデックス１３３を設定する。
【００２０】
そしてＡＶＣ ＦＣＤでは、必要に応じて、インデックス初期値を変更する機能を有している。この機能の動作を図９に示す。図９はＡＶＣ ＦＣＤで規定されている、デコーダ側でのフレームインデックスの変更方法を説明する図である。
【００２１】
まず、ステップ１２０では、インデックスを格納するテーブルＲｅｆ＃ｉｄｘ＃ｔａｂｌｅ［］を用意する。この値では、図１０で説明したインデックスの初期値を格納する。そして、変更するインデックスを示す変数ｉを用意し、０に初期化する。また、Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒの予測値用変数ＰＮＰを用意し、値を符号化／復号化対象のフレームのＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒに設定する。
【００２２】
次にステップ１２１では、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０というフラグを参照して、インデックスとしてインデックス初期値をそのまま用いるか、順番入れ替えを行なうフラグである。なお、ＡＶＣ ＦＣＤでは、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ１という、同様の機能を有するフラグが存在する。違いは、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０はＰピクチャ及びＢピクチャの第一番目のベクトルに対するインデックスに対するフラグであり、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ１はＢピクチャの第二番目のベクトルに対するインデックスに対してのみ作用するということである。
【００２３】
そしてステップ１２２では、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０を参照し、値が０の場合には、ステップ１２６の並べ替え処理の終了処理を行い、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｔａｂｌｅ［］をそのまま用いる。また値が１の場合には、並べ替え処理を行なうものとして、ステップ１２３に進む。
【００２４】
ステップ１２３では、Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃという値を読み出す。この値は、印でクスの順番をどのように変更するかということを指定する情報である。
【００２５】
このＲｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃが０あるいは１の場合にはステップ１２４に進む。ステップ１２４では、まず、ＡＢＳ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｎｕｓ１という値を読み出す。この値は、Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒの予測値と、実際にインデックスを割り振るフレームのＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒの値の差分の絶対値を表す。そして、式１２４に従って、実際にインデックスｉに対応するＰｉｃｔｕｒｅ ＮｕｍｂｅｒとしてＰＮＱを求める。そしてＰＮＱをリファレンスのインデックスＲｅｆ＃ｉｄｘ＃ｔａｂｌｅ［ｉ］に代入し、さらにＰＮＱを次のインデックス順番変更のための予測値とし、さらにインデックスの値をインクリメントする。
【００２６】
なお、Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃが２の場合には、ステップ１２５に進む。インデックスにＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ用バッファに蓄積されたフレームへのインデックスを割当てるが、説明は省略する。
【００２７】
なお、Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃが３の場合には、ステップ１２６にすすんで、処理を終了する。
【００２８】
図１０に戻り、図９での処理方法を踏まえ、図１０のインデックス入れ替え処理の従来例を示す。まず、この状態では、符号化／復号化対象のＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒは５であるので、ＰＮＱ＝５と設定する（図１０のステップ１２０）。次に、Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０を参照し、この値が１であるので、順番並べ替え処理を行なう。次にＲｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃを参照し、この値が０なのでステップ１２４に進む。そして、Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１なので定義に従い、ＰＮＱとして４を得る。そして、この値をインデックス０が参照するＰｉｃｔｕｒｅ ＮｕｍｂｅｒとしてＲｅｆ＃ｉｄｘ＃ｔａｂｌｅ ［０］に格納するとともに、次の予測値としてＰＮＰに設定する。以下同様に
Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０、
Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝４、
Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝１、
Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１、
Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝３
という値を読出し、図９の動作にって処理することにより、図１０のフレームインデックス１３５とＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１３２との関係を得る。
【００２９】
図１１は、ＡＶＣ ＦＣＤで規定しているフィールド予測符号化時のＴｏｐフィールドインデックスの割り付け方法を説明する図である。なお、フレームメモリの管理状態は図１０のフレームインデックス説明の場合と同一であることに注意されたい。
【００３０】
Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１４２はフィールド予測符号化時においてはフレームではなく、すべてのフィールドに割り付けられる。フィールドはフレームの倍の数だけ存在するので、Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１４２の割当て方がフレーム予測符号化時と異なる。すなわち、Ｆｒａｍｅ ＮｕｂｍｅｒをＦＮとすると、Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ ＰＮは、Ｔｏｐフィールドの場合にはＰＮ＝２×ＦＮで求め、Ｂｏｔｔｏｍフィールドの場合にはＰＮ＝２×ＦＮ＋１で求める。図１１では、与えられたＦｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒに応じて、対応するフィールドのＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒが割り付けられている。
【００３１】
そして、フレーム予測符号化時と同様に、Ｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒを昇順に参照し、各フレームにおいて、符号化対象と同一のパリティを持つフィールド、次に反対のパリティを持つフィールドの順で、フィールドインデックスを割り付けていく。そして図１１のフィールド用のデフォルトのインデックス初期値１４３を得る。
【００３２】
フィールドの場合にもフレームと同様にインデックスの並べ替えが可能である。処理については１４４、結果については１４５に示す。動作はＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ１４２がフィールドを指すという以外は、フレームの場合と同一の手順である。この従来例の場合では、
・Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝２
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝２
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝１
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝２
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝３
という一連のコマンドにより、フィールドインデックス１４５の結果を得ている。
【００３３】
ＡＶＣ ＦＣＤの別の特徴としては、画像をブロックに分割し、そのブロック単位で、フレーム予測符号化とフィールド予測符号化を切り替える符号化モードが用意されている。このモードは、ＡＶＣ ＦＣＤでは、Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ ｆｒａｍｅ ｍｏｄｅ（以下ＭＢＡＦＦモード）と呼ばれている。このモードが有効な場合、画像は、図１２のように、マクロブロックを上下２個まとめてＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ１５１という符号化単位でフレーム１５０が符号化される。
【００３４】
このＭＢＡＦＦモードでは、Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ枚に、前述のフレーム予測符号化とフィールド予測符号化を切り替えることができる。このことを図１３を用いて説明する。図中の白い画素はＴｏｐフィールド、灰色の画素はＢｏｔｔｏｍフィールドを示している。
【００３５】
左図はフレーム予測符号化モードで符号するＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ１６０、１６１を示したものである。図示したとおり、縦方向に、Ｔｏｐフィールド、Ｂｏｔｔｏｍフィールドに属する画素が交互に並んでいる。この図のように、フレーム予測符号化モードで２個のマクロブロック１６０，１６１から構成されるＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒを符号化する。
【００３６】
右図はフィールド予測符号化モードで符号化するＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒを示したものである。図示した通り、上のマクロブロック１６２はＴｏｐフィールドのみから構成される画素を、下のマクロブロック１６３はＢｏｔｔｏｍフィールドのみから構成される画素を符号化する。
【００３７】
【非特許文献】
Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ｏｆ Ｊｏｉｎｔ Ｖｉｄｅｏ Ｔｅａｍ（ＪＶＴ） ｏｆ ＩＳＯ／ＩＥＣ ａｎｄ ＩＴＵ−Ｔ ＶＣＥＧ
Ｄｏｃｕｍｅｔ Ｎａｍｅ： Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ＪＶＴ−Ｄ１５７ｄ１
Ｔｉｔｌｅ： Ｊｏｉｎｔ Ｆｉｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｅｅ Ｄｒａｆｔ（ＪＦＣＤ） ｏｆ Ｊｏｉｎｔ Ｖｉｄｅｏ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ． Ｈ．２６４ ｜ ＩＳＯ／ＩＥＣ １１４９６−１０ ＡＶＣ）
・６．１ Ｐｉｃｔｕｒｅ ｆｏｒｍａｔｓ ・・ｐａｇｅ ７
・６．２ Ｓｐａｔｉａｌ ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｉｃｔｕｒｅ ｉｎｔｏ ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋｓ ・・ｐａｇｅ ９
・８．４．１．４ Ｃｈｒｏｍａ ｖｅｃｔｏｒｓ ・・ｐａｇｅ ６３
・８．４．２．３ Ｃｈｒｏｍａ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ・・ｐａｇｅ ６５
Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ： ２００２／０８／０８
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＢＡＦＦが用いられている場合に、フレームインデックスとフィールドの両方を定義する必要がある。しかしながら、現状のＡＶＣ ＦＣＤ（２００２年１１月時点）では、インデックス割付に、以下の問題が生じる。
【００３９】
まず、ＭＢＡＦＦを用いる場合には、インデックスとして、フレーム予測符号化を行なうＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ用のフレームインデックス、およびフィールド予測符号化を行なうＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ用のＴｏｐフィールドＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ用のＴｏｐフィールドインデックス、およびＢｏｔｔｏｍフィールドＭａｃｒｏｂｌｏｃｋ用のＢｏｔｔｏｍフィールドインデックスの３種類を生成する必要がある。
【００４０】
ここで、ＭＢＡＦＦが用いられている場合のインデックスの順番を入れ替える操作については、ＡＶＣ ＦＣＤについては、以下の点で問題がある。
【００４１】
現状のＡＶＣ ＦＣＤでは、インデックス順番並べ替えのパラメータとして、一種類しか用意されていない。しかしながら、ＭＢＡＦＦの場合、管理すべきインデックスとして、フレームインデックス、Ｔｏｐフィールドインデックス、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスの３種類ある。このことから、共有のインデックス順番並べ替えパラメータから、フレームインデックス、Ｔｏｐフィールドインデックス、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスを提供する手段を実現しなければならない。現在の定義どおり、フレーム、ｔｏｐフィールド、ｂｏｔｔｏｍフィールドの各インデックスに、ただ一種類与えられた、インデックス順番並べ替えのパラメータをそれぞれ独立に作用させた場合、特にｄａｎｇｌｉｎｇフィールド等が存在する場合にインデックス順番入れ替えが破綻することがあった。
【００４２】
例えば、図１０の例で示したインデックス順番並べ替えのパラメータをフィールドインデックスに作用させた場合、動作が破綻することを図１４に示す。すなわち、図１４のフレームメモリの蓄積画像状態１７１は、図１０の蓄積画像状態１３１と同一である。この場合に図１０のインデックス順番並べ替えのパラメータ１３４と同一のパラメータ１７４をデフォルトのフィールドインデックス１７３に作用させる。すなわち、以下のパラメータを作用させる。
・Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝４
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝１
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝３
その結果が図１４のフィールドインデックス１７５である。ここで問題となるのはフィールドのＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ７にインデックス２番が割当てられることである。Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ７番はメモリ上に存在しないため、インデックスを割り振るのは適当でない。
【００４３】
また、別の問題点としては、ＡＶＣ ＦＣＤでは、各フレームの参照画像に適当な係数を乗じた値を予測に用いるＷｅｉｇｈｔｅｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎという機能が定義されている。このＷｅｉｇｈｔｅｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎにおいては、参照画像に乗じる係数はフレームに対して用意されている。このことから、ＭＢＡＦＦの場合には、フレームインデックス／フィールドインデックスから共通のパラメータにアクセスできるよう、インデックスを変換する機構を設ける必要がある。
【００４４】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、上記の問題を解決するものである。
【００４５】
本発明においては、フィールド画像を符号化する動画像符号化方法において、図１５に構成を示したとおり、連続するＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドの２枚のフィールド画像から構成されるフレーム参照画像、あるいはＴｏｐフィールドかＢｏｔｔｏｍフィールドのいずれか一枚から構成されるフィールド参照画像を複数蓄積する参照画像蓄積手段１８１と、前記参照画像蓄積手段に蓄積された参照画像の情報を表す蓄積画像情報を参照して、蓄積された参照画像にマスターインデックスを割当てるマスターインデックス割当て手段１８２と、前記マスターインデックス割当て手段により割当てられたマスターインデックスと、前記蓄積画像情報を参照して、フレーム予測のインデックスであるフレームインデックスを参照画像蓄積手段に蓄積されたフレーム参照画像に割当てるフレームインデックス割当て手段１８３と、前記マスターインデックス割当て手段により割当てられたマスターインデックスと、前記蓄積画像情報を参照して、ｔｏｐフィールド予測用のｔｏｐフィールドインデックスと、ｂｏｔｔｏｍフィールド予測用のｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスとを参照画像蓄積手段に蓄積されたフィールド参照画像に割当てるフィールドインデックス割当て手段１８４とを有し、符号化に用いるフレームあるいはフィールドを前記フレームインデックス乃至はｔｏｐフィールドインデックス乃至はｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスを用いて特定し符号化する。（請求項１）。
【００４６】
マスターインデックス割当て手段は、図１６に示した通り、蓄積画像情報から、マスターインデックスの初期値を生成するマスターインデックス初期値生成手段１９０と、マスターインデックス変更要求情報が存在した場合に、それに応じてマスターインデックスの初期値を変更するマスターインデックス変更手段１９１から構成される．マスターインデックス変更要求情報が存在しない場合にはマスターインデックスの初期値を出力し、マスターインデックス変更要求情報が存在した場合には、マスターインデックス変更手段で変更されたマスターインデックスを出力する。（請求項２）。
【００４７】
蓄積画像情報は、蓄積されたフレームの番号とｔｏｐフィールドが使用可かどうかを示す状態と、ｂｏｔｔｏｍフィールドが使用可かどうかを示す状態から構成される。（請求項３）。
【００４８】
フレームインデックス割当て手段は、マスターインデックスが割当てられた各参照画像の蓄積画像状態をマスターインデックスが昇順となるよう参照し、トップフィールドとボトムフィールドの両方とも使用可の場合のみ、その参照画像にフレームインデックスを昇順に割当てる（請求項４）。
【００４９】
フィールドインデックス割当て手段は、マスターインデックスが割当てられた各参照画像の蓄積画像状態を、マスターインデックスが昇順となるように参照し、トップフィールドとボトムフィールドの両方が使用可の場合には、トップフィールドインデックスに対してはトップフィールド、ボトムフィールドの順番に、ボトムフィールドインデックスに対しては、ボトムフィールド、トップフィールドの順番に、それぞれ昇順でインデックスを割当て、トップフィールドあるいはボトムフィールドの一方しか使用可で無い場合には、トップフィールドインデックス及びボトムフィールドインデックスとも同一のインデックスを昇順に割当てる（請求項５）。
【００５０】
また図１７に示したとおり、フレームインデックスから、そのフレームインデックスが指し示すフレームが属する参照画像のマスターインデックスを求めるフレームインデックス用マスターインデックス取得手段２００を備え，さらにトップフィールドインデックス、あるいはボトムフィールドインデックスから、その各インデックスが指し示すフィールドが属する参照画像のマスターインデックスを求めるフィールドインデックス用マスターインデックス取得手段２０１をさらに有する。（請求項６）（請求項７）。
【００５１】
本発明の動画像復号化方法（請求項８乃至請求項１４）は、上記構成の動画像符号化方法によって符号化された情報を復号化する。本発明の動画像復号化装置の構成および動作は、基本的に、上記動画像符号化方法と同じである。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１５乃部図１８を参照して、本発明によるＭＢＡＦＦ時のフレームインデックス、ｔｏｐフィールドインデックス、ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスの割り付け方法の実施例を示す。
【００５３】
まず、図１５の参照画像蓄積手段１８１に蓄積された参照画像の画像蓄積情報（図１８の画像蓄積情報２１１）を用いてマスターインデックス割り当て手段１８２での、マスターインデックスの生成方法の実施例について説明する。これは、図１８のデフォルトのマスターインデックス２１４をマスターインデックス入れ替え処理２１５を施す事でマスターインデックス２１６を生成する処理がマスターインデックス割り当て手段１８２での処理に相当する。
【００５４】
まず、上記の画像蓄積情報（図１８の２１１）がマスターインデックス割り当て手段１８２に入力される。マスターインデックス割り当て手段１８２では、画像蓄積情報（２１１）がマスターインデックス初期値生成手段１９０に入力される。このマスタインデックス生成手段１９０の出力は図１８のデフォルトのマスターインデックス２１４となる。マスターインデックス初期値生成手段１９０では、フレーム用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒを降順に参照していく。そして、Ｔｏｐフィールド、あるいはＢｏｔｔｏｍフィールドの一方が「可」の状態のフレームの場合、そのフレームが持つフレーム用にフィールドインデックスを割当てていく。そして、２１４に示したようにマスターインデックスと蓄積されたフレームのフレーム用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ２１２が関連付けられる。
【００５５】
次に、マスタインデックス変更手段１９１では、マスターインデックスの変更要求情報を用いて、デフォルトのマスタインデックス２１４を変更する。本実施例の場合、マスタインデックス変更要求情報は、ステップ２１５において、以下のパラメータに基づいて行なわれる。
・Ｒｅｆ＃ｉｄｘ＃ｒｅｏｒｄｅｉｎｇ＃ｆｌａｇ＃ｌ０＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝０
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝４
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝１
・Ａｂｓ＃ｄｉｆｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍ＃ｍｉｎｕｓ１＝１
・Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ＝３
作用の方法については、図９の従来例で示した通りである。そしてその処理の結果、図１８のマスターインデックス２１６を取得する。
【００５６】
次にフレームインデックス割当て手段１８３では、画像蓄積情報（図１８の２１１）とマスターインデックス２１６からフレームインデックス２１７を生成する。フレームインデックス２１７は、マスターインデックスを昇順に参照したフレームの画像蓄積情報２１１を順番に参照し、Ｔｏｐフィールド及びＢｏｔｔｏｍフィールドの両方とも「可」の場合のみ、そのフレームにインデックスを昇順に割当てていく。このフレームインデックスの初期値は０である。その結果、フレームインデックス２１７を得る。
【００５７】
最後にフィールドインデックス割当て手段１８４では、画像蓄積情報２１１とマスターインデックス２１６からＴｏｐフィールドインデックス２１８とＢｏｔｔｏｍフィールドインデック２１９を生成する。
【００５８】
まず、Ｔｏｐフィールドインデックス２１８は、まず、マスターインデックス２１６が昇順となるフレーム順番で、画像蓄積情報２１１を参照する。そして各フレームにおいては、Ｔｏｐフィールド、及びＢｏｔｔｏｍフィールドの順番にフィールドの状態を参照し、それぞれのフィールドが「可」の状態のときには、そのフィールドにＴｏｐフィールドインデックスを昇順に割当てていく。その結果、Ｔｏｐフィールドインデックス２１８を得る。
【００５９】
次に、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９は、まず、マスターインデックス２１６が昇順となるフレーム順番で、画像蓄積情報２１１を参照する。そして各フレームにおいては、Ｂｏｔｔｏｍフィールド、及びＴｏｐフィールドの順番にフィールドの状態を参照し、それぞれのフィールドが「可」の状態のときには、そのフィールドにＢｏｔｔｏｍフィールドインデックスを昇順に割当てていく。その結果、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９を得る。
【００６０】
このようにして割当てたフレームインデックス２１７、Ｔｏｐフィールドインデックス２１８、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９については、参照画像として使用するフレームあるいはフィールドのみに効率的にインデックスが割当てられている。よって、図１４で説明したように、従来問題となった、使用不可のフィールド等にフィールド用のインデックスが割当てられることがなくなる。その結果、用意すべきシンボル数が削減できるので、情報量の削減が実現される。
【００６１】
図１７乃至図２０はフレームインデックス用マスターインデックス取得手段２００及びフィールドインデックス用マスターインデックス取得手段２０１の実施例である。まず、フレームインデックス用マスターインデックス取得手段２００では、図１５乃至図１８の処理で得られたフレームインデックス２１７から図１８のマスターインデックス２１６を求める手段を図示している。図１７及び図１９において、フレームインデックス入力２１７が与えられた場合には、対応するマスターインデックス２１６を選択し、出力する。例えば、フレームインデックスとして１が入力された場合には、マスターインデックスとして１を出力する。
【００６２】
また、フィールドインデックス用マスターインデックス取得手段２０１では、、図１５乃至図１８の処理で得られたＴｏｐフィールドインデックス２１８、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９から図１８のマスターインデックス２１６を求める手段を図示している。図１７及び図２０において、Ｔｏｐフィールドインデックス入力２１８、あるいはＢｏｔｔｏｍフィールドインデックス２１９が与えられた場合には、対応するマスターインデックス２１６を選択し、出力する。ここで、同一フレーム内では、ＴｏｐフィールドインデックスとＢｏｔｔｏｍフィールドインデックスは、フィールドが２枚とも使用可の場合には、入れ替えた状態となっており、一枚のフィールドしか使えない場合には、両者の値は同一となっていることから、フレームインデックス用マスターインデックス取得手段はＴｏｐフィールド用とＢｏｔｔｏｍフィールド用を区別する必要が無い。具体的な作用としては、Ｔｏｐフィールドインデックスとして３が入力された場合には、マスターインデックスとして１を出力する。
【００６３】
そして図１９、図２０の場合とも、算出されたマスターインデックスから、そのマスターインデックスが対応するＰｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ２１２に関連付けられた情報を参照することができ、この結果、フレームインデックス、Ｔｏｐフィールドインデックス、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスから、対応するフレーム／フィールドが属する画像の情報を参照することが可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、ブロック単位でフレーム予測符号化とフィールド予測符号化を切り替え可能でかつ複数の予測用の参照画像が使用可能な動画像符号化方法において、参照画像を指し示すインデックスの割り付けを効率よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フレーム間予測符号可装置のブロック図
【図２】輝度、色差の各画素の位置と、それらが属するフィールドを説明する図
【図３】フィールド画像における輝度、色差の各画素の垂直方向の字空間位置を説明する図
【図４】フレーム符号化モード時にフィールドとフレームの関係を説明する図
【図５】フレーム間予測符号化モード時の予測方法を説明する図
【図６】フィールド間予測モード時の予測方法を説明する図
【図７】フレーム予測符号化モード時の参照画像とフレームインデックスの関係を説明する図
【図８】フィールド予測符号化モード時の参照画像とフレームインデックスの関係を説明する図
【図９】ＡＶＣ ＦＣＤで規定されているフレームインデックスの変更方法を説明する図
【図１０】ＡＶＣ ＦＣＤで規定しているフレーム予測符号化時のフレームインデックスの割り付け方法を説明する図
【図１１】ＡＶＣ ＦＣＤで規定しているフィールド予測符号化時のＴｏｐフィールドインデックスの割り付け方法を説明する図
【図１２】Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｒａｍｅ Ｆｉｅｌｄ符号化有効時の符号化単位と Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒを説明する図
【図１３】Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒの符号化モードによる各Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋの画素構成を説明する図
【図１４】従来例の問題点を示す図
【図１５】本発明の構成を示す図
【図１６】本発明におけるマスターインデックス割当て手段を説明する図
【図１７】本発明におけるフレームインデックス用マスターインデックス取得手段とフィールドインデックス用マスターインデックス取得手段を説明する図
【図１８】本発明によるフレームインデックス・Ｔｏｐフィールドインデックス、Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスの割当方法の実施例を説明する図
【図１９】フレームインデックス用マスターインデックス取得手段の実施例を説明する図
【図２０】フィールドインデックス用マスターインデックス取得手段の実施例を説明する図
【符号の説明】
３１ 直交変換手段
３２ 量子化手段
３３ 逆量子化手段
３４ 逆直交変換手段
３５ 復号画像生成手段
３６ 復号画像記憶手段
３７ 動きベクトル計算手段
３８ 予測画像生成手段
３９ 予測誤差信号生成手段
４０ 係数エントロピー符号化手段
４１ 動きベクトルエントロピー符号化手段
４２ 多重化手段
５０ａ−５０ｄ Ｔｏｐ Ｆｉｅｌｄ輝度第１，３，５，７ライン
５１ａ−５１ｄ Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｉｅｌｄ輝度第２，４，６，８ライン
５２ａ−５２ｂ Ｔｏｐ Ｆｉｅｌｄ色差第１，３ライン
５３ａ−５３ｂ Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｉｅｌｄ色差第２，４ライン
６４ａ−６４ｃ Ｔｏｐ Ｆｉｅｌｄ
６５ａ−６５ｃ Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｉｅｌｄ
８１ Ｆｒａｍｅ＃１輝度成分
８２ Ｆｒａｍｅ＃２輝度成分
８４ａ−８４ｃ Ｆｒａｍｅ＃１〜＃３
９０ 同パリティフィールド間予測
９１ 異パリティフィールド間予測
９４ａ−９４ｂ Ｔｏｐ Ｆｉｅｌｄ
９５ａ−９５ｂ Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｉｅｌｄ
１００ 符号化対象画像
１０１ａ−１０１ｃ 符号化対象のマクロブロックの動きベクトル
１０２ａ−１０２ｃ 符号化対象のマクロブロック
１０３ａ−１０３ｅ 蓄積された参照画像
１１０ａ−１１０ｂ 符号化対象画像のＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールド
１１１ａ−１１１ｃ 符号化対象のマクロブロックの動きベクトル
１１２ａ−１１２ｃ 符号化対象のマクロブロック
１１３ａ−１１３ｅ 蓄積された参照画像
１２０ 初期化ステップ
１２１ Ｒｅｆ＃Ｉｄｅｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ取得ステップ
１２２ Ｒｅｆ＃Ｉｄｅｘ＃ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ＃ｆｌａｇ判定
１２３ Ｒｅｍａｐｐｉｎｇ＃ｏｆ＃ｐｉｃ＃ｎｕｍｓ＃ｉｄｃ取得ステップ
１２４ Ｓｈｏｒｔ Ｔｅｒｍ バッファ用入れ替ええステップ
１２５ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ バッファ用入れ替えステップ
１２６ 終了ステップ
１３１ 蓄積画像情報
１３２ フレーム用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ
１３３ デフォルトのフレームインデックス
１３４ インデックス入れ替え処理
１４５ フレームインデックス
１４１ 蓄積画像情報
１４２ フィールド用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ
１４３ デフォルトのＴｏｐフィールドインデックス
１４４ インデックス入れ替え処理
１４５ Ｔｏｐフィールドインデックス
１５０ 符号化フレーム
１５１ Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ Ｐａｉｒ
１６０ フレーム予測モード時の第一のマクロブロック
１６１ フレーム予測モード時の第ニのマクロブロック
１６２ フィールド予測モード時の第一のマクロブロック
１６３ フィールド予測モード時の第ニのマクロブロック
１７１ 蓄積画像情報
１７２ フィールド用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ
１７３ デフォルトのＴｏｐフィールドインデックス
１７４ インデックス入れ替え処理
１７５ Ｔｏｐフィールドインデックス
１８０ 復号されたフィールド／フレーム
１８１ 参照画像蓄積手段
１８２ マスターインデックス割当て手段
１８３ フレームインデックス割当て手段
１８４ フィールドインデックス割当て手段
１９０ マスターインデックス初期値生成手段
１９１ マスターインデックス変更手段
２００ フレームインデックス用マスターインデックス取得手段
２０１ フィールドインデックス用マスターインデックス取得手段
２１１ 蓄積画像情報
２１２ フィールド用Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ
２１３ フレーム用Ｐｉｃｔｕｒｅ ｎｕｍｂｅｒ
２１４ デフォルトのマスターインデックス
２１５ マスターインデックス入れ替え処理
２１６ マスターインデックス（２１６）
２１７ フレームインデックス
２１８ Ｔｏｐフィールドインデックス
２１９ Ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックス
Claims (14)
- フィールド画像を符号化する動画像符号化方法において、
連続するＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドの２枚から構成されるフレーム参照画像、あるいはＴｏｐフィールドかＢｏｔｔｏｍフィールドのいずれか一枚から構成されるフィールド参照画像を複数蓄積する参照画像蓄積手段と、
前記参照画像蓄積手段に蓄積された画像の情報を表す蓄積画像情報を参照して、蓄積された参照画像にマスターインデックスを割当てるマスターインデックス割当て手段と、
前記マスターインデックス割当て手段により割当てられたマスターインデックスと、前記蓄積画像情報を参照して、フレーム予測のインデックスであるフレームインデックスを参照画像蓄積手段に蓄積されたフレーム参照画像に割当てるフレームインデックス割当て手段と、
前記マスターインデックス割当て手段により割当てられたマスターインデックスと、前記蓄積画像情報を参照して、ｔｏｐフィールド予測用のｔｏｐフィールドインデックスと、ｂｏｔｔｏｍフィールド予測用のｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスとを参照画像蓄積手段に蓄積されたフィールド参照画像に割当てるフィールドインデックス割当て手段とを有し、
符号化に用いるフレーム参照画像あるいはフィールド参照画像を前記フレームインデックス乃至はｔｏｐフィールドインデックス乃至はｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスを用いて特定し符号化することを特徴とする動画像符号化方法。 - 前記マスターインデックス割当て手段は、
参照画像の蓄積状態から、マスターインデックスの初期値を生成するマスターインデックス初期値生成手段と、
マスターインデックス変更要求情報が存在した場合に、それに応じてマスターインデックスの初期値を変更するマスターインデックス変更手段から構成され、
マスターインデックス変更要求情報が存在しない場合にはマスターインデックスの初期値を出力し、マスターインデックス変更要求情報が存在した場合には、マスターインデックス変更手段で変更されたマスターインデックスを出力することを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化方法。 - 前記蓄積画像情報は、蓄積された複数のフレームの番号とｔｏｐフィールドが使用可かどうかを示す状態と、ｂｏｔｔｏｍフィールドが使用可かどうかを示す状態から構成されることを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化方法。
- 前記フレームインデックス割当て手段は、前記マスターインデックス割当て手段によりマスターインデックスが割当てられた各参照画像の前記蓄積画像状態をマスターインデックスが昇順となるよう参照し、ｔｏｐフィールドとｂｏｔｔｏｍフィールドの両方とも使用可の場合のみ、その参照画像にフレームインデックスを昇順に割当てることを特徴とする請求項３に記載の動画像符号化方法。
- 前記フィールドインデックス割当て手段は、前記マスターインデックス割当て手段によりマスターインデックスが割当てられた各参照画像の前記蓄積画像状態を、マスターインデックスが昇順となるように参照し、ｔｏｐフィールドとｂｏｔｔｏｍフィールドの両方が使用可の場合には、ｔｏｐフィールドインデックスに対してはｔｏｐフィールド、ｂｏｔｔｏｍフィールドの順番に、ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスに対しては、ｂｏｔｔｏｍフィールド、ｔｏｐフィールドの順番に、それぞれ昇順でインデックスを割当て、ｔｏｐフィールドあるいはｂｏｔｔｏｍフィールドの一方しか使用可で無い場合には、ｔｏｐフィールドインデックス及びｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスとも同一のインデックスを昇順に割当てることを特徴とする請求項３に記載の動画像符号化方法。
- フレームインデックスから、そのフレームインデックスが指し示すフレームが属する参照画像のマスターインデックスを求めるフレームインデックス用マスターインデックス取得手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化方法。
- ｔｏｐフィールドインデックス、あるいはｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスから、その各インデックスが指し示すフィールドが属する参照画像のマスターインデックスを求めるフィールドインデックス用マスターインデックス取得手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化方法。
- フィールド画像を符号化する動画像復号方法において、
連続するＴｏｐフィールドとＢｏｔｔｏｍフィールドの２枚のフィールド参照画像、あるいはＴｏｐフィールドかＢｏｔｔｏｍフィールドのいずれか一枚から構成される参照画像を複数蓄積する参照画像蓄積手段と、
前記参照画像蓄積手段に蓄積された参照画像の情報を表す蓄積画像情報を参照して、蓄積された参照画像にマスターインデックスを割当てるマスターインデックス割当て手段と、
前記マスターインデックス割当て手段により割当てられたマスターインデックスと、前記蓄積画像情報を参照して、フレーム予測のインデックスであるフレームインデックスを参照画像蓄積手段に蓄積されたフレームに割当てるフレームインデックス割当て手段と、
前記マスターインデックス割当て手段により割当てられたマスターインデックスと、前記蓄積画像情報を参照して、ｔｏｐフィールド予測用のｔｏｐフィールドインデックスと、ｂｏｔｔｏｍフィールド予測用のｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスとを参照画像蓄積手段に蓄積されたフィールド参照画像に割当てるフィールドインデックス割当て手段とを有し、
復号されたフレームインデックス乃至はｔｏｐフィールドインデックス乃至はｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスを用いて、復号に用いるフレームあるいはフィールドを特定し復号することを特徴とする動画像復号方法。 - 前記マスターインデックス割当て手段は、
参照画像の蓄積状態から、マスターインデックスの初期値を生成するマスターインデックス初期値生成手段と、
マスターインデックス変更要求情報が存在した場合に、それに応じてマスターインデックスの初期値を変更するマスターインデックス変更手段から構成され、
マスターインデックス変更要求情報が存在しない場合にはマスターインデックスの初期値を出力し、マスターインデックス変更要求情報が存在した場合には、マスターインデックス変更手段で変更されたマスターインデックスを出力することを特徴とする請求項８に記載の動画像復号方法。 - 前記蓄積画像情は、蓄積されたフレームの番号とｔｏｐフィールドが使用可かどうかを示す状態と、ｂｏｔｔｏｍフィールドが使用可かどうかを示す状態から構成されることを特徴とする請求項８に記載の動画像復号方法。
- 前記フレームインデックス割当て手段は、前記マスターインデックス割当て手段によりマスターインデックスが割当てられた各参照画像の前記蓄積画像状態をマスターインデックスが昇順となるよう参照し、ｔｏｐフィールドとｂｏｔｔｏｍフィールドの両方とも使用可の場合のみ、その参照画像にフレームインデックスを昇順に割当てることを特徴とする請求項１０に記載の動画像復号方法。
- 前記フィールドインデックス割当て手段は、前記マスターインデックス割当て手段によりマスターインデックスが割当てられた各参照画像の前記蓄積画像状態を、マスターインデックスが昇順となるように参照し、ｔｏｐフィールドとｂｏｔｔｏｍフィールドの両方が使用可の場合には、ｔｏｐフィールドインデックスに対してはｔｏｐフィールド、ｂｏｔｔｏｍフィールドの順番に、ｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスに対しては、ｂｏｔｔｏｍフィールド、ｔｏｐフィールドの順番に、それぞれ昇順でインデックスを割当て、ｔｏｐフィールドあるいはｂｏｔｔｏｍフィールドの一方しか使用可で無い場合には、ｔｏｐフィールドインデックス及びｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスとも同一のインデックスを昇順に割当てることを特徴とする請求項１０に記載の動画像復号方法。
- フレームインデックスから、そのフレームインデックスが指し示すフレームが属する参照画像のマスターインデックスを求めるフレームインデックス用マスターインデックス取得手段をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の動画像復号方法。
- ｔｏｐフィールドインデックス、あるいはｂｏｔｔｏｍフィールドインデックスから、その各インデックスが指し示すフィールドが属する参照画像のマスターインデックスを求めるフィールドインデックス用マスターインデックス取得手段をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の動画像復号方法。
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