JP5389187B2 - 画像符号化方法および画像符号化装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数のブロックを有する画像を符号化する画像符号化方法に関する。
動画像を符号化する画像符号化装置は、動画像を構成する各ピクチャを１６ｘ１６画素からなるマクロブロックに分割し、各マクロブロックを符号化する。そして、画像符号化装置は、動画像を符号化することにより圧縮された符号化ストリームを生成する。画像復号装置は、この符号化ストリームをマクロブロック単位に復号し、元の動画像の各ピクチャを再生する。
従来の画像符号化方法の１つとして、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６４規格（以下、Ｈ．２６４規格）がある（例えば、非特許文献１および非特許文献２を参照）。図５３Ａに示すように、Ｈ．２６４規格に基づく画像符号化装置は、ピクチャをスライスに分け、さらに１６ｘ１６画素のマクロブロックに分割し、符号化する。図５３Ｂに示すように、スライス内では、複数のマクロブロックが左から右へラスター順に符号化される。また、図５３Ｃに示すように、それぞれのスライスにはスタートコードが付加される。
画像復号装置は、符号化ストリームからスタートコードを探すことで、スライスの先頭を容易に検出し、復号を開始することができる。また、スライス間では、情報の参照関係がない。したがって、画像復号装置は、独立してスライスを復号することが可能である。
Ｈ．２６４規格に示される可変長符号化方法の一つとして、コンテキスト適応型算術符号化（Ｃｏｎｔｅｘｔ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｉｎａｒｙ Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ）がある（以下、算術符号化とする）。図５４は、Ｈ．２６４の算術符号化により、画像を符号化する算術符号化部を示す構成図である。
図５４に示された算術符号化部１００は、スライスの先頭で、あらかじめ決められた３通りの値のうちの１つの値で、シンボル発生確率格納部１０２のシンボル発生確率を初期化する。算術符号化部１００は、そのスライスの各シンタックスでの符号の生成確率に応じて、確率テーブルを更新しながら、スライスを算術符号化する。算術符号化部１００は、確率テーブルを更新することによって、確率テーブルがその画像に適した確率テーブルになるため、符号化効率を向上させることができる。
多値信号は、まず２値化部１０１で２値化（Ｂｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）される。次に、コンテキスト制御部１０３は、マクロブロックの周辺情報および２値信号データに応じて、シンボル発生確率格納部１０２が保持するシンボル発生確率を選択するためのインデックスを生成する。次に、コンテキスト制御部１０３は、このインデックスによって、シンボル発生確率格納部１０２から２値信号の発生確率を読み出す。
２値算術符号化器１０４は、読み出された発生確率を用いて、２値信号を算術符号化する。コンテキスト制御部１０３は、算術符号化の結果により得られたシンボル発生確率をシンボル発生確率格納部１０２に書き戻し更新する。
この算術符号化を用いる画像符号化装置は、高い符号化効率を実現することができる。一方、このような画像符号化装置は、画像をマクロブロックに分解した後、確率テーブルを更新しながら、画像をラスター順に符号化しなければならない。したがって、このような画像符号化装置は、本来的には、画像を並列に符号化することができない。そのため、動作周波数の向上以外に、性能の向上が難しい。
そこで、画像符号化装置は、画像をスライスに分割して、画像を並列に符号化する場合がある。この場合、画像符号化装置は、スライス間での空間的な相関を利用できない。そのため、符号化効率が悪化する。また、図５３Ｂのマクロブロック１３とマクロブロック１４とは、空間的に離れた位置にあり、それぞれのシンボル発生確率は大きく異なる可能性がある。それにもかかわらず、画像符号化装置は、画像をラスター順で符号化するため、マクロブロック１３のシンボル発生確率に依存して、マクロブロック１４を符号化する必要がある。よって、符号化効率が悪化していた。
一方、次世代の画像符号化方法として提案されている技術の中には、このような問題を解決する技術がある（非特許文献３）。図５５Ａに示すように、非特許文献３では、ピクチャ内部を分割する単位として、別のスライスから参照可能なスライス（非特許文献３ではエントロピースライスと呼んでいる）が設けられる。このスライスは、スライスでありながら、スライスの境界を越えて別のスライスの内部を参照することができる。
画像符号化装置は、この参照可能なスライスを用いることで、動きベクトルの符号化、および、イントラ予測などに、スライスの境界を越えて隣接するマクロブロックの情報を利用することができる。そして、画像符号化装置は、空間的な相関を用いて、符号化効率を向上させることができる。
また、このスライスが、図５５Ｂに示す順序で符号化されることにより、処理効率が向上する。例えば、スライス１に接するスライス０の最も下のマクロブロック（図５５Ｂ中の「５」）が、図５３Ｂのラスター順に比べて早く符号化される。つまり、画像符号化装置は、より早くスライス０の情報を利用して、スライス１を符号化することができる。したがって、並列に処理した場合の処理効率が向上する。
ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６４規格書 Ａｄｖａｎｃｅｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒｉｃ ａｕｄｉｏｖｉｓｕａｌ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ９．Ｐａｒｓｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ、２００５年３月発行 Ｔｈｏｍａｓ Ｗｉｅｇａｎｄ ｅｔ ａｌ、"Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ Ｈ．２６４／ＡＶＣ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｔａｎｄａｒｄ"、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＶＩＤＥＯ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、ＪＵＬＹ ２００３、ＰＰ．１−１９． Ｘｕｎ Ｇｕｏ ｅｔ ａｌ著「Ｏｒｄｅｒｅｄ Ｅｎｔｒｏｐｙ Ｓｌｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｐａｒａｌｌｅｌ ＣＡＢＡＣ」、[online]、ＩＴＵ−Ｔ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ、２００９年４月１５日、[２００９年１０月２８日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://wftp3.itu.int/av-arch/video-site/0904#Yok/VCEG-AK25.zip (VCEG-AK25.doc)＞
しかし、非特許文献３に記載された方法では、非特許文献３の第２．２章に明示されているように、各エントロピースライスの先頭において、算術符号化に用いる確率テーブルが初期化される。したがって、そのピクチャにあわせて更新された確率テーブルが使用できず、符号化効率が悪化する。
また、上述のように、非特許文献１および非特許文献２に示されるＨ．２６４規格では、ラスター順に従って、空間的に離れた位置のシンボル発生確率が符号化に使用される場合がある。このような場合、符号化効率が悪化する。
そこで、本発明は、より適切な確率情報を用いて、符号化効率を向上させる画像符号化方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る画像符号化方法は、複数の領域を有する画像を符号化する画像符号化方法であって、前記領域は複数のブロックを有しており、前記画像符号化方法は、各領域に含まれる前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、符号化する符号化ステップを含み、前記符号化ステップでは、さらに、第１の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第１の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記符号化ステップでは、前記第１の領域の下側に位置する第２の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、前記画像の左端に位置する第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと上側に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて符号化し、前記第２の領域に含まれ、かつ、前記第３の符号化対象ブロックの符号化後に符号化する複数のブロックは、前記第１の領域に含まれ、かつ、前記第１の符号化対象ブロックの符号化後に符号化するブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いずに、符号化する。
また、前記第２の領域に含まれ、前記第３の符号化対象ブロックの符号化後に符号化する複数のブロックは、前記第２の領域内において隣接するブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて符号化してもよい。
また、前記複数の領域は、前記画像を水平方向に分割してもよい。
また、本発明に係る画像符号化装置は、複数の領域を有する画像を符号化する画像符号化装置であって、前記領域は複数のブロックを有しており、前記画像符号化装置は、各領域に含まれる前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、符号化する符号化手段を含み、前記符号化手段では、さらに、第１の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第１の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記符号化手段では、前記第１の領域の下側に位置する第２の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、前記画像の左端に位置する第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと上側に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて符号化し、前記第２の領域に含まれ、かつ、前記第３の符号化対象ブロックの符号化後に符号化する複数のブロックは、前記第１の領域に含まれ、かつ、前記第１の符号化対象ブロックの符号化後に符号化するブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いずに、符号化する、画像符号化装置でもよい。
また、本発明に係る画像符号化方法は、複数のブロックをそれぞれ含む複数の領域を有する画像を符号化する画像符号化方法であって、前記複数の領域のうち、第１の領域に含まれる第１の複数のブロックを、データの生起確率を示す第１の確率情報を用いて、順次、符号化する第１の符号化ステップと、前記複数の領域のうち、前記第１の領域とは異なる第２の領域に含まれる第２の複数のブロックを、データの生起確率を示す第２の確率情報を用いて、順次、符号化する第２の符号化ステップとを含み、前記第１の符号化ステップでは、さらに、前記第１の複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第１の複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記第１の確率情報を更新し、前記第２の符号化ステップでは、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第３の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第２の複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第４の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第３の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記第２の確率情報を更新し、前記第２の符号化ステップでは、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、最初の符号化対象ブロックである第５の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化ステップで更新した前記第１の確率情報で前記第２の確率情報を更新する画像符号化方法でもよい。
これにより、符号化に用いられる確率情報が、画像の各領域の先頭で、画像の特性に応じて、更新される。したがって、符号化効率が向上する。
また、前記第１の符号化ステップでは、前記第１の複数のブロックを、前記第１の確率情報を用いて、順次、算術符号化により符号化し、前記第２の符号化ステップでは、前記第２の複数のブロックを、前記第２の確率情報を用いて、順次、算術符号化により符号化してもよい。
これにより、確率に基づいて画像を符号化する算術符号化において、符号化効率が向上する。
また、前記第１の符号化ステップでは、スライスである前記第１の領域に含まれる前記第１の複数のブロックであって、それぞれがマクロブロックである前記第１の複数のブロックを、前記第１の確率情報を用いて、順次、符号化し、前記第２の符号化ステップでは、スライスである前記第２の領域に含まれる前記第２の複数のブロックであって、それぞれがマクロブロックである前記第２の複数のブロックを、前記第２の確率情報を用いて、順次、符号化してもよい。
これにより、符号化に用いられる確率情報が、画像の各スライスの先頭で、画像の特性に応じて、更新される。言い換えれば、スライス間で確率情報が引き継がれる。そして、更新された確率情報に応じて、スライスに含まれるマクロブロックが符号化される。したがって、符号化効率が向上する。
また、前記第２の符号化ステップでは、前記第５の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第５の符号化対象ブロックの真上に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記第１の符号化ステップで更新した前記第１の確率情報で前記第２の確率情報を更新してもよい。
これにより、各領域の先頭のブロックが、空間的に近い真上のブロックで更新された確率情報に依存して、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
また、前記第１の符号化ステップでは、それぞれが複数のサブブロックを含む前記第１の複数のブロックをサブブロック毎に、前記第１の確率情報を用いて、順次、符号化し、前記第２の符号化ステップでは、それぞれが複数のサブブロックを含む前記第２の複数のブロックをサブブロック毎に、前記第２の確率情報を用いて、順次、符号化し、前記第１の符号化ステップでは、さらに、前記第１の符号化対象ブロックに含まれる第１の複数のサブブロックのうち、符号化対象サブブロックである第１の符号化対象サブブロックを符号化した後、前記第１の複数のサブブロックのうち、次の符号化対象サブブロックである第２の符号化対象サブブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象サブブロックのデータに依存させて前記第１の確率情報を更新し、前記第２の符号化ステップでは、さらに、前記第５の符号化対象ブロックに含まれる第２の複数のサブブロックのうち、符号化対象サブブロックである第３の符号化対象サブブロックを符号化した後、前記第２の複数のサブブロックのうち、次の符号化対象サブブロックである第４の符号化対象サブブロックを符号化する前に、前記第３の符号化対象サブブロックのデータに依存させて前記第２の確率情報を更新し、前記第２の符号化ステップでは、前記第２の複数のサブブロックのうち、最初の符号化対象サブブロックである第５の符号化対象サブブロックを符号化する前に、前記第１の複数のサブブロックのうち、前記第５の符号化対象サブブロックに空間的に最も近い前記第１の符号化対象サブブロックのデータに依存させて前記第１の符号化ステップで更新した前記第１の確率情報で前記第２の確率情報を更新してもよい。
これにより、各領域の先頭のサブブロックが、空間的に近いサブブロックで更新された確率情報に依存して、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
また、本発明に係る画像符号化方法は、複数のブロックを有する画像を符号化する画像符号化方法であって、前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、符号化する符号化ステップを含み、前記符号化ステップでは、さらに、前記複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記符号化ステップでは、前記複数のブロックのうち、前記第１の符号化対象ブロックを符号化した後の符号化対象ブロックであって、前記第２の符号化対象ブロックとは異なる符号化対象ブロックである第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと上側に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、符号化してもよい。
これにより、ブロックが、空間的に近い上側のブロックで更新された確率情報に依存して、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
また、前記符号化ステップでは、前記複数のブロックを、前記確率情報を用いて、順次、算術符号化により符号化してもよい。
これにより、確率に基づいて画像を符号化する算術符号化において、符号化効率が向上する。
また、前記符号化ステップでは、前記複数のブロックを水平方向のライン毎に、左から右へ、順次、符号化し、右端のブロックを符号化した後、１ライン下の左端のブロックを符号化してもよい。
これにより、画像がラスター順に符号化される。このような場合に、上側のブロックで更新された確率情報を用いることで、符号化効率向上の効果がより高くなる。
また、前記符号化ステップでは、前記第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと真上に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、符号化してもよい。
これにより、ブロックが、空間的により近い真上のブロックで更新された確率情報に依存して、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
また、前記符号化ステップでは、前記第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと左上に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、符号化してもよい。
これにより、ブロックが、より早く符号化される左上のブロックで更新された確率情報に依存して、符号化される。したがって、処理速度が向上する。
また、前記符号化ステップでは、それぞれが複数のサブブロックを含む前記複数のブロックをサブブロック毎に、前記確率情報を用いて、順次、符号化し、前記符号化ステップでは、さらに、前記第１の符号化対象ブロックに含まれる第１の複数のサブブロックのうち、符号化対象サブブロックである第１の符号化対象サブブロックを符号化した後、前記第１の複数のサブブロックのうち、次の符号化対象サブブロックである第２の符号化対象サブブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象サブブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記符号化ステップでは、前記第３の符号化対象ブロックに含まれる第２の複数のサブブロックのうち、最初の符号化対象サブブロックである第３の符号化対象サブブロックを、前記第１の複数のサブブロックのうち、前記第３の符号化対象サブブロックに空間的に最も近い前記第１の符号化対象サブブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、符号化してもよい。
これにより、サブブロックが、空間的に近いサブブロックで更新された確率情報に依存して、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
また、前記符号化ステップでは、さらに、前記複数のブロックのうち、前記第３の符号化対象ブロックと真左に隣接するブロックである第４の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第３の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第４の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記画像符号化方法は、さらに、前記符号化ステップで前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報である第１の確率情報と、前記符号化ステップで前記第４の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報である第２の確率情報とから、前記第３の符号化対象ブロックの符号化に用いられる前記確率情報を算出する算出ステップを含み、前記符号化ステップでは、前記第３の符号化対象ブロックを、前記算出ステップで算出された前記確率情報を用いて、符号化してもよい。
これにより、ブロックが、複数の確率情報に基づいて、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
また、前記符号化ステップでは、それぞれが複数のサブブロックを含む前記複数のブロックをサブブロック毎に、前記確率情報を用いて、順次、符号化し、前記符号化ステップでは、さらに、前記第１の符号化対象ブロックに含まれる第１の複数のサブブロックのうち、符号化対象サブブロックである第１の符号化対象サブブロックを符号化した後、前記第１の複数のサブブロックのうち、次の符号化対象サブブロックである第２の符号化対象サブブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象サブブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記符号化ステップでは、さらに、前記第４の符号化対象ブロックに含まれる第２の複数のサブブロックのうち、符号化対象サブブロックである第３の符号化対象サブブロックを符号化した後、前記第２の複数のサブブロックのうち、次の符号化対象サブブロックである第４の符号化対象サブブロックを符号化する前に、前記第３の符号化対象サブブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記算出ステップでは、前記第３の符号化対象ブロックに含まれる第３の複数のサブブロックのうち、最初の符号化対象サブブロックである第５の符号化対象サブブロックの符号化に用いられる前記確率情報を、前記第１の複数のサブブロックのうち、前記第５の符号化対象サブブロックに空間的に最も近い前記第１の符号化対象サブブロックのデータに依存させて前記符号化ステップで更新した前記確率情報である前記第１の確率情報と、前記第２の複数のサブブロックのうち、前記第５の符号化対象サブブロックに空間的に最も近い前記第３の符号化対象サブブロックのデータに依存させて前記符号化ステップで更新した前記確率情報である前記第２の確率情報とから、算出し、前記符号化ステップでは、前記第５の符号化対象サブブロックを、前記算出ステップで算出された前記確率情報を用いて、符号化してもよい。
これにより、サブブロックが、空間的に近い複数のサブブロックで更新された複数の確率情報に基づいて、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
また、前記算出ステップでは、前記第５の符号化対象サブブロックから前記第１の符号化対象サブブロックまでの空間的な近さと、前記第５の符号化対象サブブロックから前記第３の符号化対象サブブロックまでの空間的な近さとに従って、前記第１の確率情報と前記第２の確率情報とを重み付けして、前記第５の符号化対象サブブロックの符号化に用いられる前記確率情報を算出してもよい。
これにより、確率情報が、距離に応じて重み付けられ、算出される。よって、サブブロックが、より精度のよい確率情報に基づいて、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
また、前記符号化ステップでは、所定の条件を満たす場合、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて前記第３の符号化対象ブロックを符号化し、前記所定の条件を満たさない場合、前記第３の符号化対象ブロックの前の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて前記第３の符号化対象ブロックを符号化してもよい。
これにより、限られた場合のみ、上側のブロックで更新された確率情報が用いられる。したがって、保持すべき確率情報の数が削減される。
また、本発明に係る画像復号方法は、複数のブロックをそれぞれ含む複数の領域を有する画像を復号する画像復号方法であって、前記複数の領域のうち、第１の領域に含まれる第１の複数のブロックを、データの生起確率を示す第１の確率情報を用いて、順次、復号する第１の復号ステップと、前記複数の領域のうち、前記第１の領域とは異なる第２の領域に含まれる第２の複数のブロックを、データの生起確率を示す第２の確率情報を用いて、順次、復号する第２の復号ステップとを含み、前記第１の復号ステップでは、さらに、前記第１の複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第１の復号対象ブロックを復号した後、前記第１の複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第２の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて前記第１の確率情報を更新し、前記第２の復号ステップでは、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第３の復号対象ブロックを復号した後、前記第２の複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第４の復号対象ブロックを復号する前に、前記第３の復号対象ブロックのデータに依存させて前記第２の確率情報を更新し、前記第２の復号ステップでは、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、最初の復号対象ブロックである第５の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号ステップで更新した前記第１の確率情報で前記第２の確率情報を更新してもよい。
これにより、復号に用いられる確率情報が、画像の各領域の先頭で、画像の特性に応じて、更新される。そして、同様の方法で符号化された画像が、復号される。
また、本発明に係る画像復号方法は、複数のブロックを有する画像を復号する画像復号方法であって、前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、復号する復号ステップを含み、前記復号ステップでは、さらに、前記複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第１の復号対象ブロックを復号した後、前記複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第２の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記復号ステップでは、前記複数のブロックのうち、前記第１の復号対象ブロックを復号した後の復号対象ブロックであって、前記第２の復号対象ブロックとは異なる復号対象ブロックである第３の復号対象ブロックを、前記第３の復号対象ブロックと上側に隣接する前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、復号してもよい。
これにより、ブロックが、空間的に近い上側のブロックで更新された確率情報に依存して、復号される。そして、同様の方法で符号化された画像が、復号される。
また、本発明に係る画像符号化装置は、複数のブロックをそれぞれ含む複数の領域を有する画像を符号化する画像符号化装置であって、前記複数の領域のうち、第１の領域に含まれる第１の複数のブロックを、データの生起確率を示す第１の確率情報を用いて、順次、符号化する第１の符号化部と、前記複数の領域のうち、前記第１の領域とは異なる第２の領域に含まれる第２の複数のブロックを、データの生起確率を示す第２の確率情報を用いて、順次、符号化する第２の符号化部とを備え、前記第１の符号化部は、さらに、前記第１の複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第１の複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記第１の確率情報を更新し、前記第２の符号化部は、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第３の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第２の複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第４の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第３の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記第２の確率情報を更新し、前記第２の符号化部は、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、最初の符号化対象ブロックである第５の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化部で更新した前記第１の確率情報で前記第２の確率情報を更新してもよい。
これにより、本発明に係る画像符号化装置は、画像の各領域の先頭で、符号化に用いられる確率情報を画像の特性に応じて更新することができる。したがって、符号化効率が向上する。
また、本発明に係る画像符号化装置は、複数のブロックを有する画像を符号化する画像符号化装置であって、前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、符号化する符号化部を備え、前記符号化部は、さらに、前記複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記符号化部は、前記複数のブロックのうち、前記第１の符号化対象ブロックを符号化した後の符号化対象ブロックであって、前記第２の符号化対象ブロックとは異なる符号化対象ブロックである第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと上側に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、符号化してもよい。
これにより、本発明に係る画像符号化装置は、空間的に近い上側のブロックで更新された確率情報に基づいて、ブロックを符号化することができる。したがって、符号化効率がより向上する。
また、本発明に係る画像復号装置は、複数のブロックをそれぞれ含む複数の領域を有する画像を復号する画像復号装置であって、前記複数の領域のうち、第１の領域に含まれる第１の複数のブロックを、データの生起確率を示す第１の確率情報を用いて、順次、復号する第１の復号部と、前記複数の領域のうち、前記第１の領域とは異なる第２の領域に含まれる第２の複数のブロックを、データの生起確率を示す第２の確率情報を用いて、順次、復号する第２の復号部とを備え、前記第１の復号部は、さらに、前記第１の複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第１の復号対象ブロックを復号した後、前記第１の複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第２の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて前記第１の確率情報を更新し、前記第２の復号部は、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第３の復号対象ブロックを復号した後、前記第２の複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第４の復号対象ブロックを復号する前に、前記第３の復号対象ブロックのデータに依存させて前記第２の確率情報を更新し、前記第２の復号部は、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、最初の復号対象ブロックである第５の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号部で更新した前記第１の確率情報で前記第２の確率情報を更新してもよい。
これにより、本発明に係る画像復号装置は、画像の各領域の先頭で、復号に用いられる確率情報を画像の特性に応じて更新することができる。そして、画像復号装置は、同様の方法で符号化された画像を復号することができる。
また、本発明に係る画像復号装置は、複数のブロックを有する画像を復号する画像復号装置であって、前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、復号する復号部を備え、前記復号部は、さらに、前記複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第１の復号対象ブロックを復号した後、前記複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第２の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記復号部は、前記複数のブロックのうち、前記第１の復号対象ブロックを復号した後の復号対象ブロックであって、前記第２の復号対象ブロックとは異なる復号対象ブロックである第３の復号対象ブロックを、前記第３の復号対象ブロックと上側に隣接する前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、復号してもよい。
これにより、本発明に係る画像復号装置は、空間的に近い上側のブロックで更新された確率情報に基づいて、ブロックを復号することができる。そして、画像復号装置は、同様の方法で符号化された画像を復号することができる。
また、本発明に係る集積回路は、複数のブロックをそれぞれ含む複数の領域を有する画像を符号化する集積回路であって、前記複数の領域のうち、第１の領域に含まれる第１の複数のブロックを、データの生起確率を示す第１の確率情報を用いて、順次、符号化する第１の符号化部と、前記複数の領域のうち、前記第１の領域とは異なる第２の領域に含まれる第２の複数のブロックを、データの生起確率を示す第２の確率情報を用いて、順次、符号化する第２の符号化部とを備え、前記第１の符号化部は、さらに、前記第１の複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第１の複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記第１の確率情報を更新し、前記第２の符号化部は、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第３の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第２の複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第４の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第３の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記第２の確率情報を更新し、前記第２の符号化部は、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、最初の符号化対象ブロックである第５の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化部で更新した前記第１の確率情報で前記第２の確率情報を更新してもよい。
これにより、本発明に係る集積回路は、画像の各領域の先頭で、符号化に用いられる確率情報を画像の特性に応じて更新することができる。したがって、符号化効率が向上する。
また、本発明に係る集積回路は、複数のブロックを有する画像を符号化する集積回路であって、前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、符号化する符号化部を備え、前記符号化部は、さらに、前記複数のブロックのうち、符号化対象ブロックである第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記符号化部は、前記複数のブロックのうち、前記第１の符号化対象ブロックを符号化した後の符号化対象ブロックであって、前記第２の符号化対象ブロックとは異なる符号化対象ブロックである第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと上側に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、符号化してもよい。
これにより、本発明に係る集積回路は、空間的に近い上側のブロックで更新された確率情報に基づいて、ブロックを符号化することができる。したがって、符号化効率がより向上する。
また、本発明に係る集積回路は、複数のブロックをそれぞれ含む複数の領域を有する画像を復号する集積回路であって、前記複数の領域のうち、第１の領域に含まれる第１の複数のブロックを、データの生起確率を示す第１の確率情報を用いて、順次、復号する第１の復号部と、前記複数の領域のうち、前記第１の領域とは異なる第２の領域に含まれる第２の複数のブロックを、データの生起確率を示す第２の確率情報を用いて、順次、復号する第２の復号部とを備え、前記第１の復号部は、さらに、前記第１の複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第１の復号対象ブロックを復号した後、前記第１の複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第２の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて前記第１の確率情報を更新し、前記第２の復号部は、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第３の復号対象ブロックを復号した後、前記第２の複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第４の復号対象ブロックを復号する前に、前記第３の復号対象ブロックのデータに依存させて前記第２の確率情報を更新し、前記第２の復号部は、さらに、前記第２の複数のブロックのうち、最初の復号対象ブロックである第５の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号部で更新した前記第１の確率情報で前記第２の確率情報を更新してもよい。
これにより、本発明に係る集積回路は、画像の各領域の先頭で、復号に用いられる確率情報を画像の特性に応じて更新することができる。そして、集積回路は、同様の方法で符号化された画像を復号することができる。
また、本発明に係る集積回路は、複数のブロックを有する画像を復号する集積回路であって、前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、復号する復号部を備え、前記復号部は、さらに、前記複数のブロックのうち、復号対象ブロックである第１の復号対象ブロックを復号した後、前記複数のブロックのうち、次の復号対象ブロックである第２の復号対象ブロックを復号する前に、前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、前記復号部は、前記複数のブロックのうち、前記第１の復号対象ブロックを復号した後の復号対象ブロックであって、前記第２の復号対象ブロックとは異なる復号対象ブロックである第３の復号対象ブロックを、前記第３の復号対象ブロックと上側に隣接する前記第１の復号対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて、復号してもよい。
これにより、本発明に係る集積回路は、空間的に近い上側のブロックで更新された確率情報に基づいて、ブロックを復号することができる。そして、集積回路は、同様の方法で符号化された画像を復号することができる。
本発明により、より適切な確率情報が用いられ、符号化効率が向上する。
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構成図である。 図２は、実施の形態１に係る算術符号化部の構成を示す構成図である。 図３は、実施の形態１に係る算術符号化部の動作を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態１に係るシンボル発生確率テーブルを示す説明図である。 図５は、実施の形態１に係るシンボル発生確率初期化の処理を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１に係るシンボル発生確率出力の処理を示すフローチャートである。 図７Ａは、実施の形態１に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図７Ｂは、実施の形態１に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図８は、実施の形態１に係る画像符号化装置の動作の詳細を示す概念図である。 図９は、実施の形態２に係るシンボル発生確率出力の処理を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態２に係る画像符号化装置の動作の詳細を示す概念図である。 図１１は、実施の形態３に係る算術符号化部の構成を示す構成図である。 図１２は、実施の形態３に係る算術符号化部の動作を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態３に係るシンボル発生確率初期化の処理を示すフローチャートである。 図１４は、実施の形態３に係るシンボル発生確率出力の処理を示すフローチャートである。 図１５Ａは、実施の形態３に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図１５Ｂは、実施の形態３に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図１５Ｃは、実施の形態３に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図１６は、実施の形態３に係る画像符号化装置の動作の詳細を示す概念図である。 図１７Ａは、実施の形態３に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図１７Ｂは、実施の形態３に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図１７Ｃは、実施の形態３に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図１８は、実施の形態４に係るシンボル発生確率出力の処理を示すフローチャートである。 図１９は、実施の形態４に係る画像符号化装置の動作の詳細を示す概念図である。 図２０は、実施の形態５に係るシンボル発生確率初期化の処理を示すフローチャートである。 図２１は、実施の形態５に係る画像符号化装置の動作の詳細を示す概念図である。 図２２は、実施の形態６に係るシンボル発生確率出力の処理を示すフローチャートである。 図２３は、実施の形態６に係る画像符号化装置の動作の詳細を示す概念図である。 図２４は、実施の形態７に係る画像符号化装置の動作の詳細を示す概念図である。 図２５は、実施の形態８に係るシンボル発生確率初期化の処理を示すフローチャートである。 図２６は、実施の形態８に係るシンボル発生確率出力の処理を示すフローチャートである。 図２７Ａは、実施の形態８に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図２７Ｂは、実施の形態８に係る画像符号化装置の動作を示す概念図である。 図２８は、実施の形態８に係る画像符号化装置の動作の変形例を示す概念図である。 図２９は、実施の形態９に係る画像符号化装置の構成を示す構成図である。 図３０は、実施の形態９に係る画素符号化部の構成を示す構成図である。 図３１は、実施の形態９に係る画素符号化部の動作を示すフローチャートである。 図３２は、実施の形態９に係る画素符号化部の動作の詳細を示す概念図である。 図３３は、実施の形態９に係る画素符号化部の動作の詳細を示す概念図である。 図３４は、実施の形態１０に係る画像復号装置の構成を示す構成図である。 図３５は、実施の形態１０に係る算術復号部の構成を示す構成図である。 図３６は、実施の形態１０に係る画素復号部の構成を示す構成図である。 図３７は、実施の形態１０に係る算術復号部の動作を示すフローチャートである。 図３８は、実施の形態１０に係る画素復号部の動作を示すフローチャートである。 図３９は、実施の形態１０に係る画素復号部の動作を示すフローチャートである。 図４０Ａは、実施の形態１１に係る画像符号化装置の構成を示す構成図である。 図４０Ｂは、実施の形態１１に係る画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。 図４１Ａは、実施の形態１１に係る画像復号装置の構成を示す構成図である。 図４１Ｂは、実施の形態１１に係る画像復号装置の動作を示すフローチャートである。 図４２Ａは、実施の形態１２に係る画像符号化装置の構成を示す構成図である。 図４２Ｂは、実施の形態１２に係る画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。 図４３Ａは、実施の形態１２に係る画像復号装置の構成を示す構成図である。 図４３Ｂは、実施の形態１２に係る画像復号装置の動作を示すフローチャートである。 図４４Ａは、実施の形態１２の変形例に係る画像符号化装置の構成を示す構成図である。 図４４Ｂは、実施の形態１２の変形例に係る画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。 図４５Ａは、実施の形態１２の変形例に係る画像復号装置の構成を示す構成図である。 図４５Ｂは、実施の形態１２の変形例に係る画像復号装置の動作を示すフローチャートである。 図４６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４７は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図４８は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図４９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５０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５１は、画像符号化処理を実現する集積回路の構成例を示す構成図である。 図５２は、画像符号化処理および画像復号処理を実現する集積回路の構成例を示す構成図である。 図５３Ａは、従来技術に係る画像を示す概念図である。 図５３Ｂは、従来技術に係るスライスを示す概念図である。 図５３Ｃは、従来技術に係るストリームを示す概念図である。 図５４は、従来技術に係る算術符号化部の構成を示す構成図である。 図５５Ａは、従来技術に係る画像を示す概念図である。 図５５Ｂは、従来技術に係るスライスを示す概念図である。
以下、本発明の実施の形態に係る画像符号化装置について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置は、画像をスライスに分割し、スライス間での情報の参照を許す。そして、本実施の形態に係る画像符号化装置は、スライスの先頭で、周辺のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを用いる。これにより、本実施の形態に係る画像符号化装置は、画像に応じたシンボル発生確率テーブルを使用することができる。したがって、符号化効率の向上が可能となる。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置の概要についての説明である。
次に、本実施の形態に係る画像符号化装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る画像符号化装置のブロック図である。本実施の形態の画像符号化装置は、算術符号化を行う算術符号化部１および算術符号化部２から構成される。
図２は、図１に示された算術符号化部１の構成を示す構成図である。算術符号化部１は、２値化部３、シンボル発生確率格納部４、コンテキスト制御部５および２値算術符号化器６を備える。
２値化部３は、多値信号の２値化（Ｂｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）を行う。シンボル発生確率格納部４は、シンボルの発生確率を保持する。コンテキスト制御部５は、シンボル発生確率格納部４に格納されているどのシンボル発生確率を使用するかを決定し、シンボル発生確率格納部４からシンボル発生確率を読み出す。２値算術符号化器６は、コンテキスト制御部５が出力するシンボル発生確率を用いて算術符号化を行う。算術符号化部２は、算術符号化部１と同様であるので説明を省略する。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置の構成についての説明である。
次に、図１および図２に示した画像符号化装置の動作を図３に示すフローチャートに従って説明する。図３は、１マクロブロックの符号化を示している。ここでは、主に、算術符号化部１の動作が示されるが、算術符号化部２の動作も同様である。
図３に示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、まずシンボル発生確率格納部４が、保持するシンボル発生確率を初期化する（Ｓ１００）。発生確率の初期化の詳細は後で説明する。次に、２値化部３は、Ｈ．２６４規格に示される方法で多値信号の２値化を行う（Ｓ１０１）。
次に、コンテキスト制御部５は、Ｈ．２６４規格に示される方法でコンテキスト制御を行う（Ｓ１０２）。ここでコンテキスト制御とは、符号化中のマクロブロックの周辺の情報、および、符号化するビット位置などによって、対応するシンボル発生確率をシンボル発生確率格納部４から読み出し、２値算術符号化器６に入力する処理である。次に、２値算術符号化器６は、Ｈ．２６４規格に示される方法により算術符号化を行う（Ｓ１０３）。
コンテキスト制御部５は、算術符号化の結果、更新されたシンボル発生確率をシンボル発生確率格納部４に格納する（Ｓ１０４）。さらに、必要に応じて、シンボル発生確率格納部４は、格納されたシンボル発生確率を出力する（Ｓ１０５）。シンボル発生確率の出力は後で説明する。
次に、算術符号化部１は、マクロブロックの符号化が全て終了したかを判定する（Ｓ１０６）。算術符号化部１は、全ての符号化が終了している場合（Ｓ１０６でＹｅｓ）、処理を終了し、全ての符号化が終了していない場合（Ｓ１０６でＮｏ）、再度２値化（Ｓ１０１）から処理を継続する。
図４は、シンボル発生確率格納部４が保持するシンボル発生確率テーブルを示す説明図である。図４におけるインデックス（ｃｔｘＩｄｘ）は、コンテキストすなわち符号化中のマクロブロックの周辺の情報、および、符号化するビット位置に応じて決まるインデックスである。各インデックスが示すエントリは、それぞれ、シンボル発生確率（ｐＳｔａｔｅＩｄｘ）と、発生確率の高いシンボル（Ｍｏｓｔ Ｐｒｏｂａｂｌｅ Ｓｙｍｂｏｌ）を示すｖａｌＭＰＳとで構成される。これらは、Ｈ．２６４規格に示されるものと同等である。
図３のシンボル発生確率の初期化（Ｓ１００）について、図５を用いて説明する。まず、算術符号化部１は、符号化対象マクロブロックがスライスの先頭であるかどうかの判定を行う（Ｓ１１０）。ここでスライスとは、非特許文献３で示されるエントロピースライス、すなわちスライス間での情報の参照が可能なスライスであるとする。
符号化対象マクロブロックがスライスの先頭ではない場合（Ｓ１１０でＮｏ）、算術符号化部１は、何もせず処理を終了する。符号化対象マクロブロックがスライスの先頭である場合（Ｓ１１０でＹｅｓ）、算術符号化部１は、次に、符号化対象マクロブロックがピクチャの先頭であるかどうかの判定を行う（Ｓ１１１）。
ピクチャの先頭の場合（Ｓ１１１でＹｅｓ）、算術符号化部１は、シンボル発生確率格納部４で保持されているシンボル発生確率テーブルをＨ．２６４規格で定められる方法で初期化する（Ｓ１１２）。ピクチャの先頭ではない場合（Ｓ１１１でＮｏ）、算術符号化部１は、符号化対象マクロブロックのすぐ上のマクロブロックの符号化時に出力されるシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に読み込む（Ｓ１１３）。
次に、図３のシンボル発生確率の出力（Ｓ１０５）について、図６を用いて説明する。まず、算術符号化部１は、符号化対象マクロブロックの下がスライスの境界であって、かつ、符号化対象マクロブロックがピクチャの左端であるかを判定する（Ｓ１２０）。
符号化対象マクロブロックの下がスライスの境界ではない、または、符号化対象マクロブロックがピクチャの左端ではない場合（Ｓ１２０でＮｏ）、算術符号化部１は、何もせず処理を終了する。符号化対象マクロブロックの下がスライスの境界であって、かつ、符号化対象マクロブロックがピクチャの左端である場合（Ｓ１２０でＹｅｓ）、次に、算術符号化部１は、マクロブロックの処理が終了したかどうかを判定する（Ｓ１２１）。
マクロブロックの処理が終了していない場合（Ｓ１２１でＮｏ）、算術符号化部１は、何もせず処理を終了する。マクロブロックの処理が終了している場合（Ｓ１２１でＹｅｓ）、算術符号化部１は、シンボル発生確率格納部４が保持するシンボル発生確率テーブルを出力（Ｓ１２２）して、処理を終了する。
これらの動作について図７Ａを用いて、ピクチャ全体から見た動作を説明する。図７Ａに示すように、ピクチャは４つのスライスに分割される。スライスは、さらに、１６ｘ１６画素からなるマクロブロックに分割される。図７Ａに示されたＡの位置は、ピクチャの先頭である。したがって、算術符号化部１は、シンボル発生確率格納部４が保持するシンボル発生確率テーブルをＨ．２６４規格で定められる方法で初期化する（図５のＳ１１２）。図７Ａに示されたＢの位置は、その下がスライスの境界であって、かつ、画像の左端である。したがって、算術符号化部１は、シンボル発生確率格納部４が保持するシンボル発生確率テーブルを出力する（図６のＳ１２２）。図７Ａに示されたＣの位置は、スライスの先頭であって、ピクチャの先頭ではない。したがって、算術符号化部１は、シンボル発生確率格納部４に、Ｂの位置で出力されるシンボル発生確率テーブルを読み込む（図５のＳ１１３）。
さらに、詳細には、１６ｘ１６画素単位の各マクロブロックは、それぞれ、複数の８ｘ８画素単位のサブブロックに分割されて、符号化される。つまり、図８に示すように、スライス０に属する上側マクロブロックの処理終了時とは、サブブロック３の処理終了時である。画像符号化装置は、サブブロック３の処理終了時にシンボル発生確率テーブルを出力し、スライス１の先頭マクロブロックとなる下側マクロブロックの処理開始時に、出力されたシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に読み込むように動作する。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置についての説明である。
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、ピクチャの先頭においてのみ、シンボル発生確率テーブルを初期化する。そして、画像符号化装置は、各スライスの先頭で、前のスライスの空間的に最も近いマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを読み込む。これにより、画像符号化装置は、空間的に近い位置のシンボル発生確率を用いて、画像を符号化することができ、より高い符号化効率を実現することができる。
なお、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が図７Ｂなどに示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化が示されたが、復号についても、この動作を逆に行うことで実現することが可能であることはいうまでもない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
（実施の形態２）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置は、実施の形態１に係る画像符号化装置と比較して、シンボル発生確率テーブルが出力される位置と、出力されたシンボル発生確率テーブルが用いられる位置とが空間的により近くなる。これにより、符号化効率がさらに向上する。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置の概要についての説明である。
本実施の形態に係る画像符号化装置の構成は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
次に、本実施の形態に係る画像符号化装置の動作を説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置の動作は、図３に示された実施の形態１に係る画像符号化装置の動作と同様であるが、図３に示されたシンボル発生確率出力（Ｓ１０５）の動作が異なる。シンボル発生確率出力（Ｓ１０５）の動作について、図９を用いて説明する。
まず、算術符号化部１は、符号化対象マクロブロックの下がスライスの境界であって、かつ、符号化対象マクロブロックがピクチャの左端であるかを判定する（Ｓ１３０）。
符号化対象マクロブロックの下がスライスの境界ではない場合、または、符号化対象マクロブロックがピクチャの左端ではない場合（Ｓ１３０でＮｏ）、算術符号化部１は、何もせず処理を終了する。符号化対象マクロブロックの下がスライスの境界であって、かつ、符号化対象マクロブロックがピクチャの左端である場合（Ｓ１３０でＹｅｓ）、算術符号化部１は、次に、符号化対象マクロブロック内のサブブロック２の処理が終了したかどうかを判定する（Ｓ１３１）。
サブブロック２の処理が終了していない場合（Ｓ１３１でＮｏ）、算術符号化部１は、何もせず処理を終了する。サブブロック２の処理が終了している場合（Ｓ１３１でＹｅｓ）、算術符号化部１は、シンボル発生確率格納部４が保持するシンボル発生確率テーブルを出力（Ｓ１３２）して、処理を終了する。
さらに詳細には、図１０に示すように、算術符号化部１は、スライス０に属する上側マクロブロックのサブブロック２の処理終了時にシンボル発生確率テーブルを出力する。算術符号化部２は、スライス１の先頭マクロブロックとなる下側マクロブロックの処理開始時に、出力されたシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に読み込むように動作する。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置についての説明である。
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、各スライスの先頭で、前のスライスの空間的により近いマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを読み込む。これにより、本実施の形態に係る画像符号化装置は、より空間的に近い位置のシンボル発生確率を用いて、各スライスの先頭を符号化することができる。そして、本実施の形態に係る画像符号化装置は、より高い符号化効率を実現することができる。
なお、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。マクロブロックのさらに細かいサブブロックについても、２ｘ２画素、または、４ｘ４画素などのどのような単位であっても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化が示されたが、復号についても、この動作を逆に行うことで実現することが可能であることはいうまでもない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
（実施の形態３）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置は、実施の形態１および２と異なり、スライスの先頭だけでなく、常にシンボル発生確率テーブルとして空間的に近い位置のシンボル発生確率テーブルを使用することで、さらに符号化効率の向上が可能となる。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置の概要についての説明である。
次に、本実施の形態に係る画像符号化装置の構成について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置の構成は、図１に示された実施の形態１に係る画像符号化装置の構成と同様であるので説明を省略する。図１１は、図１に示された算術符号化部１の構成を示す構成図である。本実施の形態に係る算術符号化部１は、出力されたシンボル発生確率テーブルを保持し、新たなシンボル発生確率を算出するシンボル発生確率算出部７を備える。他の構成要素は、図２に示された実施の形態１に係る構成要素と同様であり、同じ番号を振って説明を省略する。また、算術符号化部２は、算術符号化部１と同様であるので説明を省略する。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置の構成についての説明である。
次に、本実施の形態に係る画像符号化装置の動作を図１２に示す動作フローチャートを用いて説明する。図１２は、１マクロブロックの符号化を示している。図１２に示すように、まず、シンボル発生確率算出部７は、シンボル発生確率格納部４が保持するシンボル発生確率の算出を行う（Ｓ１５０）。発生確率の算出の詳細は後で説明する。次に、２値化部３は、Ｈ．２６４規格に示される方法で多値信号の２値化を行う（Ｓ１５１）。
次に、コンテキスト制御部５は、Ｈ．２６４規格に示される方法でコンテキスト制御を行う（Ｓ１５２）。ここでコンテキスト制御とは、符号化中のマクロブロックの周辺の情報、および、符号化するビット位置などによって、対応するシンボル発生確率をシンボル発生確率格納部４から読み出し、２値算術符号化器６に入力する処理である。次に、２値算術符号化器６は、Ｈ．２６４規格に示される方法により算術符号化を行う（Ｓ１５３）。
算術符号化部１は、算術符号化の結果、更新されたシンボル発生確率をシンボル発生確率格納部４に格納する（Ｓ１５４）。さらに、算術符号化部１は、必要に応じて、シンボル発生確率格納部４からシンボル発生確率を出力する（Ｓ１５５）。シンボル発生確率の出力は後で説明する。
次に、算術符号化部１は、マクロブロックの符号化が全て終了したかを判定する（Ｓ１５６）。符号化が終了している場合（Ｓ１５６でＹｅｓ）、算術符号化部１は、処理を終了し、符号化が終了していない場合（Ｓ１５６でＮｏ）、算術符号化部１は、再度２値化（Ｓ１５１）から処理を継続する。
シンボル発生確率格納部４が保持するシンボル発生確率テーブルは、図４に示された実施の形態１に係るシンボル発生確率テーブルと同様であるので説明を省略する。
図１２のシンボル発生確率算出部７によるシンボル発生確率テーブルの算出（Ｓ１５０）について、図１３を用いて説明する。
まず、シンボル発生確率算出部７は、図１３に示すように上のマクロブロックが存在するか判定する（Ｓ１６０）。上のマクロブロックが存在する場合（Ｓ１６０でＹｅｓ）、次に、シンボル発生確率算出部７は、左のマクロブロックが存在するか判定する（Ｓ１６１）。左のマクロブロックが存在する場合（Ｓ１６１でＹｅｓ）、左と上のマクロブロックが両方存在するので、シンボル発生確率算出部７は、上と左のマクロブロックのシンボル発生確率を平均化したシンボル発生確率を算出する（Ｓ１６２）。
ここで、上のマクロブロックのシンボル発生確率をｐＳｔａｔｅＩｄｘＡ、シンボルをｖａｌＭＰＳＡとし、左のマクロブロックのシンボル発生確率をｐＳｔａｔｅＩｄｘＢ、シンボルをｖａｌＭＰＳＢとして、求めようとするマクロブロックのシンボル発生確率をｐＳｔａｔｅＩｄｘ、シンボルをｖａｌＭＰＳとした場合の平均の計算方法を式１に示す。
if (valMPSA == valMPSB) [
pStateIdx = ( pStateIdxA + pStateIdxB ) / 2;
valMPS = valMPSA;
] else [
pStateIdx = ( - pStateIdxA + pStateIdxB ) / 2;
valMPS = valMPSB;
if (pStateIdx < 0) [
pStateIdx = - pStateIdx;
valMPS = valMPSA;
]
]
・・・（式１）
式１に示すように、ｖａｌＭＰＳＡとｖａｌＭＰＳＢが同じ場合、シンボル発生確率算出部７は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘＡとｐＳｔａｔｅＩｄｘＢの算術平均を取得する。ｖａｌＭＰＳＡとｖａｌＭＰＳＢが異なる場合、シンボル発生確率算出部７は、擬似的にｐＳｔａｔｅＩｄｘＡを符号反転してから算術平均を取得する。
シンボル発生確率算出部７は、このようにして、全てのインデックスに対してシンボル発生確率を算出する。そして、シンボル発生確率算出部７は、シンボル発生確率を算出することにより得られたシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に書き込む。
左のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ１６１でＮｏ）、シンボル発生確率算出部７は、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルをそのままシンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ１６３）。
上のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ１６０でＮｏ）、次に、シンボル発生確率算出部７は、左のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ１６４）。左のマクロブロックが存在する場合（Ｓ１６４でＹｅｓ）、シンボル発生確率算出部７は、左のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルをそのままシンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ１６５）。
左のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ１６４でＮｏ）、上も左もマクロブロックが存在しない。そのため、算術符号化部１は、シンボル発生確率テーブルの初期化を行う（Ｓ１６６）。初期化は、Ｈ．２６４規格に示される方法で構わない。シンボル発生確率格納部４がシンボル発生確率テーブルの初期化を行ってもよいし、シンボル発生確率算出部７が初期化したシンボル発生確率テーブルを生成して、シンボル発生確率格納部４に書き込むことにより、シンボル発生確率テーブルの初期化を行ってもよい。
次に、図１２のシンボル発生確率格納部４によるシンボル発生確率テーブルの出力（Ｓ１５５）について、図１４を用いて説明する。
まず、算術符号化部１は、右又は下のマクロブロックがあるかを判定する（Ｓ１７０）。右又は下のマクロブロックがなければ（Ｓ１７０でＮｏ）、算術符号化部１は、処理を終了する。右又は下のマクロブロックがあれば（Ｓ１７０でＹｅｓ）、算術符号化部１は、マクロブロックの処理が終了したかを判定する（Ｓ１７１）。
マクロブロックの処理が終了していなければ（Ｓ１７１でＮｏ）、算術符号化部１は、処理を終了する。マクロブロックの処理が終了していれば（Ｓ１７１でＹｅｓ）、算術符号化部１は、シンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４から出力する（Ｓ１７２）。本実施の形態では、ほとんどのマクロブロックでシンボル発生確率テーブルの出力が必要である。したがって、算術符号化部１は、全てのマクロブロックでシンボル発生確率テーブルの出力を行うとしても構わない。
これらの動作について図１５Ａ、図１５Ｂおよび図１５Ｃを用いて、ピクチャ全体から見た動作を説明する。図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、ピクチャは４つのスライスに分割され、スライスはさらに１６ｘ１６画素からなるマクロブロックに分割されているとする。図１５Ａ、図１５ＢのＸはこれから処理しようとするマクロブロックの位置を示し、Ａはその左側のマクロブロック、Ｂはその上側のマクロブロックを示している。
本実施の形態において、スライス間の情報の参照が可能である。そのため、図１５Ａのように、スライスの境界をまたいでシンボル発生確率テーブルが算出される場合もあるし、図１５Ｂのように、スライスの内部で、シンボル発生確率テーブルが算出される場合もある。なお、図１５Ｃは、スライス内部のマクロブロックの処理の順序を示している。
さらに詳細には、算術符号化部１は、図１６に示すように、上側マクロブロックの処理終了時、すなわち、８ｘ８画素単位に分割したサブブロック３の処理終了時（図１６のＢ）に、シンボル発生確率テーブルを出力する。また、算術符号化部１は、左側マクロブロックの処理の終了時、すなわち、８ｘ８画素単位に分割したサブブロック３の処理終了時（図１６のＡ）に、シンボル発生確率テーブルを出力する。そして、算術符号化部１は、処理しようとするマクロブロックの処理開始時（図１６のＸ）に、出力されたシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に読み込むように動作する。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置についての説明である。
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、各マクロブロックの先頭で、処理の順序ではなく、上および左という空間的に最も近いマクロブロックのシンボル発生確率を用いる。また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、上および左から得られた２つのシンボル発生確率を平均化したシンボル発生確率を用いる。これにより、本実施の形態に係る画像符号化装置は、空間的に最も確からしいシンボル発生確率を用いることが可能となり、より高い符号化効率を実現することができる。
なお、本実施の形態に係る画像符号化装置は、必ずしも画像がスライスに分割されている必要はなく、図１７Ａに示すように、画像がスライスに分割されていない場合にも、より適切な確率を用いることができる。
また、図１７Ｂに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、スライス内部のみのためのシンボル発生確率テーブルを使用してもよい。すなわち、符号化対象マクロブロックがスライス境界に隣接する場合であっても、符号化対象マクロブロックがピクチャの端にある場合と同様に、本実施の形態に係る画像符号化装置は、他のスライスの符号化に用いられるシンボル発生確率テーブルを使用しなくてもよい。
また、図１７Ｃに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、Ｈ．２６４規格などで使用されているラスター順の符号化順序でも、より適切な確率を用いることができる。
特に、図１７Ｃに示すように、画像がラスター順で符号化され、かつ、図１７Ａに示すように、画像の左端のマクロブロックＸの符号化に、空間的に近いマクロブロックＢで更新されたシンボル発生確率テーブルが用いられることにより、符号化効率が向上する。
また、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化が示されたが、復号についても、この動作を逆に行うことで実現することが可能であることはいうまでもない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘをシンボル発生確率の演算に用いた。しかし、ｐＳｔａｔｅＩｄｘは、実際のシンボル発生確率に線形に対応しているわけではない。そのため、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘを実際のシンボル発生確率に変換してから演算を行い、再度ｐＳｔａｔｅＩｄｘに変換してもよい。あるいは、画像符号化装置は、２つのｐＳｔａｔｅＩｄｘの値の組み合わせごとにシンボル発生確率を算出するテーブルを用いてシンボル発生確率を算出してもよい。
（実施の形態４）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置は、実施の形態３に係る画像符号化装置と比較して、シンボル発生確率テーブルが出力される位置と、出力されたシンボル発生確率テーブルが用いられる位置とが空間的により近くなる。これにより、符号化効率がさらに向上する。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置の概要についての説明である。
本実施の形態に係る画像符号化装置の構成は、実施の形態３と同様であるので、説明を省略する。
本実施の形態に係る画像符号化装置の動作は、図１２に示された実施の形態３に係る画像符号化装置の動作と同様であるが、シンボル発生確率算出（Ｓ１５０）およびシンボル発生確率出力（Ｓ１５５）が異なる。
実施の形態３に係る画像符号化装置は、周辺マクロブロックの処理が終了した時点で出力されたシンボル発生確率テーブルを用いて、符号化対象マクロブロックを符号化していた。この場合、図１６から明らかなように、８ｘ８画素単位で見ると、空間的に近い位置ではない。そこで、本実施の形態に係る画像符号化装置は、より空間的に近い位置で更新されたシンボル発生確率テーブルを使用する。
本実施の形態に係るシンボル発生確率出力（図１２のＳ１５５）の動作を図１８に示すフローチャートにそって説明する。図１８に示すように、まず、算術符号化部１は、右のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ１８０）。右のマクロブロックが存在する場合（Ｓ１８０でＹｅｓ）、算術符号化部１は、さらにサブブロック１の処理が終了したかを判定する（Ｓ１８１）。
サブブロック１の処理が終了している場合（Ｓ１８１でＹｅｓ）、シンボル発生確率格納部４は、右マクロブロック用のシンボル発生確率テーブルを出力する（Ｓ１８２）。右のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ１８０でＮｏ）、または、サブブロック１の処理が終了していない場合（Ｓ１８１でＮｏ）、算術符号化部１は、次の処理を実行する。
次に、算術符号化部１は、下のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ１８３）。下のマクロブロックが存在する場合（Ｓ１８３でＹｅｓ）、算術符号化部１は、さらにサブブロック２の処理が終了したかを判定する（Ｓ１８４）。
サブブロック２の処理が終了している場合（Ｓ１８４でＹｅｓ）、シンボル発生確率格納部４は、下マクロブロック用のシンボル発生確率テーブルを出力する（Ｓ１８５）。下のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ１８３でＮｏ）、または、サブブロック２の処理が終了していない場合（Ｓ１８４でＮｏ）、算術符号化部１は、処理を終了する。
また、図１２に示されたシンボル発生確率算出（Ｓ１５０）において、シンボル発生確率算出部７は、左のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを使用する時、右マクロブロック用に出力されたシンボル発生確率テーブル（図１８のＳ１８２）を使用する。また、シンボル発生確率算出部７は、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを使用する時、下マクロブロック用に出力されたシンボル発生確率テーブル（図１８のＳ１８５）を使用する。
このような動作により、図１９に示すように、８ｘ８画素単位に分割された上側のマクロブロックのうち、サブブロック２（図１９のＢ）の処理終了時に、シンボル発生確率テーブルが出力される。また、８ｘ８画素単位に分割された左側のマクロブロックのうち、サブブロック１（図１９のＡ）の処理終了時に、シンボル発生確率テーブルが出力される。
そして、処理しようとするサブブロック（図１９のＸ）の処理開始時に、シンボル発生確率算出部７は、出力された２つのシンボル発生確率テーブルを平均し、シンボル発生確率格納部４に書き込む。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置についての説明である。
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、マクロブロック単位の処理の終了時ではなく、８ｘ８画素単位の処理の終了時のシンボル発生確率テーブルであって、空間的により近い位置のシンボル発生確率テーブルを用いて画像を符号化する。また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、上側および左側から得られた２つのシンボル発生確率テーブルを平均化したシンボル発生確率テーブルを用いる。
これにより、本実施の形態に係る画像符号化装置は、空間的に最も確からしいシンボル発生確率を用いることが可能となり、より高い符号化効率を実現することができる。
なお、本実施の形態に係る画像符号化装置は、必ずしも画像がスライスに分割されている必要はなく、図１７Ａに示すように、画像がスライスに分割されていない場合にも、より適切な確率を用いることができる。
また、図１７Ｂに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、スライス内部のみのためのシンボル発生確率テーブルを使用してもよい。すなわち、符号化対象マクロブロックがスライス境界に隣接する場合であっても、符号化対象マクロブロックがピクチャの端にある場合と同様に、本実施の形態に係る画像符号化装置は、他のスライスの符号化に用いられるシンボル発生確率テーブルを使用しなくてもよい。
また、図１７Ｃに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、Ｈ．２６４規格などで使用されているラスター順の符号化順序でも、より適切な確率を用いることができる。
特に、図１７Ｃに示すように、画像がラスター順で符号化され、かつ、図１７Ａに示すように、画像の左端のマクロブロックＸの符号化に、空間的に近いマクロブロックＢで更新されたシンボル発生確率テーブルが用いられることにより、符号化効率が向上する。
また、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。マクロブロックのさらに細かいサブブロックについても、２ｘ２画素、または、４ｘ４画素などのどのような単位であっても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化が示されたが、復号についても、この動作を逆に行うことで実現することが可能であることはいうまでもない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘをシンボル発生確率の演算に用いた。しかし、ｐＳｔａｔｅＩｄｘは、実際のシンボル発生確率に線形に対応しているわけではない。そのため、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘを実際のシンボル発生確率に変換してから演算を行い、再度ｐＳｔａｔｅＩｄｘに変換してもよい。あるいは、画像符号化装置は、２つのｐＳｔａｔｅＩｄｘの値の組み合わせごとにシンボル発生確率を算出するテーブルを用いてシンボル発生確率を算出してもよい。
また、本実施の形態において、シンボル発生確率は、マクロブロックの先頭で算出されているが、８ｘ８ブロックなどさらに細かい単位で、それぞれ、シンボル発生確率が算出されてもよい。
（実施の形態５）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置は、シンボル発生確率テーブルを使用する空間的位置として左上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを用いる。これにより、本実施の形態に係る画像符号化装置は、実施の形態３に係る画像符号化装置と比較して、空間的には同様に近い位置の情報を用いるが、処理の遅延を小さくすることができる。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置の概要についての説明である。
本実施の形態に係る画像符号化装置の構成は、実施の形態３と同様であるので、説明を省略する。
次に、本実施の形態に係る画像符号化装置の動作を説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置の動作は、図１２に示された実施の形態３に係る画像符号化装置の動作と同様であるが、シンボル発生確率算出（Ｓ１５０）が異なる。
本実施の形態に係るシンボル発生確率の算出（図１２のＳ１５０）の動作を図２０に示されたフローチャートにそって説明する。図２０に示すように、まず、算術符号化部１は、左上のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ１９０）。左上のマクロブロックが存在する場合（Ｓ１９０でＹｅｓ）、左のマクロブロックは必ず存在する。そのため、シンボル発生確率算出部７は、左上と左の２つのマクロブロックの２つのシンボル発生確率を平均することにより、新たなシンボル発生確率を算出し、算出されたシンボル発生確率をシンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ１９１）。この時の、平均の方法は、実施の形態３で示す方法と同様である。
左上のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ１９０でＮｏ）、算術符号化部１は、上のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ１９２）。上のマクロブロックが存在する場合（Ｓ１９２でＹｅｓ）、シンボル発生確率算出部７は、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ１９３）。
上のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ１９２でＮｏ）、算術符号化部１は、左のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ１９４）。上のマクロブロックが存在する場合（Ｓ１９４でＹｅｓ）、シンボル発生確率算出部７は、左のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ１９５）。
左のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ１９４でＮｏ）、左のマクロブロックも、上のマクロブロックも存在しない。そのため、算術符号化部１は、シンボル発生確率テーブルをＨ．２６４規格に定められた方法で初期化し、シンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ１９６）。シンボル発生確率格納部４がシンボル発生確率テーブルの初期化を行ってもよいし、シンボル発生確率算出部７が初期化したシンボル発生確率テーブルを生成して、シンボル発生確率格納部４に書き込むことにより、シンボル発生確率テーブルの初期化を行ってもよい。
このような動作により、図２１に示すように、左上マクロブロックの処理終了時、すなわち、８ｘ８画素単位に分割されたマクロブロックのサブブロック３（図２１のＢ）の処理終了時に、シンボル発生確率テーブルが出力される。また、左側マクロブロックの処理の終了時、すなわち、８ｘ８画素単位に分割されたマクロブロックのサブブロック３（図２１のＡ）の処理終了時に、シンボル発生確率テーブルを出力する。処理しようとするマクロブロック（図２１のＸ）の処理開始時に、シンボル発生確率算出部７は、出力された２つのシンボル発生確率テーブルを平均し、シンボル発生確率格納部４に書き込む。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置の動作についての説明である。
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、上側のシンボル発生確率テーブルとして、左上のマクロブロックのマクロブロック終了時すなわちサブブロック３終了後のシンボル発生確率テーブルを用いる。画像は、通常左から右に処理されるため、本実施の形態に係る画像符号化装置は、より早く処理を開始することが可能となり、処理の遅延を削減することが可能となる。
また、マクロブロックの処理終了後、すなわち、サブブロック３終了後のシンボル発生確率テーブルを用いる実施の形態３と比較すると、空間的には同じ距離で更新されたシンボル発生確率テーブルが用いられる。したがって、本実施の形態に係る画像符号化装置は、遅延を削減しつつ同様の符号化効率を実現することができる。
なお、本実施の形態に係る画像符号化装置は、必ずしも画像がスライスに分割されている必要はなく、図１７Ａに示すように、画像がスライスに分割されていない場合にも、より適切な確率を用いることができる。
また、図１７Ｂに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、スライス内部のみのためのシンボル発生確率テーブルを使用してもよい。すなわち、符号化対象マクロブロックがスライス境界に隣接する場合であっても、符号化対象マクロブロックがピクチャの端にある場合と同様に、本実施の形態に係る画像符号化装置は、他のスライスの符号化に用いられるシンボル発生確率テーブルを使用しなくてもよい。
また、図１７Ｃに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、Ｈ．２６４規格などで使用されているラスター順の符号化順序でも、より適切な確率を用いることができる。
特に、図１７Ｃに示すように、画像がラスター順で符号化され、かつ、図１７Ａに示すように、画像の左端のマクロブロックＸの符号化に、空間的に近いマクロブロックＢで更新されたシンボル発生確率テーブルが用いられることにより、符号化効率が向上する。
また、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。マクロブロックのさらに細かいサブブロックについても、２ｘ２画素、または、４ｘ４画素などのどのような単位であっても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化が示されたが、復号についても、この動作を逆に行うことで実現することが可能であることはいうまでもない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘをシンボル発生確率の演算に用いた。しかし、ｐＳｔａｔｅＩｄｘは、実際のシンボル発生確率に線形に対応しているわけではない。そのため、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘを実際のシンボル発生確率に変換してから演算を行い、再度ｐＳｔａｔｅＩｄｘに変換してもよい。あるいは、画像符号化装置は、２つのｐＳｔａｔｅＩｄｘの値の組み合わせごとにシンボル発生確率を算出するテーブルを用いてシンボル発生確率を算出してもよい。
また、本実施の形態において、シンボル発生確率は、マクロブロックの先頭で算出されているが、８ｘ８ブロックなどさらに細かい単位で、それぞれ、シンボル発生確率が算出されてもよい。
（実施の形態６）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置は、左上のマクロブロックの処理終了後のシンボル発生確率テーブルと、左のマクロブロックのサブブロック１の処理終了後のシンボル発生確率テーブルとを用いる。これにより、本実施の形態に係る画像符号化装置は、実施の形態５に係る画像符号化装置と比較して、空間的により近い位置のシンボル発生確率テーブルを使用することにより、符号化効率を向上させる。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置の概要についての説明である。
本実施の形態に係る画像符号化装置の構成は、実施の形態５と同様であるので、説明を省略する。
次に、本実施の形態に係る画像符号化装置の動作を説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置の動作は、図１２に示された実施の形態５に係る画像符号化装置の動作と同様であるが、シンボル発生確率出力（Ｓ１５５）の処理内容が異なる。
本実施の形態に係るシンボル発生確率出力（図１２のＳ１５５）の動作を図２２に示すフローチャートに沿って説明する。図２２に示すように、まず、算術符号化部１は、右のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ２００）。
右のマクロブロックが存在する場合（Ｓ２００でＹｅｓ）、さらに、算術符号化部１は、サブブロック１の処理が終了したかを判定する（Ｓ２０１）。サブブロック１の処理が終了している場合（Ｓ２０１でＹｅｓ）、シンボル発生確率格納部４は、右マクロブロック用のシンボル発生確率テーブルを出力する（Ｓ２０２）。右のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ２００でＮｏ）、または、サブブロック１の処理が終了していない場合（Ｓ２０１でＮｏ）、算術符号化部１は、次の処理を実行する。
次に、算術符号化部１は、下のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ２０３）。下のマクロブロックが存在する場合（Ｓ２０３でＹｅｓ）、さらに、算術符号化部１は、サブブロック３の処理が終了したかを判定する（Ｓ２０４）。サブブロック３の処理が終了している場合（Ｓ２０４でＹｅｓ）、シンボル発生確率格納部４は、下マクロブロック用のシンボル発生確率テーブルを出力する（Ｓ２０５）。下のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ２０３でＮｏ）、または、サブブロック３の処理が終了していない場合（Ｓ２０４でＮｏ）、処理を終了する。
このような動作により、図２３に示すように、８ｘ８画素単位に分割された左上マクロブロックのサブブロック３（図２３のＢ）の処理終了時に、シンボル発生確率テーブルが出力される。また、８ｘ８画素単位に分割された左側マクロブロックのサブブロック１（図２３のＡ）の処理終了時に、シンボル発生確率テーブルが出力される。
そして、本実施の形態に係る画像符号化装置は、処理しようとするマクロブロック（図２３のＸ）の処理開始時に、出力された２つのシンボル発生確率テーブルを平均することにより得られる新たなシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に書き込む。
また、図１２に示されたシンボル発生確率算出（Ｓ１５０）において、シンボル発生確率算出部７は、左のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを使用する時、右マクロブロック用に出力されたシンボル発生確率テーブル（図２２のＳ２０２）を使用する。また、シンボル発生確率算出部７は、上側のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを使用する時、下側マクロブロック用に出力されたシンボル発生確率テーブル（図２２のＳ２０５）を使用する。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置の動作についての説明である。
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、実施の形態５と比較して、左側マクロブロックのうち、より空間的に近いサブブロック１の処理終了後のシンボル発生確率テーブルを左側のシンボル発生確率テーブルとして用いる。これにより、本実施の形態に係る画像符号化装置は、実施の形態５に係る画像符号化装置よりも高い符号化効率を実現することができる。
なお、本実施の形態に係る画像符号化装置は、必ずしも画像がスライスに分割されている必要はなく、図１７Ａに示すように、画像がスライスに分割されていない場合にも、より適切な確率を用いることができる。
また、図１７Ｂに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、スライス内部のみのためのシンボル発生確率テーブルを使用してもよい。すなわち、符号化対象マクロブロックがスライス境界に隣接する場合であっても、符号化対象マクロブロックがピクチャの端にある場合と同様に、本実施の形態に係る画像符号化装置は、他のスライスの符号化に用いられるシンボル発生確率テーブルを使用しなくてもよい。
また、図１７Ｃに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、Ｈ．２６４規格などで使用されているラスター順の符号化順序でも、より適切な確率を用いることができる。
特に、図１７Ｃに示すように、画像がラスター順で符号化され、かつ、図１７Ａに示すように、画像の左端のマクロブロックＸの符号化に、空間的に近いマクロブロックＢで更新されたシンボル発生確率テーブルが用いられることにより、符号化効率が向上する。
また、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。マクロブロックのさらに細かいサブブロックについても、２ｘ２画素、または、４ｘ４画素などのどのような単位であっても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化が示されたが、復号についても、この動作を逆に行うことで実現することが可能であることはいうまでもない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘをシンボル発生確率の演算に用いた。しかし、ｐＳｔａｔｅＩｄｘは、実際のシンボル発生確率に線形に対応しているわけではない。そのため、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘを実際のシンボル発生確率に変換してから演算を行い、再度ｐＳｔａｔｅＩｄｘに変換してもよい。あるいは、画像符号化装置は、２つのｐＳｔａｔｅＩｄｘの値の組み合わせごとにシンボル発生確率を算出するテーブルを用いてシンボル発生確率を算出してもよい。
また、本実施の形態において、シンボル発生確率は、マクロブロックの先頭で算出されているが、８ｘ８ブロックなどさらに細かい単位で、それぞれ、シンボル発生確率が算出されてもよい。
（実施の形態７）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。これまでの実施の形態に係る画像符号化装置は、２つのシンボル発生確率テーブルから、新たなシンボル発生確率テーブルを算出する場合、算術平均を用いている。しかし、本実施の形態に係る画像符号化装置は、符号化すべきマクロブロックへの距離に応じて、より空間的に近いシンボル発生確率テーブルに重みをつける。これにより、本実施の形態では、実施の形態６よりも確からしいシンボル発生確率テーブルが使用される。したがって、符号化効率が向上する。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置の概要についての説明である。
本実施の形態に係る画像符号化装置の構成は、実施の形態６と同様であるので、説明を省略する。
次に、本実施の形態に係る画像符号化装置の動作を説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置の動作は、図１２に示された実施の形態６に係る画像符号化装置の動作と同様であるが、実施の形態６と比べると、シンボル発生確率算出（Ｓ１５０）の処理内容が異なる。さらに詳細には、図２０に示された実施の形態６のシンボル発生確率算出（Ｓ１５０）の動作フローにおける左上と左のマクロブロックのシンボル発生確率を平均する処理（Ｓ１９１）が異なる。
実施の形態６では、実施の形態３と同じく、式１に示す算術平均が用いられているが、本実施の形態では、式２に示す重み付きの平均が用いられる。式２において、ｐＳｔａｔｅＩｄｘＡとｖａｌＭＰＳＡとは、それぞれ、左上のマクロブロックのシンボル発生確率とシンボルとを示す。また、ｐＳｔａｔｅＩｄｘＢとｖａｌＭＰＳＢとは、それぞれ、左のマクロブロックのシンボル発生確率とシンボルとを示す。また、式２のａは、符号化対象マクロブロックの先頭であるサブブロック０と左上のマクロブロックのサブブロック３との空間的な距離を示す。式２のｂは、符号化対象マクロブロックの先頭であるサブブロック０と左のマクロブロックのサブブロック１との空間的な距離を示す。ｐＳｔａｔｅＩｄｘ、ｖａｌＭＰＳは、それぞれ、求めようとするマクロブロックのシンボル発生確率とシンボルとを示す。
if (valMPSA == valMPSB) [
pStateIdx = ( pStateIdxA x b + pStateIdxB x a ) / (a + b);
valMPS = valMPSA;
] else [
pStateIdx = ( - pStateIdxA x b + pStateIdxB x a) / (a + b);
valMPS = valMPSB;
if (pStateIdx < 0) [
pStateIdx = - pStateIdx;
valMPS = valMPSA;
]
]
・・・（式２）
式２に示すように、それぞれのシンボル発生確率が空間的な距離によって重み付けられる。図２４に示すように、２つのサブブロックの間の距離は、例えば、サブブロックの中心位置に基づいて定められる。
左上のマクロブロックのサブブロック３（図２４中のＢ）と、符号化対象マクロブロックのサブブロック０（図２４のＸ）との間の距離は、左のマクロブロックのサブブロック１（図２４中のＡ）と符号化対象マクロブロックのサブブロック０（図２４のＸ）との間の距離に比べて大きい。そのため、シンボル発生確率算出部７は、距離の大きさに比例してシンボル発生確率に対する影響を小さくするように、シンボル発生確率を算出する。
以上が本実施の形態に係る画像符号化装置の動作についての説明である。
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、空間的な距離に従って重み付け平均を行う。これにより、空間的に近い位置のシンボル発生確率の寄与を大きく、遠い位置のシンボル発生確率の寄与を小さくする。したがって、シンボル発生確率テーブルがより確からしくなり、実施の形態６と比べ、より高い符号化効率が実現される。
なお、本実施の形態において、実施の形態６に係るシンボル発生確率の算出処理に重み付け平均が適用される例が示されている。しかし、実施の形態３、４、５に係るシンボル発生確率の算出処理に重み付け平均が適用されてもよい。
また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、必ずしも画像がスライスに分割されている必要はなく、図１７Ａに示すように、画像がスライスに分割されていない場合にも、より適切な確率を用いることができる。
また、図１７Ｂに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、スライス内部のみのためのシンボル発生確率テーブルを使用してもよい。すなわち、符号化対象マクロブロックがスライス境界に隣接する場合であっても、符号化対象マクロブロックがピクチャの端にある場合と同様に、本実施の形態に係る画像符号化装置は、他のスライスの符号化に用いられるシンボル発生確率テーブルを使用しなくてもよい。
また、図１７Ｃに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、Ｈ．２６４規格などで使用されているラスター順の符号化順序でも、より適切な確率を用いることができる。
特に、図１７Ｃに示すように、画像がラスター順で符号化され、かつ、図１７Ａに示すように、画像の左端のマクロブロックＸの符号化に、空間的に近いマクロブロックＢで更新されたシンボル発生確率テーブルが用いられることにより、符号化効率が向上する。
また、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。マクロブロックのさらに細かいサブブロックについても、２ｘ２画素、または、４ｘ４画素などのどのような単位であっても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化が示されたが、復号についても、この動作を逆に行うことで実現することが可能であることはいうまでもない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘをシンボル発生確率の演算に用いた。しかし、ｐＳｔａｔｅＩｄｘは、実際のシンボル発生確率に線形に対応しているわけではない。そのため、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘを実際のシンボル発生確率に変換してから演算を行い、再度ｐＳｔａｔｅＩｄｘに変換してもよい。あるいは、画像符号化装置は、２つのｐＳｔａｔｅＩｄｘの値の組み合わせごとにシンボル発生確率を算出するテーブルを用いてシンボル発生確率を算出してもよい。
また、本実施の形態において、シンボル発生確率は、マクロブロックの先頭で算出されているが、８ｘ８ブロックなどさらに細かい単位で、それぞれ、シンボル発生確率が算出されてもよい。
（実施の形態８）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。実施の形態３に係る画像符号化装置は、シンボル発生確率テーブルを常に上と左のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを用いて算出している。この方法は、符号化効率の向上には有効である。一方で、実施の形態３に係る画像符号化装置は大量の上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを保持する必要がある。本実施の形態に係る画像符号化装置は、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを使用する場合を制限することで、保持するシンボル発生確率テーブルを削減することができる。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置の概要についての説明である。
本実施の形態に係る画像符号化装置の構成は、実施の形態３と同様であるので、説明を省略する。
次に、本実施の形態に係る画像符号化装置の動作を説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置の動作は、図１２に示された実施の形態３に係る画像符号化装置の動作と同様であるが、実施の形態３と比較して、シンボル発生確率算出（Ｓ１５０）およびシンボル発生確率出力（Ｓ１５５）の処理内容が異なる。
本実施の形態に係るシンボル発生確率算出（図１２のＳ１５０）の動作について、図２５を用いて説明する。まず、算術符号化部１は、マクロブロックの左上の画素の水平位置が６４Ｎ（Ｎは自然数）であるかを判定する（Ｓ２１０）。水平位置が６４Ｎである場合（Ｓ２１０でＹｅｓ）、次に、算術符号化部１は、上のマクロブロックは存在するかどうかを判定する（Ｓ２１１）。上のマクロブロックが存在する場合（Ｓ２１１でＹｅｓ）、次に、算術符号化部１は、左のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ２１２）。
左のマクロブロックが存在する場合（Ｓ２１２でＹｅｓ）、水平位置が６４Ｎであって、かつ、上と左のマクロブロックが存在する。この場合、シンボル発生確率算出部７は、上と左のマクロブロックから得られる２つのシンボル発生確率を式１にしたがって平均することにより、シンボル発生確率テーブルを算出する。そして、シンボル発生確率算出部７は、算出されたシンボル発生確率テーブルをシンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ２１３）。
次に、左のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ２１２でＮｏ）、水平位置が６４Ｎであって、かつ、上のマクロブロックのみが存在する。この場合、シンボル発生確率算出部７は、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルをそのままシンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ２１４）。
また、水平位置が６４Ｎではない場合（Ｓ２１０でＮｏ）、または、上のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ２１１でＮｏ）、算術符号化部１は、左のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ２１５）。左のマクロブロックが存在する場合（Ｓ２１５でＹｅｓ）、シンボル発生確率算出部７は、左のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルをそのままシンボル発生確率格納部４に書き込む（Ｓ２１６）。
左のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ２１５でＮｏ）、上も左もマクロブロックが存在しない。この場合、算術符号化部１は、シンボル発生確率テーブルの初期化を行う（Ｓ２１７）。初期化は、Ｈ．２６４規格に示される方法で構わない。シンボル発生確率格納部４がシンボル発生確率テーブルの初期化を行ってもよいし、シンボル発生確率算出部７が初期化したシンボル発生確率テーブルを生成して、シンボル発生確率格納部４に書き込むことにより、シンボル発生確率テーブルの初期化を行ってもよい。
本実施の形態に係るシンボル発生確率出力（図１２のＳ１５５）の動作を図２６に示すフローチャートにそって説明する。図２６に示すように、まず、算術符号化部１は、マクロブロックの左上の画素の水平位置が６４Ｎ（Ｎは自然数）であるかを判定する（Ｓ２２０）。水平位置が６４Ｎである場合（Ｓ２２０でＹｅｓ）、算術符号化部１は、右又は下のマクロブロックが存在するかどうかを判定する（Ｓ２２１）。右又は下のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ２２１でＮｏ）、算術符号化部１は、処理を終了する。
水平位置が６４Ｎでない場合（Ｓ２２０でＮｏ）、算術符号化部１は、右のマクロブロックが存在するかを判定する（Ｓ２２２）。右のマクロブロックが存在しない場合（Ｓ２２２でＮｏ）、算術符号化部１は、処理を終了する。
水平位置が６４Ｎであって、右又は下のマクロブロックが存在する場合（Ｓ２２１でＹｅｓ）、または、水平位置が６４Ｎではなく、右のマクロブロックが存在する場合（Ｓ２２２でＹｅｓ）、算術符号化部１は、マクロブロックの処理が終了しているかを判定する（Ｓ２２３）。マクロブロックの処理が終了していない場合（Ｓ２２３でＮｏ）、算術符号化部１は、処理を終了する。マクロブロックの処理が終了している場合（Ｓ２２３でＹｅｓ）、算術符号化部１は、シンボル発生確率テーブルを出力する（Ｓ２２４）。
これらの動作について図２７Ａを用いて、ピクチャ全体から見た動作を説明する。図２７Ａに示すように、ピクチャは４つのスライスに分割され、スライスはさらに１６ｘ１６画素からなるマクロブロックに分割されている。図２７Ａの斜線部のマクロブロックでは、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルを使用してシンボル発生確率テーブルが算出されるマクロブロックを示している。ピクチャの上端のマクロブロックでは、それより上のマクロブロックがないため、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルが使用できない。それ以外のマクロブロックについては、水平方向に４マクロブロック毎に１度、上のマクロブロックが使用される。
この時、図２７Ｂに示すように、算術符号化部１がスライス０を処理し、算術符号化部２がスライス１を処理する場合、算術符号化部１は、スライス０を処理後、スライス２の処理を開始する。マクロブロックの番号は、算術符号化部１および算術符号化部２が処理する順序を示している。この時、スライス２のマクロブロック４２を算術符号化部１が処理するためには、スライス１のマクロブロック５のシンボル発生確率テーブルが必要である。つまり、算術符号化部２は、スライス１を処理している間、スライス１のマクロブロック５を左端とする水平方向のシンボル発生確率テーブルを保持しておかなければならない。本実施の形態において、保持されるシンボル発生確率テーブルが、４マクロブロック毎に１度に削減されることにより、１／４に削減される。
また、算術符号化部１と算術符号化部２との間で、シンボル発生確率テーブルを交換しなければならない場合は、スライスをまたぐ場合だけである。そのため、図２８に示すように、スライスの境界においては、４マクロブロックに１回のみ、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルが使用され、スライスの内部においては、常に、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルが使用されてもよい。
以上が、本実施の形態に係る画像符号化装置の動作についての説明である。
このように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、上のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルの使用を水平方向に４マクロブロックに１度に制限する。これにより、本実施の形態に係る画像符号化装置は、空間的に近い位置のシンボル発生確率テーブルを使用して、符号化効率を高めると共に、保持するシンボル発生確率テーブルを削減することが可能となる。
なお、本実施の形態において、実施の形態７と同様に、重み付け平均が適用されてもよい。
また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、必ずしも画像がスライスに分割されている必要はなく、図１７Ａに示すように、画像がスライスに分割されていない場合にも、より適切な確率を用いることができる。
また、図１７Ｂに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、スライス内部のみのためのシンボル発生確率テーブルを使用してもよい。すなわち、符号化対象マクロブロックがスライス境界に隣接する場合であっても、符号化対象マクロブロックがピクチャの端にある場合と同様に、本実施の形態に係る画像符号化装置は、他のスライスの符号化に用いられるシンボル発生確率テーブルを使用しなくてもよい。
また、図１７Ｃに示すように、本実施の形態に係る画像符号化装置は、Ｈ．２６４規格などで使用されているラスター順の符号化順序でも、より適切な確率を用いることができる。
特に、図１７Ｃに示すように、画像がラスター順で符号化され、かつ、図１７Ａに示すように、画像の左端のマクロブロックＸの符号化に、空間的に近いマクロブロックＢで更新されたシンボル発生確率テーブルが用いられることにより、符号化効率が向上する。
また、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。マクロブロックのさらに細かいサブブロックについても、２ｘ２画素、または、４ｘ４画素などのどのような単位であっても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化が示されたが、復号についても、この動作を逆に行うことで実現することが可能であることはいうまでもない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘをシンボル発生確率の演算に用いた。しかし、ｐＳｔａｔｅＩｄｘは、実際のシンボル発生確率に線形に対応しているわけではない。そのため、画像符号化装置は、ｐＳｔａｔｅＩｄｘを実際のシンボル発生確率に変換してから演算を行い、再度ｐＳｔａｔｅＩｄｘに変換してもよい。あるいは、画像符号化装置は、２つのｐＳｔａｔｅＩｄｘの値の組み合わせごとにシンボル発生確率を算出するテーブルを用いてシンボル発生確率を算出してもよい。
また、本実施の形態において、シンボル発生確率は、マクロブロックの先頭で算出されているが、８ｘ８ブロックなどさらに細かい単位で、それぞれ、シンボル発生確率が算出されてもよい。
また、本実施の形態において、上側のマクロブロックのシンボル発生確率テーブルは、４マクロブロックに１回、用いられているが、２マクロブロック、または、８マクロブロックに１回など、どのようなマクロブロック毎に用いられてもよい。上側を用いるか否かは、符号化対象マクロブロックの空間的な位置に基づいて定められてもよいし、その他の条件で定められてもよい。
（実施の形態９）
本実施の形態に係る画像符号化装置の概要について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置は、実施の形態１で説明した算術符号化に画素符号化を組み合わせた画像符号化装置である。
以上が、本実施の形態の画像符号化装置の概要についての説明である。
次に、本実施の形態の画像符号化装置の構成を説明する。本実施の形態の画像符号化装置の構成を図２９に示す。本実施の形態の画像符号化装置は、フレームメモリ２３、画素符号化部２１、２２、算術符号化部１、２、周辺情報メモリ３４、ビットストリームバッファ２４、２５を備える。
フレームメモリ２３は、入力画像および局所復号画像を格納する。画素符号化部２１、２２は、フレームメモリの画像の一部を切り出し符号化する。算術符号化部１、２は、算術符号化処理を行う。周辺情報メモリ３４は、符号化に使用する周辺マクロブロックの情報を格納する。ビットストリームバッファ２４、２５は、算術符号化された符号化ビットストリームを格納する。
算術符号化部１および算術符号化部２の内部の構成は、図２に示された実施の形態１に係る構成と同様であるので、説明を省略する。
図３０は、本実施の形態の画素符号化部２１の構成図である。図２９と同じ構成要素については説明を省略する。画素符号化部２１は、動き検出部３５、動き補償部３６、面内予測部２６、差分計算部２８、周波数変換部２９、量子化部３０、逆量子化部３１、逆周波数変換部３２、再構成部３３およびデブロックフィルタ部２７を備える。動き検出部３５は、動き検出を行う。
動き補償部３６は、動き検出によって得られた動きベクトルを元に動き補償を行って予測画像を生成する。面内予測部２６は、面内予測を行い、予測画像を生成する。差分計算部２８は、入力画像と予測画像の差分を生成する。周波数変換部２９は、周波数変換を行う。量子化部３０は、生成符号量に応じて目標ビットレートに合うように量子化を行う。逆量子化部３１は、逆量子化を行う。逆周波数変換部３２は、逆周波数変換を行う。再構成部３３は、予測画像と逆周波数変換結果から再構成を行う。デブロックフィルタ部２７は、再構成した復号結果にデブロックフィルタ処理を行う。
なお、画素符号化部２２については、画素符号化部２１と同様であるので図３０では記載を省略している。
以上が、本実施の形態の画像符号化装置についての説明である。
次に、本実施の形態の画像符号化装置の動作について説明する。
図３１は、図２９の画素符号化部２１で行う画素符号化処理を示すフローチャートである。
まず、動き検出部３５は、以前に局所復号したピクチャと、符号化するマクロブロックの最も相関の高い部分を検出する。そして、動き補償部３６で予測画像を生成する（Ｓ６１１）。
次に、面内予測部２６は、面内予測処理のために、周辺情報メモリをチェックする（Ｓ００１）。周辺情報チェック（Ｓ００１）の処理は、周辺情報メモリ３４に面内予測処理に必要な情報が格納されているかを判別する処理である。面内予測部２６は、図３２に示す周辺のマクロブロックの画像を用いて面内予測画像を生成する（Ｓ６１２）。
次に、差分計算部２８は、動き検出によるインターＭＢと、面内予測によるイントラＭＢのどちらの符号量が小さくなるかを判定する。そして、差分計算部２８は、符号化モードを決定し、予測画像と符号化するマクロブロックの差分データを算出する（Ｓ６１３）。
インターＭＢの場合（Ｓ６１４でＹｅｓ）、差分計算部２８は、周辺情報をチェックする（Ｓ００１）。Ｓ００１の周辺情報チェックの処理は、周辺情報メモリ３４に差分動きベクトル計算に必要な情報が格納されているかを判別する処理である。
差分動きベクトルに必要なデータが周辺情報メモリ３４にあれば、差分計算部２８は、差分動きベクトルの計算を行う（Ｓ６１５）。差分動きベクトルの計算は、図３３に示されたｍｖｄを算出すればよい。
差分計算部２８は、差分動きベクトルの計算が終わると、決定した動きベクトルを周辺情報メモリ３４に書き込むために、周辺情報書き込みの処理を行う（Ｓ００２）。周辺情報書き込みの処理は、周辺情報メモリ３４に空き領域があれば、書き込みを行い、空き領域がなければ、空き領域ができるまでウェイトする処理である。
次に、周波数変換部２９は、差分計算部２８で算出した差分データの周波数変換を行う（Ｓ６１６）。
量子化部３０は、周波数変換したデータの量子化処理を行う（Ｓ６１７）。この時、量子化部３０は、算術符号化部１により算出された生成符号量から量子化パラメータを決定し、量子化処理を行う。
生成符号量が、あらかじめ決められた目標符号量に比べて大きくなることが予想される場合、量子化部３０は、量子化幅を大きくして、生成符号量を下げる。生成符号量が、目標符号量に比べて小さくなることが予想される場合、量子化部３０は、量子化幅を小さくして、生成符号量を大きくする。量子化部３０は、このようなフィードバック制御により目標符号量に近づくように制御される。
ここで、符号化ストリーム生成のための画素符号化部２１で行う画素符号化処理は、完了するが、参照画像を画像復号装置側と一致させるために、局所復号処理が必要である。次に、局所復号処理について説明する。
局所復号では、まず、逆量子化部３１が、逆量子化処理を行う（Ｓ６１８）。
次に、逆周波数変換部３２は、逆周波数変換を行う（Ｓ６１９）。
インターＭＢの場合、再構成部３３は、逆周波数変換されたデータと、動き補償部３６が生成した参照画像とから再構成処理を行う（Ｓ６２０）。イントラＭＢの場合、再構成部３３は、逆周波数変換されたデータと、面内予測部２６が生成した参照画像とから再構成処理を行う（Ｓ６２０）。
再構成部３３は、再構成処理が終わると、次のマクロブロックの面内予測処理を行うために、周辺情報の書き込み処理を行う（Ｓ００２）。周辺情報書き込みの処理は、周辺情報メモリ３４に空き領域があれば、書き込みを行い、空き領域がなければ、空き領域ができるまでウェイトする処理である。
次に、デブロックフィルタ部２７は、デブロックフィルタのための周辺情報のチェックを行う（Ｓ００１）。周辺情報チェック（Ｓ００１）の処理は、周辺情報メモリ３４にデブロックフィルタに必要な情報が格納されているかを判別する処理である。
処理に必要な周辺情報があれば、デブロックフィルタ部２７は、デブロックフィルタの処理を行い、結果をフレームメモリ２３に格納する（Ｓ６２１）。
デブロックフィルタ部２７は、デブロックフィルタの処理が終わると、周辺情報書き込みの処理を行う（Ｓ００２）。そして、画素符号化部２１は、画素符号化処理を完了する。周辺情報書き込みの処理は、周辺情報メモリ３４に空き領域があれば、書き込みを行い、空き領域がなければ、空き領域ができるまでウェイトする処理である。
画素符号化部２２の処理は画素符号化部２１と同様であるので省略する。
また、算術符号化部１、２の処理は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
以上が本実施の形態の画像符号化装置の動作についての説明である。
このように、本実施の形態の画像符号化装置は、算術符号化と画素符号化とを組み合わせることができる。
なお、本実施の形態において、算術符号化を実現するための形態は、上述に示された複数の実施の形態のいずれの形態でも構わない。
また、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
また、本実施の形態において、データを記憶するための記憶部は、メモリあるいはバッファとして示されているが、どのような構成のメモリであってもよいし、フリップフロップまたはハードディスクといった異なる方式の記憶手段であってもよい。
また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、ハードウェア回路として実現されても良いし、プロセッサ上のソフトウェアとして実現されても良い。また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、複数のプロセッサ上に実現されても構わないし、１つのプロセッサ上に実現されても構わない。
また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、２つのビットストリームバッファ２４、２５を備えている。別の処理部は、２つのビットストリームバッファ２４、２５から２つのビットストリームを読み出して、１つのビットストリームに変換しても良い。また、システムエンコーダが、２つのビットストリームバッファ２４、２５から１つのビットストリームになるようにデータを読み出しても構わない。
（実施の形態１０）
本実施の形態に係る画像復号装置の概要について説明する。本実施の形態に係る画像復号装置は、実施の形態９で説明した画像符号化装置に対応した画像復号装置である。
以上が、本実施の形態の画像復号装置の概要についての説明である。
次に、本実施の形態の画像復号装置の構成を説明する。
図３４は、本実施の形態の画像復号装置の構成図である。本実施の形態の画像復号装置は、ビットストリームバッファ４４、算術復号部４０、４１、画素復号部４２、４３、周辺情報メモリ４６およびフレームメモリ４５を備える。ビットストリームバッファ４４は、符号化ビットストリームを格納する。算術復号部４０、４１は、算術復号処理を行う。画素復号部４２、４３は、画素データを復号する。周辺情報メモリ４６は、符号化に使用する周辺マクロブロックの情報を格納する。フレームメモリ４５は、復号画像を格納する。
図３５は、図３４における算術復号部４０の内部構成図である。算術復号部４０は、シンボル発生確率格納部４７、コンテキスト制御部４８、２値算術復号器４９および逆２値化部５０を備える。シンボル発生確率格納部４７は、シンボルの発生確率を保持する。コンテキスト制御部４８は、シンボル発生確率格納部４７に格納されているどのシンボル発生確率を使用するかを決定し、シンボル発生確率格納部４７からシンボル発生確率を読み出す。２値算術復号器４９は、算術復号を行う。逆２値化部５０は、２値信号を多値信号に変換する。
算術復号部４１は算術復号部４０と同様であるので説明を省略する。
図３６は、本実施の形態の画素復号部４２の構成図である。図３４および図３５と同じ構成要素については説明を省略する。画素復号部４２は、逆量子化部５１、逆周波数変換部５２、再構成部５３、面内予測部５４、動きベクトル計算部５５、動き補償部５６およびデブロックフィルタ部５７を備える。
逆量子化部５１は、逆量子化処理を行う。逆周波数変換部５２は、逆周波数変換処理を行う。再構成部５３は、逆周波数変換処理されたデータと動き補償又は面内予測された予測データから画像を復元する。
面内予測部５４は、面内の上および左から予測データを生成する。動きベクトル計算部５５は、動きベクトルを計算する。動き補償部５６は、動きベクトルが指す位置の参照画像を取得し、フィルタ処理することによって予測データを生成する。デブロックフィルタ部５７は、再構成処理された画像データにブロックノイズを低減するフィルタ処理を行う。
なお、画素復号部４３の内部については、画素復号部４２と同様であるので図３６では記載を省略している。
以上が本実施の形態の画像復号装置の構成についての説明である。
次に、本実施の形態の画像復号装置の動作について説明する。
図３７は、図３４および図３５に示した算術復号部の動作を示すフローチャートである。図３７は、１マクロブロックの復号を示している。
図３７に示すように、本実施の形態の算術復号部４０は、まずシンボル発生確率格納部４７が保持するシンボル発生確率の初期化を行う（Ｓ７００）。発生確率の初期化は、図３に示せれた実施の形態１に係るシンボル発生確率初期化（Ｓ１００）と同様であるので、説明を省略する。
次に、コンテキスト制御部４８は、Ｈ．２６４規格に示される方法でコンテキスト制御を行う（Ｓ７０１）。ここでコンテキスト制御とは、復号中のマクロブロックの周辺の情報、および、復号するビット位置などによって、対応するシンボル発生確率をシンボル発生確率格納部４７から読み出し、２値算術復号器４９に入力する処理である。次に、２値算術復号器４９は、Ｈ．２６４規格に示される方法により算術復号を行う（Ｓ７０２）。
コンテキスト制御部４８は、算術復号の結果、更新されたシンボル発生確率をシンボル発生確率格納部４７に格納する（Ｓ７０３）。次に、逆２値化部５０は、Ｈ．２６４規格に示される方法で２値信号の多値化を行う（Ｓ７０４）。
さらに、算術復号部４０は、必要に応じて、シンボル発生確率格納部４７からシンボル発生確率を出力する（Ｓ７０５）。シンボル発生確率の出力は、図３に示された実施の形態１に係るシンボル発生確率出力（Ｓ１０５）と同様であるので説明を省略する。
次に、算術復号部４０は、マクロブロックの復号が全て終了したかを判定する（Ｓ７０６）。マクロブロックの復号が終了している場合（Ｓ７０６でＹｅｓ）、算術復号部４０は、処理を終了する。マクロブロックの復号が終了していない場合（Ｓ７０６でＮｏ）、算術復号部４０は、再度コンテキスト制御（Ｓ７０１）から処理を継続する。
次に、図３４および図３６に示された画素復号部４２の動作について、図３８および図３９に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、逆量子化部５１は、算術復号部４０から入力されたデータを逆量子化する（Ｓ７１０）。次に、逆周波数変換部５２は、逆量子化されたデータを逆周波数変換する（Ｓ７１１）。
次に、デコードするマクロブロックがインターＭＢである場合（Ｓ７１２でＹｅｓ）、動きベクトル計算部５５は、周辺情報メモリ４６に動きベクトル計算に必要な情報があるかどうかをチェックする（Ｓ００１）。動きベクトル計算に必要な情報がなければ、動きベクトル計算部５５は、周辺情報メモリ４６に必要な情報が書き込まれるまでウェイトする。
必要な情報があれば、動きベクトル計算部５５は、その情報を用いて動きベクトルの演算を行う（Ｓ７１３）。
動きベクトルの演算の概略を図３３に示す。動きベクトルｍｖは、周辺マクロブロックの動きベクトルｍｖＡ、ｍｖＢおよびｍｖＣの中間値から予測動きベクトル値ｍｖｐを算出し、ストリーム中の差分動きベクトル値ｍｖｄと加算することによって得られる。
動きベクトル計算が終わると、動きベクトル計算部５５は、周辺情報メモリ４６に空き領域があるかチェックする（Ｓ００２）。空き領域があれば、動きベクトル計算部５５は、周辺情報メモリ４６に算出した動きベクトルを書き込み、なければウェイトする。
動き補償部５６は、算出した動きベクトルを用いてフレームメモリ４５から参照画像を取得し、フィルタ処理などの動き補償演算を行う（Ｓ７１４）。
デコードするマクロブロックがイントラＭＢ（面内予測ＭＢ）である場合（Ｓ７１２でＮｏ）、面内予測部５４は、周辺情報メモリ４６に面内予測の計算に必要な情報があるかどうかをチェックする（Ｓ００１）。面内予測の計算に必要な情報がなければ、面内予測部５４は、周辺情報メモリ４６に必要な情報が書き込まれるまでウェイトする。
必要な情報があれば、面内予測部５４は、その情報を用いて面内予測の演算を行う（Ｓ７１５）。面内予測の演算には、周辺情報として、面内予測モードにもよるが、図３２に示すようにｎＡ、ｎＢ、ｎＣおよびｎＤの再構成処理後の画素データが必要になる。必要な情報が周辺情報メモリ４６にあれば、面内予測部５４は、面内予測の演算を行う（Ｓ７１５）。
動き補償（Ｓ７１４）又は面内予測（Ｓ７１５）の処理が終わると、再構成部５３は、それらによって生成された予測画像データと逆周波数変換した差分データを加算し（Ｓ７１６）、再構成画像を得る。
次に、再構成部５３は、周辺情報メモリ４６に空き領域があるかチェックする（Ｓ００２）。空き領域があれば、再構成部５３は、再構成処理（Ｓ７１６）で生成した再構成画像を周辺情報メモリ４６に書き込み、なければウェイトする。
次に、デブロックフィルタ部５７は、周辺情報メモリ４６にデブロックフィルタ処理に必要なデータがあるかどうかをチェックする（Ｓ００１）。デブロックフィルタ処理に必要なデータがなければ、デブロックフィルタ部５７は、周辺情報メモリ４６に必要なデータが書き込まれるまでウェイトする。
必要なデータがあれば、デブロックフィルタ部５７は、そのデータを用いて、デブロックフィルタ処理（Ｓ７１７）を行い、フレームメモリ４５に復号画像を書き込む。
デブロックフィルタ処理が終わると、デブロックフィルタ部５７は、周辺情報メモリ４６に空き領域があるかチェックする（Ｓ００２）。空き領域があれば、デブロックフィルタ部５７は、周辺情報メモリ４６に算出したデブロックフィルタ結果を書き込み、画素復号部４２は、処理を終了する。
画素復号部４３の動作は画素復号部４２の動作と同様であるので省略する。
以上が本実施の形態の画像復号装置の動作についての説明である。
このように、本実施の形態の画像復号装置は、算術符号化と画素符号化とを組み合わせることができる。
なお、本実施の形態に係る画像復号装置は、上述の複数の実施の形態に示されたいずれの算術符号化に対応してもよい。
また、本実施の形態において、Ｈ．２６４規格に示される算術符号化方法が適用されている。しかし、シンボル発生確率テーブル、あるいは、それに類する画像に応じて適応的に更新するデータを用いた符号化であれば、どのような方法が適用されてもよい。
また、本実施の形態において、画像符号化装置は、画像を１６ｘ１６画素からなるマクロブロック単位に処理している。しかし、画像符号化装置は、８ｘ８画素、３２ｘ３２画素、あるいは、６４ｘ１６画素などの単位で画像を処理しても構わない。
また、本実施の形態において、スライス内部をジグザグの順序で符号化するような例が示されている。しかし、符号化順は、Ｈ．２６４規格に示されるラスター順であってもよいし、どのような順序であっても構わない。
また、本実施の形態において、符号化は、Ｈ．２６４規格に基づいているが、同様の他の規格に基づいていてもよい。
また、本実施の形態において、データを記憶するための記憶部は、メモリあるいはバッファとして示されているが、どのような構成のメモリであってもよいし、フリップフロップまたはハードディスクといった異なる方式の記憶手段であってもよい。
また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、ハードウェア回路として実現されても良いし、プロセッサ上のソフトウェアとして実現されても良い。また、本実施の形態に係る画像符号化装置は、複数のプロセッサ上に実現されても構わないし、１つのプロセッサ上に実現されても構わない。
以上、本発明に係る画像符号化装置および画像復号装置について、複数の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。これらの実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、これらの実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。
例えば、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、本発明は、画像符号化装置または画像復号装置として実現できるだけでなく、画像符号化装置または画像復号装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現できる。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
また、上述の複数の実施の形態において、画像は、複数のスライスに分割されているが、より一般的な領域に分割されていてもよい。
また、上述の複数の実施の形態において、シンボル発生確率テーブルを用いる算術符号化が示されているが、本発明に係る画像符号化装置は、シンボル発生確率テーブル以外の確率情報を用いて、算術符号化以外の符号化方法により、画像を符号化してもよい。
（実施の形態１１）
図４０Ａは、本実施の形態に係る画像符号化装置の構成を示す構成図である。図４０Ａに示された画像符号化装置６０は、第１の符号化部６１、および、第２の符号化部６２を備える。第１の符号化部６１は、上述の複数の実施の形態に示された算術符号化部１に相当する。第２の符号化部６２は、上述の複数の実施の形態に示された算術符号化部２に相当する。そして、画像符号化装置６０は、複数のブロックをそれぞれ含む複数の領域を有する画像を符号化する。
図４０Ｂは、図４０Ａに示された画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。
まず、第１の符号化部６１は、複数の領域のうちの第１の領域に含まれるブロックを、データの生起確率を示す第１の確率情報を用いて、順次、符号化する（Ｓ８１１）。また、符号化の際、第１の符号化部６１は、符号化対象ブロックを符号化した後、次の符号化対象ブロックを符号化する前に、符号化対象ブロックのデータに依存させて第１の確率情報を更新する。
次に、第２の符号化部６２は、複数の領域のうち、第１の領域とは異なる第２の領域に含まれるブロックを、データの生起確率を示す第２の確率情報を用いて、順次、符号化する（Ｓ８１２）。また、符号化の際、第２の符号化部６２は、符号化対象ブロックを符号化した後、次の符号化対象ブロックを符号化する前に、符号化対象ブロックのデータに依存させて第２の確率情報を更新する。
さらに、第２の符号化部６２は、最初の符号化対象ブロックを符号化する前に、第１の符号化部６１で更新した第１の確率情報で第２の確率情報を更新する。
これにより、符号化に用いられる確率情報が、画像の領域の先頭で、画像の特性に応じて、更新される。したがって、符号化効率が向上する。
図４１Ａは、本実施の形態に係る画像復号装置の構成を示す構成図である。図４１Ａに示された画像復号装置７０は、第１の復号部７１、および、第２の復号部７２を備える。第１の復号部７１は、実施の形態１０に示された算術復号部４０に相当する。第２の復号部７２は、実施の形態１０に示された算術復号部４１に相当する。そして、画像復号装置７０は、複数のブロックをそれぞれ含む複数の領域を有する画像を復号する。
図４１Ｂは、図４１Ａに示された画像復号装置の動作を示すフローチャートである。
まず、第１の復号部７１は、複数の領域のうちの第１の領域に含まれるブロックを、データの生起確率を示す第１の確率情報を用いて、順次、復号する（Ｓ８２１）。また、復号の際、第１の復号部７１は、復号対象ブロックを復号した後、次の復号対象ブロックを復号する前に、復号対象ブロックのデータに依存させて第１の確率情報を更新する。
次に、第２の復号部７２は、複数の領域のうち、第１の領域とは異なる第２の領域に含まれるブロックを、データの生起確率を示す第２の確率情報を用いて、順次、復号する（Ｓ８２２）。また、復号の際、第２の復号部７２は、復号対象ブロックを復号した後、次の復号対象ブロックを復号する前に、復号対象ブロックのデータに依存させて第２の確率情報を更新する。
さらに、第２の復号部７２は、最初の復号対象ブロックを復号する前に、第１の復号部７１で更新した第１の確率情報で第２の確率情報を更新する。
これにより、本実施の形態に係る画像復号装置は、本実施の形態に係る画像符号化装置に対応して、画像を復号できる。
（実施の形態１２）
図４２Ａは、本実施の形態に係る画像符号化装置の構成を示す構成図である。図４２Ａに示された画像符号化装置６０は、符号化部６３を備える。符号化部６３は、上述の複数の実施の形態に示された算術符号化部１または算術符号化部２に相当する。そして、画像符号化装置６０は、複数のブロックを有する画像を符号化する。
図４２Ｂは、図４２Ａに示された画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。
符号化部６３は、複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、符号化する（Ｓ８３１）。また、符号化部６３は、符号化対象ブロックを符号化した後、次の符号化対象ブロックを符号化する前に、符号化対象ブロックのデータに依存させて確率情報を更新する。また、符号化部６３は、符号化対象ブロックの上側に隣接するブロックのデータに依存させて更新した確率情報を用いて、符号化対象ブロックを符号化する。
これにより、ブロックが、空間的に近い上側のブロックで更新された確率情報に依存して、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
図４３Ａは、本実施の形態に係る画像復号装置の構成を示す構成図である。図４３Ａに示された画像復号装置７０は、復号部７３を備える。復号部７３は、実施の形態１０に示された算術復号部４０または算術復号部４１に相当する。そして、画像復号装置７０は、複数のブロックを有する画像を復号する。
図４３Ｂは、図４３Ａに示された画像復号装置の動作を示すフローチャートである。
復号部７３は、複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、復号する（Ｓ８４１）。また、復号部７３は、復号対象ブロックを復号した後、次の復号対象ブロックを復号する前に、復号対象ブロックのデータに依存させて確率情報を更新する。また、復号部７３は、復号対象ブロックの上側に隣接するブロックのデータに依存させて更新した確率情報を用いて、復号対象ブロックを復号する。
これにより、本実施の形態に係る画像復号装置は、本実施の形態に係る画像符号化装置に対応して、画像を復号できる。
図４４Ａは、本実施の形態の変形例に係る画像符号化装置の構成を示す構成図である。図４４Ａに示された画像符号化装置６０は、算出部６４をさらに備える。算出部６４は、上述の複数の実施の形態に示されたシンボル発生確率算出部７に相当する。
図４４Ｂは、図４４Ａに示された画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。
算出部６４は、符号化対象ブロックの上側のブロックのデータに依存させて更新した確率情報と、符号化対象ブロックの真左のブロックのデータに依存させて更新した確率情報とから、符号化対象ブロックの符号化に用いられる確率情報を算出する（Ｓ８５１）。
符号化部６３は、算出部６４で算出された確率情報を用いて、符号化対象ブロックを符号化する（Ｓ８５２）。
これにより、ブロックが、複数の確率情報に基づいて、符号化される。したがって、符号化効率がより向上する。
図４５Ａは、本実施の形態の変形例に係る画像復号装置の構成を示す構成図である。図４５Ａに示された画像復号装置７０は、算出部７４をさらに備える。算出部７４は、上述の複数の実施の形態に示されたシンボル発生確率算出部７に相当する。
図４５Ｂは、図４５Ａに示された画像復号装置の動作を示すフローチャートである。
算出部７４は、復号対象ブロックの上側のブロックのデータに依存させて更新した確率情報と、復号対象ブロックの真左のブロックのデータに依存させて更新した確率情報とから、復号対象ブロックの復号に用いられる確率情報を算出する（Ｓ８６１）。
復号部７３は、算出部７４で算出された確率情報を用いて、復号対象ブロックを復号する（Ｓ８６２）。
これにより、本実施の形態の変形例に係る画像復号装置は、本実施の形態の変形例に係る画像符号化装置に対応して、画像を復号できる。
（実施の形態１３）
上記各実施の形態で示した画像符号化方法および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画像符号化方法および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。
図４６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〜ｅｘ１１０が設置されている。
このコンテンツ供給システムｅｘ１００では、電話網ｅｘ１０４、および、基地局ｅｘ１０６〜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などの各機器が相互に接続される。また、各機器が、インターネットサービスプロバイダｅｘ１０２を介して、インターネットｅｘ１０１に接続されている。
しかし、コンテンツ供給システムｅｘ１００は、図４６のような構成に限定されず、いずれかの要素を組み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〜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（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）方式、若しくは、ＨＳＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式の携帯電話、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、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処理して再生する。
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および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、これら符号化処理および復号処理は、一般的にコンピュータｅｘ１１１および各機器が有するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）ｅｘ５００において実行される。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、画像符号化用のソフトウェアまたは画像復号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処理または復号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像データを送信してもよい。このときの動画像データは、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、複数のサーバまたは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し、再生することができ、特別な権利および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４７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画像符号化装置または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では映像情報のビットストリームが電波を介して通信または衛星ｅｘ２０２に伝送される。このビットストリームは、上記各実施の形態で説明した画像符号化方法により符号化された符号化ビットストリームである。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。受信したビットストリームを、テレビ（受信機）ｅｘ３００またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ｅｘ２１７等の装置が復号して再生する。
また、記録媒体であるＣＤおよびＤＶＤ等の記録メディアｅｘ２１４に記録したビットストリームを読み取り、復号する再生装置ｅｘ２１２にも上記実施の形態で示した画像復号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ｅｘ２１３に表示される。
また、ＤＶＤ、ＢＤ等の記録メディアｅｘ２１５に記録した符号化ビットストリームを読み取り復号する、または、記録メディアｅｘ２１５に映像信号を符号化し書き込むリーダ／レコーダｅｘ２１８にも上記各実施の形態で示した画像復号装置または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、符号化ビットストリームが記録された記録メディアｅｘ２１５により他の装置および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内に画像復号装置を実装し、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、テレビ内に画像復号装置を組み込んでもよい。
図４８は、上記各実施の形態で説明した画像復号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等を介して映像情報のビットストリームを取得または出力するチューナｅｘ３０１と、受信した符号化データを復調する、または外部に送信する符号化データに変調する変調／復調部ｅｘ３０２と、復調した映像データ、音声データを分離する、または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を有する信号処理部ｅｘ３０６と、復号した音声信号を出力するスピーカｅｘ３０７、復号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データを復号し、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で復調した映像データ、音声データを多重／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方法を用いて復号する。復号した音声信号、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から符号化された符号化ビットストリームを読み出してもよい。
次に、テレビｅｘ３００が音声信号および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〜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および多重／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、放送および記録メディア等から音声データおよび映像データを取得する以外に、マイクおよびカメラの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符号化ビットストリームを読み出す、または、書き込む場合には、上記復号処理または符号化処理はテレビｅｘ３００とリーダ／レコーダｅｘ２１８と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と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４９に示す。情報再生／記録部ｅｘ４００は、以下に説明する要素ｅｘ４０１〜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。上記の読み出しおよび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および追加を行うと共に、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５０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、記録および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符号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するなど、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４８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および携帯電話ｅｘ１１４等でも考えられる。また、上記携帯電話ｅｘ１１４等の端末は、テレビｅｘ３００と同様に、符号化器および復号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。
このように、上記各実施の形態で示した画像符号化方法あるいは画像復号方法を上述したいずれの機器または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１４）
本実施の形態では、実施の形態１に示した画像符号化装置を、典型的には半導体集積回路であるＬＳＩとして実現する。実現した形態を図５１に示す。ビットストリームバッファ２４、２５およびフレームメモリ２３をＤＲＡＭ上に実現し、その他の回路やメモリをＬＳＩ上に構成している。
これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部またはすべてを含むように１チップ化されても良い。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良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および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良い。
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良い。バイオ技術の適応などが可能性として有り得る。
さらに加えて、本実施の形態の画像復号装置を集積化した半導体チップと、画像を描画するためのディスプレイとを組み合せて、様々な用途に応じた描画機器を構成することができる。携帯電話、テレビ、デジタルビデオレコーダー、デジタルビデオカメラおよびカーナビゲーション等における情報描画手段として、本発明を利用することが可能である。ディスプレイとしては、ブラウン管（ＣＲＴ）の他、液晶、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）および有機ＥＬなどのフラットディスプレイ、プロジェクターを代表とする投射型ディスプレイなどと組み合わせることが可能である。
また、本実施の形態におけるＬＳＩは、符号化ストリームを蓄積するビットストリームバッファ、および、画像を蓄積するフレームメモリ等を備えるＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と連携することにより、符号化処理または復号処理を行ってもよい。また、本実施の形態におけるＬＳＩは、ＤＲＡＭではなく、ｅＤＲＡＭ（ｅｍｂｅｄｅｄ ＤＲＡＭ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、または、ハードディスクなど他の記憶装置と連携してもかまわない。
（実施の形態１５）
上記各実施の形態で示した画像符号化装置、画像復号装置、画像符号化方法および画像復号方法は、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５２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ｅｘ５０２〜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、ＡＶ Ｉ／Ｏｅｘ５０９によりマイクｅｘ１１７およびカメラｅｘ１１３等からＡＶ信号の入力を受け付ける。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。蓄積したデータは、処理量および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に送られる。信号処理部ｅｘ５０７は、音声信号の符号化および／または映像信号の符号化を行う。ここで映像信号の符号化処理は、上記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／Ｏｅｘ５０４から外部に出力する。この出力されたビットストリームは、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。
また、例えば、復号処理を行う場合には、ＬＳＩｅｘ５００は、マイコン（マイクロコンピュータ）ｅｘ５０２の制御に基づいて、ストリームＩ／Ｏｅｘ５０４によって、基地局ｅｘ１０７から得られた符号化データ、または、記録メディアｅｘ２１５から読み出して得た符号化データを一旦メモリｅｘ５１１等に蓄積する。マイコンｅｘ５０２の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量および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において音声データの復号および／または映像データの復号が行われる。ここで映像信号の復号処理は上記各実施の形態で説明した復号処理である。さらに、場合により復号された音声信号と復号された映像信号を同期して再生できるようそれぞれの信号を一旦メモリｅｘ５１１等に蓄積するとよい。復号された出力信号はメモリｅｘ５１１等を適宜介しながら、ＡＶＩ／Ｏｅｘ５０９からモニタｅｘ２１９等に出力される。メモリｅｘ５１１にアクセスする際にはメモリコントローラｅｘ５０３を介する構成である。
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。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。
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）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および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。
本発明に係る画像符号化方法は、様々な用途に利用可能である。例えば、テレビ、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、デジタルビデオカメラ等の高解像度の情報表示機器、または、撮像機器に利用可能であり、利用価値が高い。
１、２、１００ 算術符号化部
３、１０１ ２値化部
４、４７、１０２ シンボル発生確率格納部
５、４８、１０３ コンテキスト制御部
６、１０４ ２値算術符号化器
７ シンボル発生確率算出部
２１、２２ 画素符号化部
２３、４５ フレームメモリ
２４、２５、４４ ビットストリームバッファ
２６、５４ 面内予測部
２７、５７ デブロックフィルタ部
２８ 差分計算部
２９ 周波数変換部
３０ 量子化部
３１、５１ 逆量子化部
３２、５２ 逆周波数変換部
３３、５３ 再構成部
３４、４６ 周辺情報メモリ
３５ 動き検出部
３６、５６ 動き補償部
４０、４１ 算術復号部
４２、４３ 画素復号部
４９ ２値算術復号器
５０ 逆２値化部
５５ 動きベクトル計算部
６０ 画像符号化装置
６１ 第１の符号化部
６２ 第２の符号化部
６３ 符号化部
６４、７４ 算出部
７０ 画像復号装置
７１ 第１の復号部
７２ 第２の復号部
７３ 復号部
ｅｘ１００ コンテンツ供給システム
ｅｘ１０１ インターネット
ｅｘ１０２ インターネットサービスプロバイダ
ｅｘ１０３ ストリーミングサーバ
ｅｘ１０４ 電話網
ｅｘ１０６、ｅｘ１０７、ｅｘ１０８、ｅｘ１０９、ｅｘ１１０ 基地局
ｅｘ１１１ コンピュータ
ｅｘ１１２ ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）
ｅｘ１１３、ｅｘ１１６ カメラ
ｅｘ１１４ 携帯電話
ｅｘ１１５ ゲーム機
ｅｘ１１７ マイク
ｅｘ２００ デジタル放送用システム
ｅｘ２０１ 放送局
ｅｘ２０２ 放送衛星（衛星）
ｅｘ２０３ ケーブル
ｅｘ２０４、ｅｘ２０５ アンテナ
ｅｘ２１０ 車
ｅｘ２１１ カーナビゲーション（カーナビ）
ｅｘ２１２ 再生装置
ｅｘ２１３、ｅｘ２１９ モニタ
ｅｘ２１４、ｅｘ２１５、ｅｘ２１６ 記録メディア
ｅｘ２１７ セットトップボックス（ＳＴＢ）
ｅｘ２１８ リーダ／レコーダ
ｅｘ２２０ リモートコントローラ
ｅｘ２３０ 情報トラック
ｅｘ２３１ 記録ブロック
ｅｘ２３２ 内周領域
ｅｘ２３３ データ記録領域
ｅｘ２３４ 外周領域
ｅｘ３００ テレビ（受信機）
ｅｘ３０１ チューナ
ｅｘ３０２ 変調／復調部
ｅｘ３０３ 多重／分離部
ｅｘ３０４ 音声信号処理部
ｅｘ３０５ 映像信号処理部
ｅｘ３０６、ｅｘ５０７ 信号処理部
ｅｘ３０７ スピーカ
ｅｘ３０８ 表示部
ｅｘ３０９ 出力部
ｅｘ３１０ 制御部
ｅｘ３１１、ｅｘ５０５ 電源回路部
ｅｘ３１２ 操作入力部
ｅｘ３１３ ブリッジ
ｅｘ３１４ スロット部
ｅｘ３１５ ドライバ
ｅｘ３１６ モデム
ｅｘ３１７ インタフェース部
ｅｘ３１８、ｅｘ３１９、ｅｘ３２０、ｅｘ３２１、ｅｘ４０４ バッファ
ｅｘ４００ 情報再生／記録部
ｅｘ４０１ 光ヘッド
ｅｘ４０２ 変調記録部
ｅｘ４０３ 再生復調部
ｅｘ４０５ ディスクモータ
ｅｘ４０６ サーボ制御部
ｅｘ４０７ システム制御部
ｅｘ５００ ＬＳＩ
ｅｘ５０２ マイコン（マイクロコンピュータ）
ｅｘ５０３ メモリコントローラ
ｅｘ５０４ ストリームＩ／Ｏ
ｅｘ５０９ ＡＶ Ｉ／Ｏ
ｅｘ５１０ バス
ｅｘ５１１ メモリ

Claims (4)

  1. 複数の領域を有する画像を符号化する画像符号化方法であって、
    前記領域は複数のブロックを有しており、
    前記画像符号化方法は、
    各領域に含まれる前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、符号化する符号化ステップを含み、
    前記符号化ステップでは、さらに、第１の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第１の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、
    前記符号化ステップでは、前記第１の領域の下側に位置する第２の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、前記画像の左端に位置する第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと上側に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて符号化し、前記第２の領域に含まれ、かつ、前記第３の符号化対象ブロックの符号化後に符号化する複数のブロックは、前記第１の領域に含まれ、かつ、前記第１の符号化対象ブロックの符号化後に符号化するブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いずに、符号化する、
    画像符号化方法。
  2. 前記第２の領域に含まれ、前記第３の符号化対象ブロックの符号化後に符号化する複数のブロックは、前記第２の領域内において隣接するブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて符号化する、請求項１に記載の画像符号化方法。
  3. 前記複数の領域は、前記画像を水平方向に分割する、請求項１、または、２に記載の画像符号化方法。
  4. 複数の領域を有する画像を符号化する画像符号化装置であって、
    前記領域は複数のブロックを有しており、
    前記画像符号化装置は、
    各領域に含まれる前記複数のブロックを、データの生起確率を示す確率情報を用いて、順次、符号化する符号化手段を含み、
    前記符号化手段では、さらに、第１の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、第１の符号化対象ブロックを符号化した後、前記第１の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、次の符号化対象ブロックである第２の符号化対象ブロックを符号化する前に、前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて前記確率情報を更新し、
    前記符号化手段では、前記第１の領域の下側に位置する第２の領域に含まれる、前記複数のブロックのうち、前記画像の左端に位置する第３の符号化対象ブロックを、前記第３の符号化対象ブロックと上側に隣接する前記第１の符号化対象ブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いて符号化し、前記第２の領域に含まれ、かつ、前記第３の符号化対象ブロックの符号化後に符号化する複数のブロックは、前記第１の領域に含まれ、かつ、前記第１の符号化対象ブロックの符号化後に符号化するブロックのデータに依存させて更新した前記確率情報を用いずに、符号化する、
    画像符号化装置。
JP2011538227A 2009-10-29 2010-10-13 画像符号化方法および画像符号化装置 Active JP5389187B2 (ja)

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