JP2010193509A - 復号化システムおよび復号化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】直交変換適用後のブロック中に含まれる０以外の係数の個数を、対象画像の性質によらず常に高い効率で符号化を行うことを可能とする。
【解決手段】符号化画像データと、符号化音声データとが多重化された多重化データが記録された記録媒体と、多重化データを復号する復号化装置とから構成される復号化システムであって、復号化装置は、復号化対象ブロックの周辺に位置する復号化済ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数に基づいて、復号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値を導出する導出手段と、導出された非ゼロ係数の個数の予測値に基づいて、復号化用の可変長符号テーブルを選択する選択手段と、選択された可変長符号テーブルを用いて、前記復号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数が符号化されている符号列に対して可変長復号化を行う可変長復号化手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像をディジタル符号化して伝送または蓄積するための画像復号化方法および画像復号化装置に関するものである。
一般に動画像の符号化では、画面をある一定サイズのブロックに分割し、そのブロックごとに画面内予測および画面間予測を行う。その結果得られた予測残差信号に対して、分割の最小単位のブロック（例えば４×４画素）ごとに例えば離散コサイン変換等の直交変換を適用し、その結果得られた空間周波数成分を示す係数をラン・レベル符号化に基づいた可変長符号化によって符号化を行う。
前記可変長符号化では、直交変換を適用したブロックの持つ係数の値（レベル）、および０の係数が連続する個数（ラン）に対して可変長符号の割り当てを行う。このとき上記値と可変長符号とを対応付けるテーブルをＶＬＣテーブルと呼ぶ。従来の方法では、前記ＶＬＣテーブルとして画面内予測符号化用および画面間予測符号化用それぞれに１つずつのテーブルしか用意されていなかった（例えば、非特許文献１参照）。
ISO/IEC 14496-2:1999(E) Information technology -- coding of audio-visual objects Part 2: Visual (1999-12-01) P.119 7.4.1 Variable length decoding
上記従来の技術で説明した可変長符号化方法では、前記ＶＬＣテーブルとして画面内予測符号化用および画面間予測符号化用それぞれに１つずつのテーブルしか用意されていなかったため、符号化対象の画像の性質によって符号化効率が大きく異なるという問題点があった。
前記問題点を解決するために、複数のテーブルを用意し直交変換を適用したブロックに含まれる０以外の係数の個数によって前記複数のテーブルを切り替えて参照するという方法が考えられる。これを実現するために、前記０以外の係数の個数に対しても可変長符号化を適用して符号化を行う必要があるが、その符号化方法についてはまだ確立されていない。さらに、対応する復号化方法についてもまだ確立されていない。
本発明は上記の問題点を解決するものであり、直交変換を適用したブロック中に含まれる０以外の係数の個数を、対象画像の性質によらず常に高い効率で符号化を行うことを可能とする画像復号化方法および画像復号化装置を提案することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る画像符号化方法は、画像をブロック毎に空間周波数成分を示す係数に変換して符号化する画像符号化方法であって、符号化対象ブロックの周辺に位置する符号化済ブロック中に含まれる係数の値が０以外の係数である非ゼロ係数の個数に基づいて、前記符号化対象ブロック中に含まれる前記非ゼロ係数の個数の予測値を導出する導出ステップと、前記導出ステップにより導出された前記予測値に基づいて可変長符号テーブルを選択する選択ステップと、前記選択ステップにより選択された前記可変長符号テーブルを用いて、前記符号化対象ブロック中に含まれる前記非ゼロ係数の個数に対して可変長符号化を行う可変長符号化ステップとを含むことを特徴とする。
また、本発明に係る画像符号化方法は、画像をブロック毎に空間周波数成分を示す係数に変換して符号化する画像符号化方法であって、符号化対象ブロックの周辺に位置する符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数に基づいて、前記符号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の予測値を算出する予測ステップと、前記予測ステップにより算出された前記予測値に基づいて可変長符号化用のテーブルを選択するテーブル選択ステップと、前記テーブル選択ステップにより選択された前記可変長符号化用のテーブルを参照して、前記符号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数に対して可変長符号化を行う可変長符号化ステップとを含むことを特徴とする。
これによって、符号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を符号化する際に、最適な可変長符号化用のテーブルを参照することができるので、符号化効率の向上を図ることができる。
また、前記予測ステップでは、前記符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の平均値を用いて前記予測値を算出することを特徴とする。
また、前記可変長符号化用のテーブルは、少なくとも一つ以上のＶＬＣテーブルを有し、前記テーブル選択ステップでは、前記予測値に基づいて前記ＶＬＣテーブルを選択し、前記可変長符号化ステップでは、前記テーブル選択ステップにより選択された前記ＶＬＣテーブルを参照して、前記符号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を可変長符号に変換することを特徴とする。
また、前記可変長符号化用のテーブルは、それぞれ少なくとも一つ以上のコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを有し、前記テーブル選択ステップでは、前記予測値に基づいて前記コードテーブルおよび前記ＶＬＣテーブルを選択し、前記可変長符号化ステップでは、前記テーブル選択ステップにより選択された前記コードテーブルを参照して、前記符号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数をコード番号に変換し、前記テーブル選択ステップにより選択された前記ＶＬＣテーブルを参照して、前記コード番号を可変長符号に変換することを特徴とする。
また、前記画像符号化方法は、符号化されていないブロックに隣接する符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を、少なくとも前記符号化されていないブロックが符号化されるまで記憶する記憶ステップを含むことを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの上および左に位置する前記符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数に基づいて、前記符号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の予測値を算出することを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの上および左の位置に符号化済のブロックがないとき、前記予測値を０とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの上および左の位置に前記符号化済ブロックがあるとき、前記符号化対象ブロックの上および左の位置にある前記符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の平均値を前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの上の位置に符号化済のブロックがなく、前記符号化対象ブロックの左の位置に前記符号化済ブロックがあるとき、前記符号化対象ブロックの左の位置にある前記符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を用いて前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの左の位置に符号化済のブロックがなく、前記符号化対象ブロックの上の位置に前記符号化済ブロックがあるとき、前記符号化対象ブロックの上の位置にある前記符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を用いて前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの上境界および左境界が前記画像の単位であるピクチャの境界または前記ピクチャを複数の領域に分割したスライスの境界であるとき、前記予測値を０とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの上境界および左境界が前記画像の単位であるピクチャの境界または前記ピクチャを複数の領域に分割したスライスの境界でないとき、前記符号化対象ブロックの上および左の位置にある前記符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の平均値を前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの上境界が前記画像の単位であるピクチャの境界または前記ピクチャを複数の領域に分割したスライスの境界であり、ブロックの左境界がピクチャの境界またはスライスの境界でないとき、前記符号化対象ブロックの左の位置にある前記符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を用いて前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記符号化対象ブロックの左境界が前記画像の単位であるピクチャの境界または前記ピクチャを複数の領域に分割したスライスの境界であり、ブロックの上境界がピクチャの境界またはスライスの境界でないとき、前記符号化対象ブロックの上の位置にある前記符号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を用いて前記予測値とすることを特徴とする。
また、本発明に係る画像復号化方法は、ブロック毎に空間周波数成分を示す係数に変換して符号化された画像を復号化する画像復号化方法であって、復号化対象ブロックの周辺に位置する復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数に基づいて、前記復号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の予測値を算出する予測ステップと、前記予測ステップにより算出された前記予測値に基づいて可変長復号化用のテーブルを選択するテーブル選択ステップと、前記テーブル選択ステップにより選択された前記可変長復号化用のテーブルを参照して、前記復号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数が符号化されている符号列に対して可変長復号化を行う可変長復号化ステップとを含むことを特徴とする。
これによって、ブロック中に含まれる０以外の係数の個数が、最適な可変長符号化用のテーブルを参照して符号化されている符号列を正しく復号化することができる。
また、前記予測ステップでは、前記復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の平均値を用いて予測値を算出することを特徴とする。
また、前記可変長復号化用のテーブルは、少なくとも一つ以上のＶＬＣテーブルを有し、前記テーブル選択ステップでは、前記予測値に基づいて前記ＶＬＣテーブルを選択し、前記可変長復号化ステップでは、前記テーブル選択ステップにより選択された前記ＶＬＣテーブルを参照して、前記復号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の可変長符号を前記係数の個数に変換することを特徴とする。
また、前記可変長復号化用のテーブルは、それぞれ少なくとも一つ以上のコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを有し、前記テーブル選択ステップでは、前記予測値に基づいて前記コードテーブルおよび前記ＶＬＣテーブルを選択し、前記可変長復号化ステップでは、前記テーブル選択ステップにより選択された前記ＶＬＣテーブルを参照して、前記復号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の可変長符号をコード番号に変換し、前記テーブル選択ステップにより選択された前記コードテーブルを参照して、前記コード番号を前記係数の個数に変換することを特徴とする。
また、前記画像復号化方法は、復号化されていないブロックに隣接する復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を、少なくとも前記復号化されていないブロックが復号化されるまで記憶する記憶ステップを含むことを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの上および左に位置する前記復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数に基づいて、前記復号化対象ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の予測値を算出することを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの上および左の位置に復号化済のブロックがないとき、前記予測値を０とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの上および左の位置に前記復号化済ブロックがあるとき、前記復号化対象ブロックの上および左の位置にある前記復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の平均値を前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの上の位置に復号化済のブロックがなく、前記復号化対象ブロックの左の位置に前記復号化済ブロックがあるとき、前記復号化対象ブロックの左の位置にある前記復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を用いて前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの左の位置に復号化済のブロックがなく、前記復号化対象ブロックの上の位置に前記復号化済ブロックがあるとき、前記復号化対象ブロックの上の位置にある前記復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を用いて前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの上境界および左境界が前記画像の単位であるピクチャの境界または前記ピクチャを複数の領域に分割したスライスの境界であるとき、前記予測値を０とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの上境界および左境界が前記画像の単位であるピクチャの境界または前記ピクチャを複数の領域に分割したスライスの境界でないとき、前記復号化対象ブロックの上および左の位置にある前記復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数の平均値を前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの上境界が前記画像の単位であるピクチャの境界または前記ピクチャを複数の領域に分割したスライスの境界であり、ブロックの左境界がピクチャの境界またはスライスの境界でないとき、前記復号化対象ブロックの左の位置にある前記復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を用いて前記予測値とすることを特徴とする。
また、前記予測ステップでは、前記復号化対象ブロックの左境界が前記画像の単位であるピクチャの境界または前記ピクチャを複数の領域に分割したスライスの境界であり、ブロックの上境界がピクチャの境界またはスライスの境界でないとき、前記復号化対象ブロックの上の位置にある前記復号化済ブロック中に含まれる０以外の係数の個数を用いて前記予測値とすることを特徴とする。
なお、本発明は、このような画像符号化方法および画像復号化方法として実現することができるだけでなく、このような画像符号化方法および画像復号化方法が含む特徴的なステップを手段として備える画像符号化装置および画像復号化装置として実現することもできる。また、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、前記画像符号化方法により生成されたビットストリームとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムおよびビットストリームは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。
本発明に係る動画像符号化方法によれば、符号化対象ブロック中に含まれる直交変換後の０以外の係数の個数を符号化する際に、最適な可変長符号化用のテーブルを参照することができるので、符号化効率の向上を図ることができる。
本発明に係る画像符号化方法を用いた画像符号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 （ａ）各ピクチャ内でのマクロブロックの処理順の概略を示す模式図、（ｂ）符号化対象のブロックが係数の個数を符号化するために参照する符号化済みブロックの属するマクロブロックを示す模式図である。 （ａ）本発明の実施の形態１における係数個数符号化器の構成を示すブロック図、（ｂ）係数個数符号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 符号化対象ブロックと参照する符号化済みブロックとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）３つの周辺ブロックを用いる場合、（ｂ）２つの周辺ブロックを用いる場合である。 係数の個数がテーブルを参照することによって符号列に変換される流れの例を示す模式図である。 符号化対象のマクロブロックに対する参照ブロックを示す模式図であり、（ａ）３つの周辺ブロックを用いる場合、（ｂ）２つの周辺ブロックを用いる場合である。 係数個数記憶器が係数の個数を記憶する動作を示す模式図であり、（ａ）次のマクロブロックへ処理が移る場合、（ｂ）さらに次のマクロブロックへ処理が移る場合、（ｃ）符号化対象のマクロブロックがピクチャの右端に位置し、次のマクロブロックへ処理が移る場合である。 本発明の実施の形態１における係数個数符号化器の変形例の構成を示すブロック図であり、（ａ）コードテーブルを固定する場合、（ｂ）ＶＬＣテーブルを固定する場合、（ｃ）コードテーブルを用いずにＶＬＣテーブルのみを用いる場合である。 本発明の実施の形態１における係数個数符号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 （ａ）本発明の実施の形態２における係数個数符号化器の構成を示すブロック図、（ｂ）係数個数符号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２および実施の形態７における係数の個数の統計を取る対象となるブロックの位置を示すための模式図である。 （ａ）本発明の実施の形態３における係数個数符号化器の構成を示すブロック図、（ｂ）係数個数符号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 （ａ）本発明の実施の形態４における係数個数符号化器の構成を示すブロック図、（ｂ）係数個数符号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４および実施の形態９におけるテーブル切り替えの評価値を算出する方法を示すためのブロック図である。 本発明の実施の形態５における画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態５における係数個数符号化器の構成を示すブロック図である。 本発明に係る画像復号化方法を用いた画像復号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 （ａ）本発明の実施の形態６における係数個数復号化器の構成を示すブロック図、（ｂ）係数個数復号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 係数の個数の符号列がテーブルを参照することによって係数の個数に変換される流れの例を示す模式図である。 本発明の実施の形態６における係数個数復号化器の変形例の構成を示すブロック図であり、（ａ）コードテーブルを固定する場合、（ｂ）ＶＬＣテーブルを固定する場合、（ｃ）コードテーブルを用いずにＶＬＣテーブルのみを用いる場合である。 本発明の実施の形態６における係数個数復号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 （ａ）本発明の実施の形態７における係数個数復号化器の構成を示す処理の動作を説明するためのブロック図、（ｂ）係数個数復号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 （ａ）本発明の実施の形態８における係数個数復号化器の構成を示す処理の動作を説明するためのブロック図、（ｂ）係数個数復号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 （ａ）本発明の実施の形態９における係数個数復号化器の構成を示す処理の動作を説明するためのブロック図、（ｂ）係数個数復号化器の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１０における係数個数復号化器の構成を示す処理の動作を説明するためのブロック図である。 各実施の形態の画像符号化方法および画像復号化方法をコンピュータシステムにより実現するためのプログラムを格納するための記録媒体についての説明図であり、（ａ）記録媒体本体であるフレキシブルディスクの物理フォーマットの例を示した説明図、（ｂ）フレキシブルディスクの正面からみた外観、断面構造、及びフレキシブルディスクを示した説明図、（ｃ）フレキシブルディスクＦＤに上記プログラムの記録再生を行うための構成を示した説明図である。 コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムの全体構成を示すブロック図である。 携帯電話の一例を示す概略図である。 携帯電話の内部構成を示すブロック図である。 ディジタル放送用システムの全体構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面および数式等を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る画像符号化方法を用いた画像符号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
画像符号化装置は、図１に示すようにフレームメモリ１０１、１０６、直交変換器１０２、量子化器１０３、逆量子化器１０４、逆直交変換器１０５、画面間予測器１０７、画面内予測器１０８、係数個数検出器１０９、係数個数記憶器１１０、係数個数符号化器１１１、係数値符号化器１１２、符号列生成器１１３、スイッチ１１４、１１５、差分演算器１１６、および加算演算器１１７を備えている。
フレームメモリ１０１は、表示時間順にピクチャ単位で入力された動画像を格納する。画面間予測器１０７は、符号化装置内で再構成した画像データを参照ピクチャとして用いて、そのピクチャ内の探索領域において最適と予測される位置を示す動きベクトルの検出を行い、この動きベクトルに基づいて予測画像データを生成する。差分演算器１１６は、フレームメモリ１０１より読み出された入力画像データと、画面間予測器１０７より入力された予測画像データとの差分を演算し、予測残差画像データを生成する。
画面内予測器１０８は、符号化対象ピクチャ内の符号化済み領域の画像データを用いて予測画像データを生成し、入力画像データとの差分を演算することにより予測残差画像データを生成する。
直交変換器１０２は、入力された予測残差画像データに対して直交変換を行う。量子化器１０３は、直交変換されたデータに対して量子化を行い、可変長符号化の対象となる空間周波数成分を示す係数を生成する。逆量子化器１０４は、生成された係数に対して逆量子化を行う。逆直交変換器１０５は、逆量子化されたデータに対して逆直交変換を行い、再構成予測残差画像データを生成する。加算演算器１１７は、逆直交変換器１０５より入力された再構成予測残差画像データと、画面間予測器１０７より入力された予測画像データとを加算し、再構成画像データを生成する。フレームメモリ１０６は、生成された再構成画像データを格納する。
係数個数検出器１０９は、生成された係数の値を調べてブロックごとに０以外の値を持つ係数の個数（以下、単に係数の個数という）を検出する。係数個数記憶器１１０は、係数個数検出器１０９で検出された係数の個数を記憶する。係数個数符号化器１１１は、係数個数記憶器１１０に記憶されている既に符号化されたブロックの係数の個数の値を参照して、後に説明する方法によって係数の個数の符号化を行う。係数値符号化器１１２は、係数個数検出器１０９によって検出された係数の個数を用いて可変長符号化に必要なＶＬＣテーブルを切り替えて参照することにより係数の値そのものの可変長符号化を行う。符号列生成器１１３は、符号化された係数の個数および係数の値に、画面間予測器１０７から入力された動きベクトル等のその他の情報を付加することにより符号列を生成する。
次に、上記のように構成された画像符号化装置の動作について説明する。
符号化対象となる動画像は、表示時間順にピクチャ単位でフレームメモリ１０１に入力され、ここで符号化が行われる順に並び替えられる。各々のピクチャは、マクロブロックと呼ばれる例えば水平１６×垂直１６画素のブロックに分割され、このマクロブロック単位でこれ以降の処理が行われる。図２（ａ）は各ピクチャ内でのマクロブロックの処理順の概略を示す模式図であり、図２（ｂ）は符号化対象のブロックが係数の個数を符号化するために参照する符号化済みブロックの属するマクロブロックを示す模式図である。この図２（ｂ）では、マクロブロックＭＢ１３が符号化対象マクロブロックである場合を示している。
各ピクチャ内のマクロブロックは、図２（ａ）に示すように左上のマクロブロックより順に右へ、右端まで来ると一段下に下がり再び左より順に右へというように符号化が行われる。対象とするマクロブロックを画面間予測によって符号化する場合は、まずフレームメモリ１０１から読み出されたマクロブロックは、画面間予測器１０７へ入力される。画面間予測器１０７は、フレームメモリ１０６に蓄積されている符号化済みのピクチャの再構成画像を参照ピクチャとして用いて、マクロブロックをさらに分割したブロック（例えば水平４×垂直４画素）ごとに動きベクトル検出を行う。画面間予測器１０７は、検出した動きベクトルによって作成した予測画像データを差分演算器１１６へ出力する。差分演算器１１６は、予測画像データと対象のマクロブロックの入力画像データとの差分をとることにより予測残差画像データを生成する。
一方、対象とするマクロブロックを画面内予測によって符号化する場合は、まずフレームメモリ１０１から読み出されたマクロブロックは、画面内予測器１０８へ入力される。画面内予測器１０８は、周辺のブロックの情報を用いて画面内予測を行い、予測残差画像データを生成する。
このように生成された予測残差画像データは、ブロックごとに直交変換器１０２および量子化器１０３によって直交変換および量子化が行われ、可変長符号化の対象となる係数に変換される。この係数は、係数個数検出器１０９、係数値符号化器１１２および逆量子化器１０４へ入力される。
係数個数検出器１０９は、ブロックごとに０以外の値を持つ係数の個数を検出する。ここで検出された係数の個数は係数個数記憶器１１０に保存される。係数個数符号化器１１１は、既に符号化されたブロックの係数の個数を係数個数記憶器１１０から読み込むことによりその値を参照して、符号化対象ブロックの係数の個数の符号化を行う。また、係数値符号化器１１２は、係数個数検出器１０９によって検出された係数の個数を用いて係数の値そのものの符号化を行う。最後に、符号列生成器１１３は、符号化された係数の個数および係数の値を、動きベクトル等のその他の情報とともに符号列へ追加することにより最終的な符号列を生成する。
一方、逆量子化器１０４へ入力された係数は、逆量子化器１０４および逆直交変換器１０５によって、逆量子化および逆直交変換が行われ、再構成予測残差画像データに変換される。次に、加算演算器１１７は、この再構成予測残差画像データと、画面間予測器１０７より入力された予測画像データとを加算して再構成画像データを生成し、フレームメモリ１０６へ格納する。
以上符号化の流れの概要を説明したが、係数個数符号化器１１１が行う係数の個数の可変長符号化処理について、図３から図９および表１から表７を用いてその詳細を説明する。
図３（ａ）は係数個数符号化器１１１の内部構成を詳しく示すブロック図である。
なお、ここでは係数の個数の可変長符号化を行うために、コードテーブルとＶＬＣテーブルという２つのテーブルを使用する例を示している。このときコードテーブルとは、係数の個数をあるコード番号に変換するテーブルであり、ＶＬＣテーブルとはコードテーブルによって得られたコード番号を可変長符号に変換するテーブルである。
係数個数符号化器１１１は、図３（ａ）に示すように予測値算出器２０１、コードテーブル記憶器２０２、コードテーブル選択器２０３、ＶＬＣテーブル選択器２０４、ＶＬＣテーブル記憶器２０５、および係数個数符号化器２０６を備えている。
まず、図１に示す係数個数記憶器１１０から周辺に位置する符号化済ブロックの係数の個数が予測値算出器２０１へ入力される。予測値算出器２０１は、これらの値の平均値を取ることにより予測値を決定する。なお、予測値の決定方法として前記平均値の代わりに最大値または最小値または中央値のいずれかを用いることも可能である。
図４（ａ）は現在符号化の対象としているブロックと参照する符号化済みのブロックとの位置関係を示す模式図である。ここでは符号化の対象としているブロックＸに対し、ブロックＢおよびＣおよびＤの位置関係にある３つのブロックを参照ブロックとしている。このときブロックＢおよびＣおよびＤの位置関係にある３つのブロックの中で、符号化されていないもしくはピクチャの外部もしくはピクチャを複数の領域に分割したスライスの外部に位置するブロックが発生した場合は、表１のように参照ブロックの変更がなされる。
Figure 2010193509
表１における○は符号化済ブロック、×は符号化が行われていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部に位置するために参照することができないブロックを意味している。例えばＣのみが参照することができない場合はＡ、Ｂ、Ｄを参照することを示している。なお、表１の○×および参照ブロックの項目はこれ以外を用いた場合でも同様に扱うことが可能である。また、参照ブロックがなしと判断された場合は０もしくはその他の任意の値を直接予測値として与える。
コードテーブル選択器２０３は、予測値算出器２０１によって算出された予測値に応じて、コードテーブル記憶器２０２が持つ複数のコードテーブルの中から実際に使用するコードテーブルを選択する。
表２はコードテーブル記憶器２０２によって予め用意されている係数の個数とコード番号とを対応付けるコードテーブルの例である。
Figure 2010193509
この例によると、例えばコードテーブル１は係数の個数値に等しいコード番号を割り振り、コードテーブル２は係数の個数値の２が中心となるようにコード番号を割り振っている。なお、ここでは４種類のコードテーブルを用意しているが、テーブルの種類の数およびテーブルの値はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。また、表３は予測値に基づいたコードテーブルの選択基準を示したものである。
Figure 2010193509
この例によると、コードテーブル選択器２０３は、予測値算出器２０１によって算出された予測値が２以下の場合はコードテーブル１を参照し、３以上５以下の場合はコードテーブル２を参照するというように選択を行っている。なお、表３における予測値の割り振り方または参照テーブルの項目はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。
ＶＬＣテーブル選択器２０４は、予測値算出器２０１によって算出された予測値に応じて、ＶＬＣテーブル記憶器２０５が持つ複数のＶＬＣテーブルの中から実際に使用するＶＬＣテーブルを選択する。
表４はＶＬＣテーブル記憶器２０５によって予め用意されているコード番号と可変長符号とを対応付けるＶＬＣテーブルの例である。
Figure 2010193509
この例によると、ＶＬＣテーブル１はＶＬＣテーブル４と比較するとコード番号の大きい領域ではビット量が多くなる傾向にあるが、コード番号の小さい領域ではビット量が少なくなるように設計されている。コード番号の出現確率が値の小さい領域に集中している場合はＶＬＣテーブル１の方が、値の大きい領域にまで分散している場合はＶＬＣテーブル４の方が、効率よく可変長符号化を行うことが可能であることを示している。なお、ここでは４種類のＶＬＣテーブルを用意しているが、テーブルの種類の数およびテーブルの値はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。また、表５は予測値に基づいたＶＬＣテーブルの選択基準を示したものである。
Figure 2010193509
この例によると、ＶＬＣテーブル選択器２０４は、予測値算出器２０１によって算出された予測値が１以下の場合はＶＬＣテーブル１を参照し、２以上３以下の場合はＶＬＣテーブル２を参照するというように選択を行っている。なお、表５における予測値の割り振り方または参照テーブルの項目はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。
係数個数符号化器２０６は、上記の処理によって選択されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを参照して、入力された符号化対象ブロックの係数の個数の可変長符号化を行う。係数個数符号化器２０６は、まずコードテーブルを用いて係数の個数をコード番号に変換し、つぎにＶＬＣテーブルを用いてコード番号に対応する可変長符号に変換する。図５は予測値算出器２０１によって算出された予測値が"６"で符号化対象ブロックの係数の個数が"４"であった場合の符号化の例を示す模式図である。予測値が"６"であることから、コードテーブル選択器２０３において表３および表２により図５に示すコードテーブル３が選択され、またＶＬＣテーブル選択器２０４において表５および表４により図５に示すＶＬＣテーブル３が選択される。係数個数符号化器２０６は、入力された係数の個数"４"をコードテーブル３によりコード番号"２"に変換し、さらにＶＬＣテーブル３により最終的な符号列"０１００"を生成する。
次に、係数個数記憶器１１０が行う係数の個数の記憶処理について、その詳細を説明する。図６（ａ）は予測値算出器２０１における符号化対象のマクロブロックに対する参照ブロックを示す模式図である。ここで、Ｂ１〜Ｂ１６の符号を付したブロックを含む太枠が符号化対象のマクロブロックを示し、斜線のブロックが符号化対象のマクロブロックに対する参照ブロックを示している。また、ブロックに付した符号の数字は、マクロブロック内での符号化順を示している。
係数個数記憶器１１０は、例えば図６（ａ）に示す符号化対象のマクロブロックの処理を開始する時点において、係数個数検出器１０９によって検出された係数の個数を、少なくとも符号化対象のマクロブロックに対して必要となる図６（ａ）に斜線で示した参照ブロックについて記憶している。すなわち、係数個数記憶器１１０は、順次処理される符号化対象のマクロブロックのブロック（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…Ｂ１６）に対して検出された係数の個数を記憶する。例えば、符号化対象ブロックがブロックＢ６である場合、係数個数記憶器１１０は、図６（ａ）に示す参照ブロックに加えて既に処理されたブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の各係数の個数を記憶している。そして、係数個数記憶器１１０は、係数個数検出器１０９によりブロックＢ６の係数の個数が検出されると、このブロックＢ６の係数の個数を記憶する。このように係数個数記憶器１１０は、順次処理される符号化対象のマクロブロックのブロック（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…）に対して検出された係数の個数を記憶する。
そして、例えば符号化対象のマクロブロックが図２（ｂ）に示すマクロブロックＭＢ１１である場合、このマクロブロックＭＢ１１の処理が終了し、次のマクロブロックＭＢ１２へ処理が移る際に、係数個数記憶器１１０は、図７（ａ）に示すようにマクロブロックＭＢ１１の下列と右列のブロック（斜線のブロック）の係数の個数を少なくとも保持しておく。次に、マクロブロックＭＢ１２の処理が終了し、その次のマクロブロックＭＢ１３へ処理が移る際に、係数個数記憶器１１０は、同様にマクロブロックＭＢ１２の下列と右列のブロックの係数の個数を少なくとも保持しておくとともに、図７（ｂ）に示すようにマクロブロックＭＢ１１の下列のブロック（斜線のブロック）の係数の個数を少なくとも保持しておく。
また、例えば符号化対象のマクロブロックが図２（ｂ）に示すマクロブロックＭＢ９のようにピクチャの右端に位置する場合、このマクロブロックＭＢ９の処理が終了し、次のマクロブロックＭＢ１０へ処理が移る際に、係数個数記憶器１１０は、図７（ｂ）に示すようにマクロブロックＭＢ９の下列のブロック（斜線のブロック）の係数の個数を少なくとも保持しておく。
また、例えば符号化対象のマクロブロックが図２（ｂ）に示すマクロブロックＭＢｍのようにピクチャの下端に位置する場合、このマクロブロックＭＢｍの処理が終了し、次のマクロブロックＭＢｎへ処理が移る際に、係数個数記憶器１１０は、図７（ｃ）に示すようにマクロブロックＭＢｍの右列のブロック（斜線のブロック）の係数の個数を少なくとも保持しておく。
このように係数個数記憶器１１０は、参照されるブロックに対する係数の個数を保持しておく。なお、上記説明において保持しておくとしたブロック以外の係数の個数の情報は、参照されることがなくなった後であれば任意のタイミングで削除することが可能である。例えば、次のマクロブロックへ処理が移る際に削除することも、もしくはマクロブロックの処理途中で削除することも可能である。また、参照されることのなくなったブロックに対する係数の個数は必ずしも削除するという処理を必要としない。例えば、係数個数記憶器１１０は、参照されることのなくなったブロックに対する係数の個数を不要であると認識し、必要に応じて上書きするようにしても構わない。
なお、上記説明では、係数個数記憶器１１０において符号化済みブロックの係数を記憶しておくことによって参照することを可能としているが、係数の個数の値そのものではなく、例えば、空間周波数成分に変換されたブロックの係数の値を記憶しておくことにより、必要に応じて係数の個数を算出するような構成を用いることも可能である。
以上のように本実施の形態では、符号化済の周辺ブロックの係数の個数から予測値を算出し、その予測値に応じてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを適応的に切り替えて参照することにより、係数の出現頻度が一様でないピクチャに対しても効率よく係数の個数の符号化を行うことが可能である。
また、上記のように予測値に応じてコードテーブルを切り替えて参照することにより、係数の個数の出現確率が最も高い位置の変動に対応することができる。一方、予測値に応じてＶＬＣテーブルを切り替えて参照することにより、係数の個数の出現確率の分散の大きさに対応することができる。これによって、効率よく係数の個数の符号化を行うことが可能である。
なお、予測値算出器２０１において参照するブロックとして、図４（ａ）に示すような３つの周辺ブロックの代わりに図４（ｂ）に示すように符号化対象のブロックＸに対してブロックＢおよびＤの位置関係にある２つのブロックのみを用いることも可能である。このときブロックＢおよびＤの位置関係にある２つのブロックの中で、符号化されていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部に位置するブロックが発生した場合は、表６のように参照ブロックの変更がなされる。
Figure 2010193509
表６における○は表１と同様に符号化済ブロック、×は符号化が行われていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部に位置するために参照することができないブロックを意味している。なお、表６の○×および参照ブロックの項目はこれ以外を用いた場合でも同様に扱うことが可能である。なお、参照ブロックがなしと判断された場合は０もしくはその他の任意の値を直接予測値として与える。この場合、係数個数記憶器１１０は、係数個数検出器１０９によって検出された係数の個数を、少なくとも符号化対象のマクロブロックに対して必要となる図６（ｂ）に示す参照ブロックについて記憶していればよい。
なお、予測値算出器２０１において予測値を算出する方法として、平均値または最大値または最小値または中央値のいずれかに固定するのではなく、例えばその中から最適なものをシーケンスまたはＧＯＰまたはピクチャまたはスライスごとに選択することも可能である。そのとき選択された算出方法を識別するための符号は符号列のシーケンスまたはＧＯＰまたはピクチャまたはスライスのヘッダ領域に追加される。なお、スライスとは１つのピクチャを複数の領域に分けたものを示し、例えばマクロブロック単位で横方向に１列分の領域などがこれにあたる。
また、予測値算出器２０１において予測値を算出する方法として、例えば平均値または最大値または最小値または中央値のいずれかを符号化済の参照ブロックの係数の個数の平均値によって選択することも可能である。表７はその選択基準を示したものである。
Figure 2010193509
この例によると、例えば平均値が４以下であれば複数の参照ブロックの係数の個数の中の最小値を予測値とし、平均値が５以上８以下であれば平均値を予測値としている。量子化ステップが小さい場合および動きの複雑なブロックでは、係数の個数の大きいものが出現する確率が高くなるため最大値を選択することにより、逆に量子化ステップが大きい場合および動きの単純なブロックでは、係数の個数の小さいものが出現する確率が高くなるため最小値を選択することにより符号化効率向上の効果が期待できる。なお、表７における平均値の割り振り方または予測値算出方法の項目はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。
なお、本実施の形態では、係数個数符号化器１１１において係数の個数の値そのものに対して可変長符号化を行っているが、図３（ｂ）に示すように予測値算出器２０１による予測値と入力された係数の個数の値との差分値を差分演算器２０７によって算出し、得られた値に対して上記実施の形態と同様の処理によって可変長符号化を行うことも可能である。これにより、輝度および色差の変化が画面全体に渡って単調である場合、周辺ブロック間での係数の個数の変化が小さくなるような画像に対して符号化効率向上の効果が期待できる。
また、本実施の形態では、係数個数符号化器１１１においてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を周辺ブロックの係数の個数に基づく予測値によって切り替えて可変長符号化を行っているが、それらのどちらか一方を切り替えずに固定して使用することも可能である。その場合はテーブル選択器を用いる代わりにある１種類のコードテーブルもしくはＶＬＣテーブルを持った記憶器のみを用いることにより実現可能である。図８（ａ）はコードテーブルのみを固定して係数の個数の可変長符号化を行う場合の係数個数符号化器１１１の構成を示すブロック図である。また、図８（ｂ）はＶＬＣテーブルのみを固定して係数の個数の可変長符号化を行う場合の係数個数符号化器１１１の構成を示すブロック図である。
コードテーブルのみを固定する場合、図８（ａ）に示すように係数個数符号化器１１１は、図３（ａ）に示すコードテーブル記憶器２０２およびコードテーブル選択器２０３に代えてコードテーブル記憶器３０１を備えている。このコードテーブル記憶器３０１は、１種類のコードテーブルを有している。そして、係数個数符号化器２０６は、まずコードテーブル記憶器３０１が有しているコードテーブルを用いて係数の個数をコード番号に変換し、つぎにＶＬＣテーブル選択器２０４により選択されたＶＬＣテーブルを用いてコード番号を可変長符号に変換する。
一方、ＶＬＣテーブルのみを固定する場合、図８（ｂ）に示すように係数個数符号化器１１１は、図３（ａ）に示すＶＬＣテーブル記憶器２０５およびＶＬＣテーブル選択器２０４に代えてＶＬＣテーブル記憶器３０２を備えている。このＶＬＣテーブル記憶器３０２は、１種類のＶＬＣテーブルを有している。そして、係数個数符号化器２０６は、まずコードテーブル選択器２０３により選択されたコードテーブルを用いて係数の個数をコード番号に変換し、つぎにＶＬＣテーブル記憶器３０２が有しているＶＬＣテーブルを用いてコード番号を可変長符号に変換する。
このようにコードテーブルまたはＶＬＣテーブルのどちらか一方を切り替えずに固定して使用することにより、符号化効率の効果は多少減少するが、テーブル切り替えのための処理量を減らすこと、および複数のテーブルを記憶しておくためのメモリ容量を減らすことが可能となる。
また、係数個数符号化器１１１において、コードテーブルを用いずにＶＬＣテーブルのみを周辺ブロックの係数の個数に基づく予測値によって切り替えて可変長符号化を行うことも可能である。図８（ｃ）はコードテーブルを用いずにＶＬＣテーブルのみを用いて係数の個数の可変長符号化を行う場合の係数個数符号化器１１１の構成を示すブロック図である。この場合、図８（ｃ）に示すように係数個数符号化器１１１は、図３（ａ）に示すコードテーブル記憶器２０２およびコードテーブル選択器２０３は備えていない。係数個数符号化器１１１では、予測値算出器２０１によって算出された予測値に基づいてＶＬＣテーブル選択器３０３が、ＶＬＣテーブル記憶器３０４の有する複数のＶＬＣテーブルの中から実際に使用するＶＬＣテーブルを選択する。そして、係数個数符号化器２０６は、上記のようにコードテーブルを用いて係数の個数をコード番号に変換することなく、直接、ＶＬＣテーブルを用いて係数の個数を可変長符号に変換する。なお、この場合に表４で示すＶＬＣテーブルの例では、コード番号となっている部分が係数の個数値となる。
また、係数個数符号化器１１１において、係数の個数の値の代わりに予測値との差分値を用いて可変長符号化を行う場合に対しても同様に扱うことが可能である。図９はその例としてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を固定して予測値と係数の個数との差分値に対して可変長符号化を行う場合の係数個数符号化器１１１の構成を示すブロック図である。この場合、図９に示すように係数個数符号化器１１１は、図３（ａ）に示すコードテーブル記憶器２０２およびコードテーブル選択器２０３に代えてコードテーブル記憶器３０１を、ＶＬＣテーブル記憶器２０５およびＶＬＣテーブル選択器２０４に代えてＶＬＣテーブル記憶器３０２を備えている。このコードテーブル記憶器３０１は１種類のコードテーブルを、ＶＬＣテーブル記憶器３０２は１種類のＶＬＣテーブルを有している。そして、係数個数符号化器２０６は、まずコードテーブル記憶器３０１が有しているコードテーブルを用いて係数の個数と予測値との差分値をコード番号に変換し、つぎにＶＬＣテーブル記憶器３０２が有しているＶＬＣテーブルを用いてコード番号を可変長符号に変換する。
（実施の形態２）
本実施の形態における画像符号化装置の構成および符号化処理の概要は、図１に示す係数個数符号化器１１１を除き実施の形態１と全く同等である。ここでは、この係数個数符号化器１１１において実施の形態２でなされる係数の個数の可変長符号化処理について、図１０から図１１を用いてその詳細を説明する。
図１０（ａ）は係数個数符号化器１１１の内部構成を詳しく示すブロック図である。
図１０（ａ）に示すように係数個数符号化器１１１は、図３（ａ）に示すコードテーブル記憶器２０２およびコードテーブル選択器２０３に代えてコードテーブル生成器７０１を備えている。コードテーブル生成器７０１には、図１の係数個数記憶器１１０から符号化済ブロックの係数の個数が入力される。コードテーブル生成器７０１は、係数の個数の値ごとにそれと等しい係数の個数を持つ符号化済ブロックが幾つあるかをカウントし、その統計量に基づいて発生頻度が最も高かった係数の個数から順にコード番号を割り当てコードテーブルを作成する。図１１（ａ）は統計の対象とする符号化済ブロックの位置を表す模式図である。ここで、Ｐ１およびＰ３およびＰ４は画面間予測符号化を行うピクチャであり、Ｉ２は画面内予測符号化を行うピクチャである。現在符号化の対象としているブロックがＰ３に属しているとすると、同じ方式によって符号化された直前のピクチャであるＰ１の全てのブロックが統計の対象となる。なお、図１１（ｂ）のように現在符号化の対象となっているピクチャ内にある符号化済ブロックも含めた１ピクチャ分のブロックを統計の対象とする場合も同様に扱うことが可能である。また、統計の対象とすることのできる１ピクチャ分の符号化済ブロックが存在しない場合は、初期状態のコードテーブルとして０からの昇順で与えられるテーブルを使用する。なお、ここでは１ピクチャ分のブロックを統計対象としているが、母数としてそれ以外のブロックの個数を用いた場合も同様に扱うことが可能である。なお、図１１（ａ）に示すような参照を行って上記コードテーブルの生成を行う場合は、対象のピクチャの符号化を開始する際に１度だけテーブルの生成を行うだけでよい。
一方、予測値算出器２０１には、周辺に位置する符号化済ブロックの係数の個数が入力される。予測値算出器２０１は、これらの値を基に実施の形態１と同様に平均値を取ることにより予測値を決定する。なお、予測値の決定方法として前記平均値の代わりに最大値または最小値または中央値のいずれかを用いることも可能である。このとき参照する符号化済ブロックは実施の形態１と同様に図４（ａ）に示された符号化対象のブロックＸに対してＢおよびＣおよびＤの位置関係にある３つのブロックを用いて表１に従って決定される。なお、表１における○×および参照ブロックの項目はこれ以外を用いた場合でも同様に扱うことが可能である。なお、参照ブロックがなしと判断された場合は０もしくはその他の任意の値を直接予測値として与える。
予測値算出器２０１によって算出された予測値は、ＶＬＣテーブル選択器２０４においてのみ用いられる。ＶＬＣテーブル選択器２０４は、この予測値に応じて、ＶＬＣテーブル記憶器２０５に実施の形態１と同様に表４に示すような予め用意された複数のＶＬＣテーブルの中から表５に示すような選択基準に従って係数の個数の符号化に使用するＶＬＣテーブルを選択する。
係数個数符号化器２０６は、コードテーブル生成器７０１によって生成されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブル選択器２０４によって選択されたＶＬＣテーブルを参照して、実施の形態１と同様に入力された符号化対象ブロックの係数の個数の可変長符号化を行う。
以上のように本実施の形態では、符号化済ブロックの係数の個数の統計を取ることによりコードテーブルを作成し、さらに符号化済ブロックの係数の個数から算出された予測値に応じてＶＬＣテーブルを決定し、その両者を参照することにより係数の出現頻度が一様でないピクチャに対しても効率よく係数の個数の符号化を行うことが可能である。
なお、実施の形態１と同様に予測値算出器２０１において参照する符号化済ブロックは、図４（ａ）のような３つの周辺ブロックの代わりに図４（ｂ）のように符号化対象のブロックＸに対してＢおよびＤの位置関係にある２つのブロックのみを用いて表６に従って決定することも可能である。また、表６における○×および参照ブロックの項目はこれ以外を用いた場合でも同様に扱うことが可能である。なお、参照ブロックがなしと判断された場合は０もしくはその他の任意の値を直接予測値として与える。
また、実施の形態１と同様に予測値算出器２０１において予測値を算出する方法として、平均値または最大値または最小値または中央値のいずれかに固定するのではなく、例えばその中から最適なものをシーケンスまたはＧＯＰまたはピクチャまたはスライスごとに選択することも可能である。そのとき選択された算出方法を識別するための符号は符号列のシーケンスまたはＧＯＰまたはピクチャまたはスライスのヘッダ領域に追加される。
また、実施の形態１と同様に予測値算出器２０１において予測値を算出する方法として、例えば平均値または最大値または最小値または中央値のいずれかを符号化済の参照ブロックの係数の個数の平均値によって選択することも可能である。表７はその選択基準を示したものであるが、ここでの平均値の割り振り方または予測値算出方法の項目はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。
また、本実施の形態では、係数個数符号化器１１１において係数の個数の値そのものに対して可変長符号化を行っているが、実施の形態１と同様に図１０（ｂ）に示すように予測値算出器２０１による予測値と入力された係数の個数の値との差分値を差分演算器２０７によって算出し、得られた値に対して上記と同様の処理によって可変長符号化を行うことも可能である。
また、本実施の形態では、係数個数符号化器１１１においてＶＬＣテーブルを周辺ブロックの係数の個数に基づく予測値によって切り替えて可変長符号化を行っているが、実施の形態１と同様にＶＬＣテーブルを切り替えずに固定して使用することも可能である。その場合はＶＬＣテーブル選択器を用いる代わりにある１種類のＶＬＣテーブルを持ったＶＬＣテーブル記憶器のみを用いることにより実現可能である。
（実施の形態３）
本実施の形態における画像符号化装置の構成および符号化処理の概要は、図１に示す係数個数符号化器１１１を除き実施の形態１と全く同等である。ここでは、この係数個数符号化器１１１において実施の形態３でなされる係数の個数の可変長符号化処理について、図１２および表８から表９を用いてその詳細を説明する。
図１２（ａ）は係数個数符号化器１１１の内部構成を詳しく示すブロック図である。
図１２（ａ）に示すように係数個数符号化器１１１は、図３（ａ）に示す予測値算出器２０１を備えていない。これにより、コードテーブル選択器９０１およびＶＬＣテーブル選択器９０２は、実施の形態１とは異なり予測値を使用することなく直接符号化済ブロックの係数の個数を使用することによって実際に使用するテーブルを選択する。このとき参照する符号化済ブロックは図４（ｂ）に示すように符号化対象のブロックＸに対しＢ（上）およびＤ（左）の位置関係にある２つのみを用いる。ただし、上および左に位置するブロックが符号化されていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部であった場合は係数の個数として０もしくはその他の任意の値を代用する。
表８はコードテーブル選択器９０１におけるコードテーブルの選択方法を示したものである。
Figure 2010193509
コードテーブル選択器９０１は、表８に示すように符号化対象ブロックの上および左に位置するブロックの係数の個数それぞれを値に応じて２つのグループに分類し、それらによって形成される４つの組み合わせによってテーブルを選択する。例えば左ブロックの係数の個数が３かつ上ブロックの係数の個数が８であった場合は、コードテーブル２が選択されることになる。なお、表８における上および左ブロックの係数の個数を分類する方法およびコードテーブルの割り当て方についてはこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。
表９はＶＬＣテーブル選択器９０２におけるＶＬＣテーブルの選択方法を示したものである。
Figure 2010193509
ＶＬＣテーブル選択器９０２は、コードテーブル選択器９０１の場合と同様に表９に示すような選択方法を用いて実際に参照するＶＬＣテーブルを選択する。
係数個数符号化器２０６は、コードテーブル選択器９０１によって選択されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブル選択器９０２によって選択されたＶＬＣテーブルを参照して、実施の形態１と同様に入力された符号化対象ブロックの係数の個数の可変長符号化を行う。
以上のように本実施の形態では、符号化対象ブロックの上および左に位置する符号化済ブロックの係数の個数を値に応じてＮ個のグループに分類し、そのときに形成されるＮ×Ｎ通りの組み合わせに応じてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを適応的に切り替えて参照することにより、係数の出現頻度が一様でないピクチャに対しても効率よく係数の個数の符号化を行うことが可能である。
なお、本実施の形態では、係数個数符号化器１１１において係数の個数の値そのものに対して可変長符号化を行っているが、実施の形態１と同様に図１２（ｂ）に示すように予測値算出器２０１による予測値と入力された係数の個数の値との差分値を差分演算器２０７によって算出し、得られた値に対して上記と同様の処理によって可変長符号化を行うことも可能である。
また、本実施の形態では、係数個数符号化器１１１においてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を周辺ブロックの係数の個数によって切り替えて可変長符号化を行っているが、実施の形態１と同様に、それらのどちらか一方を切り替えずに固定して使用することも可能である。その場合はテーブル選択器を用いる代わりにある１種類のコードテーブルもしくはＶＬＣテーブルを持った記憶器のみを用いることにより実現可能である。さらに、実施の形態１と同様に、コードテーブルを用いずにＶＬＣテーブルのみを周辺ブロックの係数の個数によって切り替えて可変長符号化を行うことも可能である。
（実施の形態４）
本実施の形態における画像符号化装置の構成および符号化処理の概要は、図１に示す係数個数符号化器１１１を除き実施の形態１と全く同等である。ここでは、この係数個数符号化器１１１において実施の形態４でなされる係数の個数の可変長符号化処理について、図１３および図１４を用いてその詳細を説明する。
図１３（ａ）は係数個数符号化器１１１の内部構成を詳しく示すブロック図である。
図１３（ａ）に示すように係数個数符号化器１１１は、図３（ａ）に示す予測値算出器２０１、コードテーブル選択器２０３、およびＶＬＣテーブル選択器２０４に代えてテーブル選択器１００１を備えている。テーブル選択器１００１は、実施の形態１とは異なり予測値を使用することなく直接符号化済ブロックの係数の個数を使用し、コードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を同時に評価することによって実際に使用するテーブルを選択する。このとき参照する符号化済ブロックは図４（ａ）にあるように符号化対象のブロックＸに対してＢおよびＣおよびＤの位置関係にある３つのブロックを用いる。ただし、これらに位置するブロックが符号化されていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部であった場合は係数の個数として０もしくはその他の任意の値を代用する。
テーブル選択器１００１は、コードテーブルおよびＶＬＣテーブルを同時に用いて参照ブロックの係数の個数を符号化した結果生成される符号列の長さの和を算出し、それを評価値とする。図１４は３つの参照ブロックの係数の個数に対しコードテーブルおよびＶＬＣテーブルによって符号化を行い、得られた符号列の長さの和を算出しそれを評価値とする方法を示す模式図である。そして、テーブル選択器１００１は、コードテーブル記憶器２０２およびＶＬＣテーブル記憶器２０５が有する全てのコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの組み合わせに対してこの処理を行い、得られた評価値が最も小さくなるコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの組み合わせを選択する。
係数個数符号化器２０６は、テーブル選択器１００１によって選択されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを参照して、実施の形態１と同様に入力された符号化対象ブロックの係数の個数の可変長符号化を行う。
以上のように本実施の形態では、符号化済の周辺ブロックの係数の個数に対してコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを用いて符号化を行い、そのときの符号列の長さの和を評価値とし、これが最小となる組み合わせのコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを参照することにより、係数の出現頻度が一様でないピクチャに対しても効率よく係数の個数の符号化を行うことが可能である。
なお、実施の形態１と同様にテーブル選択器１００１において参照する符号化済ブロックは、図４（ａ）のような３つの周辺ブロックの代わりに図４（ｂ）のように符号化対象のブロックＸに対してＢおよびＤの位置関係にある２つのみを用いても同様に扱うことが可能である。ただし、これらに位置するブロックが符号化されていないもしくはピクチャの外部であった場合は係数の個数として０もしくはその他の任意の値を代用する。
また、本実施の形態では、係数個数符号化器１１１において係数の個数の値そのものに対して可変長符号化を行っているが、実施の形態１と同様に図１３（ｂ）のように予測値算出器２０１による予測値と入力された係数の個数の値との差分値を差分演算器２０７によって算出し、得られた値に対して上記実施の形態と同様の処理によって可変長符号化を行うことも可能である。
また、本実施の形態では、係数個数符号化器１１１においてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを切り替える対象としているが、それらの一方を切り替えずに固定して使用することも可能である。
（実施の形態５）
図１５は本発明に係る画像符号化方法を用いた画像符号化装置の実施の形態５の構成を示すブロック図である。符号化処理の概要は実施の形態１と全く同等であるが、相違点として係数個数記憶器１１０は使用せず、係数個数符号化器１２０１において参照する情報として実施の形態１における符号化済ブロックの係数の個数の代わりに画面間予測符号化の場合は画面間予測モードを、また画面内予測符号化の場合は画面内予測モードを用いる。
ここでは、図１５に示す係数個数符号化器１２０１においてなされる係数の個数の可変長符号化処理について、図１６および表１０から表１１を用いてその詳細を説明する。
図１６は係数個数符号化器１２０１の内部構成を詳しく示すブロック図である。
図１６に示すように係数個数符号化器１２０１は、図３（ａ）に示す予測値算出器２０１を備えていない。画面間予測符号化の場合は画面間予測器１０７より画面間予測モードが、また画面内予測符号化の場合は画面内予測器１０８より画面内予測モードがコードテーブル選択器１３０１およびＶＬＣテーブル選択器１３０２に入力される。これにより、コードテーブル選択器１３０１は、画面間予測符号化の場合は画面間予測モードに、また画面内予測符号化の場合は画面内予測モードに基づいて使用するテーブルを選択する。表１０はコードテーブル選択器１３０１におけるコードテーブルの選択方法を示したものである。
Figure 2010193509
例えば、符号化対象ピクチャが画面間予測によって符号化される場合、対象のブロックが８ｘ８のサイズの予測が選択されると、それに伴って係数の個数を可変長符号化するためのコードテーブルとして２番のテーブルが選択されることになる。なお、表１０の各項目についてはこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。
また、表１１はＶＬＣテーブル選択器１３０２におけるＶＬＣテーブルの選択方法を示したものである。
Figure 2010193509
ＶＬＣテーブル選択器１３０２は、コードテーブル選択器１３０１の場合と同様に表１１に示すような選択方法を用いて実際に参照するＶＬＣテーブルを選択する。
係数個数符号化器２０６は、コードテーブル選択器１３０１によって選択されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブル選択器１３０２によって選択されたＶＬＣテーブルを参照して、実施の形態１と同様に入力された符号化対象ブロックの係数の個数の可変長符号化を行う。
以上のように本実施の形態では、符号化の対象としているブロックが画面間予測符号化の場合は画面間予測モードに、また画面内予測符号化の場合は画面内予測モードに応じてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを適応的に切り替えて参照することにより、係数の出現頻度が一様でないピクチャに対しても効率よく係数の個数の符号化を行うことを可能とする符号化方法を示した。
なお、本実施の形態では、係数個数符号化器１２０１において係数の個数の値そのものに対して可変長符号化を行っているが、実施の形態１と同様に符号化済の周辺ブロックの係数の個数を用いて予測値を決定し、この予測値と入力された係数の個数の値との差分値を求め、得られた値に対して上記実施の形態と同様の処理によって可変長符号化を行うことも可能である。
また、本実施の形態では、係数個数符号化器１２０１においてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を切り替えて可変長符号化を行っているが、実施の形態１と同様に、それらの一方もしくは両者を切り替えずに固定して使用することも可能である。その場合はある１種類のコードテーブルもしくはＶＬＣテーブルを持った記憶器のみを用意することにより実現可能である。
（実施の形態６）
図１７は、本発明に係る画像復号化方法を用いた画像復号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。ここでは、実施の形態１の画像符号化装置で生成された符号列が入力されるものとする。
画像復号化装置は、符号列解析器１４０１、係数個数記憶器１４０２、係数個数復号化器１４０３、係数値復号化器１４０４、逆量子化器１４０５、逆直交変換器１４０６、フレームメモリ１４０７、画面間予測復号器１４０８、画面内予測復号器１４０９、およびスイッチ１４１０を備えている。
符号列解析器１４０１は、入力された符号列から符号化モード、符号化時に用いられた動きベクトル、係数の個数（ブロック単位の０以外の値を持つ空間周波数成分を示す係数の個数）の符号列および係数の値の符号列等の各種の情報を抽出する。係数個数記憶器１４０２は、復号化済ブロックの係数の個数を記憶する。係数個数復号化器１４０３は、復号化済ブロックの係数の個数を参照することによって係数の個数の符号列を復号化する。
係数値復号化器１４０４は、係数個数復号化器１４０３によって復号化された係数の個数を用いて係数の値の符号列を復号化する。逆量子化器１４０５は、復号化された係数に対して逆量子化を行う。逆直交変換器１４０６は、逆量子化されたデータに対して逆直交変換を行い、予測残差画像データに変換する。
画面間予測復号器１４０８は、復号化対象とするマクロブロックが画面間予測によって符号化されている場合、符号列解析器１４０１によって抽出された動きベクトル、および復号化済みピクチャ等に基づいて動き補償画像データを生成する。加算演算器１４１１は、逆直交変換器１４０６より入力された予測残差画像データと、画面間予測復号器１４０８より入力された動き補償画像データとを加算し、復号化画像データを生成する。フレームメモリ１４０７は、生成された復号化画像データを格納する。
画面内予測復号器１４０９は、復号化対象とするマクロブロックが画面内予測によって符号化されている場合、周辺の復号化済ブロックの情報を用いて画面内予測を行い、復号化画像データを生成する。
次に、上記のように構成された画像復号化装置の動作について説明する。
まず、符号列は符号列解析器１４０１へ入力される。符号列解析器１４０１は、入力された符号列から動きベクトルおよび係数の個数の符号列および係数の値の符号列等の各種の情報を抽出する。そして、符号列解析器１４０１は、動きベクトルを画面間予測復号器１４０８へ、係数の個数の符号列を係数個数復号化器１４０３へ、係数の値の符号列を係数値復号化器１４０４へそれぞれ出力する。
係数の個数の符号列が入力された係数個数復号化器１４０３は、この符号列をブロック単位の０以外の値を持つ係数の個数として復号化する。このとき、係数個数復号化器１４０３は、係数個数記憶器１４０２に保存されている復号化済ブロックの係数の個数を参照することによって後に説明する方法によって係数の個数の復号化を行う。次に、係数値復号化器１４０４は、係数個数復号化器１４０３によって得られた係数の個数情報を用いて可変長復号化に必要なコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを切り替えて参照することにより係数の値そのものの復号化を行う。得られた係数は、逆量子化器１４０５および逆直交変換器１４０６により予測残差画像データへ変換される。
復号化の対象とするマクロブロックが画面間予測によって符号化されている場合は、符号列解析器１４０１によって抽出された動きベクトルが画面間予測復号器１４０８に入力される。画面間予測復号器１４０８は、フレームメモリ１４０７に蓄積されている復号化済みのピクチャの復号化画像を参照ピクチャとすることにより動きベクトル情報に基づいて動き補償画像データを生成する。このようにして得られた動き補償画像データは、加算演算器１４１１において予測残差画像データと加算されることにより復号化画像データとして生成され、フレームメモリ１４０７に格納される。
一方、復号化の対象とするマクロブロックが画面内予測によって符号化されている場合は、画面内予測復号器１４０９において周辺の復号化済ブロックの情報を用いて画面内予測がなされ、復号化画像データが生成され、フレームメモリ１４０７に格納される。そして、最終的な出力画像としてフレームメモリ１４０７から表示時間順に出力される。
以上復号化の流れの概要を説明したが、係数個数復号化器１４０３が行う係数の個数の復号化処理について、図１８から図２１を用いてその詳細を説明する。
図１８（ａ）は係数個数復号化器１４０３の内部構成を詳しく示すブロック図である。
なお、ここでは係数の個数の可変長復号化を行うために、ＶＬＣテーブルとコードテーブルという２つのテーブルを使用する例を示している。このＶＬＣテーブルとは符号列中の可変長符号をコード番号に変換するために使用されるテーブルであり、コードテーブルとはＶＬＣテーブルによって得られたコード番号を係数の個数に変換するために使用されるテーブルである。
係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示すように予測値算出器１５０１、コードテーブル記憶器１５０２、コードテーブル選択器１５０３、ＶＬＣテーブル選択器１５０４、ＶＬＣテーブル記憶器１５０５、および係数個数復号化器１５０６を備えている。
まず、図１７に示す係数個数記憶器１４０２から周辺に位置する復号化済ブロックの係数の個数が予測値算出器１５０１へ入力される。予測値算出器１５０１は、これらの値の平均値を取ることにより予測値を決定する。なお、予測値の決定方法として前記平均値の代わりに、符号化時の予測値算出方法に合わせて最大値または最小値または中央値のいずれかを用いることも可能である。このとき参照する復号化済ブロックは実施の形態１と同様に図４（ａ）に示された復号化対象のブロックＸに対してＢおよびＣおよびＤの位置関係にある３つのブロックを用いて表１に従って決定される。表１における○は復号化済ブロック、×は復号化が行われていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部に位置するために参照することができないブロックを意味している。なお、表１における○×および参照ブロックの項目はこれ以外を用いた場合でも同様に扱うことが可能である。なお、参照ブロックがなしと判断された場合は０もしくはその他の任意の値を直接予測値として与える。
コードテーブル選択器１５０３は、予測値算出器１５０１によって算出された予測値に応じて、コードテーブル記憶器１５０２が持つ複数のコードテーブルの中から実際に使用するコードテーブルを選択する。
表２はコードテーブル記憶器１５０２によって予め用意されている係数の個数とコード番号とを対応付けるコードテーブルの例である。なお、ここでは４種類のコードテーブルを用意しているが、テーブルの種類の数およびテーブルの値はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。ただし、この場合符号化時に使用したテーブルと同じものを使用する。また、表３は予測値に基づいたコードテーブルの選択基準を示したものである。なお、表３における予測値の割り振り方または参照テーブルの項目はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。ただし、この場合符号化時に使用したテーブルと同じものを使用する。
ＶＬＣテーブル選択器１５０４は、予測値算出器１５０１によって算出された予測値に応じて、ＶＬＣテーブル記憶器１５０５が持つ複数のＶＬＣテーブルの中から実際に使用するＶＬＣテーブルを選択する。
表４はＶＬＣテーブル記憶器１５０５によって予め用意されている係数の個数とコード番号とを対応付けるＶＬＣテーブルの例を示すものである。なお、ここでは４種類のＶＬＣテーブルを用意しているが、テーブルの種類の数およびテーブルの値はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。ただし、この場合符号化時に使用したテーブルと同じものを使用する。また、表５は予測値に基づいたＶＬＣテーブルの選択基準を示したものである。なお、表５における予測値の割り振り方または参照テーブルの項目はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。ただし、この場合符号化時に使用したテーブルと同じものを使用することが条件となっている。
係数個数復号化器１５０６は、上記の処理によって選択されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを参照して、入力された復号化対象ブロックの係数の個数の符号列に対し可変長復号化を行う。係数個数復号化器１５０６は、まずＶＬＣテーブルを用いて係数の個数の符号列をコード番号に変換し、つぎにコードテーブルを用いてコード番号に対応する係数の個数の値に変換する。図１９は予測値算出器１５０１によって算出された予測値が"６"で復号化対象ブロックの係数の個数の符号列が"０１００"であった場合の復号化の例を示す模式図である。予測値が"６"であることから、コードテーブル選択器１５０３において表３および表２により図１９に示すコードテーブル３が選択され、またＶＬＣテーブル選択器１５０４において表５および表４により図１９に示すＶＬＣテーブル３が選択される。係数個数復号化器１５０６は、入力された符号列"０１００"をＶＬＣテーブル３によりコード番号"２"に変換し、さらにコードテーブル３により最終的な係数の個数"４"を決定する。
次に、係数個数記憶器１４０２が行う係数の個数の記憶処理について、その詳細を説明する。なお、実施の形態１の説明で用いた図６（ａ）を用いて説明するが、ここではＢ１〜Ｂ１６の符号を付したブロックを含む太枠が復号化対象のマクロブロックを示し、斜線のブロックが復号化対象のマクロブロックに対する参照ブロックを示している。また、ブロックに付した符号の数字は、マクロブロック内での復号化順を示している。
係数個数記憶器１４０２は、例えば図６（ａ）に示す復号化対象のマクロブロックの処理を開始する時点において、係数個数復号化器１４０３によって復号化された係数の個数を、少なくとも復号化対象のマクロブロックに対して必要となる図６（ａ）に斜線で示した参照ブロックについて記憶している。すなわち、係数個数記憶器１４０２は、順次処理される復号化対象のマクロブロックのブロック（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…Ｂ１６）に対して検出された係数の個数を記憶する。例えば、復号化対象ブロックがブロックＢ６である場合、係数個数記憶器１４０２は、図６（ａ）に示す参照ブロックに加えて既に処理されたブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の各係数の個数を記憶している。そして、係数個数記憶器１４０２は、係数個数復号化器１４０３によりブロックＢ６の係数の個数が復号化されると、このブロックＢ６の係数の個数を記憶する。このように係数個数記憶器１４０２は、順次処理される復号化対象のマクロブロックのブロック（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…）に対して復号化された係数の個数を記憶する。
そして、例えば復号化対象のマクロブロックが図２（ｂ）に示すマクロブロックＭＢ１１である場合、このマクロブロックＭＢ１１の処理が終了し、次のマクロブロックＭＢ１２へ処理が移る際に、係数個数記憶器１４０２は、図７（ａ）に示すようにマクロブロックＭＢ１１の下列と右列のブロック（斜線のブロック）の係数の個数を少なくとも保持しておく。次に、マクロブロックＭＢ１２の処理が終了し、その次のマクロブロックＭＢ１３へ処理が移る際に、係数個数記憶器１４０２は、同様にマクロブロックＭＢ１２の下列と右列のブロックの係数の個数を少なくとも保持しておくとともに、図７（ｂ）に示すようにマクロブロックＭＢ１１の下列のブロック（斜線のブロック）の係数の個数を少なくとも保持しておく。
また、例えば復号化対象のマクロブロックが図２（ｂ）に示すマクロブロックＭＢ９のようにピクチャの右端に位置する場合、このマクロブロックＭＢ９の処理が終了し、次のマクロブロックＭＢ１０へ処理が移る際に、係数個数記憶器１４０２は、図７（ｂ）に示すようにマクロブロックＭＢ９の下列のブロック（斜線のブロック）の係数の個数を少なくとも保持しておく。
また、例えば復号化対象のマクロブロックが図２（ｂ）に示すマクロブロックＭＢｍのようにピクチャの下端に位置する場合、このマクロブロックＭＢｍの処理が終了し、次のマクロブロックＭＢｎへ処理が移る際に、係数個数記憶器１４０２は、図７（ｃ）に示すようにマクロブロックＭＢｍの右列のブロック（斜線のブロック）の係数の個数を少なくとも保持しておく。
このように係数個数記憶器１４０２は、参照されるブロックに対する係数の個数を保持しておく。なお、上記説明において保持しておくとしたブロック以外の係数の個数の情報は、参照されることがなくなった後であれば任意のタイミングで削除することが可能である。例えば、次のマクロブロックへ処理が移る際に削除することも、もしくはマクロブロックの処理途中で削除することも可能である。また、参照されることのなくなったブロックに対する係数の個数は必ずしも削除するという処理を必要としない。例えば、係数個数記憶器１４０２は、参照されることのなくなったブロックに対する係数の個数を不要であると認識し、必要に応じて上書きするようにしても構わない。
なお、上記説明では、係数個数記憶器１４０２において復号化済みブロックの係数を記憶しておくことによって参照することを可能としているが、係数の個数の値そのものではなく、例えば、空間周波数成分を示すブロックの係数の値を記憶しておくことにより、必要に応じて係数の個数を算出するような構成を用いることも可能である。
以上のように本実施の形態では、復号化済の周辺ブロックの係数の個数から予測値を算出し、その予測値に応じてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを適応的に切り替えて参照することにより、係数の個数を復号化することができる。
また、上記のように予測値に応じてコードテーブルを切り替えて参照することにより、係数の個数の出現確率が最も高い位置の変動に対応することができる。一方、予測値に応じてＶＬＣテーブルを切り替えて参照することにより、係数の個数の出現確率の分散の大きさに対応することができる。
なお、予測値算出器１５０１において参照するブロックとして、図４（ａ）に示すような３つの周辺ブロックの代わりに図４（ｂ）に示すように復号化対象のブロックＸに対してブロックＢおよびＤの位置関係にある２つのブロックのみを用いることも可能である。このときブロックＢおよびＤの位置関係にある２つのブロックの中で、復号化されていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部に位置するブロックが発生した場合は、表６のように参照ブロックの変更がなされる。表６における○は表１と同様に復号化済ブロック、×は復号化が行われていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部に位置するために参照することができないブロックを意味している。なお、表６の○×および参照ブロックの項目はこれ以外を用いた場合でも同様に扱うことが可能である。なお、参照ブロックがなしと判断された場合は０もしくはその他の任意の値を直接予測値として与える。ただし、この値は符号化時に使用したものと同じ値を使用する。この場合、係数個数記憶器１４０２は、係数個数復号化器１４０３によって復号化された係数の個数を、少なくとも復号化対象のマクロブロックに対して必要となる図６（ｂ）に示す参照ブロックについて記憶していればよい。
なお、予測値算出器１５０１において予測値を算出する方法として、平均値または最大値または最小値または中央値のいずれかに固定するのではなく、例えばその中から最適なものをシーケンスまたはＧＯＰまたはピクチャまたはスライスごとに選択することも可能である。この場合、符号列のシーケンスまたはピクチャまたはスライスのヘッダ領域に記述されている算出方法を識別するための信号を復号化することにより算出方法を決定する。なお、スライスとは１つのピクチャを複数の領域に分けたものを示し、例えばマクロブロック単位で横方向に１列分の領域などがこれにあたる。
なお、予測値算出器１５０１において予測値を算出する方法として、例えば平均値または最大値または最小値または中央値のいずれかを復号化済の参照ブロックの係数の個数の平均値によって選択することも可能である。表７はその選択基準を示したものである。なお、表７における平均値の割り振り方または予測値算出方法の項目はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。ただし、この場合符号化時に使用したものと同じものを使用する。
なお、本実施の形態では、係数個数復号化器１４０３において係数の個数の値そのものに対して可変長符号化がなされている符号列の復号化処理方法を示したものであるが、予測値と係数の個数との差分値に対して可変長符号化がなされている符号列の復号化を行うことも可能である。その場合は図１８（ｂ）に示すように予測値算出器１５０１によって算出された予測値と係数個数復号化器１５０６によって復号化された係数の個数の差分値とを加算演算器１５０７において加算することにより係数の個数を決定する。
また、本実施の形態では、係数個数復号化器１４０３においてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を周辺ブロックの係数の個数に基づく予測値によって切り替えて可変長復号化を行っているが、それらのどちらか一方を切り替えずに固定して使用することも可能である。その場合はある１種類のコードテーブルもしくはＶＬＣテーブルを持った記憶器のみを用意することにより実現可能である。図２０（ａ）はコードテーブルのみを固定して係数の個数の可変長復号化を行う場合の係数個数復号化器１４０３の構成を示すブロック図である。また、図２０（ｂ）はＶＬＣテーブルのみを固定して係数の個数の可変長復号化を行う場合の係数個数復号化器１４０３の構成を示すブロック図である。コードテーブルのみを固定するその場合は、図２０（ａ）に示すように係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示すコードテーブル記憶器１５０２およびコードテーブル選択器１５０３に代えてコードテーブル記憶器１６０１を備えている。このコードテーブル記憶器１６０１は、１種類のコードテーブルを有している。そして、係数個数復号化器１５０６は、まずＶＬＣテーブル選択器１５０４により選択されたＶＬＣテーブルを用いて可変長符号をコード番号に変換し、つぎにコードテーブル記憶器１６０１が有しているコードテーブルを用いてコード番号を係数の個数に変換する。
一方、ＶＬＣテーブルのみを固定する場合、図２０（ｂ）に示すように係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示すＶＬＣテーブル記憶器１５０５およびＶＬＣテーブル選択器１５０４に代えてＶＬＣテーブル記憶器１６０２を備えている。このＶＬＣテーブル記憶器１６０２は、１種類のＶＬＣテーブルを有している。そして、係数個数復号化器１５０６は、まずＶＬＣテーブル記憶器１６０２が有しているＶＬＣテーブルを用いて可変長符号をコード番号に変換し、つぎにコードテーブル選択器１５０３により選択されたコードテーブルを用いてコード番号を係数の個数に変換する。
このようにコードテーブルまたはＶＬＣテーブルのどちらか一方を切り替えずに固定して使用することにより、複数のテーブルを記憶しておくためのメモリ容量を減らすことが可能となる。
また、係数個数復号化器１４０３において、コードテーブルを用いずにＶＬＣテーブルのみを周辺ブロックの係数の個数に基づく予測値によって切り替えて可変長復号化を行うことも可能である。図２０（ｃ）はコードテーブルを用いずにＶＬＣテーブルのみを用いて係数の個数の可変長復号化を行う場合の係数個数復号化器１４０３の構成を示すブロック図である。この場合、図２０（ｃ）に示すように係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示すコードテーブル記憶器１５０２およびコードテーブル選択器１５０３は備えていない。係数個数復号化器１４０３では、予測値算出器１５０１によって算出された予測値に基づいてＶＬＣテーブル選択器１６０３が、ＶＬＣテーブル記憶器１６０４の有する複数のＶＬＣテーブルの中から実際に使用するＶＬＣテーブルを選択する。そして、係数個数復号化器１５０６は、上記のようにコードテーブルを用いて係数の個数をコード番号に変換することなく、直接、ＶＬＣテーブルを用いて可変長符号を係数の個数に変換する。なお、この場合に表４で示すＶＬＣテーブルの例では、コード番号となっている部分が係数の個数値となる。
また、係数個数復号化器１４０３において、係数の個数の値の代わりに予測値と係数の個数との差分値に対して可変長符号化がなされている符号列の復号化を行う場合に対しても同様に扱うことが可能である。図２１はその例としてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を固定して予測値と係数の個数との差分値に対して可変長復号化を行う場合の係数個数復号化器１４０３の構成を示すブロック図である。この場合、図２１に示すように係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示すコードテーブル記憶器１５０２およびコードテーブル選択器１５０３に代えてコードテーブル記憶器１６０１を、ＶＬＣテーブル記憶器１５０５およびＶＬＣテーブル選択器１５０４に代えてＶＬＣテーブル記憶器１６０２を備えている。このコードテーブル記憶器１６０１は１種類のコードテーブルを、ＶＬＣテーブル記憶器１６０２は１種類のＶＬＣテーブルを有している。そして、係数個数復号化器１５０６は、まずＶＬＣテーブル記憶器１６０２が有しているＶＬＣテーブルを用いて可変長符号をコード番号に変換し、つぎにコードテーブル記憶器１６０１が有しているコードテーブルを用いてコード番号を予測値と係数の個数との差分値に変換する。さらに加算演算器１５０７によって前記差分値と予測値とを加算することにより、係数の個数を算出する。
（実施の形態７）
本実施の形態における画像復号化装置の構成および復号化処理の概要は、図１７に示す係数個数復号化器１４０３を除き実施の形態６と全く同等である。ここでは、この係数個数復号化器１４０３において実施の形態７でなされる係数の個数の可変長復号化処理について、図１１および図２２を用いてその詳細を説明する。なお、実施の形態２の画像符号化装置で生成された符号列が入力されるものとする。
図２２（ａ）は係数個数復号化器１４０３の内部構成を詳しく示すブロック図である。
図２２（ａ）に示すように係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示すコードテーブル記憶器１５０２およびコードテーブル選択器１５０３に代えてコードテーブル生成器１９０１を備えている。コードテーブル生成器１９０１には、図１７に示す係数個数記憶器１４０２から復号化済ブロックの係数の個数が入力される。コードテーブル生成器１９０１は、係数の個数の値ごとにそれと等しい係数の個数を持つ復号化済みのブロックが幾つあるかをカウントし、その統計量に基づいて発生頻度が最も高かった係数の個数から順にコード番号を割り当て、コードテーブルを作成する。図１１（ａ）は統計の対象とする復号化済ブロックの位置を表す模式図である。ここで、Ｐ１およびＰ３およびＰ４は画面間予測復号化を行うピクチャであり、Ｉ２は画面内予測復号化を行うピクチャである。現在復号化の対象としているブロックがＰ３に属しているとすると、同じ方式によって復号化された直前のピクチャであるＰ１の全てのブロックが統計の対象となる。なお、図１１（ｂ）のように現在復号化の対象となっているピクチャ内にある復号化済ブロックも含めた１ピクチャ分のブロックを統計の対象とする場合も同様に扱うことが可能である。また、統計の対象とすることのできる１ピクチャ分の復号化済ブロックが存在しない場合は、初期状態のコードテーブルとして０からの昇順で与えられるテーブルを使用する。なお、ここでは１ピクチャ分のブロックを統計対象としているが、母数としてそれ以外のブロックの個数を用いた場合も同様に扱うことが可能である。ただし、この場合符号化時に使用した個数と同じものを使用する。なお、図１１（ａ）に示すような参照を行って上記コードテーブルの生成を行う場合は、対象のピクチャの復号化を開始する際に１度だけテーブルの生成を行うだけでよい。
一方、予測値算出器１５０１には、周辺に位置する復号化済ブロックの係数の個数が入力される。予測値算出器１５０１は、これらの値を基に実施の形態６と同様に平均値を取ることにより予測値を決定する。なお、予測値の決定方法として前記平均値の代わりに最大値または最小値または中央値のいずれかを用いることも可能である。このとき参照する復号化済ブロックは実施の形態６と同様に図４（ａ）に示された復号化対象のブロックＸに対してＢおよびＣおよびＤの位置関係にある３つのブロックを用いて表１に従って決定される。なお、表１における○×および参照ブロックの項目はこれ以外を用いた場合でも同様に扱うことが可能である。なお、参照ブロックがなしと判断された場合は０もしくはその他の任意の値を直接予測値として与える。ただし、この値は符号化時に使用したものと同じ値を使用する。
予測値算出器１５０１によって算出された予測値は、ＶＬＣテーブル選択器１５０４においてのみ用いられる。ＶＬＣテーブル選択器１５０４、この予測値に応じて、ＶＬＣテーブル記憶器１５０５に実施の形態６と同様に表４に示すような予め用意された複数のＶＬＣテーブルの中から表５に示すような選択基準に従って係数の個数の復号化に使用するＶＬＣテーブルを選択する。
係数個数復号化器１５０６は、コードテーブル生成器１９０１によって生成されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブル選択器１５０４によって選択されたＶＬＣテーブルを参照して、実施の形態６と同様に入力された係数の個数の符号列に対し可変長復号化を行う。
以上のように本実施の形態では、復号化済ブロックの係数の個数の統計を取ることによりコードテーブルを作成し、さらに復号化済ブロックの係数の個数から算出された予測値に応じてＶＬＣテーブルを決定し、その両者を参照することにより係数の個数の復号化を行うことができる。
なお、実施の形態６と同様に予測値算出器１５０１において参照する復号化済ブロックは、図４（ａ）のような３つの周辺ブロックの代わりに図４（ｂ）のように復号化対象のブロックＸに対してＢおよびＤの位置関係にある２つのブロックのみを用いて表６に従って決定することも可能である。また、表６における○×および参照ブロックの項目はこれ以外を用いた場合でも同様に扱うことが可能である。なお、参照ブロックがなしと判断された場合は０もしくはその他の任意の値を直接予測値として与える。ただし、この値は符号化時に使用したものと同じ値を使用する。
また、実施の形態６と同様に予測値算出器１５０１において予測値を算出する方法として、平均値または最大値または最小値または中央値のいずれかに固定するのではなく、例えばその中から最適なものをシーケンスまたはＧＯＰまたはピクチャまたはスライスごとに選択することも可能である。この場合、符号列のシーケンスまたはＧＯＰまたはピクチャまたはスライスのヘッダ領域に記述されている算出方法を識別するための信号を復号化することにより算出方法を決定する。
また、実施の形態６と同様に予測値算出器１５０１において予測値を算出する方法として、例えば平均値または最大値または最小値または中央値のいずれかを復号化済の参照ブロックの係数の個数の平均値によって選択することも可能である。表７はその選択基準を示したものであるが、ここでの平均値の割り振り方または予測値算出方法の項目はこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。ただし、この場合符号化時に使用したものと同じものを使用する。
また、本実施の形態では、係数の個数の値そのものに対して可変長符号化がなされている符号列の復号化処理方法を示したものであるが、予測値と係数の個数との差分値に対して可変長符号化がなされている符号列の復号化を行うことも可能である。その場合は図２２（ｂ）に示すように予測値算出器１５０１による予測値と係数個数復号化器１５０６によって復号化された係数の個数の差分値とを加算演算器１５０７において加算することにより係数の個数を決定する。
また、上記実施の形態では、係数個数復号化器１４０３においてＶＬＣテーブルを周辺ブロックの係数の個数に基づく予測値によって切り替えて可変長復号化を行っているが、実施の形態６と同様にＶＬＣテーブルを切り替えずに固定して使用することも可能である。その場合はＶＬＣテーブル選択器を用いる代わりにある１種類のＶＬＣテーブルを持ったＶＬＣテーブル記憶器のみを用いることにより実現可能である。
（実施の形態８）
本実施の形態における画像復号化装置の構成および復号化処理の概要は、図１７に示す係数個数復号化器１４０３を除き実施の形態６と全く同等である。ここでは、この係数個数復号化器１４０３において実施の形態８でなされる係数の個数の可変長復号化処理について、図２３および表８から表９を用いてその詳細を説明する。なお、実施の形態３の画像符号化装置で生成された符号列が入力されるものとする。
図２３（ａ）は係数個数復号化器１４０３の内部構成を詳しく示すブロック図である。
図２３（ａ）に示すように係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示す予測値算出器１５０１を備えていない。これにより、コードテーブル選択器２００１およびＶＬＣテーブル選択器２００２は、実施の形態６とは異なり予測値を使用することなく直接復号化済ブロックの係数の個数を使用することによって実際に使用するテーブルを選択する。このとき参照する復号化済ブロックは図４（ｂ）に示すように復号化対象のブロックＸに対しＢ（上）およびＤ（左）の位置関係にある２つのみを用いる。ただし、上および左に位置するブロックが復号化されていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部であった場合は係数の個数として０もしくはその他の任意の値を代用する。ただし、この値は符号化時に使用したものと同じ値を使用する。
表８はコードテーブル選択器２００１におけるコードテーブルの選択方法を示したものである。コードテーブル選択器２００１は、表８に示すように復号化対象ブロックの上および左に位置するブロックの係数の個数それぞれを値に応じて２つのグループに分類し、それによって形成される４つの組み合わせによってコードテーブルを選択する。なお、表８における上および左ブロックの係数の個数を分類する方法およびコードテーブルの割り当て方についてはこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。ただし、この場合符号化時に使用したものと同じものを使用する。また、ＶＬＣテーブル選択器２００２は、コードテーブル選択器２００１の場合と同様に表９に示すような選択方法を用いて実際に参照するＶＬＣテーブルを選択する。
係数個数復号化器１５０６は、コードテーブル選択器２００１によって選択されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブル選択器２００２によって選択されたＶＬＣテーブルを参照して、実施の形態６と同様に入力された復号化対象ブロックの係数の個数の可変長復号化を行う。
以上のように本実施の形態では、復号化対象ブロックの上および左に位置する復号化済ブロックの係数の個数を値に応じてＮ個のグループに分類し、そのときに形成されるＮ×Ｎ通りの組み合わせに応じてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを適応的に切り替えて参照することにより、係数の個数の復号化を行うことができる。
なお、本実施の形態では、係数の個数の値そのものに対して可変長符号化がなされている符号列の復号化処理方法を示したものであるが、予測値と係数の個数との差分値に対して可変長符号化がなされている符号列の復号化を行うことも可能である。その場合は図２３（ｂ）に示すように予測値算出器１５０１による予測値と係数個数復号化器１５０６によって復号化された係数の個数の差分値とを加算演算器１５０７において加算することにより係数の個数を決定する。
また、上記実施の形態では、係数個数復号化器１４０３においてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を周辺ブロックの係数の個数によって切り替えて可変長復号化を行っているが、実施の形態６と同様に、それらのどちらか一方を切り替えずに固定して使用することも可能である。その場合はテーブル選択器を用いる代わりにある１種類のコードテーブルもしくはＶＬＣテーブルを持った記憶器のみを用いることにより実現可能である。さらに、実施の形態６と同様に、コードテーブルを用いずにＶＬＣテーブルのみを周辺ブロックの係数の個数によって切り替えて可変長復号化を行うことも可能である。
（実施の形態９）
本実施の形態における画像復号化装置の構成および復号化処理の概要は、図１７に示す係数個数復号化器１４０３を除き実施の形態６と全く同等である。ここでは、この係数個数復号化器１４０３において実施の形態９でなされる係数の個数の可変長復号化処理について、図２４および図１４を用いてその詳細を説明する。なお、実施の形態４の画像符号化装置で生成された符号列が入力されるものとする。
図２４（ａ）は係数個数復号化器１４０３の内部構成を詳しく示すブロック図である。
図２４（ａ）に示すように係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示す予測値算出器１５０１、コードテーブル選択器１５０３、およびＶＬＣテーブル選択器１５０４に代えてテーブル選択器２１０１を備えている。テーブル選択器２１０１は、実施の形態６とは異なり予測値を使用することなく直接復号化済ブロックの係数の個数を使用し、コードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を同時に評価することによって実際に使用するテーブルを選択する。このとき参照する復号化済ブロックは図４（ａ）にあるように復号化対象のブロックＸに対してＢおよびＣおよびＤの位置関係にある３つのブロックを用いる。ただし、これらに位置するブロックが復号化されていないもしくはピクチャの外部もしくはスライスの外部であった場合は係数の個数として０もしくはその他の任意の値を代用する。ただし、この値は符号化時に使用したものと同じ値を使用する。
テーブル選択器２１０１は、図１４に示すように実施の形態４と同様にしてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを同時に用いて参照ブロックの係数の個数を符号化した結果生成される符号列の長さの和を算出し、それを評価値とする。そして、テーブル選択器２１０１は、コードテーブル記憶器１５０２およびＶＬＣテーブル記憶器１５０５が有する全てのコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの組み合わせに対してこの処理を行い、得られた評価値が最も小さくなるコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの組み合わせを選択する。
係数個数復号化器１５０６は、テーブル選択器２１０１によって選択されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを参照して、実施の形態６と同様に入力された復号化対象ブロックの係数の個数の可変長復号化を行う。
以上のように本実施の形態では、復号化済の周辺ブロックの係数の個数に対してコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを用いて符号化を行い、そのときの符号列の長さの和を評価値とし、これが最小となる組み合わせのコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを参照することにより、係数の個数の復号化を行うことができる。
なお、実施の形態６と同様にテーブル選択器２１０１において参照する復号化済ブロックは、図４（ａ）のような３つの周辺ブロックの代わりに図４（ｂ）のように復号化対象のブロックＸに対してＢおよびＤの位置関係にある２つのみを用いても同様に扱うことが可能である。ただし、これらに位置するブロックが復号化されていないもしくはピクチャの外部であった場合は係数の個数として０もしくはその他の任意の値を代用する。ただし、この値は符号化時に使用したものと同じ値を使用する。
また、本実施の形態では、係数の個数の値そのものに対して可変長符号化がなされている符号列の復号化処理方法を示したものであるが、予測値と係数の個数との差分値に対して可変長符号化がなされている符号列の復号化を行うことも可能である。その場合は図２４（ｂ）に示すように予測値算出器１５０１による予測値と係数個数復号化器１５０６によって復号化された係数の個数の差分値とを加算演算器１５０７において加算することにより係数の個数を決定する。
また、本実施の形態では、係数個数復号化器１４０３においてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを切り替える対象としているが、それらの一方を切り替えずに固定して使用することも可能である。
（実施の形態１０）
本実施の形態における画像復号化装置の構成および復号化処理の概要は、図１７に示す係数個数復号化器１４０３を除き実施の形態６と全く同等である。本実施の形態では、係数個数復号化器１４０３において参照する情報として実施の形態６における復号化済ブロックの係数の個数の代わりに画面間予測復号化の場合は画面間予測モードを、また画面内予測復号化の場合は画面内予測モードを用いる。なお、実施の形態５の画像符号化装置で生成された符号列が入力されるものとする。
ここでは、図１７に示す係数個数復号化器１４０３においてなされる係数の個数の可変長復号化処理について、図２５を用いてその詳細を説明する。
図２５は係数個数復号化器１４０３の内部構成を詳しく示すブロック図である。
図２５に示すように係数個数復号化器１４０３は、図１８（ａ）に示す予測値算出器１５０１を備えていない。画面間予測復号化の場合は画面間予測モードが、また画面内予測復号化の場合は画面内予測モードが、符号列解析器１４０１よりコードテーブル選択器２２０１およびＶＬＣテーブル選択器２２０２に入力される。これにより、コードテーブル選択器２２０１は、画面間予測符号化の場合は画面間予測モードに、また画面内予測符号化の場合は画面内予測モードに基づいて使用するテーブルを選択する。表１０はコードテーブル選択器２２０１におけるコードテーブルの選択方法を示したものである。
例えば、復号化対象ピクチャが画面間予測によって復号化される場合、対象のブロックが８ｘ８のサイズの予測が選択されると、それに伴って係数の個数を可変長復号化するためのコードテーブルとして２番のテーブルが選択されることになる。なお、表１０の各項目についてはこれ以外のものを使用した場合も同様に扱うことができる。ただし、符号化時に使用したものと同じものを使用する。
また、ＶＬＣテーブル選択器２２０２は、コードテーブル選択器２２０１の場合と同様に表１１に示すような選択方法を用いて実際に参照するＶＬＣテーブルを選択する。
係数個数復号化器１５０６は、コードテーブル選択器２２０１によって選択されたコードテーブルおよびＶＬＣテーブル選択器２２０２によって選択されたＶＬＣテーブルを参照して、実施の形態６と同様に入力された復号化対象ブロックの係数の個数の可変長復号化を行う。
以上のように本実施の形態では、復号化の対象としているブロックが画面間予測復号化の場合は画面間予測モードに、また画面内予測復号化の場合は画面内予測モードに応じてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルを適応的に切り替えて参照することにより、係数の個数の復号化を行うことができる。
なお、本実施の形態では、係数の個数の値そのものに対して可変長符号化がなされている符号列の復号化処理方法を示したものであるが、予測値と係数の個数との差分値に対して可変長符号化がなされている符号列の復号化を行うことも可能である。その場合は実施の形態６と同様に符号化済の周辺ブロックの係数の個数を用いて予測値を決定し、その値と係数個数復号化器１５０６によって復号化された係数の個数の差分値とを加算することにより係数の個数を決定する。
また、本実施の形態では、係数個数復号化器１４０３においてコードテーブルおよびＶＬＣテーブルの両者を切り替えて可変長復号化を行っているが、実施の形態６と同様に、それらの一方もしくは両者を切り替えずに固定して使用することも可能である。その場合はある１種類のコードテーブルもしくはＶＬＣテーブルを持った記憶器のみを用意することにより実現可能である。
（実施の形態１１）
さらに、上記各実施の形態で示した符号化処理および復号化処理の構成を実現するための符号化および復号化プログラムを、フレキシブルディスク等のデータ記憶媒体に記録するようにすることにより、上記各実施の形態で示した処理を、独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。
図２６は、上記実施の形態１から１０の符号化あるいは復号化処理を、上記符号化および復号化プログラムを格納したフレキシブルディスクを用いて、コンピュータシステムにより実施する場合を説明するための図である。
図２６（ｂ）は、フレキシブルディスクの正面からみた外観、断面構造、及びフレキシブルディスクを示し、図２６（ａ）は、記録媒体本体であるフレキシブルディスクの物理フォーマットの例を示している。フレキシブルディスクＦＤはケースＦ内に内蔵され、該ディスクの表面には、同心円状に外周からは内周に向かって複数のトラックＴｒが形成され、各トラックは角度方向に１６のセクタＳｅに分割されている。従って、上記プログラムを格納したフレキシブルディスクでは、上記フレキシブルディスクＦＤ上に割り当てられた領域に、上記プログラムとしてのデータが記録されている。
また、図２６（ｃ）は、フレキシブルディスクＦＤに上記プログラムの記録再生を行うための構成を示す。上記プログラムをフレキシブルディスクＦＤに記録する場合は、コンピュータシステムＣｓから上記プログラムとしてのデータをフレキシブルディスクドライブを介して書き込む。また、フレキシブルディスク内のプログラムにより上記符号化および復号化装置をコンピュータシステム中に構築する場合は、フレキシブルディスクドライブによりプログラムをフレキシブルディスクから読み出し、コンピュータシステムに転送する。
なお、上記説明では、データ記録媒体としてフレキシブルディスクを用いて説明を行ったが、光ディスクを用いても同様に行うことができる。また、記録媒体はこれに限らず、ＩＣカード、ＲＯＭカセット等、プログラムを記録できるものであれば同様に実施することができる。
さらにここで、上記実施の形態で示した画像符号化方法や画像復号化方法の応用例とそれを用いたシステムを説明する。
図２７は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムex１００の全体構成を示すブロック図である。通信サービスの提供エリアを所望の大きさに分割し、各セル内にそれぞれ固定無線局である基地局ex１０７〜ex１１０が設置されている。
このコンテンツ供給システムex１００は、例えば、インターネットex１０１にインターネットサービスプロバイダex１０２および電話網ex１０４、および基地局ex１０７〜ex１１０を介して、コンピュータex１１１、ＰＤＡ（personal digital assistant）ex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、カメラ付きの携帯電話ｅｘ１１５などの各機器が接続される。
しかし、コンテンツ供給システムex１００は図２７のような組合せに限定されず、いずれかを組み合わせて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex１０７〜ex１１０を介さずに、各機器が電話網ex１０４に直接接続されてもよい。
カメラex１１３はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話は、ＰＤＣ（Personal Digital Communications）方式、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式、若しくはＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式の携帯電話機、またはＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であり、いずれでも構わない。
また、ストリーミングサーバex１０３は、カメラex１１３から基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じて接続されており、カメラex１１３を用いてユーザが送信する符号化処理されたデータに基づいたライブ配信等が可能になる。撮影したデータの符号化処理はカメラex１１３で行っても、データの送信処理をするサーバ等で行ってもよい。また、カメラex１１６で撮影した動画データはコンピュータex１１１を介してストリーミングサーバex１０３に送信されてもよい。カメラex１１６はデジタルカメラ等の静止画、動画が撮影可能な機器である。この場合、動画データの符号化はカメラex１１６で行ってもコンピュータex１１１で行ってもどちらでもよい。また、符号化処理はコンピュータex１１１やカメラex１１６が有するＬＳＩex１１７において処理することになる。なお、画像符号化・復号化用のソフトウェアをコンピュータex１１１等で読み取り可能な記録媒体である何らかの蓄積メディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスクなど）に組み込んでもよい。さらに、カメラ付きの携帯電話ex１１５で動画データを送信してもよい。このときの動画データは携帯電話ex１１５が有するＬＳＩで符号化処理されたデータである。
このコンテンツ供給システムex１００では、ユーザがカメラex１１３、カメラex１１６等で撮影しているコンテンツ（例えば、音楽ライブを撮影した映像等）を上記実施の形態同様に符号化処理してストリーミングサーバex１０３に送信する一方で、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して上記コンテンツをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４等がある。このようにすることでコンテンツ供給システムex１００は、符号化されたデータをクライアントにおいて受信して再生することができ、さらにクライアントにおいてリアルタイムで受信して復号化し、再生することにより、個人放送をも実現可能になるシステムである。
このシステムを構成する各機器の符号化、復号化には上記各実施の形態で示した画像符号化装置あるいは画像復号化装置を用いるようにすればよい。
その一例として携帯電話について説明する。
図２８は、上記実施の形態で説明した画像符号化方法と画像復号化方法を用いた携帯電話ex１１５を示す図である。携帯電話ex１１５は、基地局ex１１０との間で電波を送受信するためのアンテナex２０１、ＣＣＤカメラ等の映像、静止画を撮ることが可能なカメラ部ex２０３、カメラ部ex２０３で撮影した映像、アンテナex２０１で受信した映像等が復号化されたデータを表示する液晶ディスプレイ等の表示部ex２０２、操作キーｅｘ２０４群から構成される本体部、音声出力をするためのスピーカ等の音声出力部ex２０８、音声入力をするためのマイク等の音声入力部ex２０５、撮影した動画もしくは静止画のデータ、受信したメールのデータ、動画のデータもしくは静止画のデータ等、符号化されたデータまたは復号化されたデータを保存するための記録メディアex２０７、携帯電話ex１１５に記録メディアex２０７を装着可能とするためのスロット部ex２０６を有している。記録メディアex２０７はＳＤカード等のプラスチックケース内に電気的に書換えや消去が可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）の一種であるフラッシュメモリ素子を格納したものである。
さらに、携帯電話ex１１５について図２９を用いて説明する。携帯電話ex１１５は表示部ex２０２及び操作キーｅｘ２０４を備えた本体部の各部を統括的に制御するようになされた主制御部ex３１１に対して、電源回路部ex３１０、操作入力制御部ex３０４、画像符号化部ex３１２、カメラインターフェース部ex３０３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御部ex３０２、画像復号化部ex３０９、多重分離部ex３０８、記録再生部ex３０７、変復調回路部ex３０６及び音声処理部ex３０５が同期バスex３１３を介して互いに接続されている。
電源回路部ex３１０は、ユーザの操作により終話及び電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することによりカメラ付ディジタル携帯電話ex１１５を動作可能な状態に起動する。
携帯電話ex１１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等でなる主制御部ex３１１の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex２０５で集音した音声信号を音声処理部ex３０５によってディジタル音声データに変換し、これを変復調回路部ex３０６でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部ex３０１でディジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex２０１を介して送信する。また携帯電話機ex１１５は、音声通話モード時にアンテナex２０１で受信した受信データを増幅して周波数変換処理及びアナログディジタル変換処理を施し、変復調回路部ex３０６でスペクトラム逆拡散処理し、音声処理部ex３０５によってアナログ音声データに変換した後、これを音声出力部ex２０８を介して出力する。
さらに、データ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キーｅｘ２０４の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex３０４を介して主制御部ex３１１に送出される。主制御部ex３１１は、テキストデータを変復調回路部ex３０６でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部ex３０１でディジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex２０１を介して基地局ex１１０へ送信する。
データ通信モード時に画像データを送信する場合、カメラ部ex２０３で撮像された画像データをカメラインターフェース部ex３０３を介して画像符号化部ex３１２に供給する。また、画像データを送信しない場合には、カメラ部ex２０３で撮像した画像データをカメラインターフェース部ex３０３及びＬＣＤ制御部ex３０２を介して表示部ex２０２に直接表示することも可能である。
画像符号化部ex３１２は、本願発明で説明した画像符号化装置を備えた構成であり、カメラ部ex２０３から供給された画像データを上記実施の形態で示した画像符号化装置に用いた符号化方法によって圧縮符号化することにより符号化画像データに変換し、これを多重分離部ex３０８に送出する。また、このとき同時に携帯電話機ex１１５は、カメラ部ex２０３で撮像中に音声入力部ex２０５で集音した音声を音声処理部ex３０５を介してディジタルの音声データとして多重分離部ex３０８に送出する。
多重分離部ex３０８は、画像符号化部ex３１２から供給された符号化画像データと音声処理部ex３０５から供給された音声データとを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変復調回路部ex３０６でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部ex３０１でディジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex２０１を介して送信する。
データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、アンテナex２０１を介して基地局ex１１０から受信した受信データを変復調回路部ex３０６でスペクトラム逆拡散処理し、その結果得られる多重化データを多重分離部ex３０８に送出する。
また、アンテナex２０１を介して受信された多重化データを復号化するには、多重分離部ex３０８は、多重化データを分離することにより画像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスex３１３を介して当該符号化画像データを画像復号化部ex３０９に供給すると共に当該音声データを音声処理部ex３０５に供給する。
次に、画像復号化部ex３０９は、本願発明で説明した画像復号化装置を備えた構成であり、画像データのビットストリームを上記実施の形態で示した符号化方法に対応した復号化方法で復号することにより再生動画像データを生成し、これをＬＣＤ制御部ex３０２を介して表示部ex２０２に供給し、これにより、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる動画データが表示される。このとき同時に音声処理部ex３０５は、音声データをアナログ音声データに変換した後、これを音声出力部ex２０８に供給し、これにより、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まる音声データが再生される。
なお、上記システムの例に限られず、最近は衛星、地上波によるディジタル放送が話題となっており、図３０に示すようにディジタル放送用システムにも上記実施の形態の少なくとも画像符号化装置または画像復号化装置のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex４０９では映像情報のビットストリームが電波を介して通信または放送衛星ex４１０に伝送される。これを受けた放送衛星ex４１０は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送受信設備をもつ家庭のアンテナex４０６で受信し、テレビ（受信機）ex４０１またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex４０７などの装置によりビットストリームを復号化してこれを再生する。また、記録媒体であるCDやDVD等の蓄積メディアex４０２に記録したビットストリームを読み取り、復号化する再生装置ex４０３にも上記実施の形態で示した画像復号化装置を実装することが可能である。この場合、再生された映像信号はモニタex４０４に表示される。また、ケーブルテレビ用のケーブルex４０５または衛星／地上波放送のアンテナex４０６に接続されたセットトップボックスex４０７内に画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex４０８で再生する構成も考えられる。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に画像復号化装置を組み込んでも良い。また、アンテナex４１１を有する車ex４１２で衛星ex４１０からまたは基地局ex１０７等から信号を受信し、車ex４１２が有するカーナビゲーションex４１３等の表示装置に動画を再生することも可能である。
更に、画像信号を上記実施の形態で示した画像符号化装置で符号化し、記録媒体に記録することもできる。具体例としては、DVDディスクｅｘ４２１に画像信号を記録するDVDレコーダや、ハードディスクに記録するディスクレコーダなどのレコーダｅx４２０がある。更にSDカードｅｘ４２２に記録することもできる。レコーダｅｘ４２０が上記実施の形態で示した画像復号化装置を備えていれば、DVDディスクｅｘ４２１やSDカードｅｘ４２２に記録した画像信号を再生し、モニタｅｘ４０８で表示することができる。
なお、カーナビゲーションex４１３の構成は例えば図２９に示す構成のうち、カメラ部ex２０３とカメラインターフェース部ex３０３、画像符号化部ｅｘ３１２を除いた構成が考えられ、同様なことがコンピュータex１１１やテレビ（受信機）ex４０１等でも考えられる。
また、上記携帯電話ex１１４等の端末は、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型の端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末の３通りの実装形式が考えられる。
このように、上記実施の形態で示した画像符号化方法あるいは画像復号化方法を上述したいずれの機器・システムに用いることは可能であり、そうすることで、上記実施の形態で説明した効果を得ることができる。
また、本発明はかかる上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。
１０１ フレームメモリ
１０２ 直交変換器
１０３ 量子化器
１０４ 逆量子化器
１０５ 逆直交変換器
１０６ フレームメモリ
１０７ 画面間予測器
１０８ 画面内予測器
１０９ 係数個数検出器
１１０ 係数個数記憶器
１１１ 係数個数符号化器
１１２ 係数値符号化器
１１３ 符号列生成器
１１４ スイッチ
１１５ スイッチ
１１６ 差分演算器
１１７ 加算演算器
２０１ 予測値算出器
２０２ コードテーブル記憶器
２０３ コードテーブル選択器
２０４ ＶＬＣテーブル選択器
２０５ ＶＬＣテーブル記憶器
２０６ 係数個数符号化器
２０７ 差分演算器
３０１ コードテーブル記憶器
３０２ ＶＬＣテーブル記憶器
３０３ ＶＬＣテーブル選択器
３０４ ＶＬＣテーブル記憶器
７０１ コードテーブル生成器
９０１ コードテーブル選択器
９０２ ＶＬＣテーブル選択器
１００１ テーブル選択器
１２０１ 係数個数符号化器
１３０１ コードテーブル選択器
１３０２ ＶＬＣテーブル選択器
１４０１ 符号列解析器
１４０２ 係数個数記憶器
１４０３ 係数個数復号化器
１４０４ 係数値復号化器
１４０５ 逆量子化器
１４０６ 逆直交変換器
１４０７ フレームメモリ
１４０８ 画面間予測復号器
１４０９ 画面内予測復号器
１４１０ スイッチ
１４１１ 加算演算器
１５０１ 予測値算出器
１５０２ コードテーブル記憶器
１５０３ コードテーブル選択器
１５０４ ＶＬＣテーブル選択器
１５０５ ＶＬＣテーブル記憶器
１５０６ 係数個数復号化器
１５０７ 加算演算器
１６０１ コードテーブル記憶器
１６０２ ＶＬＣテーブル記憶器
１６０３ ＶＬＣテーブル選択器
１６０４ ＶＬＣテーブル記憶器
１９０１ コードテーブル生成器
２００１ コードテーブル選択器
２００２ ＶＬＣテーブル選択器
２１０１ テーブル選択器
２２０１ コードテーブル選択器
２２０２ ＶＬＣテーブル選択器
Ｓｅ セクタ
Ｔｒ トラック
ＦＤ フレキシブルディスク
Ｆ フレキシブルディスクケース
Ｃｓ コンピュータシステム
ＦＤＤ フレキシブルディスクドライブ

Claims (2)

  1. 画像信号を符号化した符号化画像データと、音声信号を符号化した符号化音声データとが多重化された多重化データが記録された記録媒体と、前記記録媒体から前記多重化データを復号する復号化装置とから構成される復号化システムであって、
    前記多重化データに含まれる前記符号化画像データと、前記符号化音声データとは、符号化装置により符号化されており、
    前記符号化装置は、
    前記音声データを符号化して前記符号化音声データを得る音声符号化部と、
    前記画像データを符号化して前記符号化画像データを得る画像符号化部と、
    前記符号化音声データと前記符号化画像データとを多重して前記多重化データを得る多重化部と、
    を有し、
    前記画像符号化部は、
    画像信号を複数のブロックに分割する分割手段と、
    該ブロックのブロック画像と、画面内予測あるいは画面間予測により得られた予測画像とから予測残差画像を生成し、該予測残差画像をブロック毎に直交変換および量子化して得られた係数値を、ブロック毎に符号化してブロック符号化データを得るブロック符号化手段と
    を備え、
    前記ブロック符号化手段は、
    符号化対象ブロックに含まれる係数値が０以外の係数値である非ゼロ係数の個数を符号化する係数個数符号化手段
    を有し、
    前記係数個数符号化手段は、更に、
    前記符号化対象ブロックの周辺に位置する符号化済ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数に基づいて、前記符号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値を導出する導出手段と、
    導出された前記符号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値に基づいて、符号化用の可変長符号テーブルを選択する選択手段と、
    選択された前記符号化用の可変長符号テーブルを用いて、前記符号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数を可変長符号化する可変長符号化手段と、
    を有し、
    前記復号化装置は、
    前記多重化データから前記符号化音声データと前記符号化画像データとを分離する分離部と、
    分離された前記符号化音声データを復号化する音声復号化部と、
    分離された前記符号化画像データを復号化する画像復号化部と、
    を有し、
    前記画像復号化部は、
    前記ブロック符号化データを復号化するブロック復号化手段を備え、
    前記ブロック復号化手段は、
    前記ブロック符号化データを復号化して、復号化対象ブロックに含まれる係数値が０以外の係数値である非ゼロ係数の個数を得る係数個数復号化手段と、
    前記ブロック符号化データを復号化して、前記復号化対象ブロックの係数値を得る手段と、
    復号化された前記復号化対象ブロックの係数値に対して逆量子化および逆直交変換を行い、復号化予測残差画像を得る手段と、
    前記復号化予測残差画像と、画面内予測あるいは画面間予測により得られた予測画像とから前記復号化対象ブロックのブロック画像を再生する再生手段と、
    を有し、
    前記係数個数復号化手段は、更に、
    前記復号化対象ブロックの周辺に位置する復号化済ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数に基づいて、前記復号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値を導出する導出手段と、
    導出された前記復号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値に基づいて、復号化用の可変長符号テーブルを選択する選択手段と、
    選択された前記復号化用の可変長符号テーブルを用いて、前記復号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数が符号化されている符号列に対して可変長復号化を行う可変長復号化手段と、
    を有する
    ことを特徴とする復号化システム。
  2. 画像信号を符号化した符号化画像データと、音声信号を符号化した符号化音声データとが多重化された多重化データを受信し、前記多重化データを復号する復号化装置であって、
    前記多重化データに含まれる前記符号化画像データと、前記符号化音声データとは、符号化装置により符号化されており、
    前記符号化装置は、
    前記音声データを符号化して前記符号化音声データを得る音声符号化部と、
    前記画像データを符号化して前記符号化画像データを得る画像符号化部と、
    前記符号化音声データと前記符号化画像データとを多重して前記多重化データを得る多重化部と、
    を有し、
    前記画像符号化部は、
    画像信号を複数のブロックに分割する分割手段と、
    該ブロックのブロック画像と、画面内予測あるいは画面間予測により得られた予測画像とから予測残差画像を生成し、該予測残差画像をブロック毎に直交変換および量子化して得られた係数値を、ブロック毎に符号化してブロック符号化データを得るブロック符号化手段と
    を備え、
    前記ブロック符号化手段は、
    符号化対象ブロックに含まれる係数値が０以外の係数値である非ゼロ係数の個数を符号化する係数個数符号化手段
    を有し、
    前記係数個数符号化手段は、更に、
    前記符号化対象ブロックの周辺に位置する符号化済ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数に基づいて、前記符号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値を導出する導出手段と、
    導出された前記符号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値に基づいて、符号化用の可変長符号テーブルを選択する選択手段と、
    選択された前記符号化用の可変長符号テーブルを用いて、前記符号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数を可変長符号化する可変長符号化手段と、
    を有し、
    前記復号化装置は、
    前記ブロック符号化データを復号化するブロック復号化手段を備え、
    前記ブロック復号化手段は、
    前記ブロック符号化データを復号化して、復号化対象ブロックに含まれる係数値が０以外の係数値である非ゼロ係数の個数を得る係数個数復号化手段と、
    前記ブロック符号化データを復号化して、前記復号化対象ブロックの係数値を得る手段と、
    復号化された前記復号化対象ブロックの係数値に対して逆量子化および逆直交変換を行い、復号化予測残差画像を得る手段と、
    前記復号化予測残差画像と、画面内予測あるいは画面間予測により得られた予測画像とから前記復号化対象ブロックのブロック画像を再生する再生手段と、
    を有し、
    前記係数個数復号化手段は、更に、
    前記復号化対象ブロックの周辺に位置する復号化済ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数に基づいて、前記復号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値を導出する導出手段と、
    導出された前記復号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数の予測値に基づいて、復号化用の可変長符号テーブルを選択する選択手段と、
    選択された前記復号化用の可変長符号テーブルを用いて、前記復号化対象ブロック中に含まれる非ゼロ係数の個数が符号化されている符号列に対して可変長復号化を行う可変長復号化手段と、
    を有する
    ことを特徴とする復号化装置。
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