JP2014195277A - 符号化復号装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像を効率的に処理する符号化復号装置を提供する。
【解決手段】符号化復号装置は、符号化装置と復号装置とを備える。符号化装置は、量子化部と符号化部とを備え、量子化部がデフォルトマトリックスを用いる場合、符号化部は、量子化マトリックスを用いることを示すフラグと、量子化マトリックスがシーケンスパラメータセットに含まれないことを示すフラグと、量子化マトリックスがピクチャパラメータセットに含まれないことを示すフラグとを符号化する。復号装置は、復号部と逆量子化部とを備え、逆量子化部は、量子化マトリックスを用いたことを示すフラグと、量子化マトリックスがシーケンスパラメータセットに含まれないことを示すフラグと、量子化マトリックスがピクチャパラメータセットに含まれないことを示すフラグとを復号部が復号した場合、デフォルトマトリックスを用いる。
【選択図】図１４

Description

本発明は、画像を符号化する画像符号化方法、または、画像を復号する画像復号方法に関する。

画像（動画像を含む）を符号化する画像符号化方法、または、画像を復号する画像復号方法に関する技術として、非特許文献１に記載の技術がある。

ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−１０「ＭＰＥＧ−４ Ｐａｒｔ１０ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ」

しかしながら、画像符号化方法または画像復号方法において、非効率的な処理が用いられる場合がある。

そこで、本発明は、画像を効率的に符号化する画像符号化方法、または、画像を効率的に復号する画像復号方法を提供する。

本発明の一態様に係る符号化復号装置は、符号化装置と復号装置とを備える符号化復号装置であって、前記符号化装置は、第１画像を構成する複数の第１ブロックに含まれる複数の第１係数を量子化する量子化部と、前記複数の第１係数を示す第１係数情報と、前記複数の第１係数の量子化に用いる第１量子化情報とを符号化する符号化部とを備え、前記第１量子化情報は、（ｉ）前記複数の第１ブロックが、前記複数の第１係数にそれぞれ対応する個別の係数を有する複数の第１量子化マトリックスを用いて量子化されるか否かを示す第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の第１量子化マトリックスが第１シーケンスパラメータセットに含まれるか否かを示す第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の第１量子化マトリックスが第１ピクチャパラメータセットに含まれるか否かを示す第３フラグとのうち少なくともいずれか１つを含み、前記量子化部が、前記複数の第１ブロックの全てを前記複数の第１量子化マトリックスとして複数の第１デフォルトマトリックスのみを用いて量子化する場合、前記符号化部は、前記複数の第１デフォルトマトリックスのみを用いて量子化されることを示すために、（ｉ）前記複数の第１量子化マトリックスを用いて量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の第１量子化マトリックスが前記第１シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の第１量子化マトリックスが前記第１ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグと、のみを前記第１量子化情報として符号化し、前記復号装置は、第２画像を構成する複数の第２ブロックに含まれる複数の第２係数を示す第２係数情報と、前記複数の第２係数の逆量子化に用いる第２量子化情報とを復号する復号部と、前記複数の第２係数を逆量子化する逆量子化部とを備え、前記第２量子化情報は、（ｉ）前記複数の第２ブロックが、前記複数の第２係数にそれぞれ対応する個別の係数を有する複数の第２量子化マトリックスを用いて量子化されたか否かを示す第４フラグと、（ｉｉ）前記複数の第２量子化マトリックスが第２シーケンスパラメータセットに含まれるか否かを示す第５フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の第２量子化マトリックスが第２ピクチャパラメータセットに含まれるか否かを示す第６フラグとのうち少なくともいずれか１つを含み、（ｉ）前記複数の第２ブロックの全てが前記複数の第２量子化マトリックスを用いて量子化されたことを示す前記第４フラグと、（ｉｉ）前記複数の第２量子化マトリックスが前記第２シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第５フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の第２量子化マトリックスが前記第２ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第６フラグと、のみを前記復号部が前記第２量子化情報として復号した場合、前記逆量子化部は、前記複数の第２量子化マトリックスとして複数の第２デフォルトマトリックスのみを用いて前記複数の第２ブロックの全てを逆量子化する。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、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などの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明に係る画像符号化方法および画像復号方法は、画像を効率的に符号化または復号することができる。

図１は、実施の形態１に係る画像符号化装置の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る符号化全体のフローを示す図である。 図３は、実施の形態１に係る量子化マトリックス符号化部の内部構成を示す図である。 図４Ａは、実施の形態１に係るＳＰＳ量子化マトリックスの符号化フローを示す図である。 図４Ｂは、実施の形態１に係るＳＰＳ量子化マトリックスの符号化フロー（続き）を示す図である。 図５Ａは、実施の形態１に係るＰＰＳ量子化マトリックスの符号化フローを示す図である。 図５Ｂは、実施の形態１に係るＰＰＳ量子化マトリックスの符号化フロー（続き）を示す図である。 図６Ａは、実施の形態１に係るマトリックスデータの符号化フローを示す図である。 図６Ｂは、実施の形態１に係るマトリックスデータの符号化フロー（続き）を示す図である。 図７は、実施の形態１に係る特徴的な動作フローを示す図である。 図８は、実施の形態２に係る画像復号装置の構成を示す図である。 図９は、実施の形態２に係る復号全体のフローを示す図である。 図１０は、実施の形態２に係る量子化マトリックス復号部の内部構成を示す図である。 図１１は、実施の形態２に係るＳＰＳ量子化マトリックスの復号フローを示す図である。 図１２は、実施の形態２に係るＰＰＳ量子化マトリックスの復号フローを示す図である。 図１３は、実施の形態２に係るマトリックスデータの復号フローを示す図である。 図１４は、実施の形態２に係る特徴的な動作フローを示す図である。 図１５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の全体構成図である。 図１６は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図１７は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図１８は、光ディスクである記録メディアに情報の読み書きを行う情報再生／記録部の構成例を示すブロック図である。 図１９は、光ディスクである記録メディアの構造例を示す図である。 図２０Ａは、携帯電話の一例を示す図である。 図２０Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図２１は、多重化データの構成を示す図である。 図２２は、各ストリームが多重化データにおいてどのように多重化されているかを模式的に示す図である。 図２３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更に詳しく示した図である。 図２４は、多重化データにおけるＴＳパケットとソースパケットの構造を示す図である。 図２５は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。 図２６は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図２７は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図２８は、映像データを識別するステップを示す図である。 図２９は、各実施の形態の動画像符号化方法および動画像復号化方法を実現する集積回路の構成例を示すブロック図である。 図３０は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図３１は、映像データを識別し、駆動周波数を切り替えるステップを示す図である。 図３２は、映像データの規格と駆動周波数を対応づけたルックアップテーブルの一例を示す図である。 図３３Ａは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の一例を示す図である。 図３３Ｂは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の他の一例を示す図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、画像を符号化する画像符号化装置、または、画像を復号する画像復号装置に関して、課題を見出した。以下に具体的に説明する。

近年、デジタル映像機器の技術進歩が著しく、ビデオカメラまたはテレビチューナから入力された映像信号（時系列順に並んだ複数のピクチャ）を圧縮符号化しＤＶＤまたはハードディスク等の記録メディアに記録する機会が増えている。

映像信号の符号化は、画像を予測するステップ、予測画像と符号化対象画像との差分を求めるステップ、差分画像を周波数係数に変換するステップ、周波数係数を量子化するステップ、および、量子化結果および予測情報等を可変長符号化するステップで構成される。

量子化には、量子化マトリックスが使用される場合がある。そして、視覚的に劣化が目立たない高域成分の係数が粗く量子化され、逆に視覚的に劣化が目立つ低域成分の係数が細かく量子化されることによって符号化効率が向上する。また、４ｘ４および８ｘ８などの周波数変換サイズと、画面内予測および画面間予測などの予測モードと、輝度および色差などの画素成分とに対応して数種類の量子化マトリックスが使われる。なお、量子化とは、予め定められた間隔でサンプリングした値を予め定められたレベルに対応づけてデジタル化することをいい、この技術分野では、丸め、ラウンディング、スケーリングといった表現が用いられる場合もある。

量子化マトリックスを使用する方法として、画像符号化装置によって直接設定された量子化マトリックスを使用する方法と、デフォルトの量子化マトリックス（デフォルトマトリックス）を使用する方法とがある。画像符号化装置は、量子化マトリックスを直接設定することにより、画像の特徴に応じた量子化マトリックスを設定することができる。しかし、この場合、画像符号化装置は、量子化マトリックスを符号化するため、その分の符号量が増加するというデメリットがある。

一方、量子化マトリックスを使用せず、高域成分の係数も低域成分の係数も同じように量子化する方法もある。なお、この方法は、係数が全て同じ値である量子化マトリックス（フラットなマトリックス）を用いる方法に等しい。

Ｈ．２６４／ＡＶＣまたはＭＰＥＧ−４ ＡＶＣと呼ばれる動画像符号化規格（非特許文献１参照）では、量子化マトリックスは、ＳＰＳ（シーケンスパラメータセット：Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）またはＰＰＳ（ピクチャパラメータセット：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）で指定される。ＳＰＳは、シーケンスに対して用いられるパラメータを含み、ＰＰＳは、ピクチャに対して用いられるパラメータを含む。ＳＰＳとＰＰＳとは、単にパラメータセットと呼ばれる場合がある。

ＳＰＳおよびＰＰＳのそれぞれにおけるＭａｔｒｉｘＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇとＬｉｓｔＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇとによって量子化マトリックスが設定される。ＳＰＳのＭａｔｒｉｘＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０の場合、量子化マトリックスは使われず、高域成分の係数も低域成分の係数も同じように量子化される。逆に、１の場合、ＬｉｓｔＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇを用いて対象シーケンスで使う量子化マトリックスが設定される。

周波数変換サイズ、予測モードおよび画素成分に応じて複数の量子化マトリックスが存在する。ＬｉｓｔＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇは、量子化マトリックス毎に存在し、それぞれ、デフォルトの量子化マトリックスを使うか否かを示す。デフォルトの量子化マトリックスが使われない場合、使用される量子化マトリックスが別のシンタックス（ｓｙｎｔａｘ）を用いて符号化される。

また、ＰＰＳのＭａｔｒｉｘＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０の場合、ＳＰＳで設定された量子化マトリックスの情報が用いられる。１の場合、対象ピクチャで使われる量子化マトリックスが、ＬｉｓｔＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇを用いて設定される。ＰＰＳのＬｉｓｔＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇも、ＳＰＳのＬｉｓｔＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇと同様に、それぞれ、デフォルトの量子化マトリックスを使うか否かを示す。

ここで、例えば、全てデフォルトの量子化マトリックスが用いられる場合、ＳＰＳおよびＰＰＳのうち少なくとも一方のＭａｔｒｉｘＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１に設定される。そして、全ての量子化マトリックスに対応する全てのＬｉｓｔＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが、０に設定され、符号化される。すなわち、デフォルトの量子化マトリックスを使うことによって量子化マトリックスの符号量が削減される場合でも、ある程度のフラグの符号量が生じる。したがって、符号化効率の向上が難しい。

そこで、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、画像を符号化する画像符号化方法であって、（ｉ）前記画像を構成する１以上のブロックに含まれる複数の係数を示す係数情報と、（ｉｉ）前記１以上のブロックに対して、前記複数の係数にそれぞれ対応する個別の係数を有する複数の量子化マトリックスを用いて量子化するか否かを示す第１フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスがシーケンスパラメータセットに含まれるか否かを示す第２フラグと、（ｉｖ）前記複数の量子化マトリックスがピクチャパラメータセットに含まれるか否かを示す第３フラグとを符号化する符号化ステップと、前記複数の係数を量子化する量子化ステップとを含み、前記量子化ステップにおいて、前記１以上のブロックが前記複数の量子化マトリックスとして複数のデフォルトマトリックスを用いて量子化される場合、前記符号化ステップでは、（ｉ）前記複数の量子化マトリックスを用いて量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグとを符号化する。

これにより、複数のデフォルトマトリックスを用いるか否かが３つのフラグで制御される。したがって、符号化効率の向上が可能である。また、量子化マトリックスがシーケンスパラメータセットにもピクチャパラメータセットにも含まれないことが、デフォルトマトリックスの使用を示す。したがって、エラー耐性が向上する。

例えば、前記量子化ステップにおいて、一様な複数の係数を有する複数のフラットなマトリックスを前記複数の量子化マトリックスの代わりに用いて前記１以上のブロックが量子化される場合、前記符号化ステップでは、前記複数の量子化マトリックスを用いて量子化されないことを示す前記第１フラグを符号化してもよい。

これにより、一様な複数の係数を有するフラットなマトリックスを量子化処理に用いることが可能である。

また、例えば、前記符号化ステップでは、前記量子化ステップにおいて、前記複数の量子化マトリックスを用いて前記１以上のブロックが量子化される場合、（ｉ）前記複数の量子化マトリックスを用いて量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれることを示す前記第２フラグ、または、前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれることを示す前記第３フラグとを符号化し、前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれることを示す前記第２フラグが符号化される場合、前記複数の量子化マトリックスを前記シーケンスパラメータセットに含め、前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれることを示す前記第３フラグが符号化される場合、前記複数の量子化マトリックスを前記ピクチャパラメータセットに含めてもよい。

これにより、デフォルトマトリックスが用いられない場合でも、画像符号化装置および画像復号装置が、同じ量子化マトリックスを用いることができる。

また、例えば、前記符号化ステップでは、前記シーケンスパラメータセットまたは前記ピクチャパラメータセットであるパラメータセットに含められる前記複数の量子化マトリックスが第１量子化マトリックスと第２量子化マトリックスとを含み、かつ、前記第１量子化マトリックスが前記第２量子化マトリックスに等しい場合、前記第１量子化マトリックスにコピーされるマトリックスを示すコピーマトリックス識別子として、前記第２量子化マトリックスを示す識別子を前記パラメータセットに含め、前記パラメータセットに含められる前記複数の量子化マトリックスが前記第１量子化マトリックスを含み、かつ、前記第１量子化マトリックスがデフォルトマトリックスに等しい場合、前記コピーマトリックス識別子として、前記デフォルトマトリックスを示す識別子を前記パラメータセットに含めてもよい。

これにより、パラメータセットに含まれる複数の量子化マトリックスが用いられる場合において、デフォルトマトリックスを適応的に用いることが可能である。また、符号化効率の向上が可能である。

また、例えば、前記画像符号化方法は、さらに、ピクチャを含むシーケンスに対して複数のシーケンス量子化マトリックスを設定し、前記ピクチャに対して複数のピクチャ量子化マトリックスを設定する設定ステップを含み、前記符号化ステップでは、前記ピクチャに対して設定された前記複数のピクチャ量子化マトリックスを前記複数の量子化マトリックスとして用いて前記ピクチャの前記１以上のブロックが量子化される場合、前記複数の量子化マトリックスを用いて量子化されることを示す前記第１フラグを符号化し、前記複数のデフォルトマトリックスが前記複数のシーケンス量子化マトリックスとして前記シーケンスに対して設定された場合、前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグを符号化し、前記シーケンスに対して設定された前記複数のシーケンス量子化マトリックスが前記複数のピクチャ量子化マトリックスとして前記ピクチャに対して設定された場合、前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグを符号化してもよい。

これにより、デフォルトマトリックスをシーケンス量子化マトリックスに流用することが可能であり、シーケンス量子化マトリックスをピクチャ量子化マトリックスに流用することが可能である。

また、例えば、前記符号化ステップでは、変換が行われないブロックが、一様な複数の係数を有するフラットなマトリックスを用いて量子化され、かつ、変換が行われるブロックが、デフォルトマトリックスを用いて量子化される場合、（ｉ）前記複数の量子化マトリックスを用いて量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグとを符号化してもよい。

これにより、複数のデフォルトマトリックスが用いられる場合でも、変換が行われないブロックに対して、デフォルトマトリックスに代えて、フラットなマトリックスが用いられる。したがって、適切に量子化処理が行われる。

また、本発明の一態様に係る画像復号方法は、符号化ビットストリームを復号して、画像を復号する画像復号方法であって、前記符号化ビットストリームから、（ｉ）前記画像を構成する１以上のブロックに含まれる複数の係数を示す係数情報と、（ｉｉ）前記１以上のブロックが、前記複数の係数にそれぞれ対応する個別の係数を有する複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されるか否かを示す第１フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスがシーケンスパラメータセットに含まれるか否かを示す第２フラグと、（ｉｖ）前記複数の量子化マトリックスがピクチャパラメータセットに含まれるか否かを示す第３フラグとを復号する復号ステップと、前記係数情報を逆量子化する逆量子化ステップとを含み、前記逆量子化ステップでは、（ｉ）前記複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグとが復号された場合、前記複数の量子化マトリックスとして複数のデフォルトマトリックスを用いて前記係数情報を逆量子化する画像復号方法でもよい。

これにより、複数のデフォルトマトリックスを用いるか否かが３つのフラグで制御される。したがって、符号化効率の向上が可能である。また、量子化マトリックスがシーケンスパラメータセットにもピクチャパラメータセットにも含まれないことが、デフォルトマトリックスの使用を示す。したがって、エラー耐性が向上する。

また、例えば、前記逆量子化ステップでは、前記複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されないことを示す前記第１フラグが復号された場合、一様な複数の係数を有する複数のフラットなマトリックスを前記複数の量子化マトリックスの代わりに用いて前記係数情報を逆量子化してもよい。

これにより、一様な複数の係数を有するフラットなマトリックスを逆量子化処理に用いることが可能である。

また、例えば、前記逆量子化ステップでは、前記複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されることを示す前記第１フラグと、前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれることを示す前記第２フラグとが復号された場合、前記シーケンスパラメータセットに含まれる前記複数の量子化マトリックスを用いて前記係数情報を逆量子化し、前記複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されることを示す前記第１フラグと、前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれることを示す前記第３フラグとが復号された場合、前記ピクチャパラメータセットに含まれる前記複数の量子化マトリックスを用いて前記係数情報を逆量子化してもよい。

これにより、デフォルトマトリックスが用いられない場合でも、画像符号化装置および画像復号装置が、同じ量子化マトリックスを用いることができる。

また、例えば、前記逆量子化ステップでは、前記シーケンスパラメータセットまたは前記ピクチャパラメータセットであるパラメータセットが、第１量子化マトリックスと第２量子化マトリックスとを含む前記複数の量子化マトリックスを含み、かつ、前記パラメータセットが、前記第１量子化マトリックスにコピーされるマトリックスを示すコピーマトリックス識別子として前記第２量子化マトリックスを示す識別子を含む場合、前記第２量子化マトリックスがコピーされる前記第１量子化マトリックスを含む前記複数の量子化マトリックスを用いて前記係数情報を逆量子化し、前記パラメータセットが、前記第１量子化マトリックスを含む前記複数の量子化マトリックスを含み、かつ、前記パラメータセットが、前記コピーマトリックス識別子としてデフォルトマトリックスを示す識別子を含む場合、前記デフォルトマトリックスがコピーされる前記第１量子化マトリックスを含む前記複数の量子化マトリックスを用いて前記係数情報を逆量子化してもよい。

これにより、パラメータセットに含まれる複数の量子化マトリックスが用いられる場合において、デフォルトマトリックスを適応的に用いることが可能である。また、符号化効率の向上が可能である。

また、例えば、前記画像復号方法では、ピクチャを含むシーケンスに対して複数のシーケンス量子化マトリックスを設定し、前記ピクチャに対して複数のピクチャ量子化マトリックスを設定する設定ステップを含み、前記逆量子化ステップでは、前記複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されることを示す前記第１フラグが復号された場合、前記ピクチャに対して設定された前記複数のピクチャ量子化マトリックスを前記複数の量子化マトリックスとして用いて、前記ピクチャの前記係数情報を逆量子化し、前記設定ステップでは、前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグが復号された場合、前記複数のデフォルトマトリックスを前記複数のシーケンス量子化マトリックスとして前記シーケンスに対して設定し、前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグが復号された場合、前記シーケンスに対して設定された前記複数のシーケンス量子化マトリックスを前記複数のピクチャ量子化マトリックスとして前記ピクチャに対して設定してもよい。

これにより、デフォルトマトリックスをシーケンス量子化マトリックスに流用することが可能であり、シーケンス量子化マトリックスをピクチャ量子化マトリックスに流用することが可能である。

また、例えば、前記逆量子化ステップでは、（ｉ）前記複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグとが復号された場合、変換が行われないブロックの前記係数情報を、一様な複数の係数を有するフラットなマトリックスを用いて逆量子化し、変換が行われるブロックの前記係数情報を、デフォルトマトリックスを用いて逆量子化してもよい。

これにより、複数のデフォルトマトリックスが用いられる場合でも、変換が行われないブロックに対して、デフォルトマトリックスに代えて、フラットなマトリックスが用いられる。したがって、適切に逆量子化処理が行われる。

さらに、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、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などの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、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、実施の形態について、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、いずれも包括的または具体的な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。

また、下記ではｃｏｄｉｎｇはｅｎｃｏｄｉｎｇの意味で使用する場合もある。

（実施の形態１）
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態における画像符号化装置の構成を示す。本実施の形態における画像符号化装置は、図１の通り、量子化マトリックス設定部１０１、量子化マトリックス符号化部１０２、ブロック分割部１０３、減算部１０４、変換部１０５、量子化部１０６、係数符号化部１０７、加算部１０８、逆変換部１０９、逆量子化部１１０、予測部１１１、および、フレームメモリ１１２を備える。

＜動作（全体）＞
次に、図２を参照しつつ、符号化全体のフローについて説明する。まず、量子化マトリックス設定部１０１は、処理対象のシーケンスで使用される量子化マトリックスであるＳＰＳ量子化マトリックス（シーケンス量子化マトリックス）を設定する（Ｓ１０１）。

ＳＰＳ量子化マトリックスは、外部からの入力、画像の特徴、または、変換スキップ可能フラグ（ＴｒａｎｓｆｏｒｍＳｋｉｐＥｎａｂｌｅＦｌａｇ）等に応じて設定される。変換スキップ可能フラグは、画素データを周波数係数に変換する処理をスキップすることを許可するか否かを示すフラグである。変換処理がスキップされることによって符号化効率が向上する場合がある。変換スキップ可能フラグは、０の場合、変換処理のスキップを禁止することを示し、１の場合、変換処理のスキップを許可することを示す。

次に、量子化マトリックス符号化部１０２は、ＳＰＳ量子化マトリックスを符号化する（Ｓ１０２）。詳細は後述する。なお、ピクチャに対する以降の処理（Ｓ１０３〜Ｓ１１５）は、シーケンス内の全ピクチャに対して実施される。したがって、シーケンス内のピクチャ数分、以降の処理が繰り返される。

次に、量子化マトリックス設定部１０１は、処理対象のピクチャで使用される量子化マトリックスであるＰＰＳ量子化マトリックスを設定する（Ｓ１０３）。ＰＰＳ量子化マトリックスは、外部からの入力、画像の特徴、または、変換スキップ可能フラグ等に応じて設定される。次に、量子化マトリックス符号化部１０２は、ＰＰＳ量子化マトリックスを符号化する（Ｓ１０４）。詳細は後述する。

次に、ブロック分割部１０３は、入力画像をブロック（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に分割し、ブロックを順次、減算部１０４と予測部１１１とに出力する（Ｓ１０５）。ブロックは可変サイズを有する。ブロック分割部１０３は、画像の特徴を用いて画像を分割する。ブロックの最小サイズは横８画素×縦８画素であり、最大サイズは横６４画素×縦６４画素である。

なお、ブロックに対する以降の処理（Ｓ１０６〜Ｓ１１４）は１枚のピクチャ内の全ブロックに対し実施される。したがって、ピクチャ内のブロックの個数分、以降の処理が繰り返される。

次に、予測部１１１は、ブロックと、フレームメモリ１１２に格納されている復号画像とから、予測ブロックを生成する（Ｓ１０６）。減算部１０４は、入力画像と予測ブロックとから差分ブロックを生成する（Ｓ１０７）。

次に、変換部１０５は、差分ブロックを周波数係数に変換する（Ｓ１０８）。この時、変換スキップ可能フラグが入力される。変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合、変換部１０５は、差分ブロックの特徴（サイズ等）に応じて変換処理を実施する／しないを切り替える。そして、変換部１０５は、変換処理を実施しない場合、差分ブロックをそのまま量子化部１０６へ出力する。変換部１０５は、変換処理を実施する場合、周波数変換処理を行い、周波数係数を量子化部１０６へ出力する。

一方、変換スキップ可能フラグが０（スキップを禁止）の場合、変換部１０５は、差分ブロックの特徴によらず、周波数変換処理を行い、周波数係数を量子化部１０６へ出力する。

なお、変換処理のスキップは、変換サイズが４ｘ４の場合にのみ実施される。そして、４ｘ４以外の場合、変換スキップ可能フラグによらず、変換処理が行われる。変換サイズは、４ｘ４以上の可変サイズであり、ブロック（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のサイズよりも小さくてもよい。

次に、量子化部１０６は、変換部１０５からの出力データを量子化する（Ｓ１０９）。この時、ステップＳ１０３で設定されたＰＰＳ量子化マトリックスを用いて出力データが量子化される。変換部１０５からの出力データは、変換スキップ可能フラグと、差分ブロックの特徴とに応じて、差分ブロックそのものである場合と、周波数係数である場合とがある。次に、係数符号化部１０７は、量子化結果を符号化する（Ｓ１１０）。符号化には、算術符号化等の可変長符号化が用いられる。

次に、逆量子化部１１０は、量子化結果を逆量子化し、周波数係数または差分ブロックを復元する（Ｓ１１１）。この時、逆量子化部１１０は、ステップＳ１０３で設定されたＰＰＳ量子化マトリックスを用いて量子化結果を逆量子化する。逆量子化とは、量子化された信号を元に戻すことを示すが、より正確には、量子化処理により粗い精度になったデータを、量子化マトリックスを用いて細かい精度に戻す処理となる。そのため、量子化処理と同様にスケーリングと表現される場合がある。

次に、逆変換部１０９は、周波数係数を画素データに変換し、差分ブロックを復元する（Ｓ１１２）。この時、変換部１０５から、対象ブロックの周波数変換がスキップされたか否かの情報が逆変換部１０９へ入力される。そして、周波数変換がスキップされた場合、逆周波数変換もスキップされる。

なお、この技術分野では、一般に、乗算処理を減らすため、逆量子化と逆変換の処理は同時に行われる。

次に、加算部１０８は、復元された差分ブロックと、予測ブロックとを加算して復号ブロックを生成し、フレームメモリ１１２に格納する（Ｓ１１３）。以降、量子化マトリックス符号化部１０２について詳細を説明する。量子化マトリックス符号化部１０２は、ＳＰＳ量子化マトリックスとＰＰＳ量子化マトリックスとを符号化する。

＜量子化マトリックス符号化部の構成＞
図３は、図１に示された量子化マトリックス符号化部１０２の内部構成を示す。量子化マトリックス符号化部１０２は、図３の通り、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ設定部２０１、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ符号化部２０２、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ設定部２０３、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ符号化部２０４、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ設定部２０５、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ符号化部２０６、および、マトリックスデータ符号化部２２０を備える。

マトリックスデータ符号化部２２０は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ設定部２０７、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ符号化部２０８、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ設定部２０９、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ符号化部２１０、および、マトリックス係数符号化部２１１を備える。

＜動作（ＳＰＳ量子化マトリックスの符号化）＞
次に、図４Ａおよび図４Ｂを参照しつつ、ＳＰＳ量子化マトリックスの符号化フローについて説明する。まず、量子化マトリックスが使われる場合（Ｓ２０１でＹｅｓ）、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ設定部２０１は、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇを１に設定する（Ｓ２０３）。量子化マトリックスが使われない場合（Ｓ２０１でＮｏ）、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ設定部２０１は、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇを０に設定する（Ｓ２０２）。

ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ（量子化マトリックスフラグ）は、量子化マトリックスを使うか否かを示すフラグである。より具体的には、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇは、量子化処理または逆量子化処理に、周波数毎に個別の係数を有する複数の量子化マトリックスを使うか否かを示すフラグである。ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇは、１の場合、量子化マトリックスを使うことを示し、０の場合、量子化マトリックスを使わないことを示す。

次に、量子化マトリックスが使われる場合（Ｓ２０１でＹｅｓ）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ設定部２０３は、変換スキップ可能フラグとＳＰＳ量子化マトリックスとに応じて、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇを設定する（Ｓ２０４〜Ｓ２１０）。

ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ（ＳＰＳ量子化マトリックス存在フラグ）は、ＳＰＳ量子化マトリックスを符号化するか否かを示すフラグである。言い換えれば、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇは、量子化処理または逆量子化処理に用いられる複数の量子化マトリックスがＳＰＳに含まれるか否かを示す。ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇは、１の場合、ＳＰＳ量子化マトリックスを符号化することを示し、０の場合、ＳＰＳ量子化マトリックスを符号化しないことを示す。

図４Ａの符号化フローにおいて、変換スキップ可能フラグが０（スキップを禁止）の場合（Ｓ２０４でＮｏ）、ＳＰＳ量子化マトリックスがデフォルトマトリックスと全て同じであるか否かが判定される（Ｓ２０５）。

なお、４ｘ４および８ｘ８などの周波数変換サイズ（マトリックスサイズ）と、画面内予測および画面間予測などの予測モードと、輝度および色差などの画素成分とに対応して、数種類のＳＰＳ量子化マトリックスがある。また、ＳＰＳ量子化マトリックスと同様に、数種類のデフォルトマトリックスがある。デフォルトマトリックスは、予め定められた量子化マトリックスであり、基本的に、ＳＰＳにもＰＰＳにも含まれない。

ＳＰＳ量子化マトリックスがデフォルトマトリックスと全て同じである場合（Ｓ２０５でＹｅｓ）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＳＰＳに量子化マトリックスを含まない）に設定される（Ｓ２０６）。ひとつでも異なる場合（Ｓ２０５でＮｏ）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＳＰＳに量子化マトリックスを含む）に設定される（Ｓ２０７）。

また、変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合、４ｘ４のＳＰＳ量子化マトリックスの全係数が１６であり、かつ、４ｘ４以外のＳＰＳ量子化マトリックスは全てデフォルトマトリックスと同じであるか否かが判定される（Ｓ２０８）。

上記の判定結果が真の場合（Ｓ２０８でＹｅｓ）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＳＰＳに量子化マトリックスを含まない）に設定される（Ｓ２０９）。判定結果が偽の場合（Ｓ２０８でＮｏ）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＳＰＳに量子化マトリックスを含む）に設定される（Ｓ２１０）。

次に、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ符号化部２０２、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ符号化部２０４、および、マトリックスデータ符号化部２２０は、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ、および、ＳＰＳ量子化マトリックスのマトリックスデータを符号化し、符号列を出力する（Ｓ２１１〜Ｓ２１５）。

より詳細には、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ符号化部２０２は、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇを符号化する（Ｓ２１１）。そして、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１の場合（Ｓ２１２でＹｅｓ）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ符号化部２０４は、ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇを符号化する（Ｓ２１３）。さらに、ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１の場合（Ｓ２１４でＹｅｓ）、マトリックスデータ符号化部２２０は、ＳＰＳ量子化マトリックスのマトリックスデータを符号化する（Ｓ２１５）。

すなわち、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇは、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（量子化マトリックスを使う）の場合にのみ、符号化される。ＳＰＳ量子化マトリックスのマトリックスデータは、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（量子化マトリックスを使う）、かつ、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＳＰＳに量子化マトリックスを含む）の場合にのみ、符号化される。マトリックスデータの符号化についての詳細は後述する。符号化によって出力された上記の符号列は、ＳＰＳに含められる。

＜動作（ＰＰＳ量子化マトリックスの符号化）＞
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照しつつ、ＰＰＳ量子化マトリックスの符号化フローについて説明する。まず、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ設定部２０５は、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ、変換スキップ可能フラグ、および、ＰＰＳ量子化マトリックスに応じて、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇを設定する（Ｓ３０１〜Ｓ３１２）。

ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ（ＰＰＳ量子化マトリックス存在フラグ）は、ＰＰＳ量子化マトリックスを符号化するか否かを示すフラグである。言い換えれば、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇは、量子化処理または逆量子化処理に用いられる複数の量子化マトリックスがＰＰＳに含まれるか否かを示す。ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇは、１の場合、ＰＰＳ量子化マトリックスを符号化することを示し、０の場合、ＰＰＳ量子化マトリックスを符号化しないことを示す。

図５Ａおよび図５Ｂの符号化フローにおいて、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが０（量子化マトリックスを使わない）の場合（Ｓ３０１でＮｏ）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０に設定される（Ｓ３１２）。ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（量子化マトリックスを使う）の場合（Ｓ３０１でＹｅｓ）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇに応じて処理が分岐する（Ｓ３０２）。

ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＳＰＳに量子化マトリックスを含む）の場合（Ｓ３０２でＹｅｓ）、ＰＰＳ量子化マトリックスがＳＰＳ量子化マトリックスと全て同じであるか否かが判定される（Ｓ３１０）。なお、ＳＰＳ量子化マトリックスと同様に、４ｘ４および８ｘ８などの周波数変換サイズ（マトリックスサイズ）と、画面内予測および画面間予測などの予測モードと、輝度および色差などの画素成分とに対応して、数種類のＰＰＳ量子化マトリックスがある。

全て同じ場合（Ｓ３１０でＹｅｓ）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＰＰＳに量子化マトリックスを含まない）に設定される（Ｓ３１２）。いずれか１つでも異なる場合（Ｓ３１０でＮｏ）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＰＰＳに量子化マトリックスを含む）に設定される（Ｓ３１１）。

また、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＳＰＳに量子化マトリックスを含まない）の場合（Ｓ３０２でＮｏ）、変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）であるか否かが判定される（Ｓ３０３）。

変換スキップ可能フラグが０（スキップを禁止）の場合（Ｓ３０３でＮｏ）、ＰＰＳ量子化マトリックスがデフォルトマトリックスと全て同じであるか否かが判定される（Ｓ３０４）。全て同じ場合（Ｓ３０４でＹｅｓ）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＰＰＳに量子化マトリックスを含まない）に設定される（Ｓ３０５）。ひとつでも異なる場合（Ｓ３０４でＮｏ）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＰＰＳに量子化マトリックスを含む）に設定される（Ｓ３０６）。

また、変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合（Ｓ３０３でＹｅｓ）、４ｘ４のＰＰＳ量子化マトリックスの全係数が１６であり、かつ、４ｘ４以外のＰＰＳ量子化マトリックスがデフォルトマトリックスと全て同じであるか否かが判定される（Ｓ３０７）。

判定結果が真の場合（Ｓ３０７でＹｅｓ）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＰＰＳに量子化マトリックスを含まない）に設定される（Ｓ３０８）。判定結果が偽の場合（Ｓ３０７でＮｏ）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＰＰＳに量子化マトリックスを含む）に設定される（Ｓ３０９）。

次に、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ符号化部２０６、および、マトリックスデータ符号化部２２０は、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ、および、ＰＰＳ量子化マトリックスのマトリックスデータを符号化し、符号列を出力する（Ｓ３１３〜Ｓ３１５）。

より詳細には、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ符号化部２０６は、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇを符号化する（Ｓ３１３）。ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＰＰＳに量子化マトリックスを含む）の場合（Ｓ３１４でＹｅｓ）、マトリックスデータ符号化部２２０は、ＰＰＳ量子化マトリックスのマトリックスデータを符号化する（Ｓ３１５）。

すなわち、ＰＰＳ量子化マトリックスのマトリックスデータは、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＰＰＳに量子化マトリックスを含む）の場合にのみ、符号化される。マトリックスデータの符号化についての詳細は後述する。符号化によって出力された上記の符号列は、ＰＰＳに含められる。

＜動作（マトリックスデータの符号化）＞
次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照しつつ、マトリックスデータの符号化フローについて説明する。なお、マトリックスデータに対する処理（Ｓ４０２〜Ｓ４１６）は、全ての量子化マトリックスに対して実施されるため、量子化マトリックスの個数分、これらの処理が繰り返される。

前述した通り、４ｘ４および８ｘ８などの周波数変換サイズ（マトリックスサイズ）と、画面内予測および画面間予測などの予測モードと、輝度および色差などの画素成分とに対応して数種類の量子化マトリックスがある。図６ＡのステップＳ４０１および図６ＢのステップＳ４１５は各量子化マトリックスにＩＤを割り当てるための処理である。ステップＳ４０１でＩＤが１に初期化され、ステップＳ４１５でＩＤが１ずつインクリメントされる。そして、各量子化マトリックスにＩＤが割り当てられる。

マトリックスデータの符号化では、まず、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ設定部２０７が、対象マトリックスと変換スキップ可能フラグとに応じて、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇを設定する。また、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ設定部２０９が、対象マトリックスと変換スキップ可能フラグとに応じて、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤを設定する（Ｓ４０２〜Ｓ４１０）。

より詳細には、対象マトリックスが４ｘ４であり、かつ、変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）である場合（Ｓ４０２でＹｅｓ）、対象マトリックスの全係数と１６とが比較される（Ｓ４０４）。対象マトリックスが４ｘ４でない、または、変換スキップ可能フラグが０（スキップを禁止）である場合（Ｓ４０２でＮｏ）、対象マトリックスとデフォルトマトリックスとが比較される（Ｓ４０３）。

比較の結果、同じ場合（Ｓ４０４でＹｅｓまたはＳ４０３でＹｅｓ）、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（マトリックスをコピーする）に設定され（Ｓ４０９）、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤが０（デフォルトマトリックスのＩＤ）に設定される（Ｓ４１０）。比較の結果、異なる場合（Ｓ４０４でＮｏまたはＳ４０３でＮｏ）、対象マトリックスと既に符号化済みのマトリックス（対象マトリックスよりもＩＤが小さいマトリックス）とがさらに比較される（Ｓ４０５）。

同じマトリックスが存在する場合（Ｓ４０５でＹｅｓ）、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（マトリックスをコピーする）に設定される（Ｓ４０７）。そして、存在する同じマトリックスのＩＤにＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤが設定される（Ｓ４０８）。同じマトリックスが存在しない場合（Ｓ４０５でＮｏ）、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇに０（マトリックスをコピーしない）が設定される（Ｓ４０６）。

次に、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ符号化部２０８、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ符号化部２１０、および、マトリックス係数符号化部２１１は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ、および、マトリックス係数を符号化する（Ｓ４１１〜Ｓ４１４）。

より詳細には、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ符号化部２０８は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇを符号化する（Ｓ４１１）。ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（マトリックスをコピーする）の場合（Ｓ４１２でＹｅｓ）、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ符号化部２１０は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤを符号化する（Ｓ４１４）。ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが０（マトリックスをコピーしない）の場合（Ｓ４１２でＮｏ）、マトリックス係数符号化部２１１はマトリックス係数を符号化する（Ｓ４１３）。

すなわち、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ（コピーされるマトリックスのＩＤ）は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（マトリックスをコピーする）の場合にのみ、符号化される。マトリックス係数は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが０（マトリックスをコピーしない）の場合にのみ、符号化される。なお、４ｘ４のマトリックスでは１６個のマトリックス係数が存在し、８ｘ８のマトリックスでは６４個のマトリックス係数が存在する。

＜効果＞
以上、本実施の形態における画像符号化装置は、少ない符号量でデフォルトマトリックスを使うことができ、符号化効率を向上させることができる。

より具体的には、全ての量子化マトリックスでデフォルトマトリックスが使われる場合、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（量子化マトリックスを使用する）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＳＰＳに量子化マトリックスを含まない）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＰＰＳに量子化マトリックスを含まない）に設定される。これにより、全ての量子化マトリックスでデフォルトマトリックスを使うことが３つのフラグで表現される。

また、変換スキップ可能フラグに応じてＳＰＳ／ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ、および、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇの設定を変更することによって、量子化マトリックスを符号化しない条件が適応的に切り替えられる。

変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合、量子化マトリックスを使わない方が高画質になる可能性が高い。例えば、変換処理がスキップされた場合、周波数変換が行われないため、周波数係数ではなく差分ブロックに対して量子化が行われる。この場合、画像符号化装置は、量子化マトリックスを用いず、ブロック全体で同じ係数を用いることにより、ブロックをより自然に量子化できる。

したがって、変換処理のスキップが許可される場合、量子化マトリックス設定部１０１は、マトリックス係数を全て同じ値に設定してもよい。したがって、画像符号化装置は、変換スキップ可能フラグに基づいて符号化条件を切り替えることによって量子化マトリックスの符号化を抑制できる。そして、画像復号装置も、変換スキップ可能フラグを用いて同じルールでマトリックス係数を復元することができる。したがって、符号量が削減される。

なお、上記の例では、変換スキップ可能フラグに応じてＳＰＳ／ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ、および、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇの設定が切り替えられる。しかし、変換スキップ可能フラグを用いて切り替えが行われなくてもよい。ＳＰＳ／ＰＰＳの量子化マトリックスの値のみでＳＰＳ／ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ、および、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが設定されてもよい。

例えば、ＳＰＳ量子化マトリックスの符号化フロー（図４Ａおよび図４Ｂ）において、変換スキップ可能フラグによって、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７と、ステップＳ２０８〜Ｓ２１０とが切り替えられる。しかし、変換スキップ可能フラグによらず、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７のみで、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが設定されてもよい。

また、上記の例では、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが、ピクチャ毎に常に符号化される。しかし、量子化マトリックスが使われない場合（ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが０の場合）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが符号化されなくてもよい。

また、上記の例では、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ（量子化マトリックスを使うか否かのフラグ）は、ＳＰＳ量子化マトリックスの符号化処理内で符号化される。しかし、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇは、ＰＰＳ量子化マトリックスの符号化処理内で符号化されてもよい。この場合、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇは、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇの値によらず、符号化される。

また、上記の例では、量子化マトリックスは、外部から入力される。しかし、入力画像の特徴に応じて量子化マトリックスが決定されてもよい。また、量子化マトリックスは、複数種類の中から選択されてもよい。また、固定の量子化マトリックスが用いられてもよい。

また、上記の例では、変換スキップ可能フラグは、外部から入力される。しかし、入力画像の特徴に応じて、変換スキップ可能フラグが決定されてもよい。また、変換スキップ可能フラグは、固定値でもよい。

また、上記の例では、マトリックスデータ符号化部２２０において、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇおよびＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤを用いて既に符号化済みのマトリックスをコピーする仕組みが実現される。しかし、この例に限らず、マトリックスがコピーされることなく、常にマトリックス係数符号化部２１１がマトリックスデータを符号化してもよい。

また、上記の例では、変換処理のスキップは、変換サイズが４ｘ４の場合のみにおいて実施される。そして、４ｘ４以外の場合では、スキップが行われることなく、変換処理が行われる。しかし、上記の例に限らず、８ｘ８以下の場合に、変換処理のスキップが実施されてもよいし、変換処理のスキップが全てのサイズで実施されてもよい。

この場合、ＳＰＳ／ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ、および、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇの設定において、４ｘ４の量子化マトリックス係数が１６と比較されるだけでなく、８ｘ８およびその他の量子化マトリックス係数も１６と比較される。

また、上記の例では、変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合、４ｘ４の量子化マトリックス係数が全て１６であるか否かが判定される。しかし、１６以外の数値を用いて量子化マトリックス係数が全て同じ数値であるか否かが判定されてもよい。

また、上記の例では、ブロックのサイズは、最大６４ｘ６４、および、最小８ｘ８と定められている。しかし、ブロックのサイズは、それ以上でもそれ以下でもよい。また、ブロックは固定サイズでもよい。また、変換サイズも上記の例に限られない。

図７は、上記の例に係る画像符号化装置の特徴的な動作を示す。上記の例は、以下のように、まとめられる。

量子化マトリックス符号化部１０２は、第１フラグ、第２フラグおよび第３フラグを符号化する（Ｓ９１１）。第１フラグは、周波数毎に個別の係数を有する複数の量子化マトリックスが（選択的に）量子化処理に用いられるか否かを示す。第２フラグは、複数の量子化マトリックスがＳＰＳに含まれるか否かを示す。第３フラグは、複数の量子化マトリックスがＰＰＳに含まれるか否かを示す。そして、量子化部１０６は、量子化処理を行う（Ｓ９１２）。

複数の量子化マトリックスとして複数のデフォルトマトリックスが量子化処理に用いられる場合、量子化マトリックス符号化部１０２は、複数の量子化マトリックスが量子化処理に用いられることを示す第１フラグを符号化する。また、この場合、量子化マトリックス符号化部１０２は、複数の量子化マトリックスがＳＰＳに含まれないことを示す第２フラグと、複数の量子化マトリックスがＰＰＳに含まれないことを示す第３フラグとを符号化する。

これにより、複数のデフォルトマトリックスを用いるか否かが３つのフラグで制御される。したがって、符号化効率の向上が可能である。また、量子化マトリックスがＳＰＳにもＰＰＳにも含まれないことが、デフォルトマトリックスの使用を示す。したがって、エラー耐性が向上する。

なお、複数の量子化マトリックスが量子化処理に用いられることを示す第１フラグを符号化することは、より具体的には、複数の量子化マトリックスが量子化処理に用いられることを示す値を第１フラグの値として符号化することを意味する。この関係は、その他のフラグの符号化についても、同様である。

また、その他の処理は、他の装置によって実行されてもよい。画像符号化装置は、その他の処理に係る構成要素を備えていなくてもよい。あるいは、画像符号化装置は、上記の例に対応する以下の動作を任意に行ってもよい。

例えば、画像符号化装置は、一様な係数を有するフラットなマトリックスを量子化マトリックスの代わりに量子化処理に用いる場合、量子化マトリックスが量子化処理に用いられないことを示す第１フラグを符号化する。

また、例えば、画像符号化装置は、量子化マトリックスを量子化処理に用いる場合、量子化マトリックスが量子化処理に用いられることを示す第１フラグを符号化する。そして、この場合、画像符号化装置は、量子化マトリックスがＳＰＳに含まれることを示す第２フラグ、または、量子化マトリックスがＰＰＳに含まれることを示す第３フラグを符号化する。

そして、画像符号化装置は、量子化マトリックスがＳＰＳに含まれることを示す第２フラグを符号化する場合、量子化マトリックスをＳＰＳに含める。そして、画像符号化装置は、量子化マトリックスがＰＰＳに含まれることを示す第３フラグを符号化する場合、量子化マトリックスをＰＰＳに含める。

また、例えば、第１量子化マトリックスが第２量子化マトリックスに等しい場合、画像符号化装置は、第１量子化マトリックスにコピーされるマトリックスを示すコピー識別子として、第２量子化マトリックスを示す識別子をパラメータセットに含める。そして、第１量子化マトリックスがデフォルトマトリックスに等しい場合、画像符号化装置は、コピー識別子として、デフォルトマトリックスを示す識別子をパラメータセットに含める。

また、例えば、画像符号化装置は、シーケンスに対してシーケンス量子化マトリックスを設定し、ピクチャに対してピクチャ量子化マトリックスを設定する。そして、画像符号化装置は、ピクチャ量子化マトリックスをピクチャに対する量子化処理に用いる場合、量子化マトリックスが量子化処理に用いられることを示す第１フラグを符号化する。

そして、デフォルトマトリックスがシーケンス量子化マトリックスとして設定された場合、画像符号化装置は、量子化マトリックスがＳＰＳに含まれないことを示す第２フラグを符号化する。そして、シーケンス量子化マトリックスがピクチャ量子化マトリックスとして設定された場合、画像符号化装置は、量子化マトリックスがＰＰＳに含まれないことを示す第３フラグを符号化する。

また、例えば、画像符号化装置は、量子化処理を行うことによって量子化データを生成し、生成された量子化データを符号化する。

また、例えば、画像符号化装置は、周波数変換が行われないブロックに対する量子化処理に、一様な係数を有するフラットなマトリックスを用い、周波数変換が行われるブロックに対する量子化処理に、デフォルトマトリックスを用いる。

この場合、画像符号化装置は、量子化マトリックスが量子化処理に用いられることを示す第１フラグを符号化する。そして、画像符号化装置は、量子化マトリックスがＳＰＳに含まれないことを示す第２フラグを符号化する。そして、画像符号化装置は、量子化マトリックスがＰＰＳに含まれないことを示す第３フラグを符号化する。

以上の動作が任意に組み合わされてもよい。また、本実施の形態における上記の例に基づいて、種々の変形が加えられてもよい。

さらに、本実施の形態における処理は、ソフトウェアで実現されてもよい。そして、このソフトウェアがダウンロード等により配布されてもよい。また、このソフトウェアがＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録されて流布されてもよい。なお、これらは、他の実施の形態においても実現可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示された画像符号化装置に対応する画像復号装置が示される。本実施の形態における画像復号装置は、実施の形態１に示された画像符号化装置に対応する動作を行う。これにより、本実施の形態の画像復号装置は、実施の形態１の画像符号化装置によって符号化された画像を復号することができる。なお、実施の形態１と同じ用語等を用いることにより、実施の形態１に示された説明が本実施の形態では省略される場合がある。

＜全体構成＞
図８は、本実施の形態における画像復号装置の構成を示す。本実施の形態における画像復号装置は、図８の通り、係数復号部３０１、量子化マトリックス復号部３０２、逆量子化部３０３、逆変換部３０４、加算部３０５、および、フレームメモリ３０６を備える。

＜動作（全体）＞
次に、図９を参照しつつ、復号全体のフローについて説明する。まず、量子化マトリックス復号部３０２は、処理対象のシーケンスで使用される量子化マトリックスであるＳＰＳ量子化マトリックスを復号する（Ｓ５０１）。詳細は後述する。なお、ピクチャに対する以降の処理（Ｓ５０２〜Ｓ５０８）は、シーケンス内の全ピクチャに対して実施されるため、シーケンス内のピクチャ数分、処理が繰り返される。

次に、量子化マトリックス復号部３０２は、処理対象のピクチャで使用される量子化マトリックスであるＰＰＳ量子化マトリックスを復号する（Ｓ５０２）。詳細は後述する。なお、ブロックに対する以降の処理（Ｓ５０３〜Ｓ５０７）は１枚のピクチャ内の全ブロックに対し実施されるため、ピクチャ内のブロックの個数分、処理が繰り返される。

次に、係数復号部３０１は、符号列から量子化結果を復号する（Ｓ５０３）。逆量子化部３０３は、量子化結果を逆量子化し、周波数係数または差分ブロックを復元する（Ｓ５０４）。この時、ステップＳ５０２で復号されたＰＰＳ量子化マトリックスを用いて逆量子化が行われる。

次に、逆変換部３０４は、周波数係数を画素データに変換し、差分ブロックを復元する（Ｓ５０５）。この時、符号列から対象ブロックの周波数変換をスキップしたか否かのフラグが取得される。そして、周波数変換がスキップされる場合、逆周波数変換もスキップされる。なお、変換処理のスキップは変換サイズが４ｘ４の場合にのみ実施され、４ｘ４以外の場合、フラグによらず変換処理が行われる。

次に、加算部３０５は、フレームメモリ３０６に格納されている復号画像（予測画像）と差分ブロックとを加算して復号ブロックを生成し、復号ブロックを新たにフレームメモリ３０６に格納する（Ｓ５０６）。ブロック（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のサイズは可変サイズである。例えば、最小サイズは横８画素×縦８画素であり、最大サイズは横６４画素×縦６４画素である。

以降、量子化マトリックス復号部３０２について詳細を説明する。量子化マトリックス復号部３０２はＳＰＳ量子化マトリックスとＰＰＳ量子化マトリックスとを復号する。

＜量子化マトリックス復号部の構成＞
図１０は、量子化マトリックス復号部３０２の内部構成を示す。量子化マトリックス復号部３０２は、図１０の通り、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ復号部４０１、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ復号部４０２、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ復号部４０３、量子化マトリックス設定部４０４、および、マトリックスデータ復号部４２０を備える。

マトリックスデータ復号部４２０は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ復号部４０５、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ復号部４０６、および、マトリックス係数復号部４０７を備える。

＜動作（ＳＰＳ量子化マトリックスの復号）＞
次に、図１１を参照しつつ、ＳＰＳ量子化マトリックスの復号フローについて説明する。

まず、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ復号部４０１は、符号列からＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇを復号する（Ｓ６０１）。そして、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが０（量子化マトリックスを使用しない）の場合（Ｓ６０２でＮｏ）、量子化マトリックス設定部４０４は、ＳＰＳ量子化マトリックスの全係数を１６に設定する（Ｓ６０３）。ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（量子化マトリックスを使用する）の場合（Ｓ６０２でＹｅｓ）、以降のステップＳ６０４〜Ｓ６１０の処理が行われる。

具体的には、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ復号部４０２は、符号列からＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇを復号する（Ｓ６０４）。ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＳＰＳに量子化マトリックスを含む）の場合（Ｓ６０５でＹｅｓ）、マトリックスデータ復号部４２０は、ＳＰＳ量子化マトリックスのマトリックスデータを復号する（Ｓ６０６）。マトリックスデータの復号についての詳細は後述する。

ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＳＰＳに量子化マトリックスを含まない）の場合（Ｓ６０５でＮｏ）、量子化マトリックス設定部４０４は、符号列内の変換スキップ可能フラグに応じてＳＰＳ量子化マトリックスを設定する（Ｓ６０７〜Ｓ６１０）。

より詳細には、変換スキップ可能フラグが０（スキップを禁止）の場合（Ｓ６０７でＮｏ）、ＳＰＳ量子化マトリックスがデフォルトマトリックスで設定される（Ｓ６１０）。つまり、デフォルトマトリックスの係数がＳＰＳ量子化マトリックスにコピーされる。

変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合（Ｓ６０７でＹｅｓ）、４ｘ４のＳＰＳ量子化マトリックスの全係数が１６に設定され（Ｓ６０８）、４ｘ４以外のＳＰＳ量子化マトリックスがデフォルトマトリックスで設定される（Ｓ６０９）。

＜動作（ＰＰＳ量子化マトリックスの復号）＞
次に、図１２を参照しつつ、ＰＰＳ量子化マトリックスの復号フローについて説明する。まず、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ復号部４０３は、符号列からＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇを復号する（Ｓ７０１）。

次に、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ復号部４０１で復号されたＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが０（量子化マトリックスを使用しない）の場合（Ｓ７０２でＮｏ）、量子化マトリックス設定部４０４は、ＰＰＳ量子化マトリックスの全係数を１６に設定する（Ｓ７０３）。ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（量子化マトリックスを使用する）の場合（Ｓ７０２でＹｅｓ）、以降のステップＳ７０４〜Ｓ７１１の処理が行われる。

具体的には、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＰＰＳに量子化マトリックスを含む）の場合（Ｓ７０４でＹｅｓ）、マトリックスデータ復号部４２０はＰＰＳ量子化マトリックスのマトリックスデータを復号する（Ｓ７０５）。マトリックスデータの復号についての詳細は後述する。ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＰＰＳに量子化マトリックスを含まない）の場合、以降のステップＳ７０６〜Ｓ７１１の処理が行われる。

具体的には、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが１（ＳＰＳに量子化マトリックスを含む）の場合（Ｓ７０６でＹｅｓ）、量子化マトリックス設定部４０４は、ＰＰＳ量子化マトリックスをＳＰＳ量子化マトリックスで設定する（Ｓ７０７）。つまり、ＳＰＳ量子化マトリックスの係数がＰＰＳ量子化マトリックスにコピーされる。

ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＳＰＳに量子化マトリックスを含まない）の場合（Ｓ７０６でＮｏ）、量子化マトリックス設定部４０４は、符号列内の変換スキップ可能フラグに応じてＰＰＳ量子化マトリックスを設定する（Ｓ７０８〜Ｓ７１１）。

より詳細には、変換スキップ可能フラグが０（スキップを禁止）の場合（Ｓ７０８でＮｏ）、ＰＰＳ量子化マトリックスがデフォルトマトリックスで設定される（Ｓ７１１）。つまり、デフォルトマトリックスの係数がＰＰＳ量子化マトリックスにコピーされる。変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合（Ｓ７０８でＹｅｓ）、４ｘ４のＰＰＳ量子化マトリックスの全係数が１６に設定され（Ｓ７０９）、４ｘ４以外のＰＰＳ量子化マトリックスがデフォルトマトリックスで設定される（Ｓ７１０）。

＜動作（マトリックスデータの復号）＞
次に、図１３を参照しつつ、マトリックスデータの復号フローについて説明する。なお、マトリックスデータに対する処理（Ｓ８０２〜Ｓ８１２）は、全ての量子化マトリックスに対して実施される。したがって、量子化マトリックスの個数分、処理が繰り返される。前述した通り、４ｘ４および８ｘ８などの周波数変換サイズ（マトリックスサイズ）と、画面内予測および画面間予測などの予測モードと、輝度および色差などの画素成分に対応して数種類の量子化マトリックスがある。

ステップＳ８０１およびＳ８１１は、各量子化マトリックスにＩＤを割り当てるための処理である。ステップＳ８０１でＩＤが１に初期化され、ステップＳ８１１でＩＤが１ずつインクリメントされる。そして、各量子化マトリックスにＩＤが割り当てられる。

マトリックスデータの復号において、まず、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ復号部４０５は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇを復号する（Ｓ８０２）。ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが０（マトリックスをコピーしない）の場合（Ｓ８０３でＮｏ）、マトリックス係数復号部４０７はマトリックス係数の復号を行う（Ｓ８０４）。なお、４ｘ４のマトリックスの場合、１６個のマトリックス係数が存在し、８ｘ８のマトリックスの場合、６４個のマトリックス係数が存在する。

ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（マトリックスをコピーする）の場合（Ｓ８０３でＹｅｓ）、以降のステップＳ８０５〜Ｓ８１０の処理が行われる。

具体的には、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ復号部４０６は、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤを復号する（Ｓ８０５）。ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤが０以外（既に復号済みのマトリックスのＩＤ）の場合（Ｓ８０６でＮｏ）、量子化マトリックス設定部４０４はＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤが示すマトリックスの係数を対象マトリックスにコピーする（Ｓ８１０）。

ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤが０（デフォルトマトリックスのＩＤ）の場合（Ｓ８０６でＹｅｓ）、量子化マトリックス設定部４０４は符号列内の変換スキップ可能フラグと対象マトリックスのサイズに応じてマトリックスの値を設定する（Ｓ８０７〜Ｓ８０９）。

より詳細には、変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）であり、かつ、対象マトリックスのサイズが４ｘ４である場合（Ｓ８０７でＹｅｓ）、対象マトリックスの全係数が１６に設定される（Ｓ８０８）。変換スキップ可能フラグが０（スキップを禁止）である、あるいは、対象マトリックスのサイズが４ｘ４以外である場合（Ｓ８０７でＮｏ）、対象マトリックスがデフォルトマトリックスで設定される（Ｓ８０９）。つまり、デフォルトマトリックスの係数が対象マトリックスにコピーされる。

＜効果＞
以上、本実施の形態における画像復号装置は、少ない符号量でデフォルトマトリックスを使うことができ、符号化効率が高められた符号列を復号することができる。

より具体的には、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（量子化マトリックスを使用する）、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＳＰＳに量子化マトリックスを含まない）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＰＰＳに量子化マトリックスを含まない）の場合、全ての量子化マトリックスでデフォルトマトリックスが使われる。画像復号装置は、３つのフラグに従って、全ての量子化マトリックスでデフォルトマトリックスを用いることができる。

また、変換スキップ可能フラグに応じて、デフォルトマトリックスではなく、全係数が同じ値に設定される。これにより、高画質化が実現される。

変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合、量子化マトリックスを使わない方が高画質になる可能性が高い。例えば、変換処理がスキップされた場合、周波数変換（逆周波数変換）が行われないため、周波数係数ではなく差分ブロックに対して量子化（逆量子化）が行われる。この場合、量子化マトリックスを用いず、ブロック全体を同じ係数で量子化（逆量子化）した方が、ブロックがより自然に量子化（逆量子化）される。

そのため、変換スキップ可能フラグが１（スキップを許可）の場合、量子化マトリックスが使われないことがある。したがって、変換スキップ可能フラグが１であり、ＳＰＳ／ＰＰＳに量子化マトリックスが含まれない場合、デフォルトマトリックスではなく、マトリックスの全係数を同じ値に設定することにより、符号量の削減と画質の向上とが可能である。

なお、上記の例では、変換スキップ可能フラグに応じて量子化マトリックスへの設定値が切り替えられる。しかし、設定値は、変換スキップ可能フラグによって切り替えられなくてもよい。ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが１（量子化マトリックスを使用する）、かつ、ＳＰＳ／ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが０（ＳＰＳ／ＰＰＳに量子化マトリックスを含まない）の場合、変換スキップ可能フラグによらず、デフォルトマトリックスが使われてもよい。

例えば、ＳＰＳ量子化マトリックスの復号フロー（図１２）において、変換スキップ可能フラグによってステップＳ７０９〜Ｓ７１０と、ステップＳ７１１とが切り替えられる。しかし、これらが切り替えられずに、ステップＳ７１１のみを用いてＰＰＳ量子化マトリックスが設定されてもよい。

また、上記の例では、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが、ピクチャ毎に常に復号される。しかし、量子化マトリックスが使われない場合（ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇが０の場合）、ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇが復号されなくてもよい。

また、上記の例では、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ（量子化マトリックスを使うか否かのフラグ）は、ＳＰＳ量子化マトリックスの復号処理内で復号される。しかし、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇは、ＰＰＳ量子化マトリックスの復号処理内で復号されてもよい。この場合、ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇは、ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇの値によらず、復号される。

また、上記の例では、マトリックスデータ復号部４２０において、ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇおよびＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤを用いて既に復号済みのマトリックスをコピーする仕組みが実現される。しかし、この例に限らず、マトリックスがコピーされることなく、常にマトリックス係数復号部４０７がマトリックスデータを復号してもよい。

また、上記の例では、変換処理のスキップは、変換サイズが４ｘ４の場合にのみ、実施される。そして、４ｘ４以外の場合では、スキップが行われることなく、変換処理が行われる。しかし、上記の例に限らず、８ｘ８以下の場合に、変換処理のスキップが実施されてもよいし、変換処理のスキップが全てのサイズで実施されてもよい。

この場合、量子化マトリックスの設定において４ｘ４の量子化マトリックス係数のみが１６に設定されるだけでなく、８ｘ８およびその他の量子化マトリックスも同じ条件で１６に設定される。

また、上記の例では、変換スキップ可能フラグが１の場合、４ｘ４の量子化マトリックスの全係数が１６に設定される。しかし、量子化マトリックスの全係数が、１６以外の同じ数値に設定されてもよい。

また、上記の例では、ブロックのサイズは、最大６４ｘ６４、および、最小８ｘ８と定められている。しかし、ブロックのサイズは、それ以上でもそれ以下でもよい。また、ブロックは固定サイズでもよい。また、変換サイズも上記の例に限られない。

図１４は、上記の例に係る画像復号装置の特徴的な動作を示す。上記の例は、以下のように、まとめられる。

量子化マトリックス復号部３０２は、第１フラグ、第２フラグおよび第３フラグを復号する（Ｓ９２１）。第１フラグは、周波数毎に個別の係数を有する複数の量子化マトリックスが（選択的に）逆量子化処理に用いられるか否かを示す。第２フラグは、複数の量子化マトリックスがＳＰＳに含まれるか否かを示す。第３フラグは、複数の量子化マトリックスがＰＰＳに含まれるか否かを示す。

そして、逆量子化部３０３は、逆量子化処理を行う（Ｓ９２２）。ここで、逆量子化部３０３は、（ｉ）複数の量子化マトリックスが逆量子化処理に用いられることを示す第１フラグと、（ｉｉ）複数の量子化マトリックスがＳＰＳに含まれないことを示す第２フラグと、（ｉｉｉ）複数の量子化マトリックスがＰＰＳに含まれないことを示す第３フラグとが復号された場合、複数の量子化マトリックスとして複数のデフォルトマトリックスを用いて逆量子化処理を行う。

これにより、複数のデフォルトマトリックスを用いるか否かが３つのフラグで制御される。したがって、符号化効率の向上が可能である。また、量子化マトリックスがＳＰＳにもＰＰＳにも含まれないことが、デフォルトマトリックスの使用を示す。したがって、エラー耐性が向上する。

なお、複数の量子化マトリックスが逆量子化処理に用いられることを示す第１フラグを復号することは、より具体的には、複数の量子化マトリックスが逆量子化処理に用いられることを示す値を第１フラグの値として復号することを意味する。この関係は、その他のフラグの復号についても、同様である。

また、その他の処理は、他の装置によって実行されてもよい。画像復号装置は、その他の処理に係る構成要素を備えていなくてもよい。あるいは、画像復号装置は、上記の例に対応する以下の動作を任意に行ってもよい。

例えば、画像復号装置は、量子化マトリックスが逆量子化処理に用いられないことを示す第１フラグが復号された場合、一様な係数を有するフラットなマトリックスを量子化マトリックスの代わりに用いて逆量子化処理を行う。

また、例えば、画像復号装置は、量子化マトリックスが逆量子化処理に用いられることを示す第１フラグと、量子化マトリックスがＳＰＳに含まれることを示す第２フラグとを復号する。そして、この場合、画像復号装置は、ＳＰＳに含まれる量子化マトリックスを用いて逆量子化処理を行う。

また、例えば、画像復号装置は、量子化マトリックスが逆量子化処理に用いられることを示す第１フラグと、量子化マトリックスがＰＰＳに含まれることを示す第３フラグとを復号する。そして、この場合、画像復号装置は、ＰＰＳに含まれる量子化マトリックスを用いて逆量子化処理を行う。

また、例えば、パラメータセットがコピー識別子として第２量子化マトリックスを示す識別子を含む場合、画像復号装置は、第２量子化マトリックスがコピーされる第１量子化マトリックスを含む複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化処理を行う。

また、例えば、パラメータセットがコピー識別子としてデフォルトマトリックスを示す識別子を含む場合、画像復号装置は、デフォルトマトリックスがコピーされる第１量子化マトリックスを含む複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化処理を行う。

また、例えば、画像復号装置は、シーケンスに対してシーケンス量子化マトリックスを設定し、ピクチャに対してピクチャ量子化マトリックスを設定する。そして、画像復号装置は、量子化マトリックスが逆量子化処理に用いられることを示す第１フラグを復号した場合、ピクチャ量子化マトリックスを用いてピクチャに対して逆量子化処理を行う。

そして、シーケンス量子化マトリックスの設定では、量子化マトリックスがＳＰＳに含まれないことを示す第２フラグが復号された場合、画像復号装置は、デフォルトマトリックスをシーケンス量子化マトリックスとして設定する。また、ピクチャ量子化マトリックスの設定では、量子化マトリックスがＰＰＳに含まれないことを示す第３フラグが復号された場合、画像復号装置は、シーケンス量子化マトリックスをピクチャ量子化マトリックスとして設定する。

また、例えば、画像復号装置は、量子化データを復号し、復号された量子化データに対して逆量子化処理を行う。

また、例えば、（ｉ）量子化マトリックスが逆量子化処理に用いられることを示す第１フラグと、（ｉｉ）量子化マトリックスがＳＰＳに含まれないことを示す第２フラグと、（ｉｉｉ）量子化マトリックスがＰＰＳに含まれないことを示す第３フラグとが復号された場合、画像復号装置は、次の動作を行う。

すなわち、画像復号装置は、逆周波数変換が行われないブロックに対して、一様な係数を有するフラットなマトリックスを用いて逆量子化処理を行う。そして、画像復号装置は、逆周波数変換が行われるブロックに対して、デフォルトマトリックスを用いて逆量子化処理を行う。

以上の動作が任意に組み合わされてもよい。また、本実施の形態における上記の例に基づいて、種々の変形が加えられてもよい。

以上の各実施の形態において、機能ブロックの各々は、ＭＰＵおよびメモリ等によって実現されてもよい。また、機能ブロックの各々による処理は、ソフトウェア（プログラム）によって実現されてもよく、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されていてもよい。そして、このようなソフトウェアは、ダウンロード等によって配布されてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録されて配布されてもよい。なお、各機能ブロックは、ハードウェア（専用回路）によって実現されてもよい。

つまり、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

言い換えると、画像符号化装置および画像復号装置は、処理回路（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）と、当該処理回路に電気的に接続された（当該処理回路からアクセス可能な）記憶装置（Ｓｔｏｒａｇｅ）とを備える。処理回路は、専用のハードウェアおよびプログラム実行部の少なくとも一方を含み、記憶装置を用いて処理を実行する。また、記憶装置は、処理回路がプロラム実行部を含む場合には、当該プログラム実行部により実行されるソフトウェアプログラムを記憶する。

ここで、上記各実施の形態の画像符号化装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。

すなわち、このプログラムは、コンピュータに、画像を符号化する画像符号化方法であって、（ｉ）前記画像を構成する１以上のブロックに含まれる複数の係数を示す係数情報と、（ｉｉ）前記１以上のブロックに対して、周波数毎に個別の係数を有する複数の量子化マトリックスを用いて量子化するか否かを示す第１フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスがシーケンスパラメータセットに含まれるか否かを示す第２フラグと、（ｉｖ）前記複数の量子化マトリックスがピクチャパラメータセットに含まれるか否かを示す第３フラグとを符号化する符号化ステップと、前記複数の係数を量子化する量子化ステップとを含み、前記量子化ステップにおいて、前記１以上のブロックが前記複数の量子化マトリックスとして複数のデフォルトマトリックスを用いて量子化される場合、前記符号化ステップでは、（ｉ）前記複数の量子化マトリックスを用いて量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグとを符号化する画像符号化方法を実行させる。

また、このプログラムは、コンピュータに、符号化ビットストリームを復号して、画像を復号する画像復号方法であって、前記符号化ビットストリームから、（ｉ）前記画像を構成する１以上のブロックに含まれる複数の係数を示す係数情報と、（ｉｉ）前記１以上のブロックが、周波数毎に個別の係数を有する複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されるか否かを示す第１フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスがシーケンスパラメータセットに含まれるか否かを示す第２フラグと、（ｉｖ）前記複数の量子化マトリックスがピクチャパラメータセットに含まれるか否かを示す第３フラグとを復号する復号ステップと、前記係数情報を逆量子化する逆量子化ステップとを含み、前記逆量子化ステップでは、（ｉ）前記複数の量子化マトリックスを用いて逆量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の量子化マトリックスが前記ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグとが復号された場合、前記複数の量子化マトリックスとして複数のデフォルトマトリックスを用いて前記係数情報を逆量子化する画像復号方法を実行させてもよい。

また、各構成要素は、回路であってもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路であってもよい。また、各構成要素は、汎用的なプロセッサで実現されてもよいし、専用のプロセッサで実現されてもよい。

また、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。また、画像符号化復号装置が、画像符号化装置および画像復号装置を備えていてもよい。

また、各実施の形態において説明された処理は、単一の装置（システム）を用いる集中処理で実現されてもよく、あるいは、複数の装置を用いる分散処理で実現されてもよい。また、上記プログラムを実行するコンピュータは、単数であっても、複数であってもよい。すなわち、上記プログラムを実行するコンピュータは、集中処理を行ってもよいし、分散処理を行ってもよい。

以上、一つまたは複数の態様に係る画像符号化装置などについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

（実施の形態３）
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１５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１５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１６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１７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１８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１９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１７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２０Ａ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２０Ｂ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４）
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２１は、多重化データの構成を示す図である。図２１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２２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２３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２３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２３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２４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２４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２５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２６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２６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２７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２８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５）
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２９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。このようなプログラマブル・ロジック・デバイスは、典型的には、ソフトウェア又はファームウェアを構成するプログラムを、ロードする又はメモリ等から読み込むことで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法、又は動画像復号化方法を実行することができる。

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６）
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３０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２９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２９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４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４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３２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３１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７）
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３３Ａ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、エントロピー復号および逆量子化に特徴を有していることから、例えば、エントロピー復号および逆量子化については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外のデブロッキング・フィルタ、動き補償および逆周波数変換のいずれか、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３３Ｂ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。

本発明は、例えば、テレビジョン受像機、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、または、デジタルビデオカメラ等に利用可能である。

１０１、４０４ 量子化マトリックス設定部
１０２ 量子化マトリックス符号化部
１０３ ブロック分割部
１０４ 減算部
１０５ 変換部
１０６ 量子化部
１０７ 係数符号化部
１０８、３０５ 加算部
１０９、３０４ 逆変換部
１１０、３０３ 逆量子化部
１１１ 予測部
１１２、３０６ フレームメモリ
２０１ ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ設定部
２０２ ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ符号化部
２０３ ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ設定部
２０４ ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ符号化部
２０５ ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ設定部
２０６ ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ符号化部
２０７ ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ設定部
２０８ ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ符号化部
２０９ ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ設定部
２１０ ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ符号化部
２１１ マトリックス係数符号化部
２２０ マトリックスデータ符号化部
３０１ 係数復号部
３０２ 量子化マトリックス復号部
４０１ ＱＭａｔｒｉｘＦｌａｇ復号部
４０２ ＳＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ復号部
４０３ ＰＰＳ＿ＱＭａｔｒｉｘ＿ＰｒｅｓｅｎｔＦｌａｇ復号部
４０５ ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＦｌａｇ復号部
４０６ ＣｏｐｙＭａｔｒｉｘＩＤ復号部
４０７ マトリックス係数復号部
４２０ マトリックスデータ復号部

Claims (1)

1. 符号化装置と復号装置とを備える符号化復号装置であって、
   前記符号化装置は、
   第１画像を構成する複数の第１ブロックに含まれる複数の第１係数を量子化する量子化部と、
   前記複数の第１係数を示す第１係数情報と、前記複数の第１係数の量子化に用いる第１量子化情報とを符号化する符号化部とを備え、
   前記第１量子化情報は、（ｉ）前記複数の第１ブロックが、前記複数の第１係数にそれぞれ対応する個別の係数を有する複数の第１量子化マトリックスを用いて量子化されるか否かを示す第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の第１量子化マトリックスが第１シーケンスパラメータセットに含まれるか否かを示す第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の第１量子化マトリックスが第１ピクチャパラメータセットに含まれるか否かを示す第３フラグとのうち少なくともいずれか１つを含み、
   前記量子化部が、前記複数の第１ブロックの全てを前記複数の第１量子化マトリックスとして複数の第１デフォルトマトリックスのみを用いて量子化する場合、前記符号化部は、前記複数の第１デフォルトマトリックスのみを用いて量子化されることを示すために、（ｉ）前記複数の第１量子化マトリックスを用いて量子化されることを示す前記第１フラグと、（ｉｉ）前記複数の第１量子化マトリックスが前記第１シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第２フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の第１量子化マトリックスが前記第１ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第３フラグと、のみを前記第１量子化情報として符号化し、
   前記復号装置は、
   第２画像を構成する複数の第２ブロックに含まれる複数の第２係数を示す第２係数情報と、前記複数の第２係数の逆量子化に用いる第２量子化情報とを復号する復号部と、
   前記複数の第２係数を逆量子化する逆量子化部とを備え、
   前記第２量子化情報は、（ｉ）前記複数の第２ブロックが、前記複数の第２係数にそれぞれ対応する個別の係数を有する複数の第２量子化マトリックスを用いて量子化されたか否かを示す第４フラグと、（ｉｉ）前記複数の第２量子化マトリックスが第２シーケンスパラメータセットに含まれるか否かを示す第５フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の第２量子化マトリックスが第２ピクチャパラメータセットに含まれるか否かを示す第６フラグとのうち少なくともいずれか１つを含み、
   （ｉ）前記複数の第２ブロックの全てが前記複数の第２量子化マトリックスを用いて量子化されたことを示す前記第４フラグと、（ｉｉ）前記複数の第２量子化マトリックスが前記第２シーケンスパラメータセットに含まれないことを示す前記第５フラグと、（ｉｉｉ）前記複数の第２量子化マトリックスが前記第２ピクチャパラメータセットに含まれないことを示す前記第６フラグと、のみを前記復号部が前記第２量子化情報として復号した場合、前記逆量子化部は、前記複数の第２量子化マトリックスとして複数の第２デフォルトマトリックスのみを用いて前記複数の第２ブロックの全てを逆量子化する
   符号化復号装置。

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