JP6145820B2 - 画像符号化方法、画像符号化装置、画像復号方法、及び画像復号装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化装置、画像復号装置、及び画像符号化復号装置に関し、特に、画質の劣化の少ない画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化装置、画像復号装置、及び画像符号化復号装置に関する。

近年、インターネットを介したビデオ会議、デジタルビデオ放送及び映像コンテンツのストリーミングを含む、例えば、ビデオ・オン・デマンドタイプのサービスのためのアプリケーションの数が増えており、これらのアプリケーションは、映像情報の送信に頼っている。映像データが送信され、又は、記録される時、かなりの量のデータは、限られたバンド幅の従来の伝送路を通って送信され、又は、限られたデータ容量の従来の記憶媒体に記憶される。従来の伝送チャネル及び記憶媒体に映像情報を送信及び記憶するためには、デジタルデータの量を圧縮又は削減することが不可欠である。

そこで、映像データの圧縮のために、複数の映像符号化規格が開発されている。このような映像符号化規格は、例えばＨ．２６ｘで示されるＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合電気通信標準化部門）規格、及び、ＭＰＥＧ−ｘで示されるＩＳＯ／ＩＥＣ規格である。最新かつ最も進んだ映像符号化規格は、現在、Ｈ．２６４／ＡＶＣ、又はＭＰＥＧ−４ ＡＶＣで示される規格である（非特許文献１及び非特許文献２参照）。

また、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３）。

ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−１０ 「ＭＰＥＧ−４ Ｐａｒｔ１０ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ」 Ｔｈｏｍａｓ Ｗｉｅｇａｎｄ ｅｔ ａｌ、"Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ Ｈ．２６４／ＡＶＣ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｔａｎｄａｒｄ"、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＶＩＤＥＯ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、ＪＵＬＹ ２００３、ＰＰ．１−１ Joint Collaborative 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.7 http://phenix.int-evry.fr/jct/doc_end_user/documents/5_Geneva/wg11/JCTVC-E603-v7.zip

近年、符号化効率を維持しつつ画質を改善することが求められている。

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、符号化済み画像および復号済み画像の画質を改善することができる画像符号化方法および画像復号方法を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る画像符号化方法は、画像を構成する入力ブロックを符号化する画像符号化方法であって、前記入力ブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測ステップと、前記入力ブロックから前記予測ブロックを減算することにより、残差ブロックを算出する算出ステップと、前記残差ブロックを変換および量子化することにより、量子化係数を算出する変換／量子化ステップと、前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、符号化済み残差ブロックを算出する逆量子化／逆変換ステップと、前記符号化済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮符号化済みブロックを生成する生成ステップと、前記変換／量子化ステップでの量子化によって前記仮符号化済みブロックを構成する色差ブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理の要否を判定し、判定結果を示す第１の情報を生成する第１判定ステップと、前記仮符号化済みブロック及び前記仮符号化済みブロックの隣接ブロックを含む所定領域に含まれるブロックそれぞれのオフセット値に基づいて、前記オフセット処理を実行するオフセット処理単位を判定する第２判定ステップと、前記判定ステップでオフセット処理が必要と判定された場合に、前記色差ブロックに対して前記第２判定ステップで判定されたオフセット処理単位で前記オフセット処理を実行するオフセット処理ステップと、前記量子化係数と前記第１の情報とを可変長符号化する可変長符号化ステップとを含む。
本発明の一形態に係る画像復号方法は、ビットストリームを復号して復号済みブロックを生成する画像復号方法であって、前記ビットストリームを可変長復号することにより、量子化係数と、オフセット処理の要否を示す第１の情報と前記オフセット処理を実行するオフセット処理単位を示す第２の情報とを取得する可変長復号ステップと、前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、復号済み残差ブロックを取得する取得ステップと、前記復号済みブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測ステップと、前記復号済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮復号済みブロックを生成する生成ステップと、前記第１の情報がオフセット処理が必要であることを示す場合に、量子化によって前記仮復号済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理を前記第２の情報に示されたオフセット処理単位で前記仮復号済みブロックに対して実行することにより、前記復号済みブロックを生成するオフセット処理ステップとを含み、前記第２の情報は、前記入力ブロック及び前記入力ブロックに隣接するブロックを含む所定領域に含まれるブロックそれぞれのオフセット値に基づいて生成される。

なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明によれば、色差信号の歪みを軽減し、主観画質を改善することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像符号化装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、従来の色差信号の符号化方法の一例を示すブロック図である。 図３は、従来の色差信号の符号化方法の一例を示すフローチャートである。 図４は、本発明の実施の形態１に係る色差信号イントラ予測の一例を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る色差信号イントラ予測の一例を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態１に係る色差信号イントラ予測値算出の一例を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態２に係る色差信号イントラ予測の一例を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る色差信号イントラ予測の一例を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態３に係る色差信号イントラ予測の一例を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態３に係る色差信号イントラ予測の一例を示すフローチャートである。 図１１Ａは、本発明の実施の形態３に係る色差信号イントラ予測のオフセット処理単位の一例を示す模式図であって、ブロック毎に個別のオフセット値を用いる例を示す図である。 図１１Ｂは、本発明の実施の形態３に係る色差信号イントラ予測のオフセット処理単位の一例を示す模式図であって、領域Ａで同一のオフセット値を用いる例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態４に係る画像復号装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１３は、従来の色差信号の復号方法の一例を示すブロック図である。 図１４は、従来の色差信号の復号方法の一例を示すフローチャートである。 図１５は、本発明の実施の形態４に係る色差信号イントラ予測の一例を示すブロック図である。 図１６は、本発明の実施の形態４に係る色差信号イントラ予測の一例を示すフローチャートである。 図１７は、本発明の実施の形態５に係る色差信号イントラ予測の一例を示すブロック図である。 図１８は、本発明の実施の形態５に係る色差信号イントラ予測の一例を示すフローチャートである。 図１９は、本発明の実施の形態６に係る色差信号イントラ予測の一例を示すブロック図である。 図２０は、本発明の実施の形態６に係る色差信号イントラ予測の一例を示すフローチャートである。 図２１は、本発明の実施の形態４に係る色差信号イントラ予測の一例を示すｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｕｎｉｔのｓｙｎｔａｘである。 図２２は、本発明の実施の形態６に係る色差信号イントラ予測の一例を示すｓｌｉｃｅ ｄａｔａのｓｙｎｔａｘである。 図２３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２４は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図２５は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図２６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２７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２８Ａは、携帯電話の一例を示す図である。 図２８Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図２９は、多重化データの構成を示す図である。 図３０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３１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３２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３３は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。 図３４は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図３５は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図３６は、映像データを識別するステップを示す図である。 図３７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３８は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図３９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４０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４１Ａ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４１Ｂは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の他の一例を示す図である。

（本発明の基礎となった知見）
ＨＥＶＣ規格は、例えば図１および図１２のように、大きく分けると、予測、変換、量子化、エントロピー符号化という処理で構成される。この中で予測は、さらにフレーム間予測とイントラ予測とに分けられる。イントラ予測は、処理対象マクロブロックの上や左などに隣接するマクロブロックの隣接画素から補間によって予測画素を生成し、その予測画素との差分を符号化する。ＨＥＶＣ規格のイントラ予測では、ＤＣＴ係数ではなく画素レベルでの予測を行い、かつ縦、横方向、及び斜め方向の画素予測パターンも利用している。

図２、図３、図１３、及び図１４を用いて従来の色差信号イントラ予測を説明する。

従来の画像符号化方法において、色差信号イントラ予測を実施する色差信号イントラ予測部１００の構成について説明する。図２は、従来の色差信号イントラ予測部１００の構成の一例を示すブロック図である。

図２に示されるように、色差信号イントラ予測部１００は、イントラ予測色差信号生成部１１０と、残差信号算出部１２０と、変換／量子化部１３０と、逆量子化／逆変換部１３５と、符号化済み信号生成部１４０と、符号化部１５０とを含む。

従来の色差信号イントラ予測部１００の動作について、さらに詳しく説明する。図３は、色差信号イントラ予測部１００の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、イントラ予測色差信号生成部１１０は、イントラ予測モードに基づきイントラ予測色差信号を生成し、残差信号算出部１２０及び符号化済み信号生成部１４０に出力する（ステップＳ１００１）。イントラ予測モードは、イントラ予測色差信号の生成方法を示すインデックス番号である。イントラ予測色差信号は、イントラ予測モードに応じて、隣接ブロックの符号化済み輝度信号、隣接ブロックの符号化済み色差信号、および処理対象ブロックの符号化済み輝度信号を適宜使用して生成される。

次に、残差信号算出部１２０は、入力色差信号とイントラ予測色差信号とより残差信号を算出し、変換／量子化部１３０に出力する（ステップＳ１００２）。残差信号は、入力色差信号とイントラ予測色差信号との差分演算により算出される。

次に、変換／量子化部１３０は、残差信号を変換および量子化して量子化係数を算出し、逆量子化／逆変換部１３５及び符号化部１５０に出力する（ステップＳ１００３）。変換とは、空間領域の残差信号を周波数領域の係数に変換する処理である。また、量子化では、残差信号の変換により得られた周波数領域の係数値をより粗い区間に近似する。このとき、粗さを示す値を量子化パラメータ（以下、ＱＰともいう）という。ＱＰが大きいほど広い区間で近似することになり、元の入力色差信号と後述する符号化済み色差信号との誤差（量子化誤差）が大きくなる。

次に、逆量子化／逆変換部１３５は、量子化係数を逆量子化および逆変換して符号化済み残差信号を算出し、符号化済み信号生成部１４０に出力する（ステップＳ１００４）。逆量子化および逆変換は、ステップＳ１００３と完全に逆の手順により行う。

次に、符号化済み信号生成部１４０は、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号とにより符号化済み色差信号を生成する（ステップＳ１００５）。符号化済み信号生成部１４０は、生成した符号化済み色差信号を図示しないメモリに保存する。メモリに保存された符号化済み色差信号は、隣接ブロックの符号化済み信号として、イントラ予測色差信号を生成するためにイントラ予測色差信号生成部１１０によって利用される。符号化済み輝度信号（説明省略）についても同様である。符号化済み色差信号は、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号との加算演算により算出する。

次に、符号化部１５０は、量子化係数およびイントラ予測モードを符号化し、ビットストリームを算出する（ステップＳ１００６）。符号化は、ビット長が短くなるように量子化係数に可変の符号を割り当て、圧縮効率を向上させる。効率的なデータ圧縮により得られたビットストリームは、伝送、あるいは記録される。

従来の画像復号方法において、色差信号イントラ予測を実施する色差信号イントラ予測部３００の構成について説明する。図１３は、従来の色差信号イントラ予測部３００の構成の一例を示すブロック図である。

図１３に示されるように、色差信号イントラ予測部３００は、可変長復号部３１０と、残差信号取得部３２０と、イントラ予測色差信号生成部３３０と、復号済み色差信号生成部３４０とを含む。

従来の色差信号イントラ予測部３００の動作について、図１４を用いてさらに詳しく説明する。図１４は、色差信号イントラ予測部３００の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、色差信号イントラ予測部３００は、ビットストリームを可変長復号して量子化係数およびイントラ予測モードを取得し、残差信号取得部３２０及びイントラ予測色差信号生成部３３０に出力する（ステップＳ３００１）。

次に、残差信号取得部３２０は、量子化係数を逆量子化および逆変換して復号済み残差信号を取得し、復号済み色差信号生成部３４０に出力する（ステップＳ３００２）。復号済み残差信号は、符号化時の量子化により粗い区間に近似されているため、これを用いて復号済み色差信号を生成すると元の入力画像との間に誤差が発生する。

次に、イントラ予測色差信号生成部３３０は、イントラ予測モードに基づいてイントラ予測色差信号を生成し、復号済み色差信号生成部３４０に出力する（ステップＳ３００３）。イントラ予測色差信号は、イントラ予測モードに応じて、隣接ブロックの復号済み輝度信号、隣接ブロックの復号済み色差信号、および処理対象ブロックの復号済み輝度信号を適宜使用して生成する。

次に、復号済み色差信号生成部３４０は、復号済み残差信号およびイントラ予測色差信号により復号済み色差信号を生成する（ステップＳ３００４）。復号済み色差信号は、復号済み残差信号とイントラ予測色差信号との加算演算により算出される。復号済み色差信号生成部３４０で生成された復号済み色差信号は、図示しないメモリに保存されて後のイントラ予測等に用いられる。

しかしながら、上記従来の技術では、入力信号と予測信号との差分である残差信号の符号化において量子化を行うため、ＱＰが大きくなるほど入力信号と符号化済み色差信号との間の誤差、あるいは入力画像と復号済み色差信号との間の誤差が大きくなる。特に色差信号では、わずかな値のずれが、主観画質における色歪みとして顕著に現れる。

上記の課題を解決するために本発明の一形態に係る画像符号化方法は、画像を構成する入力ブロックを符号化する方法である。具体的には、画像符号化方法は、前記入力ブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測ステップと、前記入力ブロックから前記予測ブロックを減算することにより、残差ブロックを算出する算出ステップと、前記残差ブロックを変換および量子化することにより、量子化係数を算出する変換／量子化ステップと、前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、符号化済み残差ブロックを算出する逆量子化／逆変換ステップと、前記符号化済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮符号化済みブロックを生成する生成ステップと、前記変換／量子化ステップでの量子化によって前記仮符号化済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理の要否を判定し、判定結果を示す第１のフラグ情報を生成する判定ステップと、前記判定ステップでオフセット処理が必要と判定された場合に、前記仮符号化済みブロックに対してオフセット処理を実行するオフセット処理ステップと、前記量子化係数と前記第１のフラグ情報とを可変長符号化する可変長符号化ステップとを含む。

上記構成によれば、量子化によって生じた誤差（量子化誤差）を軽減することができる。すなわち、画質の劣化を有効に防止することができる。

また、前記オフセット処理は、前記仮符号化済みブロックに含まれる画素の画素値にオフセット値を加算する処理であってもよい。そして、前記判定ステップでは、さらに、前記仮符号化済みブロックに対するオフセット処理に、前記入力ブロックに隣接する既に符号化されたブロックのための前記オフセット値を用いるか、又は前記仮符号化済みブロックのために新たに算出された前記オフセット値を用いるかを判定し、判定結果を示す第２のフラグ情報を生成してもよい。前記オフセット処理ステップでは、前記第２のフラグ情報で示される前記オフセット値を用いて、前記仮符号化済みブロックに対してオフセット処理を実行してもよい。前記可変長符号化ステップでは、さらに、前記第２のフラグ情報を可変長符号化してもよい。

また、前記オフセット処理ステップでは、前記仮符号化済みブロックに含まれる複数の画素のうち、前記入力ブロックにおける画素値が主観的な色歪みが顕著になる所定の範囲内である画素に対して、選択的にオフセット処理を実行してもよい。

また、前記判定ステップでは、前記入力ブロックに含まれる全ての画素の画素値が前記所定の範囲外である場合に、当該入力ブロックに対応する前記仮符号化済みブロックに対するオフセット処理を不要と判定してもよい。

一例として、前記入力ブロックに含まれる各画素の画素値は、ＹＵＶ形式で表現されていてもよい。

また、前記画像符号化方法は、第１規格に準拠した符号化処理と、第２規格に準拠した符号化処理とを切り替え、前記第１規格に準拠した符号化処理として、前記判定ステップと、前記オフセット処理ステップと、前記可変長符号化ステップとを実行し、さらに、符号化処理の規格を示す識別子を符号化してもよい。

本発明の一形態に係る画像復号方法は、ビットストリームを復号して復号済みブロックを生成する方法である。具体的には、画像復号方法は、前記ビットストリームを可変長復号することにより、量子化係数と、オフセット処理の要否を示す第１のフラグ情報とを取得する可変長復号ステップと、前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、復号済み残差ブロックを取得する取得ステップと、前記復号済みブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測ステップと、前記復号済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮復号済みブロックを生成する生成ステップと、前記第１のフラグ情報がオフセット処理が必要であることを示す場合に、量子化によって前記仮復号済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理を前記仮復号済みブロックに対して実行することにより、前記復号済みブロックを生成するオフセット処理ステップとを含む。

また、前記オフセット処理は、前記仮復号済みブロックに含まれる画素の画素値にオフセット値を加算する処理であってもよい。そして、前記可変長復号ステップでは、さらに、前記仮復号済みブロックに対するオフセット処理に、前記復号済みブロックに隣接する既に復号されたブロックのための前記オフセット値を用いるか、又は前記仮復号済みブロックのために新たに算出された前記オフセット値を用いるかを示す第２のフラグ情報を取得してもよい。前記オフセット処理ステップでは、前記第２のフラグ情報で示される前記オフセット値を用いて、前記仮復号済みブロックに対してオフセット処理を実行してもよい。

一例として、前記復号済みブロックに含まれる各画素の画素値は、ＹＵＶ形式で表現されていてもよい。

また、前記画像復号方法は、ビットストリームに含まれる、第１規格又は第２規格を示す識別子に応じて、前記第１規格に準拠した復号処理と、前記第２規格に準拠した復号処理とを切り替え、前記識別子が第１規格を示す場合に、前記第１規格に準拠した復号処理として、前記可変長復号ステップと、前記オフセット処理ステップとを行ってもよい。

本発明の一形態に係る画像符号化装置は、画像を構成する入力ブロックを符号化する。具体的には、画像符号化装置は、前記入力ブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測部と、前記入力ブロックから前記予測ブロックを減算することにより、残差ブロックを算出する算出部と、前記残差ブロックを変換および量子化することにより、量子化係数を算出する変換／量子化部と、前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、符号化済み残差ブロックを算出する逆量子化／逆変換部と、前記符号化済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮符号化済みブロックを生成する生成部と、前記変換／量子化部での量子化によって前記仮符号化済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理の要否を判定し、判定結果を示す第１のフラグ情報を生成する判定部と、前記判定部でオフセット処理が必要と判定された場合に、前記仮符号化済みブロックに対してオフセット処理を実行するオフセット処理部と、前記量子化係数と前記第１のフラグ情報とを可変長符号化する可変長符号化部とを備える。

本発明の一形態に係る画像復号装置は、ビットストリームを復号して復号済みブロックを生成する。具体的には、画像復号装置は、前記ビットストリームを可変長復号することにより、量子化係数と、オフセット処理の要否を示す第１のフラグ情報とを取得する可変長復号部と、前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、復号済み残差ブロックを取得する取得部と、前記復号済みブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測部と、前記復号済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮復号済みブロックを生成する生成部と、前記第１のフラグ情報がオフセット処理が必要であることを示す場合に、量子化によって前記仮復号済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理を前記仮復号済みブロックに対して実行することにより、前記復号済みブロックを生成するオフセット処理部とを備える。

本発明の一形態に係る画像符号化復号装置は、上記に記載の画像符号化装置と、上記に記載の画像復号装置とを備える。

なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

＜画像符号化装置＞
図１は、本発明の実施の形態１〜３に係る画像符号化装置２００の構成の一例を示すブロック図である。

画像符号化装置２００は、画像データを圧縮符号化する。例えば、画像符号化装置２００には、画像データがブロック毎に入力信号として入力される。画像符号化装置２００は、入力された入力信号に、変換、量子化及び可変長符号化を行うことで、符号化信号（ビットストリーム）を生成する。

図１に示すように、画像符号化装置２００は、減算器２０５と、変換／量子化部２１０と、エントロピー符号化部２２０と、逆量子化／逆変換部２３０と、加算器２３５と、デブロッキングフィルタ２４０と、メモリ２５０と、イントラ予測部２６０と、動き検出部２７０と、動き補償部２８０と、イントラ／インター切換スイッチ２９０とを備える。

減算器２０５は、入力信号（入力ブロック）と予測信号（予測ブロック）との差分、すなわち、予測誤差（残差ブロック）を算出する。

変換／量子化部２１０は、空間領域の予測誤差を変換することで、周波数領域の変換係数を生成する。例えば、変換／量子化部２１０は、予測誤差にＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）変換を行うことで、変換係数を生成する。さらに、変換／量子化部２１０は、変換係数を量子化することで、量子化係数を生成する。

エントロピー符号化部２２０は、量子化係数を可変長符号化することで、符号化信号を生成する。また、エントロピー符号化部２２０は、動き検出部２７０によって検出された動きデータ（例えば、動きベクトル）、第１及び第２のフラグ情報（後述）、及びオフセット値（後述）等を符号化し、符号化信号に含めて出力する。

逆量子化／逆変換部２３０は、量子化係数を逆量子化することで、変換係数を復元する。さらに、逆量子化／逆変換部２３０は、復元した変換係数を逆変換することで、予測誤差を復元する。なお、復元された予測誤差は、量子化により情報が失われているので、減算器２０５が生成する予測誤差とは一致しない。すなわち、復元された予測誤差は、量子化誤差を含んでいる。

加算器２３５は、復元された予測誤差と予測信号とを加算することで、ローカル復号画像（符号化済みブロック）を生成する。

デブロッキングフィルタ２４０は、生成されたローカル復号画像にデブロッキングフィルタ処理を行う。

メモリ２５０は、動き補償に用いられる参照画像を格納するためのメモリである。具体的には、メモリ２５０は、デブロッキングフィルタ処理が施されたローカル復号画像を格納する。

イントラ予測部２６０は、イントラ予測を行うことで、予測信号（イントラ予測信号）を生成する。具体的には、イントラ予測部２６０は、加算器２３５によって生成されたローカル復号画像における符号化対象ブロック（入力信号）の周囲の画像を参照して、イントラ予測を行うことでイントラ予測信号を生成する。

動き検出部２７０は、入力信号と、メモリ２５０に格納された参照画像との間の動きデータ（例えば、動きベクトル）を検出する。

動き補償部２８０は、検出された動きデータに基づいて動き補償を行うことで、予測信号（インター予測信号）を生成する。

イントラ／インター切換スイッチ２９０は、イントラ予測信号及びインター予測信号のいずれかを選択し、選択した信号を予測信号として減算器２０５及び加算器２３５に出力する。

以上の構成により、本発明の実施の形態１〜３に係る画像符号化装置２００は、画像データを圧縮符号化する。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る画像符号化方法は、入力ブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測ステップと、入力ブロックから予測ブロックを減算することにより、残差ブロックを算出する算出ステップと、残差ブロックを変換および量子化することにより、量子化係数を算出する変換／量子化ステップと、量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、符号化済み残差ブロックを算出する逆量子化／逆変換ステップと、符号化済み残差ブロックと予測ブロックとを加算することにより、仮符号化済みブロックを生成する生成ステップと、仮符号化済みブロックに対してオフセット処理を実行するオフセット処理ステップと、量子化係数を可変長符号化する可変長符号化ステップとを含む。

なお、オフセット処理とは、変換／量子化ステップでの量子化によって仮符号化済みブロックに含まれる誤差を補正するための処理を指す。より具体的には、オフセット処理は、仮符号化済みブロックに含まれる画素の画素値にオフセット値を加算する処理である。また、入力ブロックに含まれる各画素の画素値は特に限定されないが、以下ではＹＵＶ形式で表現されていることを前提に説明する。さらに、以下の例では、イントラ予測によって予測ブロックを生成する場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、例えばインター予測によって予測ブロックが生成されてもよい。

本実施の形態の色差信号のオフセット処理において、イントラ予測方法を実施する画像処理装置（色差信号イントラ予測部）５００の構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置５００の構成の一例を示すブロック図である。なお、後述するように、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置５００は、画像信号を圧縮符号化し、符号化画像データを出力する画像符号化装置２００の一部に相当する。

図４に示されるように、画像処理装置５００は、イントラ予測色差信号生成部５１０と、残差信号算出部５２０と、変換／量子化部５３０と、逆量子化／逆変換部５３５と、仮符号化済み色差信号生成部５４０と、第１の直流成分算出部５５０と、第２の直流成分算出部５５５と、オフセット値算出部５６０と、符号化部５７０と、オフセット値加算部５８０とを含む。

本発明の実施の形態１に係る画像処理装置５００の動作について、図５を用いてさらに詳しく説明する。図５は、画像処理装置５００の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、イントラ予測色差信号生成部５１０は、イントラ予測モードに基づきイントラ予測色差信号を生成し、残差信号算出部５２０及び仮符号化済み色差信号生成部５４０に出力する（ステップＳ５００１）。イントラ予測色差信号は、イントラ予測モードに応じて、隣接ブロックの符号化済み輝度信号、隣接ブロックの符号化済み色差信号、および処理対象ブロックの符号化済み輝度信号を適宜使用して生成される。

次に、残差信号算出部５２０は、入力色差信号とイントラ予測色差信号とより残差信号を算出し、変換／量子化部５３０に出力する（ステップＳ５００２）。残差信号は、入力色差信号とイントラ予測色差信号との差分演算により算出される。

次に、変換／量子化部５３０は、残差信号を変換および量子化して量子化係数を算出し、逆量子化／逆変換部５３５及び符号化部５７０に出力する（ステップＳ５００３）。量子化では、残差信号の変換により得られた周波数領域の係数値をより粗い区間に近似する。このとき、ＱＰが大きいほど広い区間で近似することになり、元の入力色差信号と後述する仮符号化済み色差信号との間の誤差が大きくなる。

次に、逆量子化／逆変換部５３５は、量子化係数を逆量子化および逆変換して符号化済み残差信号を算出し、仮符号化済み色差信号生成部５４０に出力する（ステップＳ５００４）。逆量子化および逆変換は、ステップＳ５００３と完全に逆の手順により行う。

次に、仮符号化済み色差信号生成部５４０は、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号とにより仮符号化済み色差信号を生成し、第２の直流成分算出部５５５及びオフセット値加算部５８０に出力する（ステップＳ５００５）。仮符号化済み色差信号は、符号化済み残差信号とイントラ予測色差信号との加算演算により算出される。

次に、第１の直流成分算出部５５０は、入力色差信号の直流成分を算出し、オフセット値算出部５６０に出力する（ステップＳ５００６）。ここで、直流成分とは、信号波形の平均値を意味し、例えば、入力色差信号（符号化対象ブロックに含まれる複数の画素）の画素値の平均値を計算することで算出する。また、入力色差信号を周波数変換して得られるＤＣ成分を入力色差信号の直流成分としてもよい。

次に、第２の直流成分算出部５５５は、仮符号化済み色差信号の直流成分を算出し、オフセット値算出部５６０に出力する（ステップＳ５００７）。ここで、直流成分の算出方法は、ステップＳ５００６と同様の方法により行う。

次に、オフセット値算出部５６０は、入力色差信号の直流成分と仮符号化済み色差信号の直流成分とによりオフセット値を算出し、符号化部５７０及びオフセット値加算部５８０に出力する（ステップＳ５００８）。オフセット値の具体的な算出方法は、後述する。

次に、符号化部５７０は、量子化係数、イントラ予測モードおよびオフセット値を符号化し、ビットストリームを算出する（ステップＳ５００９）。

次に、オフセット値加算部５８０は、仮符号化済み色差信号にオフセット値を加算し、符号化済み色差信号を生成する（ステップＳ５０１０）。オフセット値加算部５８０で加算された符号化済み色差信号は、後のイントラ予測等に用いるために、図示しないメモリに保存される。

上記のステップＳ５００１〜Ｓ５０１０の処理を、画像を構成する全てのブロックに対して繰り返し行う。

ここで、オフセット値について説明する。入力色差信号の直流成分と仮符号化済み色差信号の直流成分とのオフセット値は、例えば（式１）のように算出される。

（式１）は、直流成分を各色差信号の画素値の平均とした例である。ＩｎｐｕｔＣは入力色差信号ブロック、ｔｍｐＲｅｃＣは仮符号化済み色差信号を示す。ａｖｅｒａｇｅ（）は、入力ブロック内の信号値の平均を算出する関数である。（式１）により算出されたオフセット値ｔｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔは、小数精度であり、この値を用いれば高精度に符号化済み色差信号を復元することが可能であるが、符号化した際のビットストリームのビット量が増大する。よって、（式２）に示すように、情報量を削減するために、オフセット値に対して量子化処理およびクリッピング処理を行う。

ｏｆｆｓｅｔは、オフセット値算出部５６０の出力値であり、実際に仮符号化済み色差信号に加算される整数精度のオフセット値である。Ｄｉｓｃ（）は、小数精度のオフセット値ｔｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔをパラメータｐ１の整数倍の値に量子化する関数である。Ｃｌｉｐ（）は、パラメータｐ２により指定範囲外の値を指定範囲の最大値あるいは最小値に丸める処理である。オフセット値の量子化処理およびクリッピング処理の一例を図６に示す。

ここで各パラメータｐ１、ｐ２は整数値である。このパラメータｐ１、ｐ２は、例えば、符号化信号のビット数の制約、符号化済み画像の主観画質に基づく手動設定、量子化係数との関係、および入力色差信号と仮符号化済み色差信号との差分値の統計データ等を用いて決定される。

これにより、入力色差信号と符号化済み色差信号との間の誤差（すなわち、量子化によって生じた誤差＝量子化誤差）を低減し、符号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。

なお、符号化済み色差信号は、以降に処理されるブロックにおける色差信号イントラ予測、輝度信号イントラ予測、色差信号フレーム間予測、あるいは輝度信号フレーム間予測に利用してもよい。これにより、より予測精度が向上し、高い符号化効率を実現することが可能となる。

なお、第１の直流成分算出部５５０と第２の直流成分算出部５５５とをいずれか１つとし、入力色差信号および仮符号化済み色差信号それぞれの直流成分算出において、共用してもよい。これにより、より小さな回路規模で画像処理装置５００を実現することが可能となる。

なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に実施してもよい。これにより、明るさについても、より入力信号近い符号化済み画像信号が得られる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る画像符号化方法は、さらに、変換／量子化ステップでの量子化によって仮符号化済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理の要否を判定し、判定結果を示す第１のフラグ情報を生成する判定ステップを含む。そして、オフセット処理ステップでは、判定ステップでオフセット処理が必要と判定された場合に、仮符号化済みブロックに対してオフセット処理を実行する。また、可変長符号化ステップでは、さらに、第１のフラグ情報を可変長符号化する。

次に、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置（色差信号イントラ予測部）６００の動作について説明する。

図７は、実施の形態２に係る画像処理装置６００の構成を示すブロック図である。

図７に示すように、画像処理装置６００は、イントラ予測色差信号生成部６１０と、残差信号算出部６２０と、変換／量子化部６３０と、逆量子化／逆変換部６３５と、仮符号化済み色差信号生成部６４０と、第１の直流成分算出部６５０と、第２の直流成分算出部６５５と、オフセット値算出部６６０と、符号化部６７０と、オフセット値加算部６８０と、オフセット処理判定部６９０とを備える。すなわち、図７の画像処理装置６００は、図４の画像処理装置５００と比較して、オフセット処理判定部６９０をさらに備える点が異なる。画像処理装置６００のそれ以外の構成は、画像処理装置５００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

画像処理装置６００が備える複数の構成要素のうち、実施の形態１の画像処理装置５００と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるオフセット処理判定部６９０について説明する。具体的には、実施の形態２では、ブロック毎にオフセット処理の要否を判定し、必要と判定されたブロックのみオフセット値の算出を実施する。

次に、画像処理装置６００が行う色差信号イントラ予測について説明する。図８は、実施の形態２に係る画像符号化方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図８において、図５の実施の形態１で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図８のステップＳ６００６〜Ｓ６０１０について主に説明する。

ステップＳ６００６において、オフセット処理判定部６９０は、処理対象ブロックにおけるオフセット処理の要否を判定する。判定には、例えば、入力色差信号および入力輝度信号を用いる。入力色差信号と符号化済み色差信号との間の誤差により生じる色歪みについては、同じ誤差量であっても色差信号および輝度信号の値によって、主観画質における色歪みの見え方が異なる。よって、色差空間および輝度空間において、主観画質で色歪みが顕著となる範囲（以下、範囲Ａともいう）に入力信号が存在する場合は、オフセット処理が必要であると判定する。

範囲Ａのデータ構造は、ＹＵＶあるいはＲＧＢ各成分の最大値、最小値により表現してもよいし、ＹＵＶあるいはＲＧＢの３軸を持つカラーマップとして表現してもよい。また、判定に用いる入力信号は、例えば、処理対象ブロック内の入力色差信号および入力輝度信号の平均値、周波数変換して得られたＤＣ成分、中央値等でもよい。

なお、処理対象ブロックにおけるオフセット処理の要否の判定には、色差空間の値のみを用いて行ってもよい。これによりオフセット処理判定部６９０の演算量、および回路規模を抑制することが可能となる。

すなわち、オフセット処理ステップでは、仮符号化済みブロックに含まれる複数の画素のうち、入力ブロックにおける画素値が主観的な色歪みが顕著になる所定の範囲内である画素に対して、選択的にオフセット処理を実行してもよい。また、判定ステップでは、入力ブロックに含まれる全ての画素の画素値が所定の範囲外である場合に、当該入力ブロックに対応する仮符号化済みブロックに対するオフセット処理を不要と判定してもよい。

ステップＳ６００６においてオフセット処理が必要と判定された場合は、ステップＳ６００７〜Ｓ６００９で、実施の形態１と同様にオフセット値の算出を行う。

一方、ステップＳ６００６においてオフセット処理が不要と判定された場合は、ステップＳ６０１０において、符号化部６７０で最小ビット量を割り当てる値にオフセット値を設定する。これによりオフセット処理の要否を示す情報を符号化する必要がなくなり、最小ビット量でオフセット処理の要否判定を実現できる。これにより、ビットストリームのビット量の増大を抑制しつつ、符号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。但し、オフセット処理の要否を示す情報（第１のフラグ情報）を、オフセット値とは独立してビットストリームに含めてもよい。

なお、ステップＳ６００６においてオフセット処理が不要と判定された場合は、オフセット要否の情報（すなわち、第１のフラグ情報）を符号化してもよい。この場合、ステップＳ６０１２におけるオフセット値の加算を行わないため、演算量の増大を抑制することが可能となる。

なお、ステップＳ６００６においては、仮符号化済み色差信号を用いてオフセット処理の要否を判定してもよい。復号装置側でも仮符号化済み色差信号と同じ信号を生成でき、復号装置側でもオフセット要否判定が可能なため、第１のフラグ情報をビットストリームに含める必要がなく、オフセット処理が必要な場合にだけオフセット値のみを符号化すればよい。つまり、オフセット処理が不要な場合にはオフセット処理に関係する情報の符号化は行わない。これにより、さらにビットストリームのビット量を抑制することが可能となる。

なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号近い符号化済み画像信号が得られる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る画像符号化方法では、さらに下記の処理を実行する。すなわち、判定ステップでは、さらに、仮符号化済みブロックに対するオフセット処理に、入力ブロックに隣接する既に符号化されたブロックのためのオフセット値を用いるか、又は仮符号化済みブロックのために新たに算出されたオフセット値を用いるかを判定（すなわち、オフセット値の更新の要否を判定）し、判定結果を示す第２のフラグ情報を生成する。オフセット処理ステップでは、第２のフラグ情報で示されるオフセット値を用いて、仮符号化済みブロックに対してオフセット処理を実行する。可変長符号化ステップでは、さらに、第２のフラグ情報と、オフセット値が更新される場合には新たなオフセット値とを可変長符号化する。

次に、本発明の実施の形態３に係る画像処理装置（色差信号イントラ予測部）７００の動作について説明する。

図９は、実施の形態３に係る画像処理装置７００の構成を示すブロック図である。

図９に示すように、画像処理装置７００は、イントラ予測色差信号生成部７１０と、残差信号算出部７２０と、変換／量子化部７３０と、逆量子化／逆変換部７３５と、仮符号化済み色差信号生成部７４０と、第１の直流成分算出部７５０と、第２の直流成分算出部７５５と、オフセット値算出部７６０と、符号化部７７０と、オフセット値加算部７８０と、オフセット処理単位判定部７９０とを備える。すなわち、図９の画像処理装置７００は、図４の画像処理装置５００と比較して、オフセット処理単位判定部７９０をさらに備える点が異なる。画像処理装置７００のそれ以外の構成は、画像処理装置５００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

画像処理装置７００が備える複数の構成要素のうち、実施の形態１の画像処理装置５００と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるオフセット処理単位判定部７９０について説明する。実施の形態３に係る画像処理装置７００は、隣接する複数ブロックにおいて同一のオフセット値を用いたオフセット処理を可能とする。

次に、画像処理装置７００が行う色差信号イントラ予測について説明する。図１０は、実施の形態３に係る画像符号化方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図５において、実施の形態１で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図１０のステップＳ７００９〜Ｓ７０１２について主に説明する。

まず、ステップＳ７００９において、オフセット処理単位判定部７９０は、複数のブロックを含む領域（以下、領域Ａともいう）内に存在する全ブロックでオフセット値が算出されたかを判定する。全ブロックのオフセット値の算出が終了していない場合（Ｓ７００９でＮｏ）、画像処理装置７００は、ステップＳ７００８で算出したオフセット値を保管し、ステップＳ７００１〜Ｓ７００８を繰り返す。そして、全ブロックのオフセット値の算出が終了すると（Ｓ７００９でＹｅｓ）、ステップＳ７０１０に進む。

次に、ステップＳ７０１０において、オフセット処理単位判定部７９０は、ステップＳ７００９までに算出した領域Ａ内の全ブロックのオフセット値を集計し、オフセット処理単位を判定し、判定結果を符号化部７７０及びオフセット値加算部７８０に出力する。

次に、ステップＳ７０１１において、符号化部７７０は、量子化係数、イントラ予測モード、オフセット処理単位（第２のフラグ情報）、およびオフセット値を符号化し、ビットストリームを算出する。

次に、ステップＳ７０１２において、オフセット値加算部７８０は、仮符号化済み色差信号にオフセット値を加算し、符号化済み色差信号を生成する。オフセット値加算部７８０で生成された符号化済み色差信号は、後のイントラ予測等に用いられるために、図示しないメモリに保存される。

ここで、一例として、オフセット処理単位の判定について説明する。まず、各オフセット値について（式３）に示すような評価式を計算する。

ｋは評価するオフセット値、Ｎは領域Ａ内に存在するブロックの数、ｓＢｌｋ（ｉ）は領域Ａ内のｉ番目のブロックのサイズを示している。ｊｄｇ１（ｉ）は、（式４）に示すように、領域Ａ内のｉ番目のブロックのオフセット値がｋと等しいかどうかを判定する関数である。

Ｅｖａｌ（ｋ）は、オフセット値ｋを持つ画素が領域Ａ内に占める割合を示す。

次に、（式５）に示すように、Ｅｖａｌ（ｋ）の最大値が任意の閾値Ｔｈ＿ｏｆｔ以上であるか否かを、関数ｊｄｇ２により判定する。

図１１Ａ及び図１１Ｂに、Ｔｈ＿ｏｆｔ＝０．６とした場合の結果の一例を示す。ｊｄｇ２＝０の時、オフセット処理単位判定部７９０は、図１１Ａに示すように領域Ａ内において支配的なオフセット値は存在しないとして、ブロック毎に個別のオフセット値を用いてオフセット処理を行うと判定する。一方、ｊｄｇ２＝１の時、オフセット処理単位判定部７９０は、図１１Ｂに示すように領域Ａ内において支配的なオフセット値が存在するとして、全ブロックで同一のオフセット値を用いてオフセット処理を行うと判定する。

これにより、ブロック（例えば、ＬＣＵ）より広い範囲において一括してオフセット値を符号化することができる。そのため、符号化信号のビット量の増大を抑制しつつ、符号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。

なお、オフセット処理単位の判定は、（式６）のようなコスト関数の比較により行ってもよい。

Ｉｎｐｕｔ（ｉ）は入力信号の領域Ａ内のｉ番目のブロック、ｏｆｔＲｅｃ（ｉ）は符号化済み信号の領域Ａ内のｉ番目のブロックを示している。これは色差信号のみ、あるいは輝度信号と色差信号との両方でもよい。ｄｉｆｆ（Ａ，Ｂ）は、ブロックＡとブロックＢとの差分値を返す関数である。差分値は、例えば絶対値誤差の算出により求める。ｂｉｔ（Ａ）は、ブロックＡを符号化した際のビット量を返す関数である。λは、重みづけパラメータであり、例えば、ＱＰに応じて設定される。

例えば、オフセット処理単位判定部７９０は、全ブロックで同一のオフセット値を用いた場合と、個別のオフセット値を用いた場合とのそれぞれで（式６）を計算し、（式７）に示すように比較することで、オフセット処理単位を決定する。

ｃｏｓｔ＿ｉｎｖは、ブロック毎に個別のオフセット値を用いた場合の（式６）のコスト値であり、ｃｏｓｔ＿ａｌｌは、領域Ａ内の全ブロックで同一のオフセット値を用いた場合の（式６）のコスト値である。ｊｄｇ３＝０の時、オフセット処理単位判定部７９０は、ブロック毎に個別のオフセット値を用いてオフセット処理を行うと判定する。一方、ｊｄｇ３＝１の時、オフセット処理単位判定部７９０は、領域Ａ内の全ブロックで同一のオフセット値を用いてオフセット処理を行うと判定する。これにより、ビット量と色歪みの見え方とのバランスの取れた符号化が可能となる。

なお、実施の形態２に示すように、オフセット値の符号化は、オフセット処理が必要なブロックのみに対して行ってもよい。つまり、オフセット処理が不要な場合は当該ブロックのオフセット値の符号化を行わない。これにより、符号化信号のビット量のさらなる抑制が可能となる。

なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号近い符号化済み画像信号が得られる。

＜画像復号装置＞
図１２は、本発明の実施の形態４〜６に係る画像復号装置４００の構成の一例を示すブロック図である。

画像復号装置４００は、圧縮符号化された符号化画像データを復号する。例えば、画像復号装置４００は、符号化画像データがブロック毎に復号対象信号として入力される。画像復号装置４００は、入力された復号対象信号に、可変長復号、逆量子化及び逆変換を行うことで、画像データを復元する。

図４に示すように、画像復号装置４００は、エントロピー復号部４１０と、逆量子化／逆変換部４２０と、加算器４２５と、デブロッキングフィルタ４３０と、メモリ４４０と、イントラ予測部４５０と、動き補償部４６０と、イントラ／インター切換スイッチ４７０とを備える。

エントロピー復号部４１０は、入力信号（入力ストリーム）を可変長復号することで、量子化係数を復元する。なお、ここで、入力信号（入力ストリーム）は、復号対象信号であり、符号化画像データのブロック毎のデータに相当する。また、エントロピー復号部４１０は、入力信号から動きデータを取得し、取得した動きデータを動き補償部４６０に出力する。

逆量子化／逆変換部４２０は、エントロピー復号部４１０によって復元された量子化係数を逆量子化することで、変換係数を復元する。そして、逆量子化／逆変換部４２０は、復元した変換係数を逆変換することで、予測誤差を復元する。

加算器４２５は、逆量子化／逆変換部４２０で復元された予測誤差と、イントラ／インター切換スイッチ４７０から取得した予測信号とを加算することで、復号画像を生成する。

デブロッキングフィルタ４３０は、加算器４２５で生成された復号画像にデブロッキングフィルタ処理を行う。デブロッキングフィルタ処理された復号画像は、復号信号として出力される。

メモリ４４０は、動き補償に用いられる参照画像を格納するためのメモリである。具体的には、メモリ４４０は、デブロッキングフィルタ４３０でデブロッキングフィルタ処理が施された復号画像を格納する。

イントラ予測部４５０は、イントラ予測を行うことで、予測信号（イントラ予測信号）を生成する。具体的には、イントラ予測部４５０は、加算器４２５によって生成された復号画像中の復号対象ブロック（入力信号）の周囲の画像を参照して、イントラ予測を行うことで、イントラ予測信号を生成する。

動き補償部４６０は、エントロピー復号部４１０から出力された動きデータに基づいて動き補償を行うことで、予測信号（インター予測信号）を生成する。

イントラ／インター切換スイッチ４７０は、イントラ予測信号及びインター予測信号のいずれかを選択し、選択した信号を予測信号として加算器４２５に出力する。

以上の構成により、本発明の実施の形態４〜６に係る画像復号装置４００は、圧縮符号化された符号化画像データを復号する。

（実施の形態４）
実施の形態４に係る画像復号方法は、ビットストリームを可変長復号することにより、量子化係数を取得する可変長復号ステップと、量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、復号済み残差ブロックを取得する取得ステップと、復号済みブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測ステップと、復号済み残差ブロックと予測ブロックとを加算することにより、仮復号済みブロックを生成する生成ステップと、量子化によって仮復号済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理を仮復号済みブロックに対して実行することにより、復号済みブロックを生成するオフセット処理ステップとを含む。

本実施の形態の色差信号のオフセット処理においてイントラ予測方法を実施する画像処理装置（色差信号イントラ予測部）８００の構成について説明する。図１５は、本発明の実施の形態４に係る画像処理装置８００の構成の一例を示すブロック図である。なお、後述するように、本発明の実施の形態４に係る画像処理装置８００は、符号化信号を復号し、復号画像データを出力する画像復号装置の一部に相当する。

図１５に示されるように、画像処理装置８００は、可変長復号部８１０と、残差信号取得部８２０と、イントラ予測色差信号生成部８３０と、仮復号済み色差信号生成８４０と、オフセット値加算部８５０とを含む。

本発明の実施の形態４に係る画像処理装置８００の動作について、図１６を用いてさらに詳しく説明する。図１６は、画像処理装置８００の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、可変長復号部８１０は、ビットストリームを可変長復号して量子化係数、イントラ予測モード、およびオフセット値を取得し、残差信号取得部８２０及びオフセット値加算部８５０に出力する（ステップＳ８００１）。

次に、残差信号取得部８２０は、量子化係数を逆量子化および逆変換して復号済み残差信号を取得し、仮復号済み色差信号生成部８４０に出力する（ステップＳ８００２）。復号済み残差信号は、符号化時の量子化により粗い区間に近似されているため、これを用いて復号済み色差信号を生成すると、符号化前の入力画像との間に誤差が発生する。

次に、イントラ予測色差信号生成部８３０は、色差信号イントラ予測モードに基づいてイントラ予測色差信号を生成し、仮復号済み色差信号生成部８４０に出力する（ステップＳ８００３）。色差信号のイントラ予測モードは、イントラ予測色差信号の生成方法を示すインデックス番号である。イントラ予測モードは、符号化時のイントラ予測で各ブロック毎に決定されている。イントラ予測色差信号は、イントラ予測モードに応じて、隣接ブロックの符号化済み輝度信号、隣接ブロックの符号化済み色差信号、および処理対象ブロックの符号化済み輝度信号を適宜使用して生成する。

次に、仮復号済み色差信号生成部８４０は、復号済み残差信号およびイントラ予測色差信号により仮復号済み色差信号を生成する（ステップＳ８００４）。仮復号済み色差信号は、復号済み残差信号とイントラ予測色差信号との加算演算により算出する。

次に、オフセット値加算部８５０は、仮復号済み色差信号にオフセット値を加算し、復号済み色差信号を生成する（ステップＳ８００６）。オフセット値は、符号化時において算出された値である。オフセット値加算部８５０によって生成された復号済み色差信号は、後のイントラ予測等に用いられるために、図示しないメモリに保存される。

これにより、符号化前の入力色差信号と復号済み色差信号との間の誤差を低減し、復号済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。

なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号近い復号済み画像信号が得られる。

また、図２１はＨＥＶＣ規格（非特許文献３）に基づいて、本発明の実施の形態４の構文に示した一例である。ＹＵＶ形式の画像信号を符号化する際に、ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｕｎｉｔ毎にＵ及びＶのオフセット値を、色差信号のイントラ予測モードに続いて復号する。

（実施の形態５）
実施の形態５に係る画像復号方法では、さらに以下の処理を実行する。すなわち、可変長復号ステップでは、さらに、オフセット処理の要否を示す第１のフラグ情報を取得する。オフセット処理ステップでは、第１のフラグ情報がオフセット処理が必要であることを示す場合に、オフセット処理を実行する。

次に、本発明の実施の形態５に係る画像処理装置（色差信号イントラ予測部）９００の動作について説明する。

図１７は、実施の形態５に係る画像処理装置９００の構成を示すブロック図である。

図１７に示すように、画像処理装置９００は、可変長復号部９１０と、残差信号取得部９２０と、仮復号済み色差信号生成部９３０と、イントラ予測色差信号生成部９４０と、オフセット値加算部９５０と、オフセット処理判定部９６０とを備える。すなわち、図１７の画像処理装置９００は、図１５の画像処理装置８００と比較して、オフセット処理判定部９６０をさらに備える点が異なる。画像処理装置９００のそれ以外の構成は、画像処理装置８００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

画像処理装置９００が備える複数の構成要素のうち、実施の形態４の画像処理装置８００と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるオフセット処理判定部９７０について説明する。具体的には、実施の形態５では、オフセット処理の要否を判定し、必要なブロックのみにオフセット処理を実施する。

次に、画像処理装置９００が行う色差信号イントラ予測について説明する。図１８は、実施の形態５に係る画像復号方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図１６において、実施の形態４で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図１８のステップＳ９００５〜Ｓ９００７について主に説明する。

ステップＳ９００５において、オフセット処理判定部９６０は、処理対象ブロックの復号済み輝度信号および仮復号済み色差信号を用いて、オフセット処理の要否を判定する。判定は、例えば、実施の形態２と同様の方法により行う。復号済み色差信号に生じる色歪みについては、符号化前の入力色差信号と復号済み色差信号との誤差量が同じであっても、色差信号および輝度信号の値によって主観画質における色歪みの見え方が異なる。よって、オフセット処理判定部９６０は、色差空間および輝度空間において、主観画質で色歪みが顕著となる範囲（以下、範囲Ａともいう）に仮復号済み信号が存在する場合に、オフセット処理が必要であると判定する。

範囲Ａのデータ構造は、ＹＵＶあるいはＲＧＢ各成分の最大値、最小値により表現してもよいし、ＹＵＶあるいはＲＧＢの３軸を持つカラーマップとして表現してもよい。また、判定に用いる入力信号は、例えば、処理対象ブロック内の入力色差信号および入力輝度信号の平均値、周波数変換して得られたＤＣ成分、中央値等でもよい。

そして、ステップＳ９００５においてオフセット処理が必要と判定された場合は、ステップＳ９００６〜Ｓ９００７を行う。ステップＳ９００６において、可変長復号部９１０は、ビットストリームを可変長復号してオフセット値を取得し、オフセット値加算部９５０に出力する。

そして、ステップＳ９００７において、オフセット値加算部９５０は、仮復号済み色差信号にオフセット値を加算し、復号済み色差信号を生成する。オフセット値加算部９５０で生成された復号済み色差信号は、後のイントラ予測等に用いられるために、図示しないメモリに保存される。

一方、ステップＳ９００５において、オフセット処理が不要と判定された場合は、オフセット処理は行わず、仮復号済み色差信号がそのまま復号済み色差信号となる。

これにより、ビットストリームのビット量を抑制しつつ、符号化済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。

なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号近い復号済み画像信号が得られる。

また、オフセット処理の要否の判定方法は上記に限定されない。例えば、オフセット処理判定部９６０は、オフセット処理の要否を示す第１のフラグ情報をビットストリームから取得し、取得した第１のフラグ情報に設定されている値に応じて、オフセット処理の要否を判定してもよい。

（実施の形態６）
実施の形態６に係る画像復号方法では、さらに以下の処理を実行する。すなわち、可変長復号ステップでは、さらに、仮復号済みブロックに対するオフセット処理に、復号済みブロックに隣接する既に復号されたブロックのためのオフセット値を用いるか、又は仮復号済みブロックのために新たに算出されたオフセット値を用いるかを示す第２のフラグ情報（すなわち、オフセット値の更新の要否を示す第２のフラグ情報）を取得する。そして、オフセット処理ステップでは、第２のフラグ情報で示されるオフセット値を用いて、仮復号済みブロックに対してオフセット処理を実行する。

次に、本発明の実施の形態６に係る画像処理装置（色差信号イントラ予測部）１０００の動作について説明する。

図１９は、実施の形態６に係る画像処理装置１０００の構成を示すブロック図である。

図１９に示すように、画像処理装置１０００は、可変長復号部１０１０と、残差信号取得部１０２０と、イントラ予測色差信号生成部１０３０と、仮復号済み色差信号生成部１０４０と、オフセット値加算部１０６０と、オフセット処理単位情報取得部１０７０とを備える。すなわち、画像処理装置１０００は、図１５の画像処理装置８００と比較して、オフセット処理単位情報取得部１０７０をさらに備える点が異なる。画像処理装置１０００のそれ以外の構成は、画像処理装置８００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

画像処理装置１０００が備える複数の構成要素のうち、実施の形態４の画像処理装置８００と同じ構成要素の説明を省略し、相違点となるオフセット処理単位情報取得部１０７０について説明する。実施の形態６に係る画像処理装置１０００は、隣接する複数ブロックにおいて同一のオフセット値を用いたオフセット処理を可能とする。

次に、画像処理装置１０００が行う色差信号イントラ予測について説明する。図２０は、実施の形態６に係る画像復号方法の色差信号イントラ予測のフローチャートである。図１６において、実施の形態４で説明した処理と同様な処理については、詳細な説明を繰り返さない。そのため、図２０のステップＳ１０００１およびステップＳ１０００５〜Ｓ１０００７について主に説明する。

ステップＳ１０００１において、可変長復号部１０１０は、ビットストリームを可変長復号し、量子化係数、イントラ予測モード、およびオフセット処理単位情報を取得し、残差信号取得部１０２０、イントラ予測色差信号生成部１０３０、オフセット処理単位情報取得部１０７０、及びオフセット値加算部１０６０に出力する。オフセット処理単位情報は、複数ブロックからなる領域Ａにおいて、全ブロックで同一のオフセット値を用いるか、ブロック毎に個別のオフセット値を用いるかについての情報である。

次に、ステップＳ１０００５において、オフセット処理単位情報取得部１０７０は、オフセット処理単位情報により、オフセット値の更新の要否を確認し、結果を可変長復号部１０１０に出力する。領域Ａ内の全ブロックで同一のオフセット値を用いる場合は、領域Ａ内の全ブロックのオフセット処理が終了したときのみオフセット値を更新する。一方、領域Ａ内のブロック毎に個別のオフセット値を用いる場合は、ブロック毎にオフセット値を更新する。

オフセット値の更新が必要な場合は、ステップＳ１０００６において、可変長復号部１０１０は、ビットストリームを可変長復号してオフセット値を取得し、オフセット値加算部１０６０に出力する。オフセット値は、符号化時において算出された値である。

次に、ステップＳ１０００７において、オフセット値加算部１０６０は、仮復号済み色差信号にオフセット値を加算し、復号済み色差信号を生成する。

これにより、ブロックより広い範囲において一括してオフセット値を符号化することができるため、符号化信号のビット量の増大を抑制しつつ、復号済み色差信号の色歪みを抑制することが可能となる。

なお、上記のオフセット処理は、輝度信号に対しても同様に行うことができる。これにより、明るさについても、より入力信号近い復号済み画像信号が得られる。

また、図２２はＨＥＶＣ規格（非特許文献３）に基づいて、本発明の実施の形態６の構文に示した一例である。ＹＵＶ形式の画像信号を符号化する際、Ｉ−ｓｌｉｃｅの時に、ｃｏｄｉｎｇ ｔｒｅｅ（複数のｃｏｄｉｎｇ ｕｎｉｔｉの集まり）毎にＵ及びＶのオフセット値を、色差信号のイントラ予測モードに続いて復号する。

（実施の形態７）
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２３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２３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２４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２５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２６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２７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２５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２８Ａ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２８Ｂ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８）
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２９は、多重化データの構成を示す図である。図２９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３０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３１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３１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３１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３２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３２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３３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３４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３４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３５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３６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９）
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３７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１０）
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３８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３７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３７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８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８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４０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３９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１１）
テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、ＬＳＩex５００の信号処理部ex５０７が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex５０７を個別に用いると、ＬＳＩex５００の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。

この課題を解決するために、上記各実施の形態で示した動画像復号方法を実行するための復号処理部と、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する復号処理部とを一部共有化する構成とする。この構成例を図４１Ａのex９００に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応する復号処理部ex９０２を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応しない、本発明の一態様に特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。特に、本発明の一態様は、逆量子化に特徴を有していることから、例えば、逆量子化については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外のエントロピー復号、デブロッキング・フィルタ、動き補償のいずれか、または、全ての処理については、復号処理部を共有することが考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。

また、処理を一部共有化する他の例を図４１Ｂのex１０００に示す。この例では、本発明の一態様に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００１と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００２と、本発明の一態様に係る動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex１００３とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex１００１、ex１００２は、必ずしも本発明の一態様、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、ＬＳＩex５００で実装することも可能である。

このように、本発明の一態様に係る動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、ＬＳＩの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。

本発明に係る画像符号化方法及び画像復号方法は、さまざまな用途に利用可能であり、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や撮像機器に利用可能である。

１００，３００ 色差信号イントラ予測部
１１０，３３０，５１０，６１０，７１０，８３０，９４０，１０３０ イントラ予測色差信号生成部
１２０，５２０，６２０，７２０ 残差信号算出部
１３０，２１０，５３０，６３０，７３０ 変換／量子化部
１３５，２３０，５３５，６３５，７３５ 逆量子化／逆変換部
１４０ 符号化済み信号生成部
１５０，５７０，６７０，７７０ 符号化部
２００ 画像符号化装置
２０５ 減算器
２２０ エントロピー符号化部
２３５，４２５ 加算器
２４０，４３０ デブロッキングフィルタ
２５０，４４０ メモリ
２６０，４５０ イントラ予測部
２７０ 動き検出部
２８０，４６０ 動き補償部
２９０，４７０ イントラ／インター切換スイッチ
３１０，８１０，９１０，１０１０ 可変長復号部
３２０，８２０，９２０，１０２０ 残差信号取得部
３４０ 復号済み色差信号生成部
４００ 画像復号装置
４１０ エントロピー復号部
５００，６００，７００，８００，９００，１０００ 画像処理装置
５４０，６４０，７４０ 仮符号化済み色差信号生成部
５５０，６５０，７５０ 第１の直流成分算出部
５５５，６５５，７５５ 第２の直流成分算出部
５６０，６６０，７６０ オフセット値算出部
５８０，６８０，７８０，８５０，９５０，１０６０ オフセット値加算部
６９０，９６０ オフセット処理判定部
７９０ オフセット処理単位判定部
８４０，９３０，１０４０ 仮復号済み色差信号生成
１０７０ オフセット処理単位情報取得部

Claims (4)

1. 画像を構成する入力ブロックを符号化する画像符号化方法であって、
   前記入力ブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測ステップと、
   前記入力ブロックから前記予測ブロックを減算することにより、残差ブロックを算出する算出ステップと、
   前記残差ブロックを変換および量子化することにより、量子化係数を算出する変換／量子化ステップと、
   前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、符号化済み残差ブロックを算出する逆量子化／逆変換ステップと、
   前記符号化済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮符号化済みブロックを生成する生成ステップと、
   前記変換／量子化ステップでの量子化によって前記仮符号化済みブロックを構成する色差ブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理の要否を判定し、判定結果を示す第１の情報を生成する第１判定ステップと、
   前記仮符号化済みブロック及び前記仮符号化済みブロックの隣接ブロックを含む所定領域に含まれるブロックそれぞれのオフセット値に基づいて、前記オフセット処理を実行するオフセット処理単位を判定する第２判定ステップと、
   前記判定ステップでオフセット処理が必要と判定された場合に、前記色差ブロックに対して前記第２判定ステップで判定されたオフセット処理単位で前記オフセット処理を実行するオフセット処理ステップと、
   前記量子化係数と前記第１の情報とを可変長符号化する可変長符号化ステップとを含む、
   画像符号化方法。
2. 画像を構成する入力ブロックを符号化する画像符号化装置であって、
   前記入力ブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測部と、
   前記入力ブロックから前記予測ブロックを減算することにより、残差ブロックを算出する算出部と、
   前記残差ブロックを変換および量子化することにより、量子化係数を算出する変換／量子化部と、
   前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、符号化済み残差ブロックを算出する逆量子化／逆変換部と、
   前記符号化済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮符号化済みブロックを生成する生成部と、
   前記変換／量子化部での量子化によって前記仮符号化済みブロックを構成する色差ブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理の要否を判定し、判定結果を示す第１の情報を生成する第１判定部と、
   前記入力ブロック及び前記入力ブロックに隣接するブロックを含む所定領域に含まれるブロックそれぞれのオフセット値に基づいて、前記オフセット処理を実行するオフセット処理単位を判定する第２判定部と、
   前記判定部でオフセット処理が必要と判定された場合に、前記色差ブロックに対して前記第２判定部で判定されたオフセット処理単位で前記オフセット処理を実行するオフセット処理部と、
   前記量子化係数と前記第１の情報とを可変長符号化する可変長符号化部とを備える、
   画像符号化装置。
3. ビットストリームを復号して復号済みブロックを生成する画像復号方法であって、
   前記ビットストリームを可変長復号することにより、量子化係数と、オフセット処理の要否を示す第１の情報と前記オフセット処理を実行するオフセット処理単位を示す第２の情報とを取得する可変長復号ステップと、
   前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、復号済み残差ブロックを取得する取得ステップと、
   前記復号済みブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測ステップと、
   前記復号済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮復号済みブロックを生成する生成ステップと、
   前記第１の情報がオフセット処理が必要であることを示す場合に、量子化によって前記仮復号済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理を前記第２の情報に示されたオフセット処理単位で前記仮復号済みブロックに対して実行することにより、前記復号済みブロックを生成するオフセット処理ステップとを含み、
   前記第２の情報は、前記入力ブロック及び前記入力ブロックに隣接するブロックを含む所定領域に含まれるブロックそれぞれのオフセット値に基づいて生成される、
   画像復号方法。
4. ビットストリームを復号して復号済みブロックを生成する画像復号装置であって、
   前記ビットストリームを可変長復号することにより、量子化係数と、オフセット処理の要否を示す第１の情報と前記オフセット処理を実行するオフセット処理単位を示す第２の情報とを取得する可変長復号部と、
   前記量子化係数を逆量子化および逆変換することにより、復号済み残差ブロックを取得する取得部と、
   前記復号済みブロックを予測することにより、予測ブロックを生成する予測部と、
   前記復号済み残差ブロックと前記予測ブロックとを加算することにより、仮復号済みブロックを生成する生成部と、
   前記第１の情報がオフセット処理が必要であることを示す場合に、量子化によって前記仮復号済みブロックに含まれる誤差を補正するためのオフセット処理を前記第２の情報に示されたオフセット処理単位で前記仮復号済みブロックに対して実行することにより、前記復号済みブロックを生成するオフセット処理部とを含み、
   前記第２の情報は、前記入力ブロック及び前記入力ブロックに隣接するブロックを含む所定領域に含まれるブロックそれぞれのオフセット値に基づいて生成される、
   画像復号装置。

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