JP6161008B2 - 画像符号化方法および画像符号化装置 - Google Patents

Description

動画像の符号化方法および復号方法に関し、特に、算術符号化方法および算術復号方法などに関する。

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）。従来、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）の規格、及び、ＭＰＥＧ−ｘで示されるＩＳＯ／ＩＥＣの規格がある。最新かつ最も進んだ画像符号化規格は、現在、Ｈ．２６４／ＡＶＣ、又はＭＰＥＧ−４ ＡＶＣで示される規格（非特許文献２参照）の次の規格として検討されているものである。

検討されているＨＥＶＣ規格では、エントロピー符号化として、ＣＡＢＡＣ（Ｃｏｎｔｅｘｔ−ｂａｓｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｉｎａｒｙ Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ）と呼ばれる算術符号化が用いられている。

Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 10th Meeting: Stockholm, SE, 11-20 July 2012, JCTVC-J1003_d7, " High efficiency video coding (HEVC) text specification draft 8 ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｈ．２６４「Ａｄｖａｎｃｅｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒｉｃ ａｕｄｉｏｖｉｓｕａｌ ｓｅｒｖｉｃｅｓ」、２０１０年３月

しかしながら、従来の画像復号方法および画像符号化方法では、それらの方法にしたがった処理を実行するための構成が複雑になってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、簡単な構成で画像の復号および符号化が可能な画像復号方法および画像符号化方法などを提供する。

本発明の一態様に係る画像符号化方法は、画像をブロックごとに符号化することによってビット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を算術符号化し、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定し、前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定し、前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術符号化し、算術符号化の終端処理を第１の終端処理として行い、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあると判定された場合には、算術符号化の終端処理を第２の終端処理として行い、前記第１の終端処理の処理内容は、前記第２の終端処理の処理内容と同じである。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム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。

本発明の画像復号方法および画像符号化方法は、画像の復号または符号化を行うための構成を簡単にすることができる。

図１は、エントロピー復号部の構成を示すブロック図である。 図２は、エントロピー復号部の処理動作を示すフローチャートである。 図３Ａは、スライスのシンタックスを示す図である。 図３Ｂは、スライスに含まれるビット列のシンタックスを示す図である。 図４は、エントロピー符号化部の構成を示すブロック図である。 図５は、エントロピー符号化部の処理動作を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１におけ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７は、実施の形態１におけるエントロピー復号部の構成の一例を示すブロック図である。 図８は、実施の形態１におけるエントロピー復号部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態１におけるスライスのシンタックスの一例を示す図である。 図１０は、実施の形態１の変形例に係るビット列のシンタックスの一例を示す図である。 図１１は、実施の形態２におけ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１２は、実施の形態２におけるエントロピー符号化部の構成の一例を示すブロック図である。 図１３は、実施の形態２におけるエントロピー符号化部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１４Ａは、本発明の一態様に係る画像復号方法を示すフローチャートである。 図１４Ｂは、本発明の一態様に係る画像復号装置の構成を示す図である。 図１５Ａは、本発明の一態様に係る画像符号化方法を示すフローチャートである。 図１５Ｂは、本発明の一態様に係る画像符号化装置の構成を示す図である。 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。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、従来の画像復号方法および画像符号化方法に関し、以下の問題が生じることを見出した。

ＣＡＢＡＣの算術符号化は、コンテキストと呼ばれる確率モデルのインデックスであるｃｔｘＩｄｘと、符号化されるバイナリ信号ｂｉｎＶａｌとを入力し、内部確率状態を示す情報であるｃｏｄＩＲａｎｇｅ、ｃｏｄＩＬｏｗ、ｆｉｒｓｔＢｉｔＦｌａｇ、およびＢｉｔｓＯｕｔｓｔａｎｄｉｎｇを更新しつつ、出力符号列を決定する処理である。

なお、内部確率状態の情報の初期値には、ｃｏｄＩＲａｎｇｅ＝５１０、ｃｏｄＩＬｏｗ＝０、ｆｉｒｓｔＢｉｔＦｌａｇ＝１、およびＢｉｔｓＯｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ＝０が設定される。

一方、ＣＡＢＡＣに対応する算術復号は、上述の確率モデルのインデックスであるｃｔｘＩｄｘと、関連情報であるｃｔｘＩｄｘＴａｂｌｅと、復号対象の符号列がバイパス復号処理されたものかどうかを示すｂｙｐａｓｓＦｌａｇとを入力し、内部確率状態を示す情報であるｃｏｄＩＲａｎｇｅおよびｃｏｄＩＯｆｆｓｅｔを更新しつつ、復号バイナリ信号ｂｉｎを出力する処理である。

上記のように、ＣＡＢＡＣの処理は、算術符号化および算術復号のそれぞれにおいて、内部確率状態を更新しつつ符号化または復号を行う処理である。また、ＣＡＢＡＣの処理では、処理を途中から開始した場合、同一の構成単位（画像を構成する単位であって、処理単位ともいう）に対する内部確率状態が符号化時と復号時とで一致しないことが発生する。その結果、画像の符号化または復号を適切に行うことができない。このため、符号化時および復号時には終端処理が行われる。

非特許文献１に示す方法では、符号化時には、１を示すスライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ）を算術符号化してスライスの終端に埋め込み、終端処理を行う。そして、復号時には、そのスライス終端フラグを算術復号して終端処理を行っている。これにより、ＣＡＢＡＣの処理（算術符号化または算術復号）を途中から開始する場合であっても、その開始位置がスライスの先頭であれば、内部確率状態を符号化時と復号時とで一致させることができる。

しかしながら、ＨＥＶＣ規格では、スライスの他に、タイルと呼ばれる並列処理するための構成単位や、ＷＰＰ（ウェーブフロント処理）と呼ばれる並列処理を可能とするための構成単位（以下、ＣＴＵラインという）があるが、これらの処理単位に対しては、終端処理は行われない。

図１は、エントロピー復号部の構成を示すブロック図である。

このエントロピー復号部８００は、ＣＡＢＡＣの算術復号を行うものであって、ＣＴＵ復号部８０１、スライス終端判定部８０２、サブ終端判定部８０３、バイト先頭探索部８０４および終端処理部８０５を備える。

図２は、エントロピー復号部８００の処理動作を示すフローチャートである。

まず、エントロピー復号部８００のＣＴＵ復号部８０１は、ビットストリームＢＳに含まれるＣＴＵ（ｃｏｄｉｎｇ ｔｒｅｅ ｕｎｉｔ）を算術復号する（ステップＳ８０１）。ＣＴＵはピクチャを構成するブロックである。次に、スライス終端判定部８０２は、スライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）を算術復号する（ステップＳ８０２）。次に、スライス終端判定部８０２は、その復号されたスライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）が０を示すか否かを判定する（ステップＳ８０３）。ここで、スライス終端フラグが０を示さないと判定されると（ステップＳ８０３でＮＯ）、終端処理部８０５は、算術復号の終端処理を行う（ステップＳ８０４）。一方、スライス終端フラグが０を示すと判定されると（ステップＳ８０３でＹＥＳ）、サブ終端判定部８０３は、直前に算術復号されたＣＴＵがサブ単位の終端にあるか否かを判定する（ステップＳ８０５）。サブ単位は、上述のタイルまたはＣＴＵラインである。なお、ＣＴＵラインは、水平方向に配列された複数のＣＴＵからなる構成単位である。

ここで、サブ単位の終端にあると判定されると（ステップＳ８０５でＹＥＳ）、バイト先頭探索部８０４はバイト先頭探索を行う（ステップＳ８０６）。バイト先頭探索は、ビットストリーム中のビット列を読み飛ばして、バイト単位の先頭を探索する処理である。一方、サブ単位の終端にないと判定された後（ステップＳ８０５でＮＯ）、またはステップＳ８０６の処理が行なわれた後には、エントロピー復号部８００はステップＳ８０１からの処理を次のＣＴＵに対して繰り返し実行する。

図３Ａは、スライスのシンタックスを示す図である。

スライスは、符号化されたＣＴＵを示すデータ８５１（ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｒｅｅ＿ｕｎｉｔ（））と、スライスの終端を判定するための算術符号化されたスライス終端フラグ８５２（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）とを含む。さらに、スライスは、条件８５３が満たされる場合には、予め定められたビット列８５４（ｂｙｔｅ＿ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（））を含む。この条件８５３は、データ８５１によって示されるＣＴＵがサブ単位の終端にあるという条件である。

図３Ｂは、ビット列８５４のシンタックスを示す図である。

ビット列８５４は、１を示すビット８５５（ｂｉｔ＿ｅｑｕａｌ＿ｔｏ＿ｏｎｅ）と、必要に応じた数の０を示すビット８５６（ｂｉｔ＿ｅｑｕａｌ＿ｔｏ＿ｚｅｒｏ）とを含む。このビット列８５４は、符号化されたサブ単位のビット数がバイト単位の整数倍になるようにビットストリームに含められるものであって、算術符号化されたものではなく、０または１を示す符号である。バイト先頭探索では、このビット列８５４が読み飛ばされる。

図４は、エントロピー符号化部の構成を示すブロック図である。

このエントロピー符号化部９００は、ＣＡＢＡＣの算術符号化を行うものであって、ＣＴＵ符号化部９０１、スライス終端符号化部９０２、サブ終端判定部９０３、バイトアライメント部９０４、および終端処理部９０５を備える。

図５は、エントロピー符号化部９００の処理動作を示すフローチャートである。

まず、エントロピー符号化部９００のＣＴＵ符号化部９０１は、符号化対象信号に含まれるＣＴＵを算術符号化する（ステップＳ９０１）。次に、スライス終端符号化部９０２は、スライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）を算術符号化する（ステップＳ９０２）。次に、スライス終端符号化部９０２は、そのスライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）が０であるか否かを判定する（ステップＳ９０３）。ここで、スライス終端フラグが０でないと判定されると（ステップＳ９０３でＮＯ）、終端処理部９０５は、算術符号化の終端処理を行う（ステップＳ９０４）。一方、スライス終端フラグが０であると判定されると（ステップＳ９０３でＹＥＳ）、サブ終端判定部９０３は、直前に算術符号化されたＣＴＵがサブ単位の終端にあるか否かを判定する（ステップＳ９０５）。

ここで、サブ単位の終端にあると判定されると（ステップＳ９０５でＹＥＳ）、バイトアライメント部９０４はバイトアライメントを行う（ステップＳ９０６）。また、サブ単位の終端にないと判定された後（ステップＳ９０５でＮＯ）、またはステップＳ９０６の処理が行なわれた後には、エントロピー符号化部９００はステップＳ９０１からの処理を次のＣＴＵに対して繰り返し実行する。

このような画像復号方法および画像符号化方法では、サブ単位の終端にあるＣＴＵに対する算術復号または算術符号化の後に、終端処理が行われない。したがって、複数のサブ単位を並列に処理するときなどには、ビットストリームＢＳまたは符号化対象信号の途中から処理が行われるため、符号化時と復号時とでそのサブ単位に対応するＣＡＢＡＣの内部確率状態が異なってしまう場合が生じる。つまり、画像の符号化および復号を適切に行うことができないという課題がある。

このような課題を解決するためには、サブ単位を用いずにスライスをより細かい単位にすることが考えられる。しかし、この場合には、符号化効率が低下してしまうという他の課題が生じる。

また、他の解決方法として、サブ単位の終端にあるＣＴＵに対する算術復号または算術符号化の後に、単純に終端処理を行うことが考えられる。しかし、この場合には、そのサブ単位の終端で終端処理を行う新たな処理部を設ける必要があり、構成が複雑になるという問題がある。

このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る画像復号方法は、ビットストリームに含まれる符号化された画像をブロックごとに復号する画像復号方法であって、復号対象ブロックを算術復号し、前記復号対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定し、前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定し、前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術復号し、算術復号の終端処理を第１の終端処理として行う。

これにより、算術復号されたブロックがスライスの終端になくても、サブ単位の終端にあれば、算術復号の終端処理が行われるため、ビットストリームに含まれる複数のサブ単位を適切に並列に復号することができる。また、スライスとサブ単位とを用いることにより、符号化効率の低下を抑えたビットストリームを適切に復号することができる。さらに、サブ単位の終端では、サブ終端ビットの算術復号と終端処理とを含む処理が行われるため、スライスの終端で、フラグの算術復号と終端処理とを含む処理が行われる場合には、サブ単位の終端とスライスの終端とで実行される処理を共通化することができる。つまり、サブ単位の終端で行われる処理のために新たな処理部を設ける必要がないため、簡単な構成で画像を復号することができる。

また、前記画像復号方法は、さらに、前記復号対象ブロックがスライスの終端にあると判定された場合には、算術復号の終端処理を第２の終端処理として行い、前記第１の終端処理を行う際には、前記第２の終端処理と同じ処理を行ってもよい。

これにより、スライスの終端で行われる終端処理と、サブ単位の終端で行われる終端処理とが同じであるため、より簡単な構成で画像を復号することができる。

また、前記画像復号方法は、さらに、前記復号対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを示すスライス終端フラグを算術復号し、前記スライスの終端にあるか否かの判定では、算術復号された前記スライス終端フラグが予め定められた値を示す場合に、前記復号対象ブロックがスライスの終端にあると判定し、前記サブ終端ビットの算術復号では、当該算術復号によって前記予め定められた値と同じ値を復元してもよい。例えば、前記サブ終端ビットの算術復号では、当該算術復号によって１を復元する。

これにより、スライスの終端で行われる終端処理と、サブ単位の終端で行われる終端処理とは、それぞれ１ビットの算術復号によって同じ値が得られる場合に実行されるため、サブ単位の終端とスライスの終端とで実行される処理をさらに共通化することができる。

また、前記画像復号方法では、さらに、前記第１の終端処理を行った後に、前記サブ単位および前記サブ終端ビットを含むビット長が予め定められたＮ（Ｎは２以上の整数）ビットの倍数になるように前記ビットストリームに書き込まれたビット列を読み飛ばす処理を行ってもよい。

これにより、例えばバイト先頭探索が行われ、その結果、バイト単位に適切な復号を行うことができる。

また、前記サブ終端ビットの算術復号では、前記ビット列の先頭のビットを前記サブ終端ビットとして算術復号してもよい。

これにより、ビットストリームに新たなビットをサブ終端ビットとして含める必要がないため、符号化効率の低下を抑えたビットストリームを適切に復号することができる。

また、上述の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、画像をブロックごとに符号化することによってビット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を算術符号化し、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定し、前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定し、前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術符号化し、算術符号化の終端処理を第１の終端処理として行う。

これにより、算術符号化されたブロックがスライスの終端になくても、サブ単位の終端にあれば、算術符号化の終端処理が行われるため、ビットストリームに含まれる複数のサブ単位を適切に並列に符号化することができる。また、スライスとサブ単位とを用いることにより、符号化効率の低下を抑えることができる。さらに、サブ単位の終端では、サブ終端ビットの算術符号化と終端処理とを含む処理が行われるため、スライスの終端で、フラグの算術符号化と終端処理とを含む処理が行われる場合には、サブ単位の終端とスライスの終端とで実行される処理を共通化することができる。つまり、サブ単位の終端で行われる処理のために新たな処理部を設ける必要がないため、簡単な構成で画像を符号化することができる。

また、前記画像符号化方法は、さらに、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあると判定された場合には、算術符号化の終端処理を第２の終端処理として行い、前記第１の終端処理を行う際には、前記第２の終端処理と同じ処理を行ってもよい。

これにより、スライスの終端で行われる終端処理と、サブ単位の終端で行われる終端処理とが同じであるため、より簡単な構成で画像を符号化することができる。

また、前記画像符号化方法は、さらに、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを示すスライス終端フラグを算術符号化し、前記スライスの終端にあるか否かの判定では、前記スライス終端フラグが予め定められた値を示す場合に、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあると判定し、前記サブ終端ビットの算術符号化では、前記予め定められた値と同じ値を示す前記サブ終端ビットを算術符号化してもよい。例えば、前記サブ終端ビットの算術符号化では、１を示す前記サブ終端ビットを算術符号化する。

これにより、スライスの終端で行われる終端処理と、サブ単位の終端で行われる終端処理とは、それぞれ同じ値を示す１ビットを算術符号化する場合に実行されるため、サブ単位の終端とスライスの終端とで実行される処理をさらに共通化することができる。

また、前記画像符号化方法では、さらに、前記第１の終端処理を行った後に、算術符号化された前記サブ単位および前記サブ終端ビットを含むビット長が予め定められたＮ（Ｎは２以上の整数）ビットの倍数になるようにビット列を前記ビットストリームに書き込んでもよい。

これにより、例えばバイト単位に適切な符号化を行うことができる。

また、前記サブ終端ビットの算術符号化では、前記ビット列の先頭のビットを前記サブ終端ビットとして算術符号化してもよい。

これにより、ビットストリームに新たなビットをサブ終端ビットとして含める必要がないため、符号化効率の低下を抑えることができる。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、下記では、符号化（ｃｏｄｉｎｇ）はｅｎｃｏｄｉｎｇの意味で使用する場合もある。

（実施の形態１）
図６は、本実施の形態における画像復号装置の構成の一例を示すブロック図である。

本実施の形態における画像復号装置１００は、圧縮符号化された画像データであるビットストリームＢＳを復号する。例えば、画像復号装置１００は、ビットストリームＢＳをブロック毎に復号する。つまり、画像復号装置１００は、復号対象ブロックに対して、可変長復号、逆量子化及び逆変換をなど行うことで、画像データを復元する。

図６に示すように、画像復号装置１００は、エントロピー復号部１１０と、逆量子化・逆変換部１２０と、加算器１２５と、ループフィルタ１３０と、メモリ１４０と、イントラ予測部１５０と、動き補償部１６０と、イントラ／インター切換スイッチ１７０とを備える。

エントロピー復号部１１０は、ビットストリームＢＳを可変長復号することで、ブロックごとに、そのブロックに含まれる複数の量子化係数を復元する。また、エントロピー復号部１１０は、ビットストリームＢＳ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１６０に出力する。

逆量子化・逆変換部１２０は、エントロピー復号部１１０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１２０は、復元された変換係数を逆変換（逆周波数変換）する。これにより、ビットストリームＢＳに含まれるブロック毎に、そのブロックに対応する予測誤差信号が復元される。

加算器１２５は、復元された予測誤差信号と予測信号とを加算することで、復号画像を生成する。

ループフィルタ１３０は、生成された復号画像に例えばデブロッキングフィルタ処理ななどのループフィルタ処理を行う。ループ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１４０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１４０は、ループフィルタ処理が施された復号画像を参照画像として格納する。

イントラ予測部１５０は、面内予測モードにしたがって、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１５０は、加算器１２５によって生成された復号画像における、復号対象ブロックの周囲の画像を参照することによって、その復号対象ブロックに対するイントラ予測を行う。これにより、イントラ予測部１５０は、イントラ予測信号を生成する。

動き補償部１６０は、エントロピー復号部１１０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、復号対象ブロックに対する予測信号（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１７０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１２５に出力する。

以上の構成により、本実施の形態における画像復号装置１００は、圧縮符号化された画像データを復号する。

ここで、本実施の形態における画像復号装置１００のエントロピー復号部１１０は、ビットストリームＢＳを算術復号することによって、そのビットストリームＢＳを可変長復号する。

本実施の形態におけるエントロピー復号部１１０による算術復号は、並列処理であっても逐次処理であっても正しくビットストリームＢＳを適切に復号することができる。したがって、ＨＥＶＣにおいて、サブ単位を用い、高速処理が必要となる場合、本実施の形態における算術復号の実装メリットは非常に高い。

以下、このエントロピー復号部１１０の算術復号について詳細に説明する。

図７は、本実施の形態におけるエントロピー復号部１１０の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態におけるエントロピー復号部１１０は、ＣＴＵ復号部１１１、スライス終端判定部１１２、サブ終端判定部１１３、サブ終端処理部１１６、バイト先頭探索部１１４、および終端処理部１１５を備える。このような、エントロピー復号部１１０は、量子化係数などを含む復号データ及びスライス処理終端信号をビットストリームＢＳから復元する。

図８は、本実施の形態におけるエントロピー復号部１１０の処理動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ＣＴＵ復号部１１１は、ビットストリームＢＳより所定の方法に基づいてＣＴＵ（ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｒｅｅ＿ｕｎｉｔ（））を算術復号する（ステップＳ１０１）。ここでＣＴＵとは、ピクチャを構成する予め定められた符号化単位であって、例えば１６ｘ１６画素、３２ｘ３２画素、または６４ｘ６４画素のブロックである。ビットストリームＢＳに含まれる符号化されたＣＴＵは、例えば、そのＣＴＵに対する予測画像（予測信号）の生成方法に関する情報と、その予測画像と原画像との差分である予測誤差信号を変換および量子化して得られる信号（量子化係数）に関する情報とを含む情報群である。

次に、スライス終端判定部１１２は、ステップＳ１０１で算術復号されたＣＴＵがスライスの終端にあるか否かを示すスライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）を算術復号する（ステップＳ１０２）。例えば、スライスは、ピクチャ内をＣＴＵごとに処理した場合に、ラスタ順に設けられた分割点でピクチャを分割することによって得られる各領域である（詳細は非特許文献１参照）。また、スライス終端フラグは、１を示すことによって、そのフラグに対応するＣＴＵ、つまり直前に算術復号されたＣＴＵがスライスの終端にあることを示し、０を示すことによって、そのＣＴＵがスライスの終端にないことを示す。

次に、スライス終端判定部１１２は、スライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）が０を示すか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、スライス終端フラグが０ではなく１を示すと判定されると、すなわち、ＣＴＵがスライスの終端にあると判定されると、（ステップＳ１０３でＮＯ）、終端処理部１１５は、算術復号の終端処理を実行する（ステップＳ１０４）。算術復号の終端処理とは、算術復号の内部確率状態を再正規化せず、ビットストリームＢＳに含まれる次の復号対象信号を復号可能とするようにビットストリームポインタを調整する処理である。なお、この終端処理では、さらに、例えば７ビットをビットストリームＢＳから読み出してもよい。また、終端処理部１１５は、ＣＴＵがスライスの終端にあることを示す信号（スライス処理終端信号）を出力する。例えば、このスライス処理終端信号は、次のスライスの処理の実行の通知等に用いられる。

一方、スライス終端フラグが０を示すと判定されると（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、つまり、直前に算術復号されたＣＴＵがスライスの終端にない場合には、サブ終端判定部１１３は、このＣＴＵがサブ単位の終端にあるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

サブ単位は、例えばタイルまたはＣＴＵラインなどの処理単位である。タイルは、画面内を垂直および／または水平に分割してできるブロックであり、１つのタイルは１つ以上のＣＴＵで構成される。また、各タイルの先頭から符号化／復号を処理し始めることができるため、タイルは並列処理に用いることのできる構成単位である。また、ＣＴＵラインは、前述のスライスまたはピクチャをライン毎に分割して得られる構成単位である。ピクチャの左端から処理が行われるＷＰＰ（ウェーブフロント処理）と呼ばれる手法では、算術符号化および算術復号の処理対象のＣＴＵに対して右上にあるＣＴＵの終端のコンテキスト情報（確率情報）が、その処理対象ＣＴＵの初期確率として用いられる。このようなＷＰＰでは、初期確率の取得先のＣＴＵの処理が終了した段階で、処理対象ＣＴＵの算術符号化または算術復号を開始することができるため、複数のＣＴＵラインを並列処理することができる（詳細については、非特許文献１に記載されている処理と同様の処理を行ってもよい）。

ここで、例えば、サブ単位がタイルである場合には、サブ終端判定部１１３は、上記ステップＳ１０５では、直前に算術復号されたＣＴＵのタイルＩＤと、次のＣＴＵのタイルＩＤとを比較してそれらが異なるか否かを判定する。これによって、その直前に算術復号されたＣＴＵがタイルの終端にあるか否かが判定される（後述の図９参照）。なお、タイルＩＤは、ＣＴＵがどのタイルに属しているかを区別するための内部情報である。具体的には、サブ終端判定部１１３は、比較対象の２つのタイルＩＤが異なる場合には、直前に算術復号されたＣＴＵがサブ単位の終端にあると判定する。また、サブ単位がＣＴＵラインである場合には、サブ終端判定部１１３は、上記ステップＳ１０５では、直前に算術復号されたＣＴＵの次のＣＴＵがピクチャの左端にあるか否かを判定する。なお、ピクチャがタイル分割されている場合には、次のＣＴＵがタイルの左端にあるか否かが判定される。これによって、その直前に算術復号されたＣＴＵがＣＴＵラインの終端にあるか否かが判定される（後述の図９参照）。具体的には、サブ終端判定部１１３は、次のＣＴＵがピクチャ（またはタイル）の左端にある場合には、直前に算術復号されたＣＴＵがＣＴＵラインの終端にあると判定する。

ステップＳ１０５で、ＣＴＵがサブ単位の終端にあると判定されると（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、サブ終端処理部１１６は、サブ単位の終端を示す１ビット（サブ終端ビット）を算術復号し、サブ終端処理を実行する（ステップＳ１０６）。なお、サブ終端ビットを算術復号することによって常に１が復元される。言い換えれば、予め１を示すサブ終端ビットが、算術符号化されて、サブ単位の終端にあるＣＴＵの後に配置されるように、ビットストリームＢＳに含められている。また、算術復号のサブ終端処理は、終端処理部１１５によってステップＳ１０４で行なわれる算術復号の終端処理と同様の処理である。

そのサブ終端処理が行われた後、バイト先頭探索部１１４は、次のバイト単位の先頭を探索する処理であって、図２に示すステップＳ８０６と同様の処理であるバイト先頭探索を行う（ステップＳ１０７）。つまり、バイト単位にスタート地点が決められているため、バイト先頭探索部１１４は、次のバイト単位の先頭を探索し、その先頭にビットストリームポインタを移動させる。なお、探索されたバイト単位の先頭は、次のサブ単位の先頭である。そして、ステップＳ１０５で、ＣＴＵがサブ単位の終端にないと判定された後（ステップＳ１０５でＮＯ）、または、ステップＳ１０７のバイト先頭探索が行われた後には、エントロピー復号部１１０は、ステップＳ１０１からの処理を次のＣＴＵに対して繰り返し実行する。

図９は、本実施の形態におけるスライスのシンタックスの一例を示す図である。

本実施の形態におけるスライスは、符号化されたＣＴＵを示すデータ１８１（ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｒｅｅ＿ｕｎｉｔ（））と、スライスの終端を判定するための算術符号化されたスライス終端フラグ１８２（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）とを含む。さらに、スライスは、条件１８３が満たされる場合には、算術符号化された上述のサブ終端ビット１８４（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｏｎｅ＿ｂｉｔ）と、予め定められたビット列１８５（ｂｙｔｅ＿ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（））とを含む。

本実施の形態におけるスライスでは、データ１８１、スライス終端フラグ１８２、条件１８３およびビット列１８５は、図３Ａに示すスライスにおけるデータ８５１、スライス終端フラグ８５２、条件８５３およびビット列８５４と同様にそれぞれ構成されている。そして、本実施の形態におけるスライスは、図３Ａに示すスライスとは異なり、算術符号化されたサブ終端ビット１８４（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｏｎｅ＿ｂｉｔ）を含んでいる。

条件１８３は、データ１８１によって示されるＣＴＵがサブ単位の終端にあるという条件である。具体的には、条件１８３は、そのＣＴＵがスライスの終端にはなく、且つ、そのＣＴＵがタイルの終端にあるという第１の条件、または、そのＣＴＵがスライスの終端にはなく、且つ、そのＣＴＵがＣＴＵラインの終端にあるという第２の条件である。

さらに具体的には、第１の条件は、スライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）が０を示し、且つ、ｔｉｌｅｓ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｆｌａｇが真であって、ＴｉｌｅＩＤ［ｘ］とＴｉｌｅＩＤ［ｘ−１］とが異なるという条件である。ｔｉｌｅｓ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｆｌａｇが真である場合には、そのｔｉｌｅｓ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｆｌａｇはサブ単位がタイルであることを示す。ＴｉｌｅＩＤ［ｘ］は、データ１８１によって示されるＣＴＵの次のＣＴＵのタイルＩＤを示し、ＴｉｌｅＩＤ［ｘ−１］は、データ１８１によって示されるＣＴＵのタイルＩＤを示す。

第２の条件は、スライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）が０を示し、且つ、ｅｎｔｒｏｐｙ＿ｃｏｄｉｎｇ＿ｓｙｎｃ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｆｌａｇが真であって、データ１８１によって示されるＣＴＵの次のＣＴＵがピクチャの左端にあるという条件である。ｅｎｔｒｏｐｙ＿ｃｏｄｉｎｇ＿ｓｙｎｃ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｆｌａｇが真である場合には、そのｅｎｔｒｏｐｙ＿ｃｏｄｉｎｇ＿ｓｙｎｃ＿ｅｎａｂｌｅｄ＿ｆｌａｇはサブ単位がＣＴＵラインであることを示す。次のＣＴＵがピクチャの左端にある場合には、データ１８１によって示されるＣＴＵの次のＣＴＵのアドレスをピクチャの横幅で割った余りが０である。なお、条件１８３に示されるＣＴＢ（Ｃｔｂ）は、ＣＴＵと同様の意味に用いられる。

エントロピー復号部１１０は、データ１８１（ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｒｅｅ＿ｕｎｉｔ（））と、スライス終端フラグ１８２（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）とを算術復号する。そして、エントロピー復号部１１０は、条件１８３が満たされているか否かを判定し、満たされていると判定したときには、サブ終端ビット１８４（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｏｎｅ＿ｂｉｔ）を算術復号することによって、値「１」を取得（復元）する。そして、エントロピー復号部１１０は、この値「１」を取得したことをトリガーに、算術復号のサブ終端処理を行い、ビット列１８５を読み飛ばす処理であるバイト先頭探索を行う。なお、算術復号されたサブ終端ビット１８４（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｏｎｅ＿ｂｉｔ）は常に「１」を示し、条件１８３が満たされない場合には、このサブ終端ビット１８４はスライスに含まれていない。

このように、本実施の形態では、直前に算術復号されたＣＴＵがサブ単位の終端にある場合に、直前に算術復号されたＣＴＵがスライスの終端にある場合に行われる終端処理と同じ処理であるサブ終端処理が行われる。したがって、画像復号装置１００は、ステップＳ１０７の処理によって探索された次のバイト単位の先頭から、つまり、ビットストリームＢＳの途中から、ＣＴＵの算術復号を開始することができる。その結果、画像復号装置１００は、ビットストリームＢＳに含まれる複数の構成単位を逐次的に復号することができるとともに、それらの複数の構成単位を並列に復号することもできる。これらの複数の構成単位は、複数のスライスであっても、複数のサブ単位であってもよい。

このように、本実施の形態では、複数のサブ単位に対する算術復号を並列に実行することが可能となるため、例えば高解像度の動画像を実時間再生する場合など、高速処理が必要な場合に有用である。また、本実施の形態では、サブ単位の終端で、正しく算術復号の内部確率状態をリセットすることなどによって、終端処理が行われるため、複数のサブ単位に対する算術復号を並列に実行した場合であっても、符号化時と復号時とで内部確率状態が異なることは無く、ビットストリームＢＳを正しく復号することが可能となる。

また、本実施の形態では、ＣＴＵがスライスの終端にある場合には、サブ終端ビットの算術復号とサブ終端処理とは行われない。したがって、ＣＴＵがスライスの終端にある場合には、冗長符号であるサブ終端ビットをビットストリームＢＳに含める必要がないため、符号化効率の劣化を抑制しつつ並列処理の実行を可能としたビットストリームＢＳを適切に復号することができる。

さらに、本実施の形態では、サブ単位の終端では、サブ終端ビットの算術復号と終端処理とを含む処理が行われるため、サブ単位の終端とスライスの終端とで実行される処理を共通化することができる。つまり、サブ単位の終端で行われる処理のために新たな処理部を設ける必要がないため、簡単な構成で画像を復号することができる。言い換えれば、スライスの終端で行われる処理、すなわち、１ビットを算術復号することによって値「１」を復元することをトリガーに、算術復号の終端処理を行う構成を、スライスの終端だけでなく、サブ単位の終端にも用いることができる。これにより、その構成を使いまわすことができるため、画像を復号する構成を簡単にすることができる。具体的には、サブ終端処理部１１６は、スライス終端判定部１１２と終端処理部１１５とによる機能を利用することができる。

（変形例）
上記実施の形態１では、サブ終端ビット１８４を算術復号し、値「１」を示す先頭のビットを含むビット列１８５を読み飛ばしたが、本変形例では、その先頭のビットをサブ終端ビット１８４として算術復号する。つまり、本変形例では、図９に示すサブ終端ビット１８４が省略され、その代わりに、上述のビット列１８５の先頭のビットがサブ終端ビットとして用いられる。このような本変形例であっても、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

図１０は、本変形例に係るビット列１８５のシンタックスの一例を示す図である。

本変形例に係るビット列１８５は、算術復号されることによって値「１」が復元されるビット１８５ａと、算術復号されることのない、必要に応じた数の０を示すビット１８５ｂとを含む。つまり、本変形例に係るビット列１８５の先頭のビット１８５ａは、上記実施の形態１のような値「１」を示すビットではなく、値「１」が算術符号化されることによって得られるビットである。

なお、図１０のＤｅｓｃｒｉｐｔｏｒにおいて示されるｆ（１）は、ビットストリームに含まれる、そのｆ（１）に対応付けられたデータ（ビット）に対して算術符号化または算術復号が用いられないことを示す。つまり、ｆ（１）は、ビットストリームに含まれるデータ（ビット）の値そのものが、そのデータの本来の値として認識されることを示す。例えば、ビットストリームに含まれるビットが「０」を示す場合は、そのビットの本来の値として「０」が認識され、ビットストリームに含まれるビットが「１」を示す場合には、そのビットの本来の値として「１」が認識される。一方、ａｅ（ｖ）は、ビットストリームに含まれる、そのａｅ（ｖ）に対応付けられたデータ（ビット）に対して算術符号化または算術復号が用いられることを示す。より具体的には、ａｅ（ｖ）は、ビットストリームに含まれるデータ（ビット）に対して、前述の確率情報または内部確率状態を示す情報に基づく算術符号化または算術復号が行われることを示す。

このような本変形例では、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、符号化および復号すべきデータをサブ単位ごとに１ビットだけ少なくすることができ、符号化効率を向上することができる。

なお、上記実施の形態１およびその変形例では、１ビット（サブ終端ビット）を復号することによって、値「１」を復元した際に、算術復号のサブ終端処理を行ったが、他の値を復元した際にサブ終端処理を行ってもよい。例えば、他の値は、「０」であってもよく、あらかじめ決められていればよい。また、サブ終端ビットの代わりに、ＣＴＵがサブ単位の終端にあるか否かを示すフラグ（例えば、ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｆｌａｇ）を算術復号してもよい。つまり、エントロピー復号部１１０は、スライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）が０を示す場合に、サブ終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｆｌａｇ）を算術復号する。そして、エントロピー復号部１１０は、そのサブ終端フラグが１を示すと判定すると、スライス終端フラグが１を示す場合に行われる終端処理と同様の算術復号の終端処理を行い、かつバイト先頭探索（ｂｙｔｅ＿ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（））を行う。また、エントロピー復号部１１０は、そのサブ終端フラグが０を示すと判定すると、次のＣＴＵを算術復号する処理を続ける。このようにサブ終端フラグを用いることによっても、上記実施の形態１およびその変形例と同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態１およびその変形例では、直前に算術復号されたＣＴＵがサブ単位の終端にある場合に、算術復号のサブ終端処理を行う。言い換えれば、上記実施の形態１およびその変形例では、直前に算術復号されたＣＴＵの次に算術復号されるＣＴＵがサブ単位の先頭にある場合に、算術復号のサブ終端処理を行う。また、上記実施の形態１およびその変形例では、直前に算術復号されたＣＴＵがスライスの終端にある場合に、算術復号の終端処理を行い、そのＣＴＵがスライスの終端にはなく、サブ単位の終端にある場合に、算術復号の終端処理と同じ処理であるサブ終端処理を行う。したがって、算術復号の終端処理が重複して行われることを防ぎ、適切な算術復号を行うことができる。

（実施の形態２）
図１１は、本実施の形態におけ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。

本実施の形態における画像符号化装置２００は、実施の形態１の画像復号装置１００によって復号されるビットストリームＢＳを生成するものであって、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、ループフィルタ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、画像データを構成するブロックを示す入力信号と予測信号との差分、すなわち、予測誤差信号を算出する。変換・量子化部２１０は、空間領域の予測誤差信号を変換（周波数変換）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、予測誤差信号に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、ビットストリームＢＳ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）を可変長符号化し、ビットストリームＢＳ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、予測誤差信号を復元する。なお、復元された予測誤差信号は、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信号とは一致しない。すなわち、復元された予測誤差信号は、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信号と予測信号とを加算することで、ローカル復号画像を生成する。ループフィルタ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などのループ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、ループフィルタ処理が施されたローカル復号画像を参照画像として格納する。

イントラ予測部２６０は、面内予測モードに従って、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することによって、その符号化対象ブロックに対するイントラ予測を行う。これにより、イントラ予測部２６０は、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を示す動きデータ（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、符号化対象ブロックに対する予測信号（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、イントラ予測信号およ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および加算器２３５に出力する。

以上の構成により、本実施の形態における画像符号化装置２００は、画像データを符号化する。

ここで、本実施の形態における画像符号化装置２００のエントロピー符号化部２２０は、量子化係数および動きデータを含む符号化対象信号、つまり各ＣＴＵを含む符号化対象信号を算術符号化することによって、その符号化対象信号を可変長符号化する。

本実施の形態におけるエントロピー符号化部２２０による算術符号化は、並列処理であっても逐次処理であっても正しく復号可能なビットストリームＢＳを生成することができものである。したがって、ＨＥＶＣにおいて、サブ単位を用い、高速処理が必要となる場合、本実施の形態における算術符号化の実装メリットは非常に高い。

以下、このエントロピー符号化部２２０の算術符号化について詳細に説明する。なお、この算術符号化は、実施の形態１で説明した算術復号に対応する算術符号化である。

図１２は、本実施の形態におけるエントロピー符号化部２２０の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態におけるエントロピー符号化部２２０は、ＣＴＵ符号化部２２１、スライス終端符号化部２２２、サブ終端判定部２２３、サブ終端処理部２２６、バイトアライメント部２２４、および終端処理部２２５を備える。このような、エントロピー符号化部２２０は、符号化対象信号を算術符号化してビットストリームＢＳを出力する。また、エントロピー符号化部２２０は、スライスに対する処理の終了を通知するためのスライス処理終端信号を必要に応じて出力する。

図１３は、本実施の形態におけるエントロピー符号化部２２０の処理動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ＣＴＵ符号化部２２１は、符号化対象信号に含まれるＣＴＵ（ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｒｅｅ＿ｕｎｉｔ（））を所定の方法に基づいて算術符号化する（ステップＳ２０１）。また、ＣＴＵ符号化部２２１は、このように算術符号化されたＣＴＵをビットストリームＢＳに挿入して出力する。もしくは、ＣＴＵ符号化部２２１は、例えば画像符号化装置２００内のメモリにその算術符号化されたＣＴＵを格納する。

次に、スライス終端符号化部２２２は、ステップＳ２０１で算術符号化されたＣＴＵがスライスの終端にあるか否かを示す上述のスライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）を算術符号化する（ステップＳ２０２）。次に、スライス終端符号化部２２２は、スライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）が０を示すか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ここで、スライス終端フラグが０ではなく１を示すと判定されると、すなわち、ＣＴＵがスライスの終端にあると判定されると（Ｓ２０３でＮＯ）、終端処理部２２５は、算術符号化の終端処理を実行する（ステップＳ２０４）。算術符号化の終端処理とは、通常の算術符号化とは異なり、算術符号化の内部確率状態をリセットするために実行する処理である。つまり、算術符号化では、符号化対象とされるバイナリ信号の符号化の際、内部確率状態を更新した後に、ビット列が出力されない場合がある。そこで、算術符号化の終端処理は、ビット列が出力されないままでは情報が失われてしまうために実行される処理であって、具体的には、非特許文献１のＥｎｃｏｄｅｒＦｌｕｓｈという処理を含む。このような算術符号化の終端処理によって、内部確率状態がビットストリームＢＳに書き出だされて、正しく復号可能なビットストリームＢＳが生成される。また、終端処理部２２５は、ＣＴＵがスライスの終端にあることを示す信号（スライス処理終端信号）を出力する。例えば、このスライス処理終端信号は、次のスライスの処理の実行の通知等に用いられる。

一方、スライス終端フラグが０を示すと判定されると（ステップＳ２０３のＹＥＳ）、つまり、直前に算術符号化されたＣＴＵがスライスの終端にない場合には、サブ終端判定部２２３は、このＣＴＵがサブ単位の終端にあるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。サブ単位は、上述のタイルもしくはＣＴＵラインであり、サブ終端判定部２２３は、実施の形態１と同様の方法でサブ単位の終端にあるか否かを判定する。

ＣＴＵがサブ単位の終端にあると判定されると（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、サブ終端処理部２２６は、サブ単位の終端を示す１ビット（サブ終端ビット）を算術符号化し、サブ終端処理を実行する（ステップＳ２０６）。なお、このときには、常に１を示すサブ終端ビットが算術符号化される。つまり、予め１を示すサブ終端ビットが、算術符号化されて、サブ単位の終端にあるＣＴＵの後に配置されるように、ビットストリームＢＳに含められる。また、算術符号化のサブ終端処理は、終端処理部２２５によってステップＳ２０４で行なわれる算術符号化の終端処理と同様の処理である。

そのサブ終端処理が行われた後、バイトアライメント部２２４は、符号化されたサブ単位のビット数がバイト単位の整数倍になるように、Ｎビット（Ｎは０以上の整数）をビットストリームＢＳに書き込む処理であるバイトアライメントを行う（ステップＳ２０７）。つまり、バイトアライメント部２２４は、次に算術符号化されるＣＴＵの先頭がバイト単位の先頭になるようにＮビットを書き込み、ビットストリームポインタをその先頭に移動させる。

また、サブ単位の終端にないと判定された後（ステップＳ２０５でＮＯ）、またはステップＳ２０７の処理が行なわれた後には、エントロピー符号化部２２０はステップＳ２０１からの処理を次のＣＴＵに対して繰り返し実行する。

なお、本実施の形態におけるエントロピー符号化部２２０は、図９に示すシンタックスにしたがってスライスを算術符号化する。

つまり、エントロピー符号化部２２０は、算術符号化されたＣＴＵをデータ１８１（ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｒｅｅ＿ｕｎｉｔ（））と、算術符号化されたスライス終端フラグ１８２（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）とを生成してビットストリームＢＳに含める。そして、エントロピー符号化部２２０は、条件１８３が満たされているか否かを判定し、満たされていると判定したときには、値「１」を示すサブ終端ビット１８４（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｏｎｅ＿ｂｉｔ）を算術符号化してビットストリームＢＳに含める。そして、エントロピー符号化部２２０は、このサブ終端ビット１８４の算術符号化をトリガーに、算術符号化のサブ終端処理を行い、ビット列１８５を書き込む処理であるバイトアライメントを行う。なお、条件１８３が満たされない場合には、エントロピー符号化部２２０はサブ終端ビット１８４を算術符号化せず、バイトアライメントも行わない。その結果、条件１８３が満たされていない場合には、算術符号化されたサブ終端ビット１８４もビット列１８５もスライスには含まれない。

このように、本実施の形態では、直前に算術符号化されたＣＴＵがサブ単位の終端にある場合に、直前に算術符号化されたＣＴＵがスライスの終端にある場合に行われる終端処理と同じ処理であるサブ終端処理が行われる。したがって、画像符号化装置２００は、ステップＳ２０７の処理によって書き込まれたビット列の後端から、つまり、符号化対象信号の途中から、ＣＴＵの算術符号化を開始することができる。その結果、画像符号化装置２００は、符号化入力信号に含まれる複数の構成単位を逐次的に符号化することができるとともに、それらの複数の構成単位を並列に符号化することもできる。これらの複数の構成単位は、複数のスライスであっても、複数のサブ単位であってもよい。

このように、本実施の形態では、複数のサブ単位に対する算術符号化を並列に実行することが可能となるため、例えば高解像度の動画像を実時間録画する場合など、高速処理が必要な場合に有用である。また、本実施の形態では、サブ単位の終端で、正しく算術符号化の内部確率状態をリセットすることなどによって、終端処理が行われるため、複数のサブ単位に対する算術符号化を並列に実行した場合であっても、符号化時と復号時とで内部確率状態が異なることは無く、ビットストリームＢＳを正しく生成することが可能となる。

また、本実施の形態では、ＣＴＵがスライスの終端にある場合には、サブ終端ビットの算術符号化とサブ終端処理とは行われない。したがって、ＣＴＵがスライスの終端にある場合には、冗長符号であるサブ終端ビットをビットストリームＢＳに含める必要がないため、符号化効率の劣化を抑制しつつ並列処理を実行することができる。

さらに、本実施の形態では、サブ単位の終端では、サブ終端ビットの算術符号化と終端処理とを含む処理が行われるため、サブ単位の終端とスライスの終端とで実行される処理を共通化することができる。つまり、サブ単位の終端で行われる処理のために新たな処理部を設ける必要がないため、簡単な構成で画像を復号することができる。言い換えれば、スライスの終端で行われる処理、すなわち、１ビットを算術符号化することによって値「１」を復元することをトリガーに、算術符号化の終端処理を行う構成を、スライスの終端だけでなく、サブ単位の終端にも用いることができる。これにより、その構成を使いまわすことができるため、画像を符号化する構成を簡単にすることができる。具体的には、サブ終端処理部２２６は、スライス終端符号化部２２２と終端処理部２２５とによる機能を利用することができる。

（変形例）
上記実施の形態２では、サブ終端ビット１８４を算術符号化し、値「１」を示す先頭のビットを含むビット列１８５を読み飛ばしたが、本変形例では、その先頭のビットをサブ終端ビット１８４として算術符号化する。つまり、本変形例では、図９に示すサブ終端ビット１８４が省略され、その代わりに、上述のビット列１８５の先頭のビット１８５ａ（図１０参照）がサブ終端ビットとして用いられる。このような本変形例であっても、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例は、実施の形態１の変形例に係る画像復号方法に対応する画像符号化方法である。

図１０に示すように、本変形例に係るエントロピー符号化部２２０は、値「１」を示すビットを算術符号化することによって生成されたビット１８５ａと、算術符号化されることのない、必要に応じた数の０を示すビット１８５ｂとを含むビット列１８５を、ビットストリームＢＳに書き込む。つまり、本変形例に係るビット列１８５の先頭のビット１８５ａは、上記実施の形態１のような値「１」を示すビットではなく、値「１」が算術符号化されることによって得られるビットである。

このような本変形例では、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、符号化および復号すべきデータをサブ単位ごとに１ビットだけ少なくすることができ、符号化効率を向上することができる。

なお、上記実施の形態１およびその変形例では、値「１」を示す１ビット（サブ終端ビット）を符号化した際に、算術符号化のサブ終端処理を行ったが、他の値を示すビットを算術符号化した際にサブ終端処理を行ってもよい。例えば、他の値は「０」であってもよく、あらかじめ決められていればよい。また、サブ終端ビットの代わりに、ＣＴＵがサブ単位の終端にあるか否かを示すフラグ（例えば、ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｆｌａｇ）を算術符号化してもよい。つまり、エントロピー符号化部２２０は、スライス終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｌｉｃｅ＿ｆｌａｇ）が０を示す場合に、サブ終端フラグ（ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｓｕｂ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｆｌａｇ）を算術符号化する。そして、エントロピー符号化部２２０は、そのサブ終端フラグが１を示すと判定すると、スライス終端フラグが１を示す場合に行われる終端処理と同様の算術符号化の終端処理を行い、かつバイトアライメント（ｂｙｔｅ＿ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（））を行う。また、エントロピー符号化部２２０は、そのサブ終端フラグが０を示すと判定すると、次のＣＴＵを算術符号化する処理を続ける。このようにサブ終端フラグを用いることによっても、上記実施の形態２およびその変形例と同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態２およびその変形例では、直前に算術符号化されたＣＴＵがサブ単位の終端にある場合に、算術符号化のサブ終端処理を行う。言い換えれば、上記実施の形態２およびその変形例では、直前に算術符号化されたＣＴＵの次に算術符号化されるＣＴＵがサブ単位の先頭にある場合に、算術符号化のサブ終端処理を行う。また、上記実施の形態２およびその変形例では、直前に算術符号化されたＣＴＵがスライスの終端にある場合に、算術復号の終端処理を行い、そのＣＴＵがスライスの終端にはなく、サブ単位の終端にある場合に、算術符号化の終端処理と同じ処理であるサブ終端処理を行う。したがって、算術符号化の終端処理が重複して行われることを防ぎ、適切な算術符号化を行うことができる。

以上、一つまたは複数の態様に係る画像復号方法および画像符号化方法について、各実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態および変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を、上記各実施の形態および変形例に施したものや、異なる実施の形態および変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

図１４Ａは、本発明の一態様に係る画像復号方法を示すフローチャートである。

この一態様に係る画像復号方法は、ビットストリームに含まれる符号化された画像をブロックごとに復号する画像復号方法であって、復号対象ブロックを算術復号し（Ｓ１１）、前記復号対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定し（Ｓ１２）、前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定し（Ｓ１３）、前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術復号し、算術復号の終端処理を第１の終端処理として行う（Ｓ１４）。

図１４Ｂは、本発明の一態様に係る画像復号装置の構成を示す図である。

この一態様に係る画像復号装置１０は、ビットストリームに含まれる符号化された画像をブロックごとに復号する画像復号装置であって、復号対象ブロックを算術復号するブロック復号部１１と、前記復号対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定するスライス終端判定部１２と、前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定するサブ終端判定部１３と、前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術復号し、算術復号の終端処理を第１の終端処理として行う終端処理部１４とを備える。

これにより、算術復号されたブロック（ＣＴＵ）がスライスの終端になくても、サブ単位（タイルまたはＣＴＵラインなど）の終端にあれば、算術復号の終端処理が行われるため、ビットストリームに含まれる複数のサブ単位を適切に並列に復号することができる。また、スライスとサブ単位とを用いることにより、符号化効率の低下を抑えたビットストリームを適切に復号することができる。さらに、サブ単位の終端では、サブ終端ビットの算術復号と終端処理とを含む処理が行われるため、スライスの終端で、フラグの算術復号と終端処理とを含む処理が行われる場合には、サブ単位の終端とスライスの終端とで実行される処理を共通化することができる。つまり、サブ単位の終端で行われる処理のために新たな処理部を設ける必要がないため、簡単な構成で画像を復号することができる。

図１５Ａは、本発明の一態様に係る画像符号化方法を示すフローチャートである。

この一態様に係る画像符号化方法は、画像をブロックごとに符号化することによってビット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を算術符号化し（Ｓ２１）、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定し（Ｓ２２）、前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定し（Ｓ２３）、前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術符号化し、算術符号化の終端処理を第１の終端処理として行う（Ｓ２４）。

図１５Ｂは、本発明の一態様に係る画像符号化装置の構成を示す図である。

この一態様に係る画像符号化装置２０は、画像をブロックごとに符号化することによってビット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を算術符号化するブロック符号化部２１と、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定するスライス終端判定部２２と、前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定するサブ終端判定部２３と、前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術符号化し、算術符号化の終端処理を第１の終端処理として行う終端処理部２４とを備える。

これにより、算術符号化されたブロック（ＣＴＵ）がスライスの終端になくても、サブ単位（タイルまたはＣＴＵラインなど）の終端にあれば、算術符号化の終端処理が行われるため、ビットストリームに含まれる複数のサブ単位を適切に並列に符号化することができる。また、スライスとサブ単位とを用いることにより、符号化効率の低下を抑えることができる。さらに、サブ単位の終端では、サブ終端ビットの算術符号化と終端処理とを含む処理が行われるため、スライスの終端で、フラグの算術符号化と終端処理とを含む処理が行われる場合には、サブ単位の終端とスライスの終端とで実行される処理を共通化することができる。つまり、サブ単位の終端で行われる処理のために新たな処理部を設ける必要がないため、簡単な構成で画像を符号化することができる。

なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。言い換えると、画像符号化装置および画像復号装置は、処理回路と、当該処理回路に電気的に接続された（当該処理回路からアクセス可能な）記憶装置（ｓｔｏｒａｇｅ）とを備える。処理回路は、専用のハードウェアおよびプログラム実行部の少なくとも一方を含む。また、記憶装置は、処理回路がプログラム実行部を含む場合には、当該プログラム実行部により実行されるソフトウェアプログラムを記憶する。ここで、上記各実施の形態の画像復号装置および画像符号化装置などを実現するソフトウェアは、図１４Ａに示す画像復号方法または図１５Ａに示す画像符号化方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。

また、上記各実施の形態およびそれらの変形例において、明記されていないものは非特許文献１に記載されているものと同様であってよい。

（実施の形態３）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）または動画像復号化方法（画像復号方法）の構成を実現するためのプログラムを記憶メディアに記録することにより、上記各実施の形態で示した処理を独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。記憶メディアは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、半導体メモリ等、プログラムを記録できるものであればよい。

さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）や動画像復号化方法（画像復号方法）の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、及び画像復号方法を用いた画像復号装置からなる画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。

図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。このようなプログラマブル・ロジック・デバイスは、典型的には、ソフトウェア又はファームウェアを構成するプログラムを、ロードする又はメモリ等から読み込むことで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法、又は動画像復号化方法を実行することができる。

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

（実施の形態６）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、ＬＳＩex５００において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のＣＰＵex５０２の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。

この課題を解決するために、テレビex３００、ＬＳＩex５００などの動画像復号化装置は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別し、規格に応じて駆動周波数を切替える構成とする。図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。

本発明の一態様に係る画像符号化方法および画像復号方法は、例えば、テレビジョン受像機、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、または、デジタルビデオカメラ等に利用可能である。

１０，１００ 画像復号装置
１１ ブロック復号部
１２，２２，１１２ スライス終端判定部
１３，２３，１１３，２２３ サブ終端判定部
１４，２４ 終端処理部
２０，２００ 画像符号化装置
２１ ブロック符号化部
１１０ エントロピー復号部
１１１ ＣＴＵ復号部
１１４ バイト先頭探索部
１１５，２２５ 終端処理部
１１６，２２６ サブ終端処理部
１２０，２３０ 逆量子化・逆変換部
１２５，２３５ 加算器
１３０，２４０ ループフィルタ
１４０，２５０ メモリ
１５０，２６０ イントラ予測部
１６０，２８０ 動き補償部
１７０，２９０ イントラ／インター切換スイッチ
２０５ 減算器
２１０ 変換・量子化部
２２０ エントロピー符号化部
２２１ ＣＴＵ符号化部
２２２ スライス終端符号化部
２７０ 動き検出部

Claims (6)

1. 画像をブロックごとに符号化することによってビット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を算術符号化し、
   前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定し、
   前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定し、
   前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術符号化し、算術符号化の終端処理を第１の終端処理として行い、
   前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあると判定された場合には、算術符号化の終端処理を第２の終端処理として行い、
   前記第１の終端処理の処理内容は、前記第２の終端処理の処理内容と同じである
   画像符号化方法。
2. 前記画像符号化方法は、さらに、
   前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを示すスライス終端フラグを算術符号化し、
   前記スライスの終端にあるか否かの判定では、
   前記スライス終端フラグが予め定められた値を示す場合に、前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあると判定し、
   前記サブ終端ビットの算術符号化では、前記予め定められた値と同じ値を示す前記サブ終端ビットを算術符号化する
   請求項１に記載の画像符号化方法。
3. 前記サブ終端ビットの算術符号化では、１を示す前記サブ終端ビットを算術符号化する
   請求項１または２に記載の画像符号化方法。
4. 前記画像符号化方法では、さらに、
   前記第１の終端処理を行った後に、算術符号化された前記サブ単位および前記サブ終端ビットを含むビット長が予め定められたＮ（Ｎは２以上の整数）ビットの倍数になるようにビット列を前記ビットストリームに書き込む
   請求項１〜３の何れか１項に記載の画像符号化方法。
5. 前記サブ終端ビットの算術符号化では、前記ビット列の先頭のビットを前記サブ終端ビットとして算術符号化する
   請求項４に記載の画像符号化方法。
6. 処理回路と、前記処理回路からアクセス可能な記憶装置とを備え、
   画像をブロックごとに符号化することによってビットストリームを生成する画像符号化装置であって、
   前記処理回路は、前記記憶装置を用いて、
   符号化対象ブロックを算術符号化し、
   前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあるか否かを判定し、
   前記スライスの終端にはないと判定された場合には、スライスとは異なる前記画像の構成単位であるサブ単位の終端にあるか否かを判定し、
   前記サブ単位の終端にあると判定された場合には、サブ終端ビットを算術符号化し、算術符号化の終端処理を第１の終端処理として行い、
   前記符号化対象ブロックがスライスの終端にあると判定された場合には、算術符号化の終端処理を第２の終端処理として行い、
   前記第１の終端処理の処理内容は、前記第２の終端処理の処理内容と同じである
   画像符号化装置。

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