JP6103408B2 - 画像符号化装置および画像符号化方法 - Google Patents

Description

本発明は、動画像の画像復号方法および画像復号装置に関する。特に、予測画素の生成で用いるイントラ予測モード番号を含むモード情報の画像復号方法および画像復号装置に関する。

次世代画像符号化標準規格であるＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）規格では、符号化効率を向上させるために様々な検討がされている（
非特許文献１参照）。

符号化には、前のフレームの画素情報を参照して予測画像を生成するフレーム間予測により圧縮を行うフレーム間符号化や、同画面内の画素情報を参照して予測画像を生成するイントラ予測により圧縮を行うイントラ符号化がある。

イントラ符号化では、面内予測画素の生成のための方向等を区別するために、符号化を行う符号化対象ブロックの所定のサイズ（例えば、ｌｏｇ２ＴｒａｆｏＳｉｚｅの値やＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔの種別）に応じた数（ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＮｕｍ
）のモードが用意される。

例えば、サイズｌｏｇ２ＴｒａｆｏＳｉｚｅの値が３以上５以下の符号化対象ブロックには、３４個（ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＮｕｍの値が３４）のモードを用意することが検討されている（図１５）。

このモードはイントラ予測モード（ＩｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅ）と呼ばれる。イントラ予測モードの値（イントラ予測モード番号）は、予測の方向を代表する値である。イントラ予測モードとしては、例えば、３４個のモードや、１７個のモードがある。例えば、イントラ予測モード番号（あるいはラベル）「０」は、垂直（方向）を、イントラ予測モード番号「１」は水平（方向）を、イントラ予測モード番号「２」はＤＣモード予測と呼ばれる無方向を、イントラ予測モード番号が３以上の値（所定のサイズのブロックについて３以上３３以下の値）である場合については、各々対応付けられた所定の角度の方向を示す。

以下、明細書では、符号化対象ブロックに対応付けられるイントラ予測モード番号を「対象モード番号」と呼ぶ。この「対象モード番号」と区別する上で、「対象モード番号」を所定の符号化方式により符号化した符号列で示される値のことを「符号化モード番号」と呼ぶ。

復号対象ブロック（例として、輝度ブロック）の復号では、「複数のイントラ予測モードのうちいずれのイントラ予測モードを使うかを特定するための情報」であるモード情報を用いる。モード情報は、予測単位（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｕｎｉｔ、以下適宜「ＰＵ
」と称する）別に生成される。

現在、モード情報には以下の３つの情報が含まれることが検討されている。
（Ｉ１）「予測モード使用フラグ」（ｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇ）以前に復号された隣接するＰＵのイントラ予測モードの値を使用するか否かを決定するフラグ。
（Ｉ２）「予測モード候補番号」（ｍｐｍ＿ｉｄｘ）２以上のイントラ予測モードの候補
がある場合に、どのイントラ予測モードの候補を使用するかを示すインデクス。例えば、デフォルトでは、イントラ予測モードの候補の１つ目を示すインデクスを値「０」とする。
（Ｉ３）「符号化モード番号」（ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅ）以前に復号された隣接するＰＵのイントラ予測モード番号を使用しない場合において、「対象モード番号」に対応付けられた符号（値）である。復号過程においては、（１）まず、モード情報に含まれる符号列からこの「符号化モード番号」を所定の可変長復号方式等（算術復号化方法等）により抽出し、（２）次に、抽出された値を用いて「対象モード番号」（前述の０以上３３以下の３４個のモードの何れか等）を導出（あるいは導出するための情報を導出）する。

ＪｏｉｎｔＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｔｅａｍ ｏｎ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ （ＪＣＴ−ＶＣ） ｏｆ ＩＴＵ−Ｔ ＳＧ１６ ＷＰ３ ａｎｄ ＩＳＯ/ＩＥＣ ＪＴＣ１/ＳＣ２９/ＷＧ１１ ５ｔｈ Ｍｅｅｔｉｎｇ: Ｇｅｎｅｖａ, ＣＨ,−６−２３ Ｍａｒｃｈ, ２０１１ ＪＣＴＶＣ−Ｅ６０３ Ｔｉｔｌｅ:ＷＤ３: Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｒａｆｔ ３ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ ｖｅｒ.５ ｈｔｔｐ://ｐｈｅｎｉｘ.ｉｎｔ−ｅｖｒｙ.ｆｒ/ｊｃｔ/ｄｏｃ＿ｅｎｄ＿ｕｓｅｒ/ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ/５＿Ｇｅｎｅｖａ/ｗｇ１１/ＪＣＴＶＣ−Ｅ６０３−ｖ５.ｚｉｐ

しかしながら、従来のイントラ符号化では、モード情報の圧縮効率が十分でないという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、モード情報の圧縮効率の向上が可能な画像復号方法および画像復号装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、画像データをブロック毎に符号化することで符号化ストリームを生成する画像符号化装置であって、符号化対象ブロックに対応する復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードの候補であって、常に２以上の数のイントラ予測モードの候補を導出する導出部と、導出された前記イントラ予測モードの候補のうちの１つの候補を、前記復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードとして決定する決定部と、導出された前記イントラ予測モードの候補の中から、決定された前記１つの候補を特定するためのインデクスを前記符号化ストリームに付加する付加部とを備え、前記導出部は、前記符号化対象ブロックに隣接する各隣接ブロックの画面内予測で用いられたイントラ予測モードから、前記イントラ予測モードの第１候補を導出する第１導出部と、導出された前記第１候補の数が、前記２以上の数より小さいか否かを判定する判定部と、前記第１候補の数が前記２以上の数より小さいと判定された場合に、さらに、前記イントラ予測モードの第２候補を導出する第２導出部とを含む。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、画像データをブロック毎に符号化することで符号化ストリームを生成する画像符号化方法であって、符号化対象ブロックに対応する復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードの候補であって、常に２以上の数のイントラ予測モードの候補を導出する導出ステップと、導出された前記イントラ予測モードの候補のうちの１つの候補を、前記符号化対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードとして決定する決定ステップと、導出された前記イントラ予測モードの候補の中から、決定された前記１つの候補を特定するためのインデクスを前記符号化ストリームに付加する付加ステップとを含み、前記導出ステップは、前記符号化対象ブロックに隣接する各隣接ブロックの画面内予測で用いられたイントラ予測モードから、前記イントラ予測モードの第１候補を導出する第１導出ステップと、導出された前記第１候補の数が、前記２以上の数より小さいか否かを判定する判定ステップと、前記第１候補の数が前記２以上の数より小さいと判定された場合に、さらに、前記イントラ予測モードの第２候補を導出する第２導出ステップとを含む。

なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、またはコンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、および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。

本発明によれば、符号化効率を維持しつつ、処理量の削減を実現することができる。

図１は、実施の形態１に係る画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る画像符号化方法におけるモード情報の生成方法を示すフローチャートである。 図３は、図２のステップＳ２１５を詳細に説明するフローチャートである。 図４は、第１の実施形態における予測モード決定方法を示すフローチャートである。 図５は、ＣＡＢＡＣ方式による符号化モード番号の符号化方法（ステップＳ２１７）の一例を説明するフローチャートである。 図６Ａは、従来のシンタックス構成の一例を示す概念図である。 図６Ｂは、実施の形態１におけるシンタックス構成の一例を示す概念図である。 図７は、第１の実施形態における予測モード決定方法の変形例を示すフローチャートである。 図８は、符号化モード番号の他の符号化方法（ステップＳ２１７）の例を説明するフローチャートである。 図９Ａは、符号化モード番号の他の符号化方法（ステップＳ２１７）で用いる符号化テーブルの一例を示す表である。 図９Ｂは、符号化モード番号の他の符号化方法（ステップＳ２１７）で用いる符号化テーブルの一例を示す表である。 図１０は、第２の実施形態における復号化装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、第２の実施形態における復号化方法を示すフローチャートである。 図１２Ａは、ビット列がＣＡＢＡＣにより出力された物である場合の算術復号処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１２Ｂは、ビット列がＣＡＶＬＣにより出力された物である場合の算術復号処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、ステップＳ１１１７の第１の例を詳細に説明するフローチャートである。 図１４は、ステップＳ１１１５を詳細に説明するフローチャートである。 図１５は、復号予測モードの一例を示す概念図である。 図１６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１７は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図１８は、テレビ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２０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２１Ａは、携帯電話の一例を示す図である。 図２１Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図２２は、多重化データの構成を示す図である。 図２３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２４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２５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２６は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。 図２７は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図２８は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図２９は、映像データを識別するステップを示す図である。 図３０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３１は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図３２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３３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３４Ａ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３４Ｂ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。

上述した問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像復号方法は、符号化ストリームに含まれる画像データをブロック毎に復号する画像復号方法であって、復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードの候補であって、常に２以上の数のイントラ予測モードの候補を導出する導出ステップと、導出された前記イントラ予測モードの候補の中から１つの候補を特定するためのインデクスを前記符号化ストリームから取得する取得ステップと、取得された前記インデクスに基づいて、導出された前記イントラ予測モードの候補のうちの１つの候補を、前記復号対象ブロックの画面内予測で用いる前記イントラ予測モードとして決定する決定ステップと、を含む。

ここで、従来のモード情報の構成としては、以下の３つが考えられる。
（Ｍ１）イントラ予測モードの候補の何れか１つを使用し、かつ、イントラ予測モードの候補数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄの値）が複数である場合、モード情報に含まれる情報は、（Ｉ１）「予測モード使用フラグ」および（Ｉ２）「予測モード候補番号」となる。
（Ｍ２）イントラ予測モードの候補を使用し、かつ、イントラ予測モードの候補が１つの
場合、モード情報に含まれる情報は、（Ｉ１）「予測モード使用フラグ」のみとなる。これは、イントラ予測モードの候補が１つの場合、対象モード番号は一意に特定されるため、（Ｉ２）「予測モード候補番号」を含める必要がないためである。従来、モード情報の情報量の削減のため、イントラ予測モードの候補が１つの場合は、「予測モード候補番号」を含めない構成としている。
（Ｍ３）イントラ予測モードの候補を使用しない場合は、モード情報に含まれる情報は、（Ｉ１）「予測モード使用フラグ」および（Ｉ３）対象モード番号を符号化した「符号化モード番号」となる。なお、「符号化モード番号」の情報量は、（Ｉ２）「予測モード候補番号」等に比べて非常に多い。

上記構成の画像復号方法では、常に２以上の数の候補を導出するため、イントラ予測モードの候補を利用するＰＵの割合が高くなる。すなわち、情報量の比較的少ないモード情報（Ｍ２）の割合が増加し、情報量の多いモード情報（Ｍ３）の割合が減少するため、情報量を低減可能である。なお、従来のモード情報（Ｍ１）に相当する場合も、モード情報（Ｍ２）と同じ情報量が必要となるため、従来のモード情報（Ｍ１）に相当する場合については情報量が増大する。しかし、（Ｉ２）「予測モード候補番号」の情報量は、（Ｉ３）「符号化モード番号」の情報量と比較して非常に少ないため、フレーム全体あるいは符号化対象ブロック全体では、情報の増大量より削減量が上回ることとなり、モード情報の情報量の削減を図ることができる。

また、例えば、前記２以上の数は、固定された数としてもよい。

上記構成の画像復号方法によれば、導出するイントラ予測モードの候補の数を２以上の数に固定するため、イントラ予測モードの候補を使用する場合、イントラ予測モードの候補の数を判定する処理を行う必要がなくなる。

イントラ予測モードの候補の数を判定する処理は、例えば、図６Ａの条件式９０１「ｉｆ（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ＞１）」で示すイントラ予測モードの候補の数が１つであるか否かを判定する処理である。当該処理では、例えば、参照する複数のＰＵのイントラ予測モード番号を求め、複数のＰＵにおけるイントラ予測モード番号が一致するか否かを求める処理が必要となる。

ここで、参照する複数のＰＵのイントラ予測モード番号を導出する処理と、復号対象ブロックで用いるイントラ予測モードを求める処理は、高速化のために、並列演算される場合がある。従来は、（Ｉ１）「予測モード使用フラグ」がイントラ予測モードの候補を使用することを示す場合、符号化ストリームにインデクスが含まれるか否かを判定するために、参照する複数のＰＵのイントラ予測モード番号を導出する処理の結果を得る必要があることから、当該処理の結果がでるまで、復号対象ブロックで用いるイントラ予測モードを求める処理を進めることができず、高速化が十分ではない。

一方、上記構成の画像復号方法では、常に２以上の固定数の予測モードの候補を生成するため、イントラ予測モードの候補の数を判定する処理が必要なくなり、予測モード数（候補数）に依存せず、復号側でパラメタを復号することを可能とする。これにより、参照する複数のＰＵのイントラ予測モード番号を導出する処理の結果を待つことなく、復号対象ブロックで用いるイントラ予測モードを求める処理を進めることができる。これにより、上記画像復号方法を実行する装置の高速化を図ることができる。

また、例えば、前記導出ステップは、前記復号対象ブロックに隣接する各隣接ブロックの画面内予測で用いられたイントラ予測モードから、前記イントラ予測モードの第１候補を導出する第１導出ステップと、導出された前記第１候補の数が、前記２以上の数より小
さいか否かを判定する判定ステップと、前記第１候補の数が前記２以上の数より小さいと判定された場合に、さらに、前記イントラ予測モードの第２候補を導出する第２導出ステップとを含むように構成してもよい。

また、例えば、前記第１導出ステップでは、画面内予測で用いられたイントラ予測モードを取得する前記隣接ブロックの数は、前記２以上の数と同じ数としてもよい。

また、例えば、前記第２導出ステップでは、前記第１候補の数と前記第２候補の数の合計が、常に前記２以上の数になるように、前記第２候補を導出するように構成してもよい。

また、例えば、前記第２導出ステップでは、前記復号対象ブロックに隣接する各隣接ブロックの画面内予測で用いられたイントラ予測モードとは異なるイントラ予測モードを、前記第２候補として導出するように構成してもよい。

また、例えば、前記第２導出ステップでは、前記復号対象ブロックの画素値の平均値を用いて予測することを示すイントラ予測モードと、平面予測を示すイントラ予測モードと、縦方向予測を示すイントラ予測モードとのうちの少なくとも何れか１つを前記第２候補として導出するように構成してもよい。

また、例えば、前記符号化ストリームは、イントラ予測モードの候補を使用するか否かを示すフラグを含み、前記フラグがイントラ予測モードの候補を使用することを示す場合に、前記取得ステップでは、前記インデクスを取得し、前記決定ステップでは、前記１つの候補を前記復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードとして決定し、前記フラグがイントラ予測モードの候補を使用しないことを示す場合に、前記取得ステップでは、前記符号化ストリームから、前記復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードを示すモード番号を取得し、前記決定ステップでは、取得された前記モード番号に基づいて、前記復号対象ブロックの画面内予測で用いる前記イントラ予測モードを決定するように構成してもよい。

また、例えば、前記導出ステップは、前記復号対象ブロックに隣接する隣接ブロックがある場合は、前記隣接ブロックの画面内予測で用いられたイントラ予測モード以外のイントラ予測モードを、前記イントラ予測モードの候補として導出し、前記復号対象ブロックに隣接する隣接ブロックがない場合は、予め定められた条件に基づいて、前記イントラ予測モードの候補を導出するように構成してもよい。

また、例えば、前記導出ステップでは、さらに、前記イントラ予測モードの候補を用いて候補リストを作成し、前記インデクスは、前記候補リストに含まれる前記イントラ予測モードの候補を識別するための番号としてもよい。

上述した問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、画像データをブロック毎に符号化することで符号化ストリームを生成する画像符号化方法であって、符号化対象ブロックに対応する復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードの候補であって、常に２以上の数のイントラ予測モードの候補を導出する導出ステップと、導出された前記イントラ予測モードの候補のうちの１つの候補を、前記復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードとして決定する決定ステップと、導出された前記イントラ予測モードの候補の中から、決定された前記１つの候補を特定するためのインデクスを前記符号化ストリームに付加する付加ステップとを含む。

また、例えば、前記２以上の数は、固定された数としてもよい。

また、例えば、前記決定ステップでは、導出された前記イントラ予測モードの候補のうち、前記符号化対象ブロックの画面内予測で用いられたイントラ予測モードと一致する候補を、前記１つの候補として決定するように構成してもよい。

上述した問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化ストリームに含まれる画像データをブロック毎に復号する画像復号装置であって、復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードの候補であって、常に２以上の数のイントラ予測モードの候補を導出する導出部と、導出された前記イントラ予測モードの候補の中から１つの候補を特定するためのインデクスを前記符号化ストリームから取得する取得部と、取得された前記インデクスに基づいて、導出された前記イントラ予測モードの候補のうちの１つの候補を、前記復号対象ブロックの画面内予測で用いる前記イントラ予測モードとして決定する決定部と、を備える。

上述した問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、画像データをブロック毎に符号化することで符号化ストリームを生成する画像符号化装置であって、符号化対象ブロックに対応する復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードの候補であって、常に２以上の数のイントラ予測モードの候補を導出する導出部と、導出された前記イントラ予測モードの候補のうちの１つの候補を、前記復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードとして決定する決定部と、導出された前記イントラ予測モードの候補の中から、決定された前記１つの候補を特定するためのインデクスを前記符号化ストリームに付加する付加部とを備える。

上述した問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像符号化復号装置は、上記画像復号装置と、上記画像符号化装置とを備える。

また、上記の画像符号化装置および画像復号装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されていてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭおよびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含んで構成されるコンピュータシステムである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の望ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、処理、処理の順序などは、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、本発明の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、より望ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る画像符号化方法、および、当該画像符号化方法を実行する画像符号化装置について、図１〜図６Ｂを基に説明する。

画像符号化装置は、各ＰＵについて、イントラ予測で用いたイントラ予測モードを示すモード情報の生成を行う機能を備えている。なお、本実施の形態では、説明のため、イントラ予測モードの候補の数が、予め２に固定されている（常に２以上の固定数のイントラ予測モードの候補を導出する）場合を例に説明する。なお、３以上に固定されている場合や、２以上の数で可変に構成されている場合でも、同様の方法で実現可能である。

［１−１．画像符号化装置の構成］
本実施の形態に係る画像符号化装置の構成について、図１を基に説明する。図１は、画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。

画像符号化装置１００は、画像信号が入力されると、画像信号に対する符号化を行い、後述する可変長符号化部１２０から出力されるビットストリーム（ｂｉｔＳｔｒ）を、画像復号装置（図１では不図示）に出力する装置である。

画像符号化装置１００は、図１に示すように、画像信号が示す画像と予測画像との差分画像を出力する差分部１０１、差分画像に対してＤＣＴ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、離散コサイン変換）等を行う変換部１０２、ＤＣＴ変換された差分画像に対する量子化を行う量子化部１０３、逆量子化を行う逆量子化部１０４、逆ＤＣＴ変換等を行う逆変換部１０５、前回の予測画像と逆変換部１０５からの復元された差分画像を合成して前回の画像を出力する加算部１０６、フレーム間予測により予測画像を生成する画面間予測部１０７、イントラ予測により予測画像を生成する画面内予測部１０８、画面間予測部１０７からの予測画像と画面内予測部１０８からの予測画像とを選択的に出力する切替部１０９、画像符号化装置１００の各機能を制御する符号化制御部１１０、および、量子化部１０３からのデータを可変長符号化する可変長符号化部１２０等を含む。

符号化制御部１１０は、所定の評価基準により決定された、符号化対象ブロック（ＰＵ、あるいは、ＰＵに含まれるブロック等、以下同じ）に適用するべき「対象モード番号」と「可変長符号化方式」とを保持する。評価基準は、例えば、所定の予測精度を満たす条件で出力される符号列のビット数が削減させるように決定されている。

画面内予測部１０８は、符号化制御部１１０の指定する「対象モード番号」に従い、現在の符号化対象ブロックに対して、対象モード番号が示すイントラ予測モードの指定する方向に存在する予測画素を利用し、現在の符号化対象ブロックの画素値を予測する。また、「対象モード番号」を符号化して「符号化モード番号」を生成する。

可変長符号化部１２０は、画面内予測部１０８において生成された「符号化モード番号」を、符号化制御部１１０の指定する「可変長符号化方式」に従い、算術符号化等のエントロピー符号化を行いビットストリーム（ｂｉｔＳｔｒ）を出力する。

［１−２．画像符号化方法の処理手順］
本実施の形態に係る画像符号化方法の処理手順について、図２を基に説明する。図２は、図１の画像符号化装置で実行されるモード情報の生成方法を示すフローチャートである。

まず、符号化制御部１１０は、モード情報を生成する符号化対象ブロックについての「対象モード番号」を取得する（ステップＳ２０１）。

次に、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックについてのイントラ予測モードの候補を求めることにより、「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）を取得する（ステップＳ２０３）。本実施の形態では、イントラ予測モードの候補の数が２に固定されているため、予測モード配列の要素数は２となる。イントラ予測モードの候補の数が３以上に固定されている場合は、予測モード配列の要素数は、イントラ予測モードの候補の数とする。なお、イントラ予測モードの候補の数が可変に設定されている場合は、予測モード配列の要素数は、イントラ予測モードの候補の数の最大値とする。

この予測モード配列は、後述する「予測モード候補番号」を予測モード配列の要素のインデクス値（０始まり）とする配列である。このステップにおけるイントラ予測モードの候補の導出方法の詳細については、図４を用いて後述する。

次に、対象モード番号が、予測モード配列の何れかの要素の値と一致するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

＜対象モード番号が予測モード配列の何れかの要素の値と一致する場合＞
符号化制御部１１０は、ステップＳ２０５の判定の結果が、「対象モード番号が何れかの予測モード配列の要素の値と一致する」ことを示す場合（ステップＳ２０５の結果がＹＥＳ）、予測モード使用フラグの値を「１」と決定する（ステップＳ２０７）。

符号化制御部１１０は、ステップＳ２０３で取得したイントラ予測モードの候補のうち、いずれの予測モードを使用したかを特定するために、予測モード候補番号（予測モード配列のインデクス値）を指定された方式で可変長符号化する（ステップＳ２０９）。

＜対象モード番号が予測モード配列のいずれの要素の値とも一致しない場合＞
符号化制御部１１０は、ステップＳ２０５の判定の結果が「対象モード番号がいずれの予測モード配列の値と一致しない」ことを示す場合（ステップＳ２０５の結果がＮＯ）、「予測モード使用フラグ」を０と決定する（ステップＳ２１３）。

次に、符号化制御部１１０は、対象モード番号とイントラ予測モードの候補の数とに基づいて「符号化モード番号」（ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅの値）を生成する（ステップＳ２１５）。このステップは、対象モード番号を基にして、同じ対象モード番号であっても、イントラ予測モードの候補の数に応じて、異なる符号化モード番号を生成するステップである。このステップについては、図３を用いて後述する。

最後に、符号化制御部１１０は、符号化モード番号を指定された可変長符号化方法で符号化する（ステップＳ２１７）。このステップについては、図５（ＣＡＢＡＣ方式）、図８（ＣＡＶＬＣ方式）を用いて後述する。

［１−２−１．符号化モード番号の生成の一例］
ステップＳ２１５の符号化モード番号を生成するステップの一例について説明する。図３は、ステップＳ２１５の符号化モード番号を生成するステップの処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、符号化モード番号は、他の方法で生成しても良い。

まず、符号化制御部１１０は、イントラ予測モードの総数（イントラ予測モードの種類数、本実施の形態では３４）と、イントラ予測モードの候補の数とを取得する（ステップＳ３０１）。本実施の形態では、上述したように、イントラ予測モードの候補の数は、２の固定数である。

符号化制御部１１０は、ステップＳ３０２からステップＳ３０７で示されるループの処理を、イントラ予測モードの候補の数で指定される回数繰り返すものである。本実施の形態では、イントラ予測モードの候補の数が２であることから、インデクス（ｉ）の値が１と０となる２回、ステップＳ３０３（および、ステップＳ３０３の判定に応じて、ステップＳ３０５）を実行する。なお、予測モードの候補の数がＮである場合は、ステップＳ３０３（および、ステップＳ３０３の判定に応じてステップＳ３０５）をＮ回実行する。

ステップ３０２では、ｉを０に設定する。

ステップＳ３０３では、現時点の対象モード番号の値が、インデクス（ｉ）で指定される予測モード配列の要素の値より大きいか否かを判定する。判定の結果が、現時点の対象モード番号の値が予測モード配列の要素の値より大きいことを示す場合、現時点の対象モード番号の値を１デクリメントする（ステップＳ３０５）。

これを前述のイントラ予測モードの候補の数の値の回数繰り返し、最後にステップＳ３０５のデクリメント等の結果を反映した後の現在の対象モード番号を「符号化モード番号」と決定する（ステップＳ３０９）。

このステップＳ２１５の処理は、例えば、イントラ予測モードの総数０..３３の３４個の値を何れかを取りうる「対象モード番号」の値から「符号化モード番号」に対応付けて決定することと等価である。

表１は、「予測モードの候補の数」が２である（インデクス０と１とが存在する）場合における（ａ）対象モード番号と（ｂ）「符号化モード番号」との対応を示す表である。（ｃ）は、ｉ＝０のときのステップＳ３０５の処理（現在の対象モード番号からの変更値）を、（ｄ）は、ｉ＝１のときのステップＳ３０５の処理（現在の対象モード番号からの変更値）をそれぞれ示している。表１において、ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］は予測モード配列の第１番目の要素を、ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］は予測モード配列の第２番目の要素を、それぞれ示している。

表１より、符号化モード番号は、対象モード番号の値に応じて以下のように導出することができる。

（１）０≦対象モード番号＜予測モード配列の第１番目の要素の値（０≦対象モード番号＜ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）の場合、対象モード番号と符号化モード番号とは一致する。
（２）予測モード配列の第１番目の要素の値＜対象モード番号＜予測モード配列の第２番目の要素の値（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］＜対象モード番号＜ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）の場合、符号化モード番号は対象モード番号より１少ない数となる。
（３）予測モード配列の第２番目の要素の値＜対象モード番号（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］＜対象モード番号）の場合、符号化モード番号は対象モード番号から要素数の２少ない数となる。

つまり、予測モード配列にｋ個の要素が存在する場合（イントラ予測モードの候補の数がｋ個である場合）には、予測モード配列の値によりソートし、対象モード番号が、予測
モード配列の第何番目までの値より大きいかを比較することで、以下のように一般化することができる。

（ｋ）予測モード配列の第ｋ−１番目の要素の値＜対象モード番号＜第ｋ番目の要素の値（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［ｋ−１］＜対象モード番号＜ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［ｋ］）の場合、符号化モード番号は、対象モード番号よりｋ−１少ない数となる。

［１−２−２．予測モード配列の生成方法］
「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）を決定する方法について図４を用いて説明する。図４は、図２に示す予測モード配列取得ステップ（ステップＳ２０３）の詳細な処理手順を示すフローチャートである。ここでは、イントラ予測モードの候補の数が２に固定されている場合の、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）を決定する場合について説明する。

なお、本実施の形態では、「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）の要素として、既に符号化済みの隣接ブロックの対象モード番号を使用する。隣接ブロックの対象モード番号が一致する場合（一致する対象モード番号は１つのイントラ予測モードの候補とする）など、既に符号化済みの隣接ブロックの対象モード番号の数が、予測モード配列の要素数に満たない場合は、ＤＣ予測モードや、平面予測（イントラプラーナー）、縦方向予測（イントラアンギュラー）など、隣接ブロックの対象モード番号ではない他のイントラ予測モードから、イントラ予測モードの候補を決定する。

符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの左側に隣接する既に符号化済みの左側隣接ブロックの対象モード番号をｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔにセットする（ステップＳ４０１）。

より詳細には、ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔには、例えば、左側隣接ブロックがイントラ予測で符号化されている場合には、その符号化（復号化）に用いられる対象モード番号をセットし、イントラ予測では無い符号化方法で符号化されている場合（例えば、フレーム間符号化を用いて符号化されている場合）には、ＤＣ予測モード（図４ではＤＣ予測と表記）を示すイントラ予測モード番号（例えば「２」）をセットする。また、左側隣接ブロックが存在しないと判定される場合（例えば、スライス境界、画面端の場合等）、ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔにＮｏｔ Ａｖａｉｌａｂｌｅをセットする。

同様に、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの上側に隣接する既に符号化済みの上側隣接ブロックの対象モード番号をｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅにセットする（ステップＳ４０２）。ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅのセット方法としては、ブロック位置以外は、左側隣接ブロックに対する処理（ステップＳ４０１）と同じである。

符号化制御部１１０は、ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔおよびｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅをセットすると、左側隣接ブロックおよび上側隣接ブロックの対象モード番号が存在しない（ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔおよびｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅの両方がＮｏｔ Ａｖａｉｌａｂｌｅ）か否かを判断する（ステッ
プＳ４０３）。

ここで、ステップＳ４０３でＹＥＳの場合（左側隣接ブロックと上側隣接ブロックが共に存在しない場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）の第１番目の要素であるリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、イントラ予測モード番号“０”、第２番目の要素であるリスト１（ｃａ
ｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）に、ＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号（例えば“２”）をセットする（ステップＳ４０４）。

一方、ステップＳ４０３でＮＯの場合、符号化制御部１１０は、ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔおよびｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅの一方がない、または、ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔおよびｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅが一致するか否かを判定する（ステップＳ４０５）。

ステップＳ４０５でＮＯの場合（左側隣接ブロックおよび上側隣接ブロックの両方の対象モード番号が存在し、かつ、両方の対象モード番号が一致しない場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、左側隣接ブロックの対象モード番号および上側隣接ブロックの対象モード番号のうち、小さい方の対象モード番号をセットする。更に、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）に、左側隣接ブロックの対象モード番号および上側隣接ブロックの対象モード番号のうち、大きい方の対象モード番号をセットする（ステップＳ４０６）。

一方、ステップＳ４０５でＹＥＳの場合（左側隣接ブロックおよび上側隣接ブロックのどちらか一方の対象モード番号だけが存在する場合、もしくは、左側隣接ブロックの対象モード番号および上側隣接ブロックの対象モード番号が一致する場合）、符号化制御部１１０は、一致するもしくは存在する対象モード番号（以下、「隣接モード番号」と称する）が、ＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号（例えば“２”）であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。

ステップＳ４０７でＹＥＳの場合（隣接モード番号がＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号である場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、隣接モード番号（一致するもしくは存在する対象モード番号）およびＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号のうち、小さい方のイントラ予測モード番号をセットする。さらに、符号化制御部１１０は、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）に、隣接モード番号（一致するもしくは存在する対象モード番号）およびＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号のうち、大きい方のイントラ予測モード番号をセットする（ステップＳ４０８）。

一方、ステップＳ４０７でＮＯの場合（隣接モード番号がＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号（例えば“２”）ではない場合）、符号化制御部１１０は、隣接モード番号が“０”であるか否かを判定する（ステップＳ４０９）。

ステップＳ４０９でＮＯの場合（隣接モード番号が“０”でない場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、イントラ予測モード番号“０”をセットし、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）に、隣接モード番号をセットする（ステップＳ４１０）。

一方、ステップＳ４０９でＹＥＳの場合（隣接モード番号が“０”である場合）、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、隣接モード番号“０”をセットし、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）に、イントラ予測モード番号“１”をセットする（ステップＳ４１１）。

ステップＳ４０８〜ステップＳ４１１では、予測モード配列の各要素に、ＤＣ予測モードの番号およびイントラ予測モード番号“０”、“１”を優先的に配置することにより、前述の表１で示したように、符号化モード番号の大きさを小さくすることができるため、符号化効率を向上させることができる。

なお、ここでの優先例（ＤＣ予測モードの番号、イントラ予測モード番号“０”、“１”）は一例であり、小さい番号のイントラ予測モードを優先すれば、ＤＣ予測モードの優先度を下げても符号化効率を上げることができる。

［１−２−３．符号化モード番号の符号化］
ステップＳ２１７の符号化モード番号を符号化するステップの一例について、図５を基に説明する。ここでの符号化は、指定された可変長符号化であり、以下では、ＣＡＢＡＣ方式の場合を例に説明する。図５は、ＣＡＢＡＣ方式での符号化方法を示すフローチャートである。

符号化制御部１１０は、例えば、図３に示す方法により、符号化モード番号を取得し（ステップＳ７０１、ステップＳ２１５）、取得した符号化モード番号に対し、イントラ予測モードの総数（最大モード数）に対応する二値化方法で二値化処理を行う（ステップＳ７０２）。これは、例えばイントラ予測モードの符号化単位に応じて、最大モード数が変わる場合（例えば、符号化単位が４ｘ４サイズの場合は１７モード、８ｘ８以上のサイズの場合には３４モード等）、その長さに対応する二値化処理を行うことを意味している。

符号化制御部１１０は、符号化モード番号を二値化した信号に対して、二値算術符号化処理を行う（ステップＳ７０３）。これにより、符号化モード番号をストリームに記録することができる。

具体的なデータ構造を示すシンタックスの例を図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、非特許文献１より抜粋した対象モード番号を記録したデータ構造を示すシンタックス構成の一例を示す概念図である。また、図６Ｂは、本実施の形態のシンタックス構成の一例を示す概念図である。

ここで、特に説明しない部分については、非特許文献１に記載の通りに動作するものとする。従来のシンタックス構成では、まず予測モード使用フラグ（ｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇ）を符号化する。

予測モード使用フラグが１である場合、イントラ予測モードの候補の数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ）が１より大きいかを判定し（９０１）、イントラ予測モードの候補の数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ）が１より大きい（２以上である）場合は、予測モード候補番号（ｍｐｍ＿ｉｄｘ）の符号化を行う。

一方、予測モード使用フラグが０である場合、符号化モード番号（ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅ）を符号化する。

本発明の構成では、イントラ予測モードの候補の数を少なくとも２以上に固定するため、図６Ａの条件式９０１「ｉｆ（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ＞１）」が不要となり、図６Ｂに示すシンタックス構造のビットストリームを生成する。すなわち、予測モード使用フラグが１である場合には、必ず、予測モード候補番号（ｍｐｍ＿ｉｄｘ）の符号化を行う。これにより、条件分岐が少なくなり、復号時の処理量を削減可能なビットストリームの生成を可能とする。なお、従来は、図示しないが、図２のステップＳ２０７の後に、左側隣接ブロックの対象モード番号および上側隣接ブロックの対象モード番号が一致するか否かを判定する処理が行われ、一致する場合に、ステップＳ２０９が実行される。

（実施の形態１の変形例）
（変形例１：予測モード決定方法の変形例）
なお、図４で説明した、予測モード配列の決定方法は、次のように変形してもよい。

この変形例では、隣接ブロックで使用された対象モード番号とは別に、符号化対象ブロックに対して最も発生する確率の高いイントラ予測モード番号を選出して最頻度モード番号とし、この再頻度モード番号を、図４で挙げた“ＤＣ予測モード２”、“モード番号０”、“モード番号１”の何れかと入れ替える。

最頻度モード番号の選出方法としては、例えば、図５のステップＳ７０３の算術符号に用いられるコンテキストの状態から、最も符号長の短くなるイントラ予測モード番号を選出してもよい。また、例えば、後述する図８のステップＳ５０２、ステップＳ５０３で用いる可変長テーブルにより最短ビット長に割り当てられるイントラ予測モード番号を最頻度モード番号としてもよいし、全く別の最頻度モード選出ステップ（例えば、統計的に隣接モード番号と累積的な対象モード番号の経過より導出する方法）により選出してもよい。このようにすることにより、前者２つのステップでは、既にあるステップの共用化により、処理量の増加を抑制しつつ、符号化効率を向上することができ、最後のステップでは、処理量は若干増加するものの、大幅な符号化効率の向上が期待できる。

この最頻度モード番号を用いて予測モード配列を決定する方法について、図７を用いて説明する。図７は、予測モード配列の決定ステップ（ステップＳ２０３）の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図７のフローチャートに示す処理手順は、図４のフローチャートに示す処理手順の変形例であり、ステップＳ４０４（ステップＳ８０４）、ステップＳ４０９（ステップＳ８０９）、ステップＳ４１０（ステップＳ８１０）、ステップＳ４１１（ステップＳ８１１）以外のステップ（ステップＳ４０１〜ステップＳ４０３、ステップＳ４０５〜ステップＳ４０８）は同じである。そのため、重複するステップについては、適宜説明を省略する。

ここでは、イントラ予測モードの候補の数が２に固定されている場合の、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）を決定する場合について説明する。

符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの左側に隣接する既に符号化済みの左側隣接ブロックの対象モード番号をｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔにセットし（ステップＳ４０１）、上側に隣接する上側隣接ブロックの対象モード番号をｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅにセットする（ステップＳ４０２）。

符号化制御部１１０は、ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔおよびｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅをセットすると、左側隣接ブロックおよび上側隣接ブロックの対象モード番号が存在しない（ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔおよびｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅの両方がＮｏｔ Ａｖａｉｌａｂｌｅ）か否かを判定する（ステッ
プＳ４０３）。

ステップＳ４０３でＹＥＳの場合（左側隣接ブロックと上側隣接ブロックが共に存在しない場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、最頻度モード番号およびＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号（例えば“２”）のうち、小さい方のイントラ予測モード番号をセットする。さらに、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉ
ｓｔ［１］）に、最頻度モード番号およびＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号（例えば“２”）のうち、大きい方のイントラ予測モード番号をセットする（ステップＳ８０４）。

一方、ステップＳ４０３でＮＯの場合、符号化制御部１１０は、ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔおよびｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅの一方がない、または、ｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＬｅｆｔおよびｉｎｔｒａＰｒｅｄＭｏｄｅＡｂｏｖｅが一致するか否かを判定する（ステップＳ４０５）。

ステップＳ４０５でＮＯの場合（左側隣接ブロックおよび上側隣接ブロックの両方の対象モード番号が存在し、かつ、両方の対象モード番号が一致しない場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、左側隣接ブロックの対象モード番号および上側隣接ブロックの対象モード番号のうち、小さい方の対象モード番号をセットし、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）に、左側隣接ブロックの対象モード番号および上側隣接ブロックの対象モード番号のうち、大きい方の対象モード番号をセットする（ステップＳ４０６）。

一方、ステップＳ４０５でＹＥＳの場合（左側隣接ブロックおよび上側隣接ブロックのどちらか一方の対象モード番号だけが存在する場合、もしくは、左側隣接ブロックおよび上側隣接ブロックの対象モード番号が一致する場合）、符号化制御部１１０は、一致するもしくは存在する対象モード番号（隣接モード番号）がＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号（例えば“２”）であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。

ステップＳ４０７でＹＥＳの場合（隣接モード番号がＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号である場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、隣接モード番号（一致するもしくは存在する対象モード番号）およびＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号のうち、小さい方のイントラ予測モード番号をセットする。さらに、符号化制御部１１０は、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）に、隣接モード番号（一致するもしくは存在する対象モード番号）およびＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号のうち、大きい方のイントラ予測モード番号をセットする（ステップＳ４０８）。

一方、ステップＳ４０７でＮＯの場合（隣接モード番号がＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号（例えば“２”）ではない場合）、符号化制御部１１０は、隣接モード番号が最頻度モード番号であるか否かを判定する（ステップＳ８０９）。

ステップＳ８０９でＮＯの場合（隣接モード番号が最頻度モード番号ではない場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、最頻度モード番号および隣接モード番号のうち、小さい方のイントラ予測モード番号をセットし、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）に、最頻度モード番号および隣接モード番号のうち、大きい方のイントラ予測モード番号をセットする（ステップＳ８１０）。

一方、ステップＳ８０９でＹＥＳの場合（隣接モード番号が最頻度モード番号である場合）、符号化制御部１１０は、符号化対象ブロックの「予測モード配列」（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）のリスト０（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［０］）に、隣接モード番号（＝最頻度モード番号）およびＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号のうち、小さい方のイントラ予測モード番号をセットし、リスト１（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［１］）
に、隣接モード番号（＝最頻度モード番号）およびＤＣ予測モードを示すイントラ予測モード番号のうち、大きい方の番号をセットする（ステップＳ８１１）。

ステップＳ８０９〜ステップＳ８１１では、上述したように、予測モード配列の各要素に、最頻度モード番号とＤＣ予測モードとを優先的に配置することにより、イントラ予測モードへの適合率を上げることができる。また、前述の表１で示したように、符号化モード番号の大きさを小さくすることができるため、符号化効率を向上させることができる。

なお、ここでの優先順の例（ＤＣ予測モード番号、最頻度モード番号、および、イントラ予測モード番号“０”の優先順）は一例であり、統計的な情報に基づき、優先順番を切り替えてもよい。また、イントラ予測モード番号“０”は、例えば、平面予測（イントラプラーナー）や縦方向予測（イントラアンギュラー）などである。

（変形例２：符号化モード番号の符号化の変形例）
なお、符号化モード番号の符号化は、上述したＣＡＢＡＣ方式に限られず、ＣＡＶＬＣ方式を用いても良い。以下、ＣＡＶＬＣ方式での符号化方法について、図８、図９Ａおよび図９Ｂを用いて説明する。図８は、ＣＡＶＬＣ方式での符号化方法を示すフローチャートである。図９Ａは、最大モード数（イントラ予測モードの総数）が１７の場合の符号化テーブルを示す表であり、図９Ｂは、最大モード数が３４の場合の符号化テーブルの一例を示す表である。

符号化制御部１１０は、例えば、図３に示す方法により、符号化モード番号を取得し（ステップＳ５０１）、最大モード数に対応する可変長テーブル（不図示）を選択する（ステップＳ５０２）。これは、例えば、符号化単位のサイズ別に、最大モード数が変わる場合（例えば、符号化単位が４ｘ４サイズの場合は１７モード、８ｘ８以上のサイズの場合には３４モード等）、符号化単位のサイズに対応する可変長テーブルを選択することを意味している。

なお、本実施の形態によれば、符号化単位に対して１種類の可変長テーブルを利用すればよいため、符号化装置に必要なメモリ数を削減することができる。

符号化制御部１１０は、選択した可変長テーブルを用いて、符号化モード番号から、符号化インデクス番号を導出する（ステップＳ５０３）。なお、この可変長テーブルは、符号化モード番号の頻度が高いほど、符号化インデクスが小さくなるようにブロック単位または、大ブロック単位、スライス単位で更新される。このため、符号化インデクス番号が小さいほど、短い符号長となるように、後述する可変長符号化処理が行われる。

最後に、導出した符号化インデクス番号に対して、予め決められた符号化テーブルを用いて符号化する（ステップＳ５０４）。

ここで、ＣＡＶＬＣ方式では、図２の説明のように、予測モード使用フラグ（ステップＳ２０７）の設定と、符号化モード番号の符号化（ステップＳ２０９）とを別にするのではなく、予測モード使用フラグを含めて符号化モード番号を符号化する場合を例に説明する。

図９Ａおよび図９Ｂにおいて、ＭＰＭ１は、予測モード使用フラグ＝１で、予測モード候補番号０の場合を示し、その場合の符号は“１０”である。ＭＰＭ２は、予測モード使用フラグ＝１で、予測モード候補番号０の場合を示し、その場合の符号は“１１”である。以降の左側の番号０〜１４（イントラ予測モードの候補の数＝２の場合の例のため、１７モードから２モードを除いた１５モードに対応）、もしくは、０〜３１（イントラ予測
モードの候補の数＝２の場合の例のため、３４モードから２モードを除いた３２モードに対応）が、（ステップＳ５０３）で導出された符号化モード番号を示し、右側の符号がビットストリームに書き出される符号列を示す。

この方法では、モード情報を全て同じ仕組みで符号化することができ、必要とするメモリ数を削減することができる。

なお、図２で示したフローと同様に、予測モード使用フラグと符号化モード番号とを別々に符号化してもよい。その場合には、ＭＰＭ１にあたる符号を１とし、予測モード使用フラグ＝１として扱い、予測モ−ド番号は１ビットのインデクスを符号化すればよい。

なお、ＣＡＶＣＬ方式の符号化の場合には、予測モード使用フラグ（ｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇ）と、予測モード候補番号（ｍｐｍ＿ｉｄｘ）と、符号化モード番号（ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅ）で共有化したｖｌｃテーブルを参照してもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る画像復号方法、および、当該画像復号方法を実行する画像復号装置について、図１０〜図１５を基に説明する。

本実施の形態の画像復号方法は、算術復号時に、復号対象ブロックのビットストリームに対して算術復号処理した結果のみを用いて復号化を実施する。なお、算術復号処理では、１ビットから数ビットの情報量を復元することがあるため、バッファ量の確保やリアルタイム処理が困難とされるが、本実施の形態の画像復号方法では、他の復号対象ブロックの情報を利用しないため、演算処理に必要な内部メモリ量を削減し、処理時間を短縮することができる。

［２−１．画像複合装置の構成］
本実施の形態に係る画像復号装置の構成について、図１０を基に説明する。図１０は、画像復号装置２００の構成を示すブロック図である。

画像復号装置２００は、ビットストリーム（ｂｉｔＳｔｒ）が入力されると、画像信号を出力する装置である。本発明においては、特に、入力されるビットストリームとして、実施の形態１の画像符号化方法により生成されたビットストリーム（ｂｉｔＳｔｒ）を例に説明する。図９Ａまたは図９Ｂに示す符号列が書き込まれたビットストリームを、データ構造の意味では図９Ａまたは図９Ｂの左から右に沿ったＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ Ｕｎｉ
ｔ Ｓｙｎｔａｘの定義に従いつつ、右の可変長復号処理（ステップＳ１１１７）、「符
号化モード番号」（ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅ） の取得（ス
テップＳ１１１５）を実行し「対象モード番号」を再生する。

画像復号装置２００は、可変長復号化部２２０、逆量子化部２０１、逆変換部２０２、前回の予測画像と差分画像とを合成する加算部２０３、フレーム間予測により予測画像を生成する画面間予測部２０４、イントラ予測により予測画像を生成する画面内予測部２０５、画面間予測部２０４からの予測画像と画面内予測部２０５からの予測画像とを選択的に出力する切替部２０６、制御部２１０等を含む。

可変長復号化部２２０は、可変長符号化部１２０と逆の動作を行う。すなわち、ビットストリームが入力されると、イントラ予測モードの候補の数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ）に応じて、ビットストリームから「符号化モード番号」等を取得する。さらに、「符号化モード番号」から「対象モード番号」を得る処理を行う。

画面内予測部２０５は、図１の画面内予測部１０８と動作はほぼ同じである。得られた「対象モード番号」に従い、現在の復号対象ブロックに対して、対象モード番号に対応するイントラ予測モードの指定する方向に存在する予測画素を利用し、現在の復号対象ブロックの画素値を予測する。

制御部２１０は、可変長復号化部２２０に、対象モード番号を取得する上で必要な情報を与える。本発明の復号化方法における、必要な情報とは「実施例１の符号化により出力されたビットストリームから「対象モード番号」を再生するための情報」であればよい。たとえば、可変長復号化部２２０が保持していない場合には、復号対象ブロックについての予測モード配列（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）（あるいは、このリストの初期値）を与える。また、この現在の復号対象ブロックに対応付けられた所定の単位毎に、エントロピー復号化モード（ＣＡＶＬＣ方式で出力されたビット列か、ＣＡＢＡＣを用いて出力されたビット列等）を与える。

［２−２．画像復号方法の処理手順］
本実施の形態に係る画像復号方法の処理手順について、図１１を基に説明する。図１１は、図１０の画像復号装置で実行される「対象モード番号」（図１５に示す３４個のイントラ予測モード）の復号方法を示すフローチャートである。なお、本実施の形態では、各ステップは、可変長復号化部２２０で実行される場合を例に説明するが、制御部２１０で実行するなどしてもよい。

まず、実施の形態１の符号化方法で符号化して得られたビットストリーム（ｂｉｔＳｔｒ）から、復号対象ブロックのモード情報に対応部分を抽出する。対応部分とは、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明したシンタクス（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｓｙｎｔａｘ）に従って構造化された、（１）「予測モード使用フラグ」（ｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇ）、（２）「予測モード候補番号」（ｍｐｍ＿ｉｄｘ）または（３）「符号化モード番号」（ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅ）をエントロピー符号化して得られたビット列である。

可変長復号化部２２０は、ビット列を取得すると、図６Ａおよび図６Ｂに説明したシンタクスに従い復号して、「対象モード番号」を取得する（ステップＳ１１０３〜ステップＳ１１１５）。

可変長復号化部２２０は、まず、「予測モード使用フラグ」（ｐｒｅｖ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇ）の値を所定のエントロピー復号化方法により復元する（ステップＳ１１０３）。以下、特に説明がない場合、以下の説明および図中の語、並びに値の意味は、実施の形態１の符号化方法、並びに、図６Ａおよび図６Ｂのシンタクスについての説明で説明した意味と同じである。

可変長復号化部２２０は、復号した予測モード使用フラグが１であるか否かを判定する（ステップＳ１１０５）。

ステップＳ１１０５でＹＥＳの場合（「予測モード使用フラグ」の値が１の場合）は、可変長復号化部２２０は、「予測モード候補番号」（ｍｐｍ＿ｉｄｘ）を復号する（ステップＳ１１０９）。

詳細には、可変長復号化部２２０は、予測モード配列（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）を生成し、予測モード配列（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）の要素番号（ｍｐｍ＿ｉｄｘ）の要素の値（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ ［ｍｐｍ＿ｉｄｘ］）を、「対象モード番号」と
して決定する（ステップＳ１１１１）。なお、ここでの予測モード配列の生成方法は、実施の形態１の図４もしくは図７で説明した方法を用いることができる。予測モード配列の生成方法は、符号化装置と復号装置で同じものを用いることとする。

ステップＳ１１０５でＮＯの場合（「予測モード使用フラグ」の値が１ではない場合）、可変長復号化部２２０は、符号化モード番号をエントロピー復号する。詳細には、まず、イントラ予測モードの総数（最大モード数）に応じて、符号化モード番号をビット列から取得する（ステップＳ１１１７）。この取得処理は、図２のステップＳ２１７と逆の処理である。対応するビット列が、エントロピー符号化方式として（１）ＣＡＢＡＣにより出力されたものであるか（図５）、（２）ＣＡＶＬＣにより出力されたものであるか（図８）に応じて異なる処理を行う。エントロピー符号化方式の判定は、例えば、復号対象ブロックに対応付けられる予測単位（ＰＵ）に対応する所定単位のエントロピー符号化モードフラグの示す値）によって区別する。なお、このフラグはさらに上位のシーケンス単位で指定されてもよい。

まず、ビット列が（１）ＣＡＢＡＣにより出力されたものである場合について、図１２Ａを基に説明する。図１２Ａは、図１１のステップＳ１１１７に対応する算術復号時の処理の流れを示すフローチャートである。

可変長復号化部２２０は、まず、取得したビットストリームを算術復号処理する（ステップＳ１４０１、ステップＳ７０３の逆）。可変長復号化部２２０は、算術復号処理により取得した二値情報に対して多値化処理を行い、符号化モード番号を復元する（ステップＳ１４０２）。

次に、ビット列が（２）ＣＡＶＬＣにより出力されたものであることを示す場合について図１３を用いて説明する。図１３は、ビット列が（２）ＣＡＶＬＣにより出力されたものであることを示す場合におけるステップＳ１１１７の「符号化モード番号」の取得方法を示すフローチャートである。

可変長復号化部２２０は、まず、ビット列から、復号対象ブロック（ＰＵ）の「符号化モード番号」の復号に必要な情報（コンテキスト）を用いて、符号化インデクス番号を取得する（ステップＳ１２０１）。この復号処理は、図８のステップＳ５０４の符号化処理と逆の処理を行うことに対応する。より具体的には、最大モード数（例えば実施例１で説明した予測情報の伝送単位により、１７モードや３４モード数に対応）に応じて、図９Ａまたは図９Ｂで示した可変長符号化（可変長復号化）テーブルを選択する。選択した可変長符号化テーブルのビット列から、入力されたビットストリーム（図９Ａまたは図９Ｂの右側に示すビット列）に対応するビット列を検索し、当該ビット列に対応づけられた符号化インデクス番号（図９Ａまたは図９Ｂの左側に示す番号に対応）を取得する。

可変長復号化部２２０は、次に、前述と同様に最大モード数毎に別々の可変長テーブルを選択し（ステップＳ１２０２、ステップＳ５０２と同じ、不図示）、選択した可変長テーブルを用い、取得した符号化インデクス番号に対応づけられた符号化モード番号を導出する（ステップＳ１２０３、ステップＳ５０３の逆の処理）。なお、この可変長テーブルは、符号化モード番号の頻度が高いほど、符号化インデクス番号が小さくなるようにブロック単位または、大ブロック単位、スライス単位で更新される。この更新は、符号化装置側と復号化装置側で予め決められた方法で更新されるため、対象とする符号化対象ブロックに対応する符号化、および、復号対象ブロックに対する復号で用いる可変長テーブルは同じものとなるように設計されている。この処理により、符号化モード番号を復元する。

次に、符号化モード番号から対象モード番号を復元する（ステップＳ１１１５、図２の
ステップ２１５とは逆の処理）。図１４は、符号化モード番号からの対象モード番号の復元の処理手順を示すフローチャートである。

図１４に示すように、可変長復号化部２２０は、ステップＳ１１１７で取得された「符号化モード番号」から「対象モード番号」を取得する。図１４の各ステップは、図３の「対象モード番号」から「符号化モード番号」を得るステップを逆に実行することに等しい。

可変長復号化部２２０は、まず、イントラ予測モードの候補の数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ）を取得する（ステップＳ１３０１）。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、イントラ予測モードの候補の数は、２の固定数である。

可変長復号化部２２０は、次に、ステップＳ１３０２からステップＳ１３０７で示されるループの処理を、イントラ予測モードの候補の数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ）で指定される回数繰り返す。本実施の形態では、イントラ予測モードの候補の数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ）が２であることから、インデクスの値が０と１との２回、ステップＳ１３０３（および、ステップＳ１３０５）を実行する。なお、予測モードの候補の数がＮである場合は、ステップＳ１３０３（および、ステップＳ１３０３の判定に応じてステップＳ１３０５）をＮ回実行する。

ステップＳ１３０２では、候補インデクスｃａｎｄＩｄｘ（図１４ではＩｎｄｅｘに対応）を０に設定する。

ステップＳ１３０３では、現時点の符号化モード番号と、予測モード配列（ＣａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ）の候補インデクスｃａｎｄＩｄｘの値で指定される要素の値（ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［ｃａｎｄＩｄｘ］の値）との大小を比較する。なお、Ｉｎｄｅｘ＝０のときは、符号化モード番号は、ステップＳ１１１７で取得された時点の符号化モード番号となる。

ステップＳ１３０３でＹＥＳの場合（符号化モード番号≧ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［ｃａｎｄＩｄｘ］の値の場合）、符号化モード番号を１インクリメントする（ステップＳ１３０５）。なお、現時点の符号化モード番号と予測モード配列ｃａｎｄＭｏｄｅＬｉｓｔ［ｃａｎｄＩｄｘ］の値が、同じ値である場合にも１インクリメントする。候補インデクス番号ｃａｎｄＩｄｘを１インクリメントしつつ、全ての候補インデクスについての比較が終了するまでステップＳ１３０２からステップＳ１３０７のループを繰り返す。

この処理により、イントラ予測モードの候補の数に応じて、符号化モード番号が対象モード番号に復元される。なお、このイントラ予測モードの候補の数に応じた「符号化モード番号」からの「対象モード番号」の復元は、表１の処理を下の行から上の行に向かって読むことと等価である。

例えば、イントラ予測モードの候補の数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄの値）が２の場合、符号化モード番号と対象モード番号の対応は、表２の通りとなる。この表の例では、１番目の（インデクスが０の）予測モード配列の要素の値を「ｉ」とし、２番目の（インデクスが１の）予測モード配列の要素の値を「ｊ」である場合で説明している。

このように、本実施の形態の復号装置および復号方法によれば、イントラ予測モードの候補の数に応じて（あるいはイントラ予測モードの候補の数に基づいて）ＣＡＶＬＤ方式ではＣｏｄｅＮｕｍと「符号化モード番号」の対応を、ＣＡＢＡＣ方式では２値配列から「符号化モード番号」の対応方法を切り替える（ステップＳ１１１７）。さらに、イントラ予測モードの候補の数に応じて符号化モード番号と対象モード番号との対応を切り替える（ステップＳ１１１５）。

上記構成により、対象モード番号の符号化を、イントラ予測モードの候補の数に応じて切り替えることにより符号化効率を高めて生成された実施の形態１のビットストリームから、元の「対象モード番号」を再現することが可能となる。

上述したように、本発明の画像復号装置および画像復号方法では、イントラ予測モードの候補の数を２以上に固定するため、算術復号処理において、イントラ予測モードの候補の数が１であるか否かを判定する条件分岐無しで処理することが可能である。

なお、図１２Ｂは、画像復号装置内での算術復号処理の処理手順の一例を示す概念図である。前述したとおり、算術復号には、取得するビット長に対する復号された信号（復号パラメタ）の情報量が算術的に決定されるため、不定であり、実時間処理を実現するためには、高速な演算が必要である。そこで、図１２Ｂに示すように、復号処理としては、取得するビットストリームを予め決められた方法（ＣＡＢＡＣまたはＣＡＶＬＣ）により算術復号し（ステップＳ１４１１）、復号パラメタを取得する（ステップＳ１４１２）、エントロピー復号ステップＳ１４１０と、復号パラメタに基づいて予測画像を生成し、復号画像信号を取得する復号処理ステップ（ステップＳ１４１３）とは別のステップとして分けて並列演算を可能とする場合が多い。ここで、算術復号ステップＳ１４１１に必要な復号情報は、ステップＳ１４１３からのフィードバックにより取得する。

この際、エントロピー復号ステップＳ１４１０は、復号処理ステップＳ１４１３の処理結果を待つ必要があり、高速演算することができないため、このフィードバックを減らすことが高速化に対しては特に重要になる。

このため、本実施の形態の画像復号装置では、図１１に示すように、予測モード使用フラグが１（エントロピー復号ステップで復号した信号）（ステップＳ１１０５でＹＥＳ）となれば、必ず予測モード候補番号の復号ステップ（ステップＳ１１０９）を呼ぶため、この間に復号処理ステップ（ステップＳ１４１３）の処理を待つ必要がない。

一方、図６Ａで示した従来のシンタックス構成では、予測モード数（ＮｕｍＭＰＭＣａｎｄ）を判定する必要があり、この判定には、前述したとおり、上側隣接ブロック、左側隣接ブロックの対象モード番号を利用する必要があるため、復号処理ステップＳ１４１３の処理を待つ必要がある。よって、本発明の構成によれば、復号装置の高速化を実現することができる。

（実施の形態１および実施の形態２の変形例）
（１）なお、図１の符号化制御部１１０、図１０の制御部２１０については、説明のために必要な処理部との入出力のみを図示したが、図示しない信号線により各処理部に必要な情報の入出力を行うことができるとしてよい。符号化制御部、あるいは、制御部は、各処理部の処理の制御を行うコントローラであると考えてよい。

（２）また、図１５に示された３３の方向と１つの無方向の３４個のモードを例に３４個の対象モード番号の符号化について説明したが、モードの数は、図１５に示すレベル（Ｌ０〜Ｌ３）の深さに応じて可変であったとしても、本発明の効果は損なわれない。

例えば、イントラ予測モードの候補の数が、２のｎ乗＋ｋ個である場合には、符号化モード番号（ｒｅｍ＿ｉｎｔｒａ＿ｌｕｍａ＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅ）はｎビット、または、ｎ＋１ビットで表現可能である。

上記の復号化装置の構成をとることにより、図６Ａおよび図６Ｂで示したシンタックス構造を正しく復号することができる。また、図１２Ｂで示したように、算術復号時には、単純に復号処理を実行するだけで、従来のようにイントラ予測モードの候補の数が１である場合を判定するために、隣接の対象モード番号を取得、比較する必要がなく、メモリ量が小さく、高速に正しく復号処理を実行できる。

（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１６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１６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１７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１８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１９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２０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１８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２１Ａ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２１Ｂ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２２は、多重化データの構成を示す図である。図２２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２３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２４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２４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２４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２５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２５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２６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２７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２７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２８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２９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３０に１チップ化されたＬＳＩex５００の構成を示す。ＬＳＩex５００は、以下に説明する要素ex５０１、ex５０２、ex５０３、ex５０４、ex５０５、ex５０６、ex５０７、ex５０８、ex５０９を備え、各要素はバスex５１０を介して接続している。電源回路部ex５０５は電源がオン状態の場合に各部に対して電力を供給することで動作可能な状態に起動する。

例えば符号化処理を行う場合には、ＬＳＩex５００は、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有する制御部ex５０１の制御に基づいて、ＡＶ Ｉ／Ｏex５０９によりマイクex１１７やカメラex１１３等からＡＶ信号を入力する。入力されたＡＶ信号は、一旦ＳＤＲＡＭ等の外部のメモリex５１１に蓄積される。制御部ex５０１の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量や処理速度に応じて適宜複数回に分けるなどされ信号処理部ex５０７に送られ、信号処理部ex５０７において音声信号の符号化および／または映像信号の符号化が行われる。ここで映像信号の符号化処理は上記各実施の形態で説明した符号化処理である。信号処理部ex５０７ではさらに、場合により符号化された音声データと符号化された映像データを多重化するなどの処理を行い、ストリームＩ／Ｏex５０６から外部に出力する。この出力された多重化データは、基地局ex１０７に向けて送信されたり、または記録メディアex２１５に書き込まれたりする。なお、多重化する際には同期するよう、一旦バッファex５０８にデータを蓄積するとよい。

なお、上記では、メモリex５１１がＬＳＩex５００の外部の構成として説明したが、ＬＳＩex５００の内部に含まれる構成であってもよい。バッファex５０８も１つに限ったものではなく、複数のバッファを備えていてもよい。また、ＬＳＩex５００は１チップ化されてもよいし、複数チップ化されてもよい。

また、上記では、制御部ex５０１が、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有するとしているが、制御部ex５０１の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex５０７がさらにＣＰＵを備える構成であってもよい。信号処理部ex５０７の内部にもＣＰＵを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、ＣＰＵex５０２が信号処理部ex５０７、または信号処理部ex５０７の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex５０１は、信号処理部ex５０７、またはその一部を有するＣＰＵex５０２を備える構成となる。

なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

（実施の形態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３１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３０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３０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３３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３２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ex５
０７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３４Ａ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。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３４Ｂ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。

動画像の符号化方法・復号化方法に関する。画面内符号化における面内予測画素の生成方法を区別するモード番号の画像復号方法および画像復号装置に関する。

１００ 画像符号化装置
１０１ 差分部
１０２ 変換部
１０３ 量子化部
１０４ 逆量子化部
１０５ 逆変換部
１０６ 加算部
１０７ 画面間予測部
１０８ 画面内予測部
１０９ 切替部
１１０ 符号化制御部
１２０ 可変長符号化部
２００ 画像復号装置
２０１ 逆量子化部
２０２ 逆変換部
２０３ 加算部
２０４ 画面間予測部
２０５ 画面内予測部
２０６ 切替部
２１０ 制御部
２２０ 可変長復号化部

Claims (2)

1. 画像データをブロック毎に符号化することで符号化ストリームを生成する画像符号化装置であって、
   符号化対象ブロックに対応する復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードの候補であって、常に２以上の数のイントラ予測モードの候補を導出する導出部と、
   導出された前記イントラ予測モードの候補のうちの１つの候補を、前記復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードとして決定する決定部と、
   導出された前記イントラ予測モードの候補の中から、決定された前記１つの候補を特定するためのインデクスを前記符号化ストリームに付加する付加部とを備え、
   前記導出部は、
   前記符号化対象ブロックに隣接する各隣接ブロックの画面内予測で用いられたイントラ予測モードから、前記イントラ予測モードの第１候補を導出する第１導出部と、
   導出された前記第１候補の数が、前記２以上の数より小さいか否かを判定する判定部と、
   前記第１候補の数が前記２以上の数より小さいと判定された場合に、さらに、前記イントラ予測モードの第２候補を導出する第２導出部とを含む
   画像符号化装置。
2. 画像データをブロック毎に符号化することで符号化ストリームを生成する画像符号化方法であって、
   符号化対象ブロックに対応する復号対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードの候補であって、常に２以上の数のイントラ予測モードの候補を導出する導出ステップと、
   導出された前記イントラ予測モードの候補のうちの１つの候補を、前記符号化対象ブロックの画面内予測で用いるイントラ予測モードとして決定する決定ステップと、
   導出された前記イントラ予測モードの候補の中から、決定された前記１つの候補を特定するためのインデクスを前記符号化ストリームに付加する付加ステップとを含み、
   前記導出ステップは、
   前記符号化対象ブロックに隣接する各隣接ブロックの画面内予測で用いられたイントラ予測モードから、前記イントラ予測モードの第１候補を導出する第１導出ステップと、
   導出された前記第１候補の数が、前記２以上の数より小さいか否かを判定する判定ステップと、
   前記第１候補の数が前記２以上の数より小さいと判定された場合に、さらに、前記イントラ予測モードの第２候補を導出する第２導出ステップとを含む
   画像符号化方法。

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