(本発明の基礎となった知見)
本発明者は、以下の知見に基づいて本発明を想到するに至った。
HEVC規格では、図1および図12のように、大きく分けると、予測、変換、量子化、エントロピー符号化(エントロピー復号化)という処理で、画像の符号化および復号化の処理が構成される。この中で予測は、さらにフレーム間予測とイントラ予測に分けられる。イントラ予測は、処理対象マクロブロックの上や左などに隣接するマクロブロックの隣接画素から補間によって予測画素を生成し、その予測画素との差分を符号化する。HEVCのイントラ予測では、DCT係数ではなく画素レベルでの予測を行い、かつ縦・横方向・斜め方向の画素予測パターンも利用している。
図2、図3、図13、図14を用いて従来の色差信号イントラ予測を説明する。
従来の画像符号化方法において、色差信号イントラ予測を実施する色差信号イントラ予測部100の構成について説明する。図2は、従来の色差信号イントラ予測部100の構成の一例を示すブロック図である。
図2に示されるように、色差信号イントラ予測部100は、イントラ予測色差信号生成部110、残差信号算出部120、変換/量子化部130、符号化部150、逆量子化/逆変換部135、および符号化済み信号生成部140を含む。
従来の色差信号イントラ予測部100の動作について、さらに詳しく説明する。図3は、色差信号イントラ予測部100の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、イントラ予測モードに基づきイントラ予測色差信号を生成する(ステップS1001)。イントラ予測モードは、イントラ予測色差信号の生成方法を示すインデックス番号である。イントラ予測色差信号は、イントラ予測モードに応じて、隣接ブロックの符号化済み輝度信号、隣接ブロックの符号化済み色差信号、および処理対象ブロックの符号化済み輝度信号を適宜使用して生成される。
次に、入力色差信号とイントラ予測色差信号より残差信号を算出する(ステップS1002)。残差信号は、入力色差信号とイントラ予測色差信号の差分演算により算出する。
次に、残差信号を変換および量子化し、量子化係数を算出する(ステップS1003)。量子化では、残差信号の変換により得られた値をより粗い区間に近似する。このとき、粗さを示す値を量子化パラメータ(以下、QPともいう)という。QPが大きいほど広い区間で近似することになり、元の入力色差信号との誤差が大きくなる。
次に、量子化係数を逆量子化および逆変換し、符号化済み残差信号を算出する(ステップS1004)。逆量子化および逆変換は、ステップS1003と完全に逆の手順により行う。
次に、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号より符号化済み色差信号を生成する(ステップS1005)。符号化済み色差信号は、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号の加算演算により算出する。
次に、量子化係数およびイントラ予測モードを符号化し、ビットストリームを算出する(ステップS1006)。符号化は、ビット長が短くなるように量子化係数に可変の符号を割り当て、圧縮効率を向上させる。効率的なデータ圧縮により得られたビットストリームは、伝送、あるいは記録される。
従来の画像復号化方法において、色差信号イントラ予測を実施する色差信号イントラ予測部300の構成について説明する。図13は、従来の色差信号イントラ予測部300の構成の一例を示すブロック図である。
図13に示されるように、色差信号イントラ予測部300は、可変長復号化部310、残差信号取得部320、イントラ予測色差信号生成部330、および復号化済み色差信号生成部340を含む。
従来の色差信号イントラ予測部300の動作について、図14を用いてさらに詳しく説明する。
図14は、色差信号イントラ予測部300の処理の流れを示すフローチャートである。
まずは、ビットストリームを可変長復号化し、量子化係数およびイントラ予測モードを取得する(ステップS3001)。
次に、量子化係数を逆量子化および逆変換し、復号化済み残差信号を取得する(ステップS3002)。復号化済み残差信号は、符号化時の量子化により粗い区間に近似されているため、これを用いて復号化済み色差信号を生成すると元の入力画像との誤差が発生する。
次に、イントラ予測モードに基づき、イントラ予測色差信号を生成する(ステップS3003)。イントラ予測色差信号は、イントラ予測モードに応じて、隣接ブロックの復号化済み輝度信号、隣接ブロックの復号化済み色差信号、および処理対象ブロックの復号化済み輝度信号を適宜使用して生成する。
次に、復号化済み残差信号およびイントラ予測色差信号より復号化済み色差信号を生成する(ステップS3004)。復号化済み色差信号は、復号化済み残差信号とイントラ予測色差信号の加算演算により算出する。
しかしながら、上記従来の技術では、入力信号と予測信号の差分である残差信号の符号化において量子化を行うため、QPが大きくなるほど入力信号と符号化済み色差信号、あるいは入力画像と復号化済み色差信号との誤差が大きくなる。特に色差信号では、わずかな値のずれが、主観画質における色歪みとして顕著に現れる。
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、色差信号の画像符号化方法において、イントラ予測モードに基づき、イントラ予測色差信号を生成する生成ステップと、イントラ予測色差信号と入力色差信号により残差信号を算出する算出ステップと、残差信号を変換および量子化して量子化係数を算出する変換量子化ステップと、量子化係数を逆量子化および逆変換して符号化済み残差信号を算出する逆量子化逆変換ステップと、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号により仮符号化済み色差信号を生成する生成ステップと、入力色差信号の直流成分を算出する算出ステップと、仮符号化済み色差信号の直流成分を算出する算出ステップと、入力色差信号の直流成分と仮符号化済み色差信号の直流成分よりオフセット値を算出する算出ステップと、量子化係数、イントラ予測モード、およびオフセット値の符号化を行う符号化ステップと、仮符号化済み色差信号にオフセット値を加算し、符号化済み色差信号を生成する生成ステップと、を含む。
これにより入力色差信号と符号化済み色差信号の誤差を軽減することができる。
例えば、入力色差信号の直流成分を算出する算出ステップにおいて、入力色差信号の直流成分を、入力色差信号の画素値の平均値、あるいは入力色差信号を周波数変換して得られる直流成分としてもよい。
また、仮符号化済み色差信号の直流成分を算出する算出ステップにおいて、仮符号化済み色差信号の直流成分を、仮符号化済み色差信号の画素値の平均値、あるいは仮符号化済み色差信号を周波数変換して得られる直流成分としてもよい。
また、前記オフセット値を算出する算出ステップでは、ブロックサイズ、量子化パラメータ、および量子化ステップを使用してオフセット値を算出してもよい。
また、前記画像符号化方法は、さらに、入力色差信号より処理対象ブロックでオフセット処理が必要であるか判定する判定ステップを含んでもよい。
また、前記画像符号化方法は、さらに、仮符号化済み色差信号より処理対象ブロックでオフセット処理が必要であるか判定する判定ステップを含んでもよい。
また、前記画像符号化方法は、さらに、ブロックサイズ、量子化パラメータ、および量子化ステップを使用して処理対象ブロックでオフセット処理が必要であるか判定する判定ステップを含んでもよい。
例えば、入力色差信号より処理対象ブロックでオフセット処理が必要であるか判定する判定ステップにおいて、オフセット処理が不要な場合は、オフセット値を0としてもよい。
または、入力色差信号より処理対象ブロックでオフセット処理が必要であるか判定する判定ステップにおいて、オフセット処理が不要な場合は、入力色差信号の直流成分を算出する算出ステップ、仮符号化済み色差信号の直流成分を算出する算出ステップ、オフセット値を算出する算出ステップ、およびオフセット値の符号化を行う符号化ステップを、行わなくてもよい。
また、前記画像符号化方法は、さらに、任意の処理領域内の全ブロックで算出したオフセット値を集計し、オフセット処理単位を決定する決定ステップと、オフセット処理単位情報を符号化する符号化ステップと、を含んでもよい。
また、前記画像符号化方法では、さらに、符号化済み輝度信号をオフセット処理してもよい。
また、上記問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像復号化方法は、色差信号の画像復号化方法において、ビットストリームを可変長復号化し、量子化係数、イントラ予測モード、およびオフセット値を取得する可変長復号化ステップと、量子化係数を逆量子化および逆変換して復号化済み残差信号を取得する取得ステップと、色差信号のイントラ予測モードに基づき、イントラ予測色差信号を生成する生成ステップと、復号化済み残差信号とイントラ予測色差信号より仮復号化済み色差信号を生成する生成ステップと、仮復号化済み色差信号にオフセット値を加算し、復号化済み色差信号を生成する生成ステップと、を含む。
また、前記画像復号化方法は、さらに、オフセット処理の要否を判定するオフセット処理判定ステップと、オフセット処理が必要な時にのみビットストリームを可変長復号化し、オフセット処理単位情報を取得する可変長復号化ステップと、を含み、前記復号化済み色差信号を生成する生成ステップでは、オフセット処理が必要な時にのみオフセット値の加算を行ってもよい。
また、前記画像復号化方法は、さらに、仮復号化済み色差信号より処理対象ブロックでオフセット処理が必要であるか判定する判定ステップ、を含んでもよい。
また、前記画像復号化方法は、さらに、ブロックサイズ、量子化パラメータ、および量子化ステップを使用して処理対象ブロックでオフセット処理が必要であるか判定する判定ステップ、を含んでもよい。
また、前記画像復号化方法は、さらに、ビットストリームを可変長復号化し、オフセット処理単位情報を取得する取得ステップを含み、前記可変長復号化ステップでは、オフセット処理単位情報に基づき、オフセット値の更新が必要な場合に、ビットストリームを可変長復号化し、オフセット値を取得してもよい。
また、前記画像復号化方法では、さらに、復号化済み輝度信号をオフセット処理してもよい。
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、本発明の一態様に係る画像符号化方法および画像復号化方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(実施の形態1)
本実施の形態の色差信号のオフセット処理においてイントラ予測方法を実施する色差信号イントラ予測部500の構成について説明する。図4は、本発明の実施の形態1に係る色差信号イントラ予測部500の構成の一例を示すブロック図である。なお、後述するように、本発明の実施の形態1に係る色差信号イントラ予測部500は、画像信号を圧縮符号化し、符号化画像データを出力する画像符号化装置200の一部に相当する。
図4に示されるように、色差信号イントラ予測部500は、イントラ予測色差信号生成部510、残差信号算出部520、変換/量子化部530、逆量子化/逆変換部535、仮符号化済み色差信号生成部540、直流成分算出部550、直流成分算出部555、オフセット値算出部560、符号化部570、およびオフセット値加算部580を含む。
本発明の実施の形態1に係る色差信号イントラ予測部500の動作について、図5を用いてさらに詳しく説明する。
図5は、色差信号イントラ予測部500の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、イントラ予測モードに基づきイントラ予測色差信号を生成する(ステップS5001)。イントラ予測色差信号は、イントラ予測モードに応じて、隣接ブロックの符号化済み輝度信号、隣接ブロックの符号化済み色差信号、および処理対象ブロックの符号化済み輝度信号を適宜使用して生成する。
次に、入力色差信号とイントラ予測色差信号より残差信号を算出する(ステップS5002)。残差信号は、入力色差信号とイントラ予測色差信号の差分演算により算出する。
次に、残差信号を変換および量子化し、量子化係数を算出する(ステップS5003)。量子化では、残差信号の変換により得られた値をより粗い区間に近似する。このとき、QPが大きいほど広い区間で近似することになり、元の入力色差信号との誤差が大きくなる。
次に、量子化係数を逆量子化および逆変換し、符号化済み残差信号を算出する(ステップS5004)。逆量子化および逆変換は、ステップS5003と完全に逆の手順により行う。
次に、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号より仮符号化済み色差信号を生成する(ステップS5005)。仮符号化済み色差信号は、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号の加算演算により算出する。
次に、入力色差信号の直流成分を算出する(ステップS5006)。ここで、直流成分とは、信号波形の平均値を意味し、入力色差信号の画素値の平均値を計算することで算出する。また、入力色差信号を周波数変換して得られるDC成分を入力色差信号の直流成分としてもよい。
次に、仮符号化済み色差信号の直流成分を算出する(ステップS5007)。ここで、直流成分の算出方法は、ステップS5006と同様の方法により行う。
次に、入力色差信号の直流成分と仮符号化済み色差信号の直流成分よりオフセット値を算出する(ステップS5008)。
次に、量子化係数、イントラ予測モードおよびオフセット値を符号化し、ビットストリームを算出する(ステップS5009)。
次に、仮符号化済み色差信号にオフセット値を加算し、符号化済み色差信号を生成する(ステップS5010)。
上記のステップS5001〜S5010の処理を全てのブロックに対し繰り返し行う。
ここで、オフセット値について説明する。入力色差信号の直流成分と仮符号化済み色差信号の直流成分のオフセット値は(式1)のように算出される。
(式1)は直流成分を各色差信号の画素値の平均とした例である。InputCは入力色差信号ブロック、tmpRecCは仮符号化済み色差信号を示す。average()は、入力ブロック内の信号値の平均を算出する関数である。(式1)により算出されたオフセット値tmp_offsetは、小数精度であり、この値を用いれば高精度に符号化済み色差信号を復元することが可能であるが、符号化した際のビットストリームのビット量が増大する。よって、(式2)に示すようにオフセット値の情報量を削減するために量子化処理、およびクリッピング処理を行う。
offsetは、オフセット値算出部560の出力値であり、実際に仮符号化済み色差信号に加算される整数精度のオフセット値である。Disc()は、小数精度のオフセット値tmp_offsetをパラメータp1の整数倍の値に量子化する関数である。Clip()は、パラメータp2により指定範囲外の値を指定範囲の最大値あるいは最小値に丸める処理である。オフセット値の量子化処理およびクリッピング処理の一例を図6Aおよび図6Bに示す。
ここで各パラメータp1,p2は整数値であり、その決定は、例えば、符号化信号のビット数の制約、符号化済み画像の主観画質に基づく手動設定、量子化係数との関係、および入力色差信号と仮符号化済み色差信号の差分値の統計データを用いて行う。
これにより、入力色差信号と符号化済み色差信号の誤差を低減し、符号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。
なお、符号化済み色差信号は、以降に処理されるブロックにおける色差信号イントラ予測、輝度信号イントラ予測、色差信号フレーム間予測、あるいは輝度信号フレーム間予測に利用してもよい。これにより、より予測精度が向上し、高い符号化効率を実現することが可能となる。
なお、直流成分算出部550と直流成分算出部555は、いずれか1つとし、入力色差信号および仮符号化済み色差信号それぞれの直流成分算出において、共用してもよい。これにより、より小さな回路規模で色差信号イントラ予測部500(画像符号化装置200)を実現することが可能となる。
なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に実施してもよい。これにより、明るさについても、より入力信号に近い符号化済み画像信号が得られる。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る色差信号イントラ予測部600の動作について説明する。
なお、本発明の実施の形態2に係る色差信号イントラ予測部600は、画像信号を圧縮符号化し、符号化画像データを出力する画像符号化装置200の一部に相当する。
図7は、実施の形態2に係る色差信号イントラ予測部600の構成を示すブロック図である。
図7に示すように、色差信号イントラ予測部600は、図4の色差信号イントラ予測部500と比較して、オフセット処理判定部690を備える点が異なる。色差信号イントラ予測部600のそれ以外の構成は、色差信号イントラ予測部500と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
色差信号イントラ予測部600が備える複数の構成要素のうち、実施の形態1の色差信号イントラ予測部500と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるオフセット処理判定部690について説明する。
実施の形態2では、ブロック毎にオフセット処理の要否を判定し、必要と判定されたブロックのみオフセット値の算出を実施する。
次に、色差信号イントラ予測部600が行う、色差信号イントラ予測について説明する。図8は実施の形態2に係る画像符号化方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図8において、実施の形態1で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図8のステップS6006〜S6010について主に説明する。
ステップS6006では、処理対象ブロックにおけるオフセット処理の要否を判定する。判定には、入力色差信号および入力輝度信号を用いる。入力色差信号と符号化済み色差信号の誤差により生じる色歪みについては、同じ誤差量であっても色差信号および輝度信号の値によって、主観画質における色歪みの見え方が異なる。よって、色差空間および輝度空間において、主観画質で色歪みが顕著となる範囲(以下、範囲Aともいう)に入力信号が存在する場合はオフセット処理が必要であると判定する。
範囲Aのデータ構造は、YUVあるいはRGB各成分の最大値および最小値により表現してもよいし、YUVあるいはRGBの3軸を持つカラーマップとして表現してもよい。また、判定に用いる入力信号は、例えば、処理対象ブロック内の入力色差信号および入力輝度信号の平均値、周波数変換して得られたDC成分、または中央値等でもよい。
なお、処理対象ブロックにおけるオフセット処理の要否の判定は色差空間のみを用いて行ってもよい。これによりオフセット処理判定部690の演算量および回路規模を抑制することが可能となる。
ステップS6006においてオフセット処理が必要と判定された場合は、ステップS6007〜S6009で、実施の形態1と同様にオフセット値の算出を行う。
ステップS6006において、オフセット処理が不要と判定された場合は、ステップS6010において、符号化部670で最小ビット量を割り当てる値にオフセット値を設定する。これによりオフセット処理の要否を示す情報を符号化する必要がなくなり、最小ビット量でオフセット処理の要否判定を実現できる。
これにより、ビットストリームのビット量の増大を抑制しつつ、符号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。
なお、ステップS6006において、オフセット処理が不要と判定された場合は、オフセット要否の情報を符号化してもよい。この場合、ステップS6012におけるオフセット値の加算を行わないため、演算量の増大を抑制することが可能となる。
なお、ステップS6006において、仮符号化済み色差信号を用いてオフセット処理の要否を判定してもよい。画像復号化装置側でも仮符号化済み色差信号と同じ信号を生成でき、画像復号化装置側でもオフセット要否判定が可能なため、オフセット処理が必要な場合にだけオフセット値のみを符号化すればよい。つまり、オフセット処理が不要な場合にはオフセット処理に関係する情報の符号化は行わない。これにより、さらにビットストリームのビット量を抑制することが可能となる。
なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号に近い符号化済み画像信号が得られる。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る色差信号イントラ予測部700の動作について説明する。なお、本発明の実施の形態3に係る色差信号イントラ予測部700は、画像信号を圧縮符号化し、符号化画像データを出力する画像符号化装置200の一部に相当する。
図9は、実施の形態3に係る色差信号イントラ予測部700の構成を示すブロック図である。
図9に示すように、色差信号イントラ予測部700は、図4の色差信号イントラ予測部500と比較して、オフセット処理単位判定部790を備える点が異なる。色差信号イントラ予測部700のそれ以外の構成は、色差信号イントラ予測部500と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
色差信号イントラ予測部700が備える複数の構成要素のうち、実施の形態1の色差信号イントラ予測部500と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるオフセット処理単位判定部790について説明する。
実施の形態3では、隣接する複数ブロックにおいて同一のオフセット値を用いたオフセット処理を可能とする。
次に、色差信号イントラ予測部700が行う、色差信号イントラ予測について説明する。図10は実施の形態3に係る画像符号化方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図10において、実施の形態1で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図10のステップS7009〜S7012について主に説明する。
まず、ステップS7009では、複数のブロックを含む領域(以下、領域Aともいう)内に存在する全ブロックでオフセット値が算出されたかを判定する。全ブロックのオフセット値の算出が終了していない場合には、ステップS7008で算出したオフセット値を保管し、ステップS7001〜S7008を繰り返す。全ブロックのオフセット値算出が終了した場合にはステップS7010に進む。
次に、ステップS7010では、ステップS7009までに算出した領域A内の全ブロックのオフセット値を集計し、オフセット処理単位を判定する。
次に、ステップS7011では、量子化係数、イントラ予測モード、オフセット処理単位、およびオフセット値を符号化し、ビットストリームを算出する。
次に、ステップS7012では、仮符号化済み色差信号にオフセット値を加算し、符号化済み色差信号を生成する。
ここで、一例として、オフセット処理単位の判定について説明する。まず、各オフセット値について(式3)に示すような評価式を計算する。
kは評価するオフセット値、Nは領域A内に存在するブロックの数、sBlk(i)は領域A内のi番目のブロックのサイズを示している。jdg1(i)は(式4)に示すように、領域A内のi番目のブロックのオフセット値がkと等しいかどうかを判定する関数である。
Eval(k)は、オフセット値kを持つ画素が領域A内に占める割合を示す。
次に、(式5)に示すように、Eval(k)の最大値が任意の閾値Th_oft以上であるか関数jdg2により判定する。
図11Aおよび図11BにTh_oft=0.6とした場合の結果の一例を示す。jdg2=0の時は、図11Aに示すように領域A内において支配的なオフセット値は存在しないとして、ブロック毎に個別のオフセット値を用いてオフセット処理を行う。一方、jdg2=1の時は、図11Bに示すように領域A内において支配的なオフセット値が存在するとして、全ブロックで同一のオフセット値を用いてオフセット処理を行う。
これにより、ブロックより広い範囲において一括してオフセット値を符号化することができるため、符号化信号のビット量の増大を抑制しつつ、符号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。
なお、オフセット処理単位の判定は、(式6)のようなコスト関数の比較により行ってもよい。
Input(i)は入力信号の領域A内のi番目のブロック、oftRec(i)は符号化済み信号の領域A内のi番目のブロックを示している。これは色差信号のみ、あるいは輝度信号と色差信号の両方でもよい。diff(A,B)は、ブロックAとブロックBの差分値を返す関数である。差分値は、例えば絶対値誤差の算出により求める。bit(A)は、ブロックAを符号化した際のビット量を返す関数である。λは、重みづけパラメータであり、例えば、QPに応じて設定される。
全ブロックで同一のオフセット値を用いた場合と個別のオフセット値を用いた場合のそれぞれで(式6)を計算し、(式7)に示すように比較することで、オフセット処理単位を決定する。
cost_inνは、ブロック毎に個別のオフセット値を用いた場合の(式6)のコスト値であり、cst_allは、全ブロックで同一のオフセット値を用いた場合の(式6)のコスト値である。jdg3=0の時は、ブロック毎に個別のオフセット値を用いてオフセット処理を行う。一方、jdg3=1の時は、全ブロックで同一のオフセット値を用いてオフセット処理を行う。これにより、ビット量と色歪みの見え方とのバランスの取れた符号化が可能となる。
なお、実施の形態2に示すように、オフセット処理が必要なブロックのみに対して行ってもよい。つまり、オフセット処理が不要な場合は符号化を行わない。これにより、符号化信号のビット量のさらなる抑制が可能となる。
なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号に近い符号化済み画像信号が得られる。
(実施の形態4)
本実施の形態の色差信号のオフセット処理においてイントラ予測方法を実施する色差信号イントラ予測部800の構成について説明する。図15は、本発明の実施の形態4に係る色差信号イントラ予測部800の構成の一例を示すブロック図である。なお、後述するように、本発明の実施の形態4に係る色差信号イントラ予測部800は、符号化信号を復号し、復号画像データを出力する画像復号化装置400の一部に相当する。
図15に示されるように、色差信号イントラ予測部800は、可変長復号化部810、残差信号取得部820、イントラ予測色差信号生成部830、仮復号化済み色差信号生成部840、およびオフセット値加算部850を含む。
本発明の実施の形態4に係る色差信号イントラ予測部800の動作について、図16を用いてさらに詳しく説明する。
図16は、色差信号イントラ予測部800の処理の流れを示すフローチャートである。
まずは、ビットストリームを可変長復号化し、量子化係数、イントラ予測モード、およびオフセット値を取得する(ステップS8001)。
次に、量子化係数を逆量子化および逆変換し、復号化済み残差信号を取得する(ステップS8002)。復号化済み残差信号は、符号化時の量子化により粗い区間に近似されているため、これを用いて復号化済み色差信号を生成すると符号化前の入力画像との誤差が発生する。
次に、色差信号イントラ予測モードに基づき、イントラ予測色差信号を生成する(ステップS8003)。色差信号のイントラ予測モードは、イントラ予測色差信号生成方法のインデックス番号である。イントラ予測モードは、符号化時のイントラ予測で各ブロック毎に決定されている。イントラ予測色差信号は、イントラ予測モードに応じて、隣接ブロックの符号化済み輝度信号、隣接ブロックの符号化済み色差信号、および処理対象ブロックの符号化済み輝度信号を適宜使用して生成する。
次に、復号化済み残差信号およびイントラ予測色差信号より仮復号化済み色差信号を生成する(ステップS8004)。仮復号化済み色差信号は、復号化済み残差信号とイントラ予測色差信号の加算演算により算出する。
次に、仮復号化済み色差信号にオフセット値を加算し、復号化済み色差信号を生成する(ステップS8005)。オフセット値は、符号化時のイントラ予測において算出された値である。
これにより、符号化前の入力色差信号と復号化済み色差信号の誤差を低減し、復号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。
なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号に近い復号化済み画像信号が得られる。
また、図21は、HEVC規格(非特許文献3)に基づいて、本発明の実施の形態4の構文の一例を示す。YUV形式の画像信号を符号化する際、prediction unit毎にUとVのオフセット値を、色差信号のイントラ予測モードに続いて復号化する。
(実施の形態5)
次に、本発明の実施の形態5に係る色差信号イントラ予測部900の動作について説明する。なお、本発明の実施の形態5に係る色差信号イントラ予測部900は、符号化信号を復号し、復号画像データを出力する画像復号化装置400の一部に相当する。
図17は、実施の形態5に係る色差信号イントラ予測部900の構成を示すブロック図である。
図17に示すように、色差信号イントラ予測部900は、図15の色差信号イントラ予測部800と比較して、オフセット処理判定部960を備える点とが異なる。色差信号イントラ予測部900のそれ以外の構成は、色差信号イントラ予測部800と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
色差信号イントラ予測部900が備える複数の構成要素のうち、実施の形態4の色差信号イントラ予測部800と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるオフセット処理判定部970について説明する。
実施の形態5では、オフセット処理の要否を判定し、必要なブロックのみにオフセット処理を実施する。
次に、色差信号イントラ予測部900が行う、色差信号イントラ予測について説明する。図18は実施の形態5に係る画像復号化方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図18において、実施の形態4で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図18のステップS9005〜S9007について主に説明する。
ステップS9005では、処理対象ブロックの復号化済み輝度信号および仮復号化済み色差信号を用いて、オフセット処理の要否を判定する。判定は、実施の形態2と同様の方法により行う。復号化済み色差信号に生じる色歪みについては、符号化前の入力色差信号と復号化済み色差信号の誤差量が同じであっても色差信号および輝度信号の値によって、主観画質における色歪みの見え方が異なる。よって、色差空間および輝度空間において、主観画質で色歪みが顕著となる範囲(以下、範囲Aともいう)に仮復号化済み色差信号が存在する場合はオフセット処理が必要であると判定する。
範囲Aのデータ構造は、YUVあるいはRGB各成分の最大値および最小値により表現してもよいし、YUVあるいはRGBの3軸を持つカラーマップとして表現してもよい。また、判定に用いる入力信号は、例えば、処理対象ブロック内の入力色差信号および入力輝度信号の平均値、周波数変換して得られたDC成分、または中央値等でもよい。
ステップS9005においてオフセット処理が必要と判定された場合は、ステップS9006〜S9007を行う。
ステップS9006では、ビットストリームを可変長復号化し、オフセット値を取得する。ステップS9007では、仮復号化済み色差信号にオフセット値を加算し、復号化済み色差信号を生成する。
ステップS9005において、オフセット処理が不要と判定された場合は、オフセット処理は行わず、仮復号化済み色差信号がそのまま復号化済み色差信号となる。
これにより、ビットストリームのビット量を抑制しつつ、復号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。
なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号に近い復号化済み画像信号が得られる。
(実施の形態6)
次に、本発明の実施の形態6に係る色差信号イントラ予測部4000の動作について説明する。なお、本発明の実施の形態6に係る色差信号イントラ予測部4000は、符号化信号を復号し、復号画像データを出力する画像復号化装置400の一部に相当する。
図19は、実施の形態6に係る色差信号イントラ予測部4000の構成を示すブロック図である。
図19に示すように、色差信号イントラ予測部4000は、図15の色差信号イントラ予測部800と比較して、オフセット処理単位情報取得部4070を備える点が異なる。色差信号イントラ予測部4000のそれ以外の構成は、色差信号イントラ予測部800と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
色差信号イントラ予測部4000が備える複数の構成要素のうち、実施の形態4の色差信号イントラ予測部800と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるオフセット処理単位情報取得部4070について説明する。
実施の形態6では、隣接する複数ブロックにおいて同一のオフセット値を用いたオフセット処理を可能とする。
次に、色差信号イントラ予測部4000が行う、色差信号イントラ予測について説明する。図20は実施の形態6に係る画像復号化方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図20において、実施の形態4で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図20のステップS4001およびステップS4005〜S4007について主に説明する。
ステップS4001では、ビットストリームを可変長復号化し、量子化係数、イントラ予測モード、およびオフセット処理単位情報を取得する。オフセット処理単位情報は、複数ブロックからなる領域Aにおいて、全ブロックで同一のオフセット値を用いるか、ブロック毎に個別のオフセット値を用いるかについての情報である。
ステップS4005では、オフセット処理単位情報により、オフセット値の更新の要否を確認する。領域A内の全ブロックで同一のオフセット値を用いる場合は、領域A内の全ブロックのオフセット処理が終了したときのみオフセット値を更新する。一方、領域A内のブロック毎に個別のオフセット値を用いる場合は、ブロック毎にオフセット値を更新する。
オフセット値の更新が必要な場合は、ステップS4006で、ビットストリームを可変長復号化し、オフセット値を取得する。オフセット値は、符号化時のイントラ予測において算出された値である。
ステップS4007では、仮復号化済み色差信号にオフセット値を加算し、復号化済み色差信号を生成する。
これにより、ブロックより広い範囲において一括してオフセット値を符号化することができるため、符号化信号のビット量の増大を抑制しつつ、復号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。
なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号に近い復号化済み画像信号が得られる。
また、図22は、HEVC規格(非特許文献3)に基づいて、本発明の実施の形態6の構文の一例を示す。YUV形式の画像信号を復号化する際、I-sliceの時に、coding tree(複数のcoding unitの集まり)毎にUとVのオフセット値を、色差信号のイントラ予測モードに続いて復号化する。
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7では、ブロック、スライス、ピクチャ、あるいは、動画像の符号化開始時に設定された量子化パラメータを使用して、オフセット処理の要否を判定する。図23は、HEVC規格(非特許文献3)に基づいて、画像を符号化した際のブロックサイズ、量子化パラメータ、量子化ステップ、および空間領域で表現可能な信号レベルなどの関係を示している。空間領域で表現可能な信号レベルが1を超える場合は、量子化、および逆量子化を実施する過程で、符号化前の色差信号と符号化済み色差信号の誤差が必ず発生する。例えば、ブロックサイズが16×16画素、かつ量子化パラメータが28以上の場合、符号化前の色差信号と符号化済み色差信号の誤差を低減するために、オフセット処理が必要になると判定できる。このように、量子化パラメータを判定に使用することで、オフセット処理が不要な場合のオフセット値、およびオフセット処理の要否に関するフラグを符号化する必要が無く符号化効率が向上する。
以下では、まず、本発明の実施の形態7に係る画像符号化装置の色差信号イントラ予測部の構成の一例について説明する。図24は、本発明の実施の形態7に係る色差信号イントラ予測部1000の構成の一例を示すブロック図である。色差信号イントラ予測部1000が備える複数の構成要素のうち、実施の形態1の色差信号イントラ予測部500と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるメモリ1090、および判定部1095について説明する。
メモリ1090には、ブロックサイズ、量子化パラメータ、量子化ステップ、および空間領域で表現可能な信号レベルなどの関係が格納されている。
判定部1095は、ブロック符号化情報から符号化対象ブロックにオフセット処理が必要であるか判定する。ブロック符号化情報は、具体的には、符号化対象ブロックのブロックサイズ、および量子化パラメータからなる。量子化パラメータは、ブロック、スライス、ピクチャ、あるいは、動画像の符号化開始時に設定されている。判定部1095は、取得したブロック符号化情報を使用して、メモリ1090内の情報を参照する。ここで、表現可能な信号レベルが設定値Aを超える場合は、オフセット処理が必要であると判定する。オフセット処理が不要な場合は、オフセット値の算出、および符号化を行わない。
次に、色差信号イントラ予測部1000が行う、色差信号イントラ予測について説明する。図25は実施の形態7に係る画像符号化方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図25において、実施の形態1で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図25のステップS1106について主に説明する。
S1106では、判定部1095が、符号化対象ブロックのブロックサイズ、および量子化パラメータからなるブロック符号化情報を使用して、メモリ1090内の情報を参照する。ここで、符号化対象ブロックのブロックサイズ、および量子化パラメータで、表現可能な信号レベルが設定値Aを超える場合は、オフセット処理が必要であるとして、ステップS1107〜S1111を実行する。一方、表現可能な信号レベルが設定値A以内に収まる場合は、オフセット処理は不要であるとして、処理を終了する。
ここで、本発明の実施の形態7に係るビットストリームついて説明する。色差信号イントラ予測部1000は、動画像を符号化することでビットストリームを生成する。ビットストリームは、図26に示すように、SPS(Sequence Parameter Set)及びPPS(Picture Parameter Set)などのヘッダ部分と、符号化された画像データであるピクチャデータとを含んでいる。
ピクチャデータは、さらに、スライスヘッダ(SH)と、スライスデータとを含んでいる。スライスデータは、スライスに含まれる符号化された画像データを含んでいる。スライスデータは、さらに、ブロックヘッダ(BH)と、ブロックデータとを含んでいる。ブロックデータは、ブロックに含まれる符号化された画像データを含んでいる。ブロックは、ピクチャを符号化する際の処理単位の一例であり、ピクチャが分割された複数の領域に相当する。なお、ブロックは、さらに、細かい処理単位に分割することが可能である。
ヘッダ部分は、ブロックデータを復号する際に用いられる制御情報を含んでいる。具体的には、図26に示すように、SHはスライス量子化パラメータを含んでいる。これは、スライスを復号する際に、スライス内の各ブロックで共通して使用される量子化パラメータの基準値である。次に、BHは、量子化パラメータ差分値を含んでいる。画像復号化装置は、量子化パラメータ差分値を、スライス量子化パラメータに加算することにより、各ブロックの復号に使用される量子化パラメータを取得することができる。なお、SPSおよびPPSがスライス量子化パラメータと同様の使用方法が可能な量子化パラメータを含んでいてもよい。
続いて、本発明の実施の形態7に係る画像復号化装置の色差信号イントラ予測部の構成の一例について説明する。図27は、本発明の実施の形態7に係る色差信号イントラ予測部2000の構成の一例を示すブロック図である。色差信号イントラ予測部2000が備える複数の構成要素のうち、実施の形態4の色差信号イントラ予測部800と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となる可変長復号化部2010、メモリ2060、およびオフセット処理判定部2065について説明する。
メモリ2060には、ブロックサイズ、量子化パラメータ、量子化ステップ、および空間領域で表現可能な信号レベルなどの関係が格納されている。
可変長復号化部2010は、すでにスライス単位で復号済みのスライス量子化パラメータ、および復号対象ブロックのビットストリームから抽出された量子化パラメータ差分値を、加算することにより復号対象ブロックの量子化パラメータを算出する。また、可変長復号化部2010は、ビットストリームより復号対象ブロックのブロックサイズを抽出する。そして、量子化パラメータ、およびブロックサイズをオフセット処理判定部2065へ出力する。
オフセット処理判定部2065は、可変長復号化部2010より取得した量子化パラメータ、およびブロックサイズを使用して、メモリ2060を参照する。ここで、表現可能な信号レベルが設定値Aを超える場合は、オフセット処理が必要であると判定する。つまり、ビットストリームにはオフセット値が挿入されているため、判定結果を可変長復号化部2010へ出力する。
次に、色差信号イントラ予測部2000が行う色差信号イントラ予測について説明する。図28は実施の形態7に係る画像復号化方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図28において、実施の形態4で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図28のステップS2105について主に説明する。
S2105では、オフセット処理判定部2065が、符号化対象ブロックのブロックサイズ、および量子化パラメータからなるブロック符号化情報を使用して、メモリ2060内の情報を参照する。ここで、符号化対象ブロックのブロックサイズ、および量子化パラメータで、表現可能な信号レベルが設定値Aを超える場合は、オフセット処理が必要であるとして、ステップS2106〜S2107を実行する。一方、表現可能な信号レベルが設定値A以内に収まる場合は、オフセット処理は不要であるとして、処理を終了する。
なお、判定部1095およびオフセット処理判定部2065は、メモリ1090およびメモリ2060を使用せずに、ブロックサイズ、量子化パラメータ、および表現可能な信号レベルの関係式を使用して、オフセット処理の判定を実行してもよい。
なお、判定部1095、およびオフセット処理判定部2065は、スライス量子化パラメータのみを使用して判定を実行してもよい。この場合、スライス単位でのオフセット処理の要否を判定することになる。
なお、メモリ1090に格納されたブロックサイズ、量子化パラメータ、量子化ステップ、および空間領域で表現可能な信号レベルなどの関係を使用して、オフセット値算出部1060で実行する、オフセット値の量子化およびクリッピングに必要なパラメータp1,p2を決定してもよい。空間領域で表現可能な信号レベルよりオフセット処理を実行するのに必要なオフセット値の精度が分かる。パラメータp1,p2は、空間領域で表現可能な信号レベルと共にテーブル化されてメモリ1090に格納されていてもよいし、関係式(空間領域で表現可能な信号レベルとの関係式)により算出されてもよい。
(実施の形態8)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法(画像符号化方法)または動画像復号化方法(画像復号方法)の構成を実現するためのプログラムを記憶メディアに記録することにより、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。記憶メディアは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ICカード、半導体メモリ等、プログラムを記録できるものであればよい。
さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法(画像符号化方法)や動画像復号化方法(画像復号方法)の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、及び画像復号方法を用いた画像復号装置からなる画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。
図29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ex106、ex107、ex108、ex109、ex110が設置されている。
このコンテンツ供給システムex100は、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ex106から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、ゲーム機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29のような構成に限定されず、いずれかの要素を組合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ex106から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。また、各機器が近距離無線等を介して直接相互に接続されていてもよい。
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り、カメラex116はデジタルカメラ等の静止画撮影、動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話ex114は、GSM(登録商標)(Global System for Mobile Communications)方式、CDMA(Code Division Multiple Access)方式、W−CDMA(Wideband-Code Division Multiple Access)方式、若しくはLTE(Long Term Evolution)方式、HSPA(High Speed Packet Access)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。
コンテンツ供給システムex100では、カメラex113等が基地局ex109、電話網ex104を通じてストリーミングサーバex103に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex113を用いて撮影するコンテンツ(例えば、音楽ライブの映像等)に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い(即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する)、ストリーミングサーバex103に送信する。一方、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送信されたコンテンツデータ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、ゲーム機ex115等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する(即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する)。
なお、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ストリーミングサーバex103で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。同様に配信されたデータの復号化処理はクライアントで行っても、ストリーミングサーバex103で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。また、カメラex113に限らず、カメラex116で撮影した静止画像および/または動画像データを、コンピュータex111を介してストリーミングサーバex103に送信してもよい。この場合の符号化処理はカメラex116、コンピュータex111、ストリーミングサーバex103のいずれで行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。
また、これら符号化・復号化処理は、一般的にコンピュータex111や各機器が有するLSIex500において処理する。LSIex500は、ワンチップであっても複数チップからなる構成であってもよい。なお、動画像符号化・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何らかの記録メディア(CD−ROM、フレキシブルディスク、ハードディスクなど)に組み込み、そのソフトウェアを用いて符号化・復号化処理を行ってもよい。さらに、携帯電話ex114がカメラ付きである場合には、そのカメラで取得した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ex114が有するLSIex500で符号化処理されたデータである。
また、ストリーミングサーバex103は複数のサーバや複数のコンピュータであって、データを分散して処理したり記録したり配信するものであってもよい。
以上のようにして、コンテンツ供給システムex100では、符号化されたデータをクライアントが受信して再生することができる。このようにコンテンツ供給システムex100では、ユーザが送信した情報をリアルタイムでクライアントが受信して復号化し、再生することができ、特別な権利や設備を有さないユーザでも個人放送を実現できる。
なお、コンテンツ供給システムex100の例に限らず、図30に示すように、デジタル放送用システムex200にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置(画像符号化装置)または動画像復号化装置(画像復号装置)のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex201では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex202に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである(即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置によって符号化されたデータである)。これを受けた放送衛星ex202は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex204が受信する。受信した多重化データを、テレビ(受信機)ex300またはセットトップボックス(STB)ex217等の装置が復号化して再生する(即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する)。
また、DVD、BD等の記録メディアex215に記録した多重化データを読み取り復号化する、または記録メディアex215に映像信号を符号化し、さらに場合によっては音楽信号と多重化して書き込むリーダ/レコーダex218にも上記各実施の形態で示した動画像復号化装置または動画像符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ex219に表示され、多重化データが記録された記録メディアex215により他の装置やシステムにおいて映像信号を再生することができる。また、ケーブルテレビ用のケーブルex203または衛星/地上波放送のアンテナex204に接続されたセットトップボックスex217内に動画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex219で表示してもよい。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に動画像復号化装置を組み込んでもよい。
図31は、上記各実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いたテレビ(受信機)ex300を示す図である。テレビex300は、上記放送を受信するアンテナex204またはケーブルex203等を介して映像データに音声データが多重化された多重化データを取得、または出力するチューナex301と、受信した多重化データを復調する、または外部に送信する多重化データに変調する変調/復調部ex302と、復調した多重化データを映像データと、音声データとに分離する、または信号処理部ex306で符号化された映像データ、音声データを多重化する多重/分離部ex303を備える。
また、テレビex300は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex304、映像信号処理部ex305(本発明の一態様に係る画像符号化装置または画像復号装置として機能する)を有する信号処理部ex306と、復号化した音声信号を出力するスピーカex307、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex308を有する出力部ex309とを有する。さらに、テレビex300は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex312等を有するインタフェース部ex317を有する。さらに、テレビex300は、各部を統括的に制御する制御部ex310、各部に電力を供給する電源回路部ex311を有する。インタフェース部ex317は、操作入力部ex312以外に、リーダ/レコーダex218等の外部機器と接続されるブリッジex313、SDカード等の記録メディアex216を装着可能とするためのスロット部ex314、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex315、電話網と接続するモデムex316等を有していてもよい。なお記録メディアex216は、格納する不揮発性/揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex300の各部は同期バスを介して互いに接続されている。
まず、テレビex300がアンテナex204等により外部から取得した多重化データを復号化し、再生する構成について説明する。テレビex300は、リモートコントローラex220等からのユーザ操作を受け、CPU等を有する制御部ex310の制御に基づいて、変調/復調部ex302で復調した多重化データを多重/分離部ex303で分離する。さらにテレビex300は、分離した音声データを音声信号処理部ex304で復号化し、分離した映像データを映像信号処理部ex305で上記各実施の形態で説明した復号化方法を用いて復号化する。復号化した音声信号、映像信号は、それぞれ出力部ex309から外部に向けて出力される。出力する際には、音声信号と映像信号が同期して再生するよう、バッファex318、ex319等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。また、テレビex300は、放送等からではなく、磁気/光ディスク、SDカード等の記録メディアex215、ex216から多重化データを読み出してもよい。次に、テレビex300が音声信号や映像信号を符号化し、外部に送信または記録メディア等に書き込む構成について説明する。テレビex300は、リモートコントローラex220等からのユーザ操作を受け、制御部ex310の制御に基づいて、音声信号処理部ex304で音声信号を符号化し、映像信号処理部ex305で映像信号を上記各実施の形態で説明した符号化方法を用いて符号化する。符号化した音声信号、映像信号は多重/分離部ex303で多重化され外部に出力される。多重化する際には、音声信号と映像信号が同期するように、バッファex320、ex321等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。なお、バッファex318、ex319、ex320、ex321は図示しているように複数備えていてもよいし、1つ以上のバッファを共有する構成であってもよい。さらに、図示している以外に、例えば変調/復調部ex302や多重/分離部ex303の間等でもシステムのオーバフロー、アンダーフローを避ける緩衝材としてバッファにデータを蓄積することとしてもよい。
また、テレビex300は、放送等や記録メディア等から音声データ、映像データを取得する以外に、マイクやカメラのAV入力を受け付ける構成を備え、それらから取得したデータに対して符号化処理を行ってもよい。なお、ここではテレビex300は上記の符号化処理、多重化、および外部出力ができる構成として説明したが、これらの処理を行うことはできず、上記受信、復号化処理、外部出力のみが可能な構成であってもよい。
また、リーダ/レコーダex218で記録メディアから多重化データを読み出す、または書き込む場合には、上記復号化処理または符号化処理はテレビex300、リーダ/レコーダex218のいずれで行ってもよいし、テレビex300とリーダ/レコーダex218が互いに分担して行ってもよい。
一例として、光ディスクからデータの読み込みまたは書き込みをする場合の情報再生/記録部ex400の構成を図32に示す。情報再生/記録部ex400は、以下に説明する要素ex401、ex402、ex403、ex404、ex405、ex406、ex407を備える。光ヘッドex401は、光ディスクである記録メディアex215の記録面にレーザスポットを照射して情報を書き込み、記録メディアex215の記録面からの反射光を検出して情報を読み込む。変調記録部ex402は、光ヘッドex401に内蔵された半導体レーザを電気的に駆動し記録データに応じてレーザ光の変調を行う。再生復調部ex403は、光ヘッドex401に内蔵されたフォトディテクタにより記録面からの反射光を電気的に検出した再生信号を増幅し、記録メディアex215に記録された信号成分を分離して復調し、必要な情報を再生する。バッファex404は、記録メディアex215に記録するための情報および記録メディアex215から再生した情報を一時的に保持する。ディスクモータex405は記録メディアex215を回転させる。サーボ制御部ex406は、ディスクモータex405の回転駆動を制御しながら光ヘッドex401を所定の情報トラックに移動させ、レーザスポットの追従処理を行う。システム制御部ex407は、情報再生/記録部ex400全体の制御を行う。上記の読み出しや書き込みの処理はシステム制御部ex407が、バッファex404に保持された各種情報を利用し、また必要に応じて新たな情報の生成・追加を行うと共に、変調記録部ex402、再生復調部ex403、サーボ制御部ex406を協調動作させながら、光ヘッドex401を通して、情報の記録再生を行うことにより実現される。システム制御部ex407は例えばマイクロプロセッサで構成され、読み出し書き込みのプログラムを実行することでそれらの処理を実行する。
以上では、光ヘッドex401はレーザスポットを照射するとして説明したが、近接場光を用いてより高密度な記録を行う構成であってもよい。
図33に光ディスクである記録メディアex215の模式図を示す。記録メディアex215の記録面には案内溝(グルーブ)がスパイラル状に形成され、情報トラックex230には、予めグルーブの形状の変化によってディスク上の絶対位置を示す番地情報が記録されている。この番地情報はデータを記録する単位である記録ブロックex231の位置を特定するための情報を含み、記録や再生を行う装置において情報トラックex230を再生し番地情報を読み取ることで記録ブロックを特定することができる。また、記録メディアex215は、データ記録領域ex233、内周領域ex232、外周領域ex234を含んでいる。ユーザデータを記録するために用いる領域がデータ記録領域ex233であり、データ記録領域ex233より内周または外周に配置されている内周領域ex232と外周領域ex234は、ユーザデータの記録以外の特定用途に用いられる。情報再生/記録部ex400は、このような記録メディアex215のデータ記録領域ex233に対して、符号化された音声データ、映像データまたはそれらのデータを多重化した多重化データの読み書きを行う。
以上では、1層のDVD、BD等の光ディスクを例に挙げ説明したが、これらに限ったものではなく、多層構造であって表面以外にも記録可能な光ディスクであってもよい。また、ディスクの同じ場所にさまざまな異なる波長の色の光を用いて情報を記録したり、さまざまな角度から異なる情報の層を記録したりなど、多次元的な記録/再生を行う構造の光ディスクであってもよい。
また、デジタル放送用システムex200において、アンテナex205を有する車ex210で衛星ex202等からデータを受信し、車ex210が有するカーナビゲーションex211等の表示装置に動画を再生することも可能である。なお、カーナビゲーションex211の構成は例えば図31に示す構成のうち、GPS受信部を加えた構成が考えられ、同様なことがコンピュータex111や携帯電話ex114等でも考えられる。
図34Aは、上記実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いた携帯電話ex114を示す図である。携帯電話ex114は、基地局ex110との間で電波を送受信するためのアンテナex350、映像、静止画を撮ることが可能なカメラ部ex365、カメラ部ex365で撮像した映像、アンテナex350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ex358を備える。携帯電話ex114は、さらに、操作キー部ex366を有する本体部、音声を出力するためのスピーカ等である音声出力部ex357、音声を入力するためのマイク等である音声入力部ex356、撮影した映像、静止画、録音した音声、または受信した映像、静止画、メール等の符号化されたデータもしくは復号化されたデータを保存するメモリ部ex367、又は同様にデータを保存する記録メディアとのインタフェース部であるスロット部ex364を備える。
さらに、携帯電話ex114の構成例について、図34Bを用いて説明する。携帯電話ex114は、表示部ex358及び操作キー部ex366を備えた本体部の各部を統括的に制御する主制御部ex360に対して、電源回路部ex361、操作入力制御部ex362、映像信号処理部ex355、カメラインタフェース部ex363、LCD(Liquid Crystal Display)制御部ex359、変調/復調部ex352、多重/分離部ex353、音声信号処理部ex354、スロット部ex364、メモリ部ex367がバスex370を介して互いに接続されている。
電源回路部ex361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携帯電話ex114を動作可能な状態に起動する。
携帯電話ex114は、CPU、ROM、RAM等を有する主制御部ex360の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex356で収音した音声信号を音声信号処理部ex354でデジタル音声信号に変換し、これを変調/復調部ex352でスペクトラム拡散処理し、送信/受信部ex351でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex350を介して送信する。また携帯電話ex114は、音声通話モード時にアンテナex350を介して受信した受信データを増幅して周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理を施し、変調/復調部ex352でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ex354でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex357から出力する。
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、本体部の操作キー部ex366等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ex362を介して主制御部ex360に送出される。主制御部ex360は、テキストデータを変調/復調部ex352でスペクトラム拡散処理をし、送信/受信部ex351でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex350を介して基地局ex110へ送信する。電子メールを受信する場合は、受信したデータに対してこのほぼ逆の処理が行われ、表示部ex358に出力される。
データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex355は、カメラ部ex365から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し(即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する)、符号化された映像データを多重/分離部ex353に送出する。また、音声信号処理部ex354は、映像、静止画等をカメラ部ex365で撮像中に音声入力部ex356で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重/分離部ex353に送出する。
多重/分離部ex353は、映像信号処理部ex355から供給された符号化された映像データと音声信号処理部ex354から供給された符号化された音声データ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調/復調部(変調/復調回路部)ex352でスペクトラム拡散処理をし、送信/受信部ex351でデ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ex350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、または映像およびもしくは音声が添付された電子メールを受信する場合、アンテナex350を介して受信された多重化データを復号化するために、多重/分離部ex353は、多重化データを分離することにより映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ex370を介して符号化された映像データを映像信号処理部ex355に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ex354に供給する。映像信号処理部ex355は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって復号化することにより映像信号を復号し(即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する)、LCD制御部ex359を介して表示部ex358から、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映像、静止画が表示される。また音声信号処理部ex354は、音声信号を復号し、音声出力部ex357から音声が出力される。
また、上記携帯電話ex114等の端末は、テレビex300と同様に、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末という3通りの実装形式が考えられる。さらに、デジタル放送用システムex200において、映像データに音楽データなどが多重化された多重化データを受信、送信するとして説明したが、音声データ以外に映像に関連する文字データなどが多重化されたデータであってもよいし、多重化データではなく映像データ自体であってもよい。
このように、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法あるいは動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、上記各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。
(実施の形態9)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置と、MPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1など異なる規格に準拠した動画像符号化方法または装置とを、必要に応じて適宜切替えることにより、映像データを生成することも可能である。
ここで、それぞれ異なる規格に準拠する複数の映像データを生成した場合、復号する際に、それぞれの規格に対応した復号方法を選択する必要がある。しかしながら、復号する映像データが、どの規格に準拠するものであるか識別できないため、適切な復号方法を選択することができないという課題を生じる。
この課題を解決するために、映像データに音声データなどを多重化した多重化データは、映像データがどの規格に準拠するものであるかを示す識別情報を含む構成とする。上記各実施の形態で示す動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを含む多重化データの具体的な構成を以下説明する。多重化データは、MPEG−2トランスポートストリーム形式のデジタルストリームである。
図35は、多重化データの構成を示す図である。図35に示すように多重化データは、ビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム(PG)、インタラクティブグラフィックスストリームのうち、1つ以上を多重化することで得られる。ビデオストリームは映画の主映像および副映像を、オーディオストリーム(IG)は映画の主音声部分とその主音声とミキシングする副音声を、プレゼンテーショングラフィックスストリームは、映画の字幕をそれぞれ示している。ここで主映像とは画面に表示される通常の映像を示し、副映像とは主映像の中に小さな画面で表示する映像のことである。また、インタラクティブグラフィックスストリームは、画面上にGUI部品を配置することにより作成される対話画面を示している。ビデオストリームは、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠した動画像符号化方法または装置によって符号化されている。オーディオストリームは、ドルビーAC−3、Dolby Digital Plus、MLP、DTS、DTS−HD、または、リニアPCMのなどの方式で符号化されている。
多重化データに含まれる各ストリームはPIDによって識別される。例えば、映画の映像に利用するビデオストリームには0x1011が、オーディオストリームには0x1100から0x111Fまでが、プレゼンテーショングラフィックスには0x1200から0x121Fまでが、インタラクティブグラフィックスストリームには0x1400から0x141Fまでが、映画の副映像に利用するビデオストリームには0x1B00から0x1B1Fまで、主音声とミキシングする副音声に利用するオーディオストリームには0x1A00から0x1A1Fが、それぞれ割り当てられている。
図36は、多重化データがどのように多重化されるかを模式的に示す図である。まず、複数のビデオフレームからなるビデオストリームex235、複数のオーディオフレームからなるオーディオストリームex238を、それぞれPESパケット列ex236およびex239に変換し、TSパケットex237およびex240に変換する。同じくプレゼンテーショングラフィックスストリームex241およびインタラクティブグラフィックスex244のデータをそれぞれPESパケット列ex242およびex245に変換し、さらにTSパケットex243およびex246に変換する。多重化データex247はこれらのTSパケットを1本のストリームに多重化することで構成される。
図37は、PESパケット列に、ビデオストリームがどのように格納されるかをさらに詳しく示している。図37における第1段目はビデオストリームのビデオフレーム列を示す。第2段目は、PESパケット列を示す。図37の矢印yy1,yy2,yy3,yy4に示すように、ビデオストリームにおける複数のVideo Presentation UnitであるIピクチャ、Bピクチャ、Pピクチャは、ピクチャ毎に分割され、PESパケットのペイロードに格納される。各PESパケットはPESヘッダを持ち、PESヘッダには、ピクチャの表示時刻であるPTS(Presentation Time−Stamp)やピクチャの復号時刻であるDTS(Decoding Time−Stamp)が格納される。
図38は、多重化データに最終的に書き込まれるTSパケットの形式を示している。TSパケットは、ストリームを識別するPIDなどの情報を持つ4ByteのTSヘッダとデータを格納する184ByteのTSペイロードから構成される188Byte固定長のパケットであり、上記PESパケットは分割されTSペイロードに格納される。BD−ROMの場合、TSパケットには、4ByteのTP_Extra_Headerが付与され、192Byteのソースパケットを構成し、多重化データに書き込まれる。TP_Extra_HeaderにはATS(Arrival_Time_Stamp)などの情報が記載される。ATSは当該TSパケットのデコーダのPIDフィルタへの転送開始時刻を示す。多重化データには図38下段に示すようにソースパケットが並ぶこととなり、多重化データの先頭からインクリメントする番号はSPN(ソースパケットナンバー)と呼ばれる。
また、多重化データに含まれるTSパケットには、映像・音声・字幕などの各ストリーム以外にもPAT(Program Association Table)、PMT(Program Map Table)、PCR(Program Clock Reference)などがある。PATは多重化データ中に利用されるPMTのPIDが何であるかを示し、PAT自身のPIDは0で登録される。PMTは、多重化データ中に含まれる映像・音声・字幕などの各ストリームのPIDと各PIDに対応するストリームの属性情報を持ち、また多重化データに関する各種ディスクリプタを持つ。ディスクリプタには多重化データのコピーを許可・不許可を指示するコピーコントロール情報などがある。PCRは、ATSの時間軸であるATC(Arrival Time Clock)とPTS・DTSの時間軸であるSTC(System Time Clock)の同期を取るために、そのPCRパケットがデコーダに転送されるATSに対応するSTC時間の情報を持つ。
図39はPMTのデータ構造を詳しく説明する図である。PMTの先頭には、そのPMTに含まれるデータの長さなどを記したPMTヘッダが配置される。その後ろには、多重化データに関するディスクリプタが複数配置される。上記コピーコントロール情報などが、ディスクリプタとして記載される。ディスクリプタの後には、多重化データに含まれる各ストリームに関するストリーム情報が複数配置される。ストリーム情報は、ストリームの圧縮コーデックなどを識別するためストリームタイプ、ストリームのPID、ストリームの属性情報(フレームレート、アスペクト比など)が記載されたストリームディスクリプタから構成される。ストリームディスクリプタは多重化データに存在するストリームの数だけ存在する。
記録媒体などに記録する場合には、上記多重化データは、多重化データ情報ファイルと共に記録される。
多重化データ情報ファイルは、図40に示すように多重化データの管理情報であり、多重化データと1対1に対応し、多重化データ情報、ストリーム属性情報とエントリマップから構成される。
多重化データ情報は図40に示すようにシステムレート、再生開始時刻、再生終了時刻から構成されている。システムレートは多重化データの、後述するシステムターゲットデコーダのPIDフィルタへの最大転送レートを示す。多重化データ中に含まれるATSの間隔はシステムレート以下になるように設定されている。再生開始時刻は多重化データの先頭のビデオフレームのPTSであり、再生終了時刻は多重化データの終端のビデオフレームのPTSに1フレーム分の再生間隔を足したものが設定される。
ストリーム属性情報は図41に示すように、多重化データに含まれる各ストリームについての属性情報が、PID毎に登録される。属性情報はビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム、インタラクティブグラフィックスストリーム毎に異なる情報を持つ。ビデオストリーム属性情報は、そのビデオストリームがどのような圧縮コーデックで圧縮されたか、ビデオストリームを構成する個々のピクチャデータの解像度がどれだけであるか、アスペクト比はどれだけであるか、フレームレートはどれだけであるかなどの情報を持つ。オーディオストリーム属性情報は、そのオーディオストリームがどのような圧縮コーデックで圧縮されたか、そのオーディオストリームに含まれるチャンネル数は何であるか、何の言語に対応するか、サンプリング周波数がどれだけであるかなどの情報を持つ。これらの情報は、プレーヤが再生する前のデコーダの初期化などに利用される。
本実施の形態においては、上記多重化データのうち、PMTに含まれるストリームタイプを利用する。また、記録媒体に多重化データが記録されている場合には、多重化データ情報に含まれる、ビデオストリーム属性情報を利用する。具体的には、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置において、PMTに含まれるストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に対し、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示す固有の情報を設定するステップまたは手段を設ける。この構成により、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成した映像データと、他の規格に準拠する映像データとを識別することが可能になる。
また、本実施の形態における動画像復号化方法のステップを図42に示す。ステップexS100において、多重化データからPMTに含まれるストリームタイプ、または、多重化データ情報に含まれるビデオストリーム属性情報を取得する。次に、ステップexS101において、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された多重化データであることを示しているか否かを判断する。そして、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものであると判断された場合には、ステップexS102において、上記各実施の形態で示した動画像復号方法により復号を行う。また、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠するものであることを示している場合には、ステップexS103において、従来の規格に準拠した動画像復号方法により復号を行う。
このように、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に新たな固有値を設定することにより、復号する際に、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法または装置で復号可能であるかを判断することができる。従って、異なる規格に準拠する多重化データが入力された場合であっても、適切な復号化方法または装置を選択することができるため、エラーを生じることなく復号することが可能となる。また、本実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、または、動画像復号方法または装置を、上述したいずれの機器・システムに用いることも可能である。
(実施の形態10)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法および装置、動画像復号化方法および装置は、典型的には集積回路であるLSIで実現される。一例として、図43に1チップ化されたLSIex500の構成を示す。LSIex500は、以下に説明する要素ex501、ex502、ex503、ex504、ex505、ex506、ex507、ex508、ex509を備え、各要素はバスex510を介して接続している。電源回路部ex505は電源がオン状態の場合に各部に対して電力を供給することで動作可能な状態に起動する。
例えば符号化処理を行う場合には、LSIex500は、CPUex502、メモリコントローラex503、ストリームコントローラex504、駆動周波数制御部ex512等を有する制御部ex501の制御に基づいて、AV I/Oex509によりマイクex117やカメラex113等からAV信号を入力する。入力されたAV信号は、一旦SDRAM等の外部のメモリex511に蓄積される。制御部ex501の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量や処理速度に応じて適宜複数回に分けるなどされ信号処理部ex507に送られ、信号処理部ex507において音声信号の符号化および/または映像信号の符号化が行われる。ここで映像信号の符号化処理は上記各実施の形態で説明した符号化処理である。信号処理部ex507ではさらに、場合により符号化された音声データと符号化された映像データを多重化するなどの処理を行い、ストリームI/Oex506から外部に出力する。この出力された多重化データは、基地局ex107に向けて送信されたり、または記録メディアex215に書き込まれたりする。なお、多重化する際には同期するよう、一旦バッファex508にデータを蓄積するとよい。
なお、上記では、メモリex511がLSIex500の外部の構成として説明したが、LSIex500の内部に含まれる構成であってもよい。バッファex508も1つに限ったものではなく、複数のバッファを備えていてもよい。また、LSIex500は1チップ化されてもよいし、複数チップ化されてもよい。
また、上記では、制御部ex501が、CPUex502、メモリコントローラex503、ストリームコントローラex504、駆動周波数制御部ex512等を有するとしているが、制御部ex501の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex507がさらにCPUを備える構成であってもよい。信号処理部ex507の内部にもCPUを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、CPUex502が信号処理部ex507、または信号処理部ex507の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex501は、信号処理部ex507、またはその一部を有するCPUex502を備える構成となる。
なお、ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
(実施の形態11)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、LSIex500において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のCPUex502の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。
この課題を解決するために、テレビex300、LSIex500などの動画像復号化装置は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別し、規格に応じて駆動周波数を切替える構成とする。図44は、本実施の形態における構成ex800を示している。駆動周波数切替え部ex803は、映像データが、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、駆動周波数を高く設定する。そして、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行する復号処理部ex801に対し、映像データを復号するよう指示する。一方、映像データが、従来の規格に準拠する映像データである場合には、映像データが、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、駆動周波数を低く設定する。そして、従来の規格に準拠する復号処理部ex802に対し、映像データを復号するよう指示する。
より具体的には、駆動周波数切替え部ex803は、図43のCPUex502と駆動周波数制御部ex512から構成される。また、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行する復号処理部ex801、および、従来の規格に準拠する復号処理部ex802は、図43の信号処理部ex507に該当する。CPUex502は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別する。そして、CPUex502からの信号に基づいて、駆動周波数制御部ex512は、駆動周波数を設定する。また、CPUex502からの信号に基づいて、信号処理部ex507は、映像データの復号を行う。ここで、映像データの識別には、例えば、実施の形態9で記載した識別情報を利用することが考えられる。識別情報に関しては、実施の形態9で記載したものに限られず、映像データがどの規格に準拠するか識別できる情報であればよい。例えば、映像データがテレビに利用されるものであるか、ディスクに利用されるものであるかなどを識別する外部信号に基づいて、映像データがどの規格に準拠するものであるか識別可能である場合には、このような外部信号に基づいて識別してもよい。また、CPUex502における駆動周波数の選択は、例えば、図46のような映像データの規格と、駆動周波数とを対応付けたルックアップテーブルに基づいて行うことが考えられる。ルックアップテーブルを、バッファex508や、LSIの内部メモリに格納しておき、CPUex502がこのルックアップテーブルを参照することにより、駆動周波数を選択することが可能である。
図45は、本実施の形態の方法を実施するステップを示している。まず、ステップexS200では、信号処理部ex507において、多重化データから識別情報を取得する。次に、ステップexS201では、CPUex502において、識別情報に基づいて映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものであるか否かを識別する。映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、ステップexS202において、駆動周波数を高く設定する信号を、CPUex502が駆動周波数制御部ex512に送る。そして、駆動周波数制御部ex512において、高い駆動周波数に設定される。一方、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ステップexS203において、駆動周波数を低く設定する信号を、CPUex502が駆動周波数制御部ex512に送る。そして、駆動周波数制御部ex512において、映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、低い駆動周波数に設定される。
さらに、駆動周波数の切替えに連動して、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を変更することにより、省電力効果をより高めることが可能である。例えば、駆動周波数を低く設定する場合には、これに伴い、駆動周波数を高く設定している場合に比べ、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を低く設定することが考えられる。
また、駆動周波数の設定方法は、復号する際の処理量が大きい場合に、駆動周波数を高く設定し、復号する際の処理量が小さい場合に、駆動周波数を低く設定すればよく、上述した設定方法に限らない。例えば、MPEG4−AVC規格に準拠する映像データを復号する処理量の方が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置により生成された映像データを復号する処理量よりも大きい場合には、駆動周波数の設定を上述した場合の逆にすることが考えられる。
さらに、駆動周波数の設定方法は、駆動周波数を低くする構成に限らない。例えば、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を高く設定し、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を低く設定することも考えられる。また、他の例としては、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、CPUex502の駆動を停止させることなく、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、処理に余裕があるため、CPUex502の駆動を一時停止させることも考えられる。識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合であっても、処理に余裕があれば、CPUex502の駆動を一時停止させることも考えられる。この場合は、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合に比べて、停止時間を短く設定することが考えられる。
このように、映像データが準拠する規格に応じて、駆動周波数を切替えることにより、省電力化を図ることが可能になる。また、電池を用いてLSIex500またはLSIex500を含む装置を駆動している場合には、省電力化に伴い、電池の寿命を長くすることが可能である。
(実施の形態12)
テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、LSIex500の信号処理部ex507が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex507を個別に用いると、LSIex500の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。
この課題を解決するために、上記各実施の形態で示した動画像復号方法を実行するための復号処理部と、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する復号処理部とを一部共有化する構成とする。この構成例を図47Aのex900に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、MPEG4−AVC規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、MPEG4−AVC規格に対応する復号処理部ex902を共有し、MPEG4−AVC規格に対応しない、本発明の一態様に特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex901を用いるという構成が考えられる。特に、本発明の一態様は、逆量子化に特徴を有していることから、例えば、逆量子化については専用の復号処理部ex901を用い、それ以外のエントロピー復号、デブロッキング・フィルタ、動き補償のいずれか、または、全ての処理については、復号処理部を共有することが考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、MPEG4−AVC規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。
また、処理を一部共有化する他の例を図47Bのex1000に示す。この例では、本発明の一態様に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex1001と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex1002と、本発明の一態様に係る動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex1003とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex1001、ex1002は、必ずしも本発明の一態様、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、LSIex500で実装することも可能である。
このように、本発明の一態様に係る動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、LSIの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。