JPWO2009075107A1 - 画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、係数変換装置、集積回路及び画像符号化方法 - Google Patents

画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、係数変換装置、集積回路及び画像符号化方法 Download PDF

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Abstract

本発明に係る画像符号化装置（３０１）は、画像データ（３１０）が直交変換された直交変換係数（２１７）を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数（１１０）を生成する量子化部（３０４）と、量子化係数（１１０）の一部である第１係数列（１１２）を抽出する係数列抽出部（１０１）と、第１係数列（１１２）に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列（１１３）を生成する係数非０化部（１０２）と、第１係数列（１１２）と第２係数列（１１３）とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部（１０６）と、係数列選択部（１０６）で選択された第１係数列（１１２）又は第２係数列（１１３）を可変長符号化することにより符号化画像データ（３１１）を生成する可変長符号化部（３０６）とを備える。

Description

本発明は、画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、係数変換装置、集積回路及び画像符号化方法に関し、特に、直交変換及び量子化された量子化係数を可変長符号化する画像符号化装置に関する。
近年、高圧縮を実現するＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ２）及びＨ．２６４／ＡＶＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）が、ＤＶＤなどの記録媒体、及びデジタル放送における画像符号化技術として採用されている。
これら画像符号化技術は、動き補償、直交変換、量子化、及び可変長符号化を行うことにより、画像データから符号化画像データを生成する。
このような画像符号化技術の一例として、以下に、ＭＰＥＧ２及びＨ．２６４／ＡＶＣの符号化手順を説明する。
まず、ＭＰＥＧ２の符号化手順を説明する。
図１は、ＭＰＥＧ２における画像データ９０１の構成を示す図である。図１に示すように、画像データ９０１は複数のピクチャ９０２を含み、１枚のピクチャ９０２は１個以上のスライス９０３を含み、１個のスライス９０３は１個以上のマクロブロック９０４を含む。
また、１個のマクロブロック９０４は、標準（４：２：０）で、４個の輝度ブロック９０５と、２個の色差ブロック９０６との、合計６個のブロックを含む。１個のマクロブロック９０４に含まれる輝度ブロック及び色差ブロックの個数の割合は、人は色差よりも輝度に敏感である、という視覚特性に基づいて決定されている。この６個のブロックは、輝度ブロックＹ１、輝度ブロックＹ２、輝度ブロックＹ３、輝度ブロックＹ４、色差ブロックＣｂ（青成分）、及び色差ブロックＣｒ（赤成分）の順番に符号化される。
各ブロックは、動き補償、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅａｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）変換（直交変換）、及び量子化が行われることによって、量子化係数９０７に変換される。その後、量子化係数９０７に含まれる複数の係数９０８は、ジグザグスキャン及びオルタネートスキャンのうちいずれかの順番で符号化される。
図２Ａ及び図２Ｂは、ジグザグスキャンによる符号化順を示す図であり、図２Ｃ及び図２Ｄは、オルタネートスキャンによる符号化順を示す図である。また、図２Ａ及び図２Ｃに示す数字の昇順に符号化が行われ、図２Ｂ及び図２Ｄに示す矢印の順に符号化が行われる。
また、量子化係数９０７は、非０係数（値が０以外の係数）の値であるｌｅｖｅｌ（レベル）と、当該非０係数の前に連続する０係数（値が０の係数）の個数であるｒｕｎ（ラン）とを用いて符号化される。また、最後の非０係数の次には、ＥＯＢ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｂｌｏｃｋ）が符号化される。また、最後の非０係数以降の０係数の符号化は省略される。
図３は、ｒｕｎ９１１及びｌｅｖｅｌ９１２の組み合わせに対応する符号９１３を示す符号化テーブル９１０の一部を示す図である。図３に示す符号化テーブル９１０では、出現確率の高いｒｕｎ９１１とｌｅｖｅｌ９１２との組み合わせに対して、符号長の短い符号９１３が割り当てられている。
また、出現確率の低いｒｕｎ９１１とｌｅｖｅｌ９１２との組み合わせに対しては、合計２４ビットの固定長符号が割り当てられている。この固定長符号は、Ｅｓｃａｐｅコード（６ビット）と、当該Ｅｓｃａｐｅコードに続く、６ビットで表されたｒｕｎ９１１と、１２ビットで表されたｌｅｖｅｌ９１２とを含む。
なお、図３において、符号９１３に含まれる「ｓ」はｌｅｖｅｌ９１２の値が正の場合「０」であり、負の場合「１」となる。また、ＥＯＢのみを含むブロックを生成することは禁止されている。
以下、具体例を説明する。図４は、図１に示す量子化係数９０７にジグザグスキャンを用いた場合のｒｕｎ９１１及びｌｅｖｅｌ９１２の組と、当該組に対応する符号９１３と、当該符号９１３のビット数９１４とを示す図である。図１に示す量子化係数９０７は、「６、３、０、０、０、５、−１」の順に符号化され、それ以降はすべて０となる。よって、図１に示す量子化係数９０７は、図４に示すｒｕｎ９１１及びｌｅｖｅｌ９１２の組み合わせに変換される。この場合、図４に示すように、符号９１３のビット数９１４の合計は、４４ビットとなる。
次に、Ｈ．２６４／ＡＶＣの符号化手順を説明する。
なお、Ｈ．２６４／ＡＶＣのピクチャ構成、及びブロックの符号化手順は、ＭＰＥＧ２とほぼ同様であるため、説明を省略する。
図５は、Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける可変長復号処理のシンタックスを示す図である。Ｈ．２６４／ＡＶＣでは、量子化係数９０７は、ブロック内の非０係数の個数（ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ）と、ブロック内で最後に連続する絶対値１の係数の個数（ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ）と、ブロック内で最後に連続する絶対値１の係数の符号（Ｔｒａｉｌｉｎｇ＿ｏｎｅｓ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ）と、ブロック内で最後に連続するＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ個の絶対値１の係数を除く、ブロックに含まれる各非０係数の値（ｌｅｖｅｌ）と、ブロック内の最後の非０係数より前にある０係数の個数（ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ）と、ブロックに含まれる各非０係数の直前の０係数の連続個数（ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ）とを用いて符号化される。
図６は、ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ９２２とＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１との組に対応する符号９２３を示す符号化テーブル９２０の一部を示す図である。ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ９２２とＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１とは、図６に示す符号化テーブル９２０を用いて符号化される。また、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１は０〜３の値を取り、４個以上絶対値１の係数が連続した場合も３となる。
また、Ｔｒａｉｌｉｎｇ＿ｏｎｅｓ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇは、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓの数だけ存在し、絶対値１の係数が正の数のとき０となり、負の数のとき１となる。
ｌｅｖｅｌ９３１は、逆スキャン順に、ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２を用いて符号化される。このｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２の初期値は、ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ９２２が１１以上かつＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１が３未満の場合は１となり、それ以外の場合は０となる。また、各ｌｅｖｅｌ９３１を符号化した後、ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２が０の場合は当該ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２に１が加算される。さらに、符号化したｌｅｖｅｌ９３１の絶対値が３＜＜（ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ−１）よりも大きく、かつ、ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２が６未満の場合は、ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２に１加算される。このように更新されたｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２が次のｌｅｖｅｌ９３１の符号化で利用される。
図７は、ｌｅｖｅｌ９３１とｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２との組に対する符号９３３を示す符号化テーブル９３０の一部を示す図である。この符号化テーブル９３０は、図５に示す復号処理から導出できる。
ｌｅｖｅｌ９３１は、図７に示す符号化テーブル９３０及びｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２を用いて符号化される。ただし、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１が３未満であり、かつ、ブロック内の１個目のｌｅｖｅｌ９３１の符号化の場合には、当該ｌｅｖｅｌ９３１の絶対値を１減算した値のｌｅｖｅｌ９３１に対応する、符号化テーブル９３０の符号９３３が参照される。これは、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１が３未満であり、かつ、ブロック内で１個目のｌｅｖｅｌ９３１は、必ず絶対値が１よりも大きくなるからである。
図８は、ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ９４１とＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ９２２との組に対応する符号９４３を示す符号化テーブル９４０の一部を示す図である。ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ９４１は、図８に示す符号化テーブル９４０を用いて符号化される。
図９は、ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７とｚｅｒｏｓＬｅｆｔ９２８との組に対応する符号９５３を示す符号化テーブル９５０の一部を示す図である。ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７は、図９に示す符号化テーブル９５０を用いて符号化される。また、ｚｅｒｏｓＬｅｆｔ９２８は、初期値がｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ９４１である。また、ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７を符号化するたびに、ｚｅｒｏｓＬｅｆｔ９２８から、当該ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７の値が減算され、減算された値のｚｅｒｏｓＬｅｆｔ９２８が次のｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７の符号化に用いられる。
以下に具体例を示す。図１０は、図１に示す量子化係数９０７を符号化した場合の、符号化前データ９６１と、符号９６２と、ビット数９６３とを示す図である。図１０に示すように、符号９６２のビット数９６３の合計は３０ビットとなる。
このように、ＭＰＥＧ２及びＨ．２６４／ＡＶＣなどの可変長符号化では、非０係数がそれぞれ符号化されるため、非０係数の数だけ符号が存在する。したがって、非０係数の数が少ないほど符号の数が少ないため、ブロックの符号量も少なくなる傾向にある。この原理を用いて、非０係数の個数が少なくなるように非０係数の値を増減する、バンド幅スケーラブル・ビデオトランスコーダが特許文献１に開示されている。具体的には、特許文献１記載のビデオトランスコーダは、ある閾値（Ｅ）と入力レベル（Ｌ）とに対して、Ｌ−ＥからＬ＋Ｅの範囲に０が含まれている場合、出力レベルを０とし、含まれていない場合はその範囲内で最も符号長が短くなる整数を出力レベルとする。
しかしながら、非０係数の個数が多い方が、符号量が少ない場合がある。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、量子化係数と符号量との一例を示す図である。ここで、係数は、ジグザグスキャン順に、図３に示す符号化テーブル９１０を用いて符号化されるものとする。図１１Ａに示す量子化係数９７０は、２個の非０係数を含む。また、量子化係数９７０は、（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（０、３）、（４、５）、ＥＯＢの順で符号化され、符号量は合計３２ビットとなる。一方、図１１Ｂに示す量子化係数９７１は、３個の非０係数を含む。また、量子化係数９７１は、（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（０、３）、（３、１）、（０、５）、ＥＯＢの順で符号化され、符号量は合計２３ビットとなる。
このように、非０係数の個数が多い量子化係数９７１の方が、非０係数が少ない量子化係数９７０より符号量が少なくなる。これは、非０係数の個数は量子化係数９７０の方が少ないが、量子化係数９７０の２番目の符号化対象データである（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（４、５）の符号長が長いためである。
つまり、非０係数を０にすることにより、逆に符号量が増加してしまう場合がある。
これに対して、特許文献２に、非０係数を０係数に変換し、当該変換により符号量が増加する場合には、変換した０係数を元の非０係数等に戻すトランスコーダについて記載されている。
特開２００３−８７７９３号公報 特許第３８５６２９２号公報
しかしながら、特許文献２記載のトランスコーダは、符号化ブロック単位で、符号量が増加したか否かの判断を行っているので、回路規模が増加し、それにより実装が複雑化することが懸念される。
そこで、本発明は、符号量を削減し、かつ回路規模を縮小できる画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、係数変換装置、集積回路及び画像符号化方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る画像符号化装置は、画像データが直交変換された直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る画像符号化装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る画像符号化装置は、容易に実現が可能である。
また、前記係数列抽出部は、前記量子化係数から複数の前記第１係数列を順次抽出し、前記係数非０化部は、前記係数列抽出部により抽出された前記第１係数列ごとに、前記第２係数列を生成し、前記係数列選択部は、前記第１係数列ごとに、当該第１係数列と、当該第１係数列に対応する前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、量子化係数に含まれる第１係数列ごとに、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、回路規模を縮小できる。
また、前記係数列抽出部は、前記量子化係数に含まれる全ての係数をスキャン順に並べた係数列のうち、連続した０係数と、当該０係数に続く非０係数１個とを前記第１係数列として抽出してもよい。
また、前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数のうち、前記量子化の前に非０であった０係数を非０係数に変換してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、量子化前に非０であった係数を非０に変換することにより、量子化前に値が０であった係数を非０の係数に変換する場合よりも画質劣化を抑えることができる。
また、前記係数非０化部は、非０係数に変換する０係数が、前記量子化の前に正の係数である場合、当該０係数を１に変換し、非０係数に変換する０係数が、前記量子化の前に負の係数である場合、当該０係数を−１に変換してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、第２係数列の符号量を小さくできるとともに、画質劣化を抑えることができる。
また、前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる最後の０係数を非０係数に変換することにより、前記第２係数列を生成してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、ｌｅｖｅｌ及びｒｕｎが共に大きい場合には、大きなｌｅｖｅｌに対応するｒｕｎを「０」にできるので、効率よく符号量を削減できる。
また、前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を１にすることにより、前記第２係数列を生成してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、第２係数列の符号量を小さくできるとともに、０係数を非０の係数に変換することによる画質劣化を抑制できる。
また、前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を−１にすることにより、前記第２係数列を生成してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、第２係数列の符号量を小さくできるとともに、０係数を非０の係数に変換することによる画質劣化を抑制できる。
また、前記係数列抽出部は、前記量子化係数に含まれる全ての係数をスキャン順に並べた係数列のうち、当該係数列の最初から、最後の非０係数までを前記第１係数列として抽出してもよい。
また、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、画像データを符号化することにより、符号化画像データを生成する画像符号化部と、前記符号化画像データと音声データとシステムデータとを多重化することにより映像音声ストリームを生成する多重化部と、前記映像音声ストリームを記録媒体に記録する制御部とを備える映像音声ストリーム記録装置であって、前記画像符号化部は、前記画像データを直交変換することにより、直交変換係数を生成する直交変換部と、前記直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る音声ストリーム記録装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係るネットワーク配信システムは、映像音声ストリーム受信装置と、ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に、映像音声ストリームを送信する映像音声ストリーム送信装置とを含むネットワークシステムであって、前記映像音声ストリーム送信装置は、画像データを符号化することにより、符号化画像データを生成する画像符号化部と、前記符号化画像データと音声データとシステムデータとを多重化することにより前記映像音声ストリームを生成する多重化部と、前記多重化部により生成された前記映像音声ストリームを、前記ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に送信する送信制御部とを備え、前記画像符号化部は、前記画像データを直交変換することにより、直交変換係数を生成する直交変換部と、前記直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備え、前記映像音声ストリーム受信装置は、前記送信制御部により送信された前記映像音声ストリームを受信する受信制御部と、前記受信制御部により受信された映像音声ストリームを再生する映像音声再生部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る映像音声ストリーム送信装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る映像音声ストリーム送信装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る音声ストリーム送信装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係る符号化レート変換装置は、第１量子化ステップで量子化された後、可変長符号化された第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換装置であって、前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る符号化レート変換装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、第２符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る符号化レート変換装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る符号化レート変換装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、第１映像音声ストリームを第１符号化画像データと音声データとシステムデータに分離する多重分離部と、前記第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換部と、前記第２符号化画像データと前記音声データと前記システムデータとを多重化することにより第２映像音声ストリームを生成する多重化部と、前記第２映像音声ストリームを記録媒体に記録する制御部とを備える映像音声ストリーム記録装置であって、前記符号化レート変換部は、前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、第２符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係るネットワーク配信システムは、映像音声ストリーム受信装置と、ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に、映像音声ストリームを送信する映像音声ストリーム送信装置とを含むネットワークシステムであって、前記映像音声ストリーム送信装置は、第１映像音声ストリームを第１符号化画像データと音声データとシステムデータとに分離する多重分離部と、前記第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換部と、前記第２符号化画像データと前記音声データと前記システムデータとを多重化することにより、第２映像音声ストリームを生成する多重化部と、前記第２映像音声ストリームを、前記ネットワークを経由して、前記映像音声ストリーム受信装置に送信する送信制御部とを備え、前記符号化レート変換部は、前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備え、前記映像音声ストリーム受信装置は、前記送信制御部により送信された前記映像音声ストリームを受信する受信制御部と、前記受信制御部により受信された映像音声ストリームを再生する映像音声再生部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る映像音声ストリーム送信装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、第２符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る映像音声ストリーム送信装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る音声ストリーム送信装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係る係数変換装置は、画像データが直交変換された後、量子化された符号化ブロック単位の量子化係数を、可変長符号化すべき量子化係数に変換する係数変換装置であって、前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を前記可変長符号化すべき量子化係数として選択する係数列選択部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る係数変換装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、符号化した際の符号量が少ない量子化係数を生成できる。さらに、本発明に係る係数変換装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る係数変換装置は、容易に実現が可能である。
なお、本発明は、このような画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、及び係数変換装置として実現できるだけでなく、画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、及び係数変換装置に含まれる特徴的な手段をステップとする画像符号化方法、符号化レート変換方法、映像音声ストリーム記録方法、ネットワーク配信方法、及び係数変換方法として実現したり、そのような特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
また、本発明は、このような画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、及び係数変換装置の機能を実現する集積回路として実現できる。
以上より、本発明は、符号量を削減し、かつ回路規模を縮小できる画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、係数変換装置、集積回路及び画像符号化方法を提供できる。
図１は、ＭＰＥＧ２における画像データの構成を示す図である。 図２Ａは、ジグザグスキャンによる符号化順を示す図である。 図２Ｂは、ジグザグスキャンによる符号化順を示す図である。 図２Ｃは、オルタネートスキャンによる符号化順を示す図である。 図２Ｄは、オルタネートスキャンによる符号化順を示す図である。 図３は、ＭＰＥＧ２における量子化係数の符号化テーブルの一部を示す図である。 図４は、ＭＰＥＧ２における符号量の一例を示す図である。 図５は、Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける可変長復号処理のシンタックスを示す図である。 図６は、Ｈ．２６４／ＡＶＣのＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ及びＴｏｔａｌＣｏｅｆｆの符号化テーブルの一部を示す図である。 図７は、Ｈ．２６４／ＡＶＣのｌｅｖｅｌの符号化テーブルの一部を示す図である。 図８は、Ｈ．２６４／ＡＶＣのｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓの符号化テーブルの一部を示す図である。 図９は、Ｈ．２６４／ＡＶＣのｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅの符号化テーブルの一部を示す図である。 図１０は、Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける符号量の一例を示す図である。 図１１Ａは、ＭＰＥＧ２の量子化係数と符号量との一例を示す図である。 図１１Ｂは、ＭＰＥＧ２の量子化係数と符号量との一例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置による係数変換処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置における、符号量の一例を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置における、符号量の一例を示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置における、符号量の一例を示す図である。 図１７は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置における、符号量の一例を示す図である。 図１８は、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置の構成を示すブロック図である。 図１９は、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置による係数変換処理の流れを示すフローチャートである。 図２０は、本発明の実施の形態３に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図２１は、本発明の実施の形態４に係る符号化レート変換装置の構成を示すブロック図である。 図２２は、本発明の実施の形態５に係るＡＶストリーム記録装置の構成を示すブロック図である。 図２３は、本発明の実施の形態６に係るネットワーク配信システムの構成を示すブロック図である。 図２４は、本発明の実施の形態７に係るＡＶストリーム記録装置の構成を示すブロック図である。 図２５は、本発明の実施の形態８に係るネットワーク配信システムの構成を示すブロック図である。
符号の説明
１００、２００ 係数変換装置
１０１ 係数列抽出部
１０２ 係数非０化部
１０３ 第１係数列符号量計算部
１０４ 第２係数列符号量計算部
１０５ 符号量比較部
１０６ 係数列選択部
１１０、１１１ 量子化係数
１１２ 第１係数列
１１３ 第２係数列
１１４、１１５ 符号量
１１６ 判定結果
２０２ 量子化前非０係数非０化部
２０７ 量子化前係数列抽出部
２１７ 直交変換係数
２１８ 第３係数列
３０１ 画像符号化装置
３０２ 動き補償部
３０３ 直交変換部
３０４ 量子化部
３０６ 可変長符号化部
３０７ 逆量子化部
３０８ 逆直交変換部
３０９ 参照画像データ格納部
３１０ 画像データ
３１１ 符号化画像データ
３１２ 差分データ
３１３ 参照画像データの情報
３１４ 直交変換係数
３１５ 参照画像データ
４０１ 符号化レート変換装置
４０２ 可変長復号部
４０３ 逆量子化部
４０４ 量子化部
４０５ 量子化ステップ変換部
４０７ 可変長符号化部
４１０ 符号化画像データ
４１１ 符号化レート変換後符号化画像データ
４１２ 量子化係数
４１３ 第１量子化ステップ
４１４ 第２量子化ステップ
５０１、７０１ ＡＶストリーム記録装置
５０３、７０５ ＡＶ多重化部
５０４、７０６、８０５ ＨＤＤ制御部
５０５、７０７、８０４ ＨＤＤ
５１１、７１０ 音声データ
５１２、７１１ システムデータ
５１３、７０９、７１２、８１２ ＡＶストリーム
６００、８００ ネットワーク配信システム
６０１、８０１ ＡＶストリーム送信装置
６０２、８０２ ＡＶストリーム受信装置
６０３、８０３ ネットワーク
６０６、８０９ ネットワーク送信制御部
６０９、８１０ ネットワーク受信制御部
６１０、８１１ ＡＶ再生部
７０２ 放送受信部
７０３ ＡＶ多重分離部
７０８ デジタル放送波
８１５ 符号化レート
９０１ 画像データ
９０２ ピクチャ
９０３ スライス
９０４ マクロブロック
９０５ 輝度ブロック
９０６ 色差ブロック
９０７、９７０、９７１ 量子化係数
９０８ 係数
９１０、９２０、９３０、９４０、９５０ 符号化テーブル
９１１ ｒｕｎ
９１２、９３１ ｌｅｖｅｌ
９１３、９２３、９３３、９４３、９５３、９６２ 符号
９１４、９６３ ビット数
９２１ ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ
９２２ ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ
９２７ ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ
９２８ ｚｅｒｏｓＬｅｆｔ
９３２ ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ
９４１ ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ
９６１ 符号化前データ
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。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る係数変換装置は、量子化係数から第１係数列を順次抽出し、第１係数列ごとに、当該第１係数列に含まれる０係数を非０係数に変換することにより、符号量を削減する。
まず、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置の構成を説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す係数変換装置１００は、例えば、画像符号化装置に用いられ、入力された符号化ブロック単位の量子化係数１１０を、可変長符号化すべき量子化係数１１１に変換し、変換した量子化係数１１１を出力する。ここで、量子化係数１１０は、画像データが動き補償及び直交変換されたのち、量子化された符号化ブロック単位の係数列である。また、符号化ブロック単位とは、例えば、図１に示す輝度ブロック９０５又は色差ブロック９０６単位である。
この係数変換装置１００は、係数列抽出部１０１と、係数非０化部１０２と、第１係数列符号量計算部１０３と、第２係数列符号量計算部１０４と、符号量比較部１０５と、係数列選択部１０６とを備える。
係数列抽出部１０１は、入力された符号化ブロック単位の量子化係数１１０に含まれる、１個以上の係数を含む第１係数列１１２を抽出し、抽出した第１係数列１１２を係数非０化部１０２、第１係数列符号量計算部１０３、及び係数列選択部１０６に出力する。ここで、第１係数列１１２とは、量子化係数１１０の含まれる係数をスキャン順（例えば、ジグザグスキャン順）に並べた係数列のうち、連続する係数で構成される係数列である。
係数非０化部１０２は、第１係数列１１２に含まれる値が０の係数（０係数）を、１個以上、０以外の値の係数（非０係数）に変換し、変換した全ての係数を含む第２係数列１１３を生成する。なお、以下において、０係数を非０係数に変換することを非０化とも記す。また、係数非０化部１０２は、生成した第２係数列１１３を、第２係数列符号量計算部１０４、及び符号量比較部１０５に出力する。ただし、第１係数列１１２に０係数が含まれない場合は、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２をそのまま第２係数列として出力する。また、ここで、０係数とは、量子化係数１１０に含まれる０係数のうち、スキャン順で最後に位置する非０係数より前にある０係数である。
第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４を算出し、算出した符号量１１４を符号量比較部１０５に出力する。
第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を算出し、算出した符号量１１５を符号量比較部１０５に出力する。
符号量比較部１０５は、第１係数列１１２の符号量１１４と第２係数列１１３の符号量１１５とを比較することにより、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量より少ないか否かを判定し、判定結果１１６を係数列選択部１０６に出力する。具体的には、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より少ない場合は、第２係数列１１３を選択するように係数列選択部１０６に制御する。また、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より多い、又は同じ場合は、第１係数列１１２を選択するように係数列選択部１０６に制御する。
係数列選択部１０６は、符号量比較部１０５からの通知に合わせて、第１係数列又は第２係数列選択し、選択した係数列を含む量子化係数１１１を出力する。つまり、係数列選択部１０６は、第１係数列１１２と第２係数列１１３とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を、可変長符号化すべき量子化係数１１１として選択し、当該量子化係数１１１を出力する。
以下、本発明の係数変換装置１００の動作についてＭＰＥＧ２の例を用いて説明する。
図１３は、係数変換装置１００による、一つのブロックに対応する量子化係数１１０を変換する係数変換動作の流れを示すフローチャートである。
まず、係数列抽出部１０１は、一つのブロックに対応する量子化係数１１０に含まれる係数をスキャン順に並べた係数列のうち、当該係数列の最初から、連続した０係数と、その０係数に続く非０係数１個とを第１係数列１１２として抽出する（Ｓ１０１）。係数列抽出部１０１は、抽出した第１係数列１１２を、係数非０化部１０２、第１係数列符号量計算部１０３、及び係数列選択部１０６に出力する。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２を非０化することにより、第２係数列１１３を生成する（Ｓ１０２）。具体的には、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２に含まれる最後の０係数を１に変換することにより、第２係数列１１３を生成する。また、係数非０化部１０２は、生成した第２係数列１１３を、第２係数列符号量計算部１０４、及び符号量比較部１０５に出力する。
第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２に含まれる、連続する０係数の個数（ｒｕｎ）及び非０係数の値（ｌｅｖｅｌ）を用いて、第１係数列１１２の符号量１１４を計算し、計算した符号量１１４を符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０３）。
第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３に含まれる、連続する０係数の個数（ｒｕｎ）及び非０係数の値（ｌｅｖｅｌ）を用いて、第２係数列１１３の符号量１１５を計算し、計算した符号量１１５を符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第１係数列１１２の符号量１１４と第２係数列１１３の符号量１１５とを比較し、比較結果を係数列選択部１０６に出力する（Ｓ１０５）。
第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より少ない場合（Ｓ１０５でＹｅｓ）、係数列選択部１０６は、第２係数列１１３を選択し、選択した第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
また、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より多い、又は同じ場合（Ｓ１０５でＮｏ）、係数列選択部１０６は、第１係数列１１２を選択し、選択した第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
ステップＳ１０６又はステップＳ１０７の終了後、一つのブロックに対応する量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２の全てに対して、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理を行っていない場合（Ｓ１０８でＮｏ）、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる、スキャン順で、次に位置する第１係数列１１２を抽出する（Ｓ１０１）。係数変換装置１００は、新たに抽出した第１係数列１１２に対して、上述したステップＳ１０２以降の処理を行う。
また、上記処理は、ステップＳ１０１で量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２が全て抽出されるまで（Ｓ１０８でＹｅｓ）、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理が繰り返される。
つまり、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から複数の第１係数列１１２を順次抽出する。また、係数非０化部１０２は、係数列抽出部１０１により抽出された複数の第１係数列１１２ごとに、第２係数列１１３を生成する。また、係数列選択部１０６は、係数列抽出部１０１により抽出された複数の第１係数列１１２ごとに、当該第１係数列１１２と、当該第１係数列１１２に対応する第２係数列１１３とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する。
なお、上述した第１係数列１１２の符号量１１４の計算処理（Ｓ１０３）及び第２係数列１１３の符号量１１５の計算処理（Ｓ１０４）の順序は任意でよい。また、第１係数列１１２の符号量１１４の計算処理（Ｓ１０３）を第２係数列１１３の生成処理（Ｓ１０２）の前に行ってもよい。さらに、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理の一部を並列に行ってもよい。
また、係数列選択部１０６は、ステップＳ１０６又はステップＳ１０７で、第１係数列１１２又は第２係数列１１３を選択するごとに、当該選択した係数列を出力してもよいし、一つのブロックに対応する量子化係数１１０に含まれる全ての第１係数列１１２に対して、当該第１係数列１１２又は当該第１係数列１１２に対応する第２係数列１１３を選択した後に、選択した全ての第１係数列１１２及び第２係数列１１３を含む変換後の量子化係数１１１を出力してもよい。
以下、具体的な係数列の例を用いて係数変換装置１００の動作を説明する。
始めに、非０化を伴わない、つまり、第１係数列１１２が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（０、０、０、１）であり、図３に示す符号化テーブル９１０が用いられるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２（０、０、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２の最後の０係数を１にした、第２係数列１１３（０、０、１、１）を出力する（Ｓ１０２）。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４を出力する。ここではｒｕｎが３であり、ｌｅｖｅｌが１であるため、第１係数列符号量計算部１０３は、符号量１１４として６ビットを出力する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を出力する。ここでは、（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（２、１）、（０、１）であるため、第２係数列符号量計算部１０４は、符号量１１５として８ビットを出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（６ビット）より多いので（Ｓ１０５でＮｏ）、符号量の少ない第１係数列１１２を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以上より、第２係数列１１３よりも符号量の少ない第１係数列１１２が出力される。
次に、非０化を伴う、つまり、第２係数列１１３が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（０、０、０、０、５）であり、図３に示す符号化テーブル９１０が用いられるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２（０、０、０、０、５）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２の最後の０係数を１にした、第２係数列１１３（０、０、０、１、５）を出力する（Ｓ１０２）。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４を出力する。ここではｒｕｎが４であり、ｌｅｖｅｌが５であるため、Ｅｓｃａｐｅコードが必要となる。よって、第１係数列符号量計算部１０３は、符号量１１４として２４ビットを出力する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を出力する。ここでは、（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（３、１）、（０、５）であるため、第２係数列符号量計算部１０４は、符号量１１５として１５ビットを出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１５ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（２４ビット）より少ないので（Ｓ１０５でＹｅｓ）、符号量の少ない第２係数列１１３を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は、第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
以上より、第１係数列１１２よりも符号量の少ない第２係数列１１３が出力され、符号量が削減される。
続いて、係数変換装置１００の動作についてＨ．２６４／ＡＶＣの例を用いて説明する。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から、ブロック内の全係数をスキャンした係数列のうち、最後に連続する０係数を除いた係数列を第１係数列１１２として抽出する（Ｓ１０１）。言い換えると、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる全ての係数をスキャン順に並べた係数列のうち、当該係数列の最初から、最後の非０係数までを第１係数列１１２として抽出する。また、係数列抽出部１０１は、抽出した第１係数列１１２を、係数非０化部１０２、第１係数列符号量計算部１０３、及び係数列選択部１０６に出力する。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２の最後の０係数を１に変換することにより、第２係数列１１３を生成し、生成した第２係数列１１３を、第２係数列符号量計算部１０４、及び符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０２）。
また、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２に含まれるＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ、ｔｒａｉｌｉｎｇ＿ｏｎｅｓ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ、ｌｅｖｅｌ、ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ、ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅそれぞれに対応する符号量を計算し、計算した符号量を合計し、合計した符号量１１４を符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第１係数列符号量計算部１０３と同様に、第２係数列１１３の各符号の符号量を計算し、計算した符号量を合計し、合計した符号量１１５を符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第１係数列の符号量１１４と第２係数列の符号量１１５とを比較して、符号量の少ない係数列を選択するように係数列選択部１０６に通知する。係数列選択部１０６は、符号量比較部１０５からの通知に合わせて、第１係数列又は第２係数列を出力する。
具体的には、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より少ない場合（Ｓ１０５でＹｅｓ）、係数列選択部１０６は、第２係数列１１３を選択し、選択した第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
また、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より多い、又は同じ場合（Ｓ１０５でＮｏ）、係数列選択部１０６は、第１係数列１１２を選択し、選択した第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以下、具体的な係数列の例を用いてＨ．２６４／ＡＶＣの場合の係数変換装置１００の動作を説明する。また、以下では、図６〜図９に示す符号化テーブル９２０、９３０、９４０、及び９５０を用いた場合の例を説明する。
始めに、非０化を伴わない、つまり、第１係数列１１２が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（３、０、１、０、１）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列１１２（３、０、１、０、１）を係数列抽出部１０１が抽出する（Ｓ１０１）。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２に含まれる最後の０係数を１にした、第２係数列１１３（３、０、１、１、１）を出力する（Ｓ１０２）。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４を出力する。
図１４は、第１係数列１１２（３、０、１、０、１）の符号量を示す図である。図１４に示すように、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４として１６ビットを出力する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を出力する。
図１５は、第２係数列１１３（３、０、１、１、１）の符号量を示す図である。図１５に示すように、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５として１８ビットを出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（１６ビット）より多いので（Ｓ１０５でＮｏ）、符号量の少ない第１係数列１１２を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以上より、第２係数列１１３よりも符号量の少ない第１係数列１１２が出力される。
次に、非０化を伴う、つまり、第２係数列１１３が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（５、１、１、０、１）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列１１２（５、１、１、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２に含まれる最後の０係数を１にした、第２係数列１１３（５、１、１、１、１）を出力する（Ｓ１０２）。
次に、第１係数列符号量計算部１０３が第１係数列１１２の符号量１１４を出力する。
図１６は、第１係数列１１２（５、１、１、０、１）の符号量を示す図である。図１６に示すように、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４として２０ビットを出力する（Ｓ１０３）。
次に、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を出力する。
図１７は、第２係数列１１３（５、０、１、１、１）の符号量を示す図である。図１７に示すように、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５として１８ビットを出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（２０ビット）より少ないので（Ｓ１０５でＹｅｓ）、符号量の少ない第２係数列１１３を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
以上より、第１係数列１１２よりも符号量の少ない第２係数列１１３が出力されるので、符号量が削減される。
以上のように、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置１００は、量子化係数１１０に含まれる係数を非０化することにより、符号量を削減できる。
さらに、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置１００は、量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２ごとに、係数変換処理を行う。これにより、一つのブロックに対応する量子化係数１１０に対して、係数変換処理を行う場合に比べて、各係数変換処理に必要となる回路構成及びメモリを縮小できるので、係数変換装置１００の実現が容易である。
なお、上記ＭＰＥＧ２における動作例は図３の符号化テーブル９１０を用いる場合を記載しているが、ＭＰＥＧ２の他の符号化テーブルを用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、上記Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける動作例は図６〜図９に示す符号化テーブル９２０、９３０、９４０、及び９５０を用いる場合を記載しているが、Ｈ．２６４／ＡＶＣの他の符号化テーブルを用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、実施の形態１の上記説明では、ＭＰＥＧ２及びＨ．２６４／ＡＶＣの符号化方法を用いる場合を例に説明したが、それ以外の画像符号化規格の符号化方法を用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、実施の形態１の上記説明では、第１係数列１１２の最後の０係数を非０化することにより第２係数列１１３を生成しているが、それ以外の０係数を非０化する場合でも同様の議論が成り立つ。ただし、一般に、ｌｅｖｅｌ及びｒｕｎが共に大きな値ほど、符号量が大きくなる。つまり、元の第１係数列１１２のｌｅｖｅｌが大きな場合には、第１係数列１１２の最後の０係数を非０化することで、当該大きなｌｅｖｅｌに対応するｒｕｎを「０」にできる。これにより、効率よく符号量を削減できる。
また、実施の形態１の上記説明では、０係数を１にしているが、それ以外の非０化方法を用いても同様の議論が成り立つ。例えば、０係数を「−１」にしてもよい。なお、ｌｅｖｅｌの絶対値が「１」の場合の符号量が小さい（符号量の削減効果が大きい）ことと、元の画像からの変化（画質の劣化）が少ないこととを考慮すると、０係数を「１」又は「−１」に変換することが好ましい。
また、実施の形態１の上記説明では、係数変換装置１００は、第１係数列１１２に対して、一つの第２係数列１１３を生成しているが、第１係数列１１２に複数の０係数が含まれる場合には、異なる０係数を非０化した複数の第２係数列１１３を生成し、第１係数列１１２及び複数の第２係数列１１３のうち、最も符号量の少ない係数列を出力してもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る係数変換装置２００は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、量子化前に非０であった０係数を非０係数に変換することにより第２係数列１１３を生成する。これにより、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置２００は、変換後の画質劣化を抑制できる。
まず、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置２００の構成を説明する。
図１８は、本発明の実施の形態２における係数変換装置の構成を示すブロック図である。
図１８に示す係数変換装置２００は、図１２に示す係数変換装置１００と比較して、係数非０化部１０２が、量子化前非０係数非０化部２０２に置き換わり、さらに、量子化前係数列抽出部２０７を備える。なお、図１２と同様の要素には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数（ＤＣＴ係数）２１７から第１係数列１１２に対応する第３係数列２１８を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２に出力する。つまり、量子化前係数列抽出部２０７は、第１係数列１１２が量子化される前の係数列である第３係数列を取得する。また、直交変換係数２１７は、画像データが動き補償及び直交変換された係数列である。
量子化前非０係数非０化部２０２は、量子化前に非０であった０係数を１個以上、非０化することにより、第２係数列１１３を生成する。つまり、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、直交変換係数２１７（第３係数列２１８）に含まれる当該０係数に対応する係数が非０である０係数を非０係数に変換する。例えば、量子化前非０係数非０化部２０２は、非０係数に変換する０係数に対応する、直交変換係数２１７（第３係数列２１８）に含まれる係数が正の係数の場合、当該０係数を１に変換し、非０係数に変換する０係数に対応する、直交変換係数２１７（第３係数列２１８）に含まれる係数が負の係数の場合、当該０係数を−１に変換する。また、量子化前非０係数非０化部２０２は、生成した第２係数列１１３を、第２係数列符号量計算部１０４及び符号量比較部１０５に出力する。
次に、係数変換装置２００の動作を説明する。
以下、係数変換装置２００の動作についてＭＰＥＧ２の例を用いて説明する。なお、係数変換装置２００は、実施の形態１と同様に、図３の符号化テーブル９１０を用いて符号量を計算するものとする。また、量子化前非０係数非０化部２０２は、量子化前に非０であった０係数のうち最後の非０係数を、量子化前の係数が正の数であれば１とし、負の数であれば−１とするものとする。
図１９は、係数変換装置２００による係数変換処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１３と同様の処理には同一の符号を付している。
始めに、非０化を伴わない、つまり、第１係数列が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（０、０、０、１）であり、第３係数列２１８は（１、−２、０、１０）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列１１２（０、０、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数２１７から第３係数列２１８（１、−２、０、１０）を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２へ出力する（Ｓ２０１）。
次に、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、第３係数列２１８において非０であり、かつ最後の０係数を非０係数に変換する（Ｓ２０２）。具体的には、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２の前から２番目の０係数を−１に変換することにより、第２係数列１１３（０、−１、０、１）を生成する。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４（６ビット）を計算する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５（８ビット）を計算する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（６ビット）より多いので（Ｓ１０５でＮｏ）、符号量の少ない第１係数列を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以上より、第２係数列１１３よりも符号量の少ない第１係数列１１２が出力される。
次に、非０化を伴う、つまり、第２係数が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（０、０、０、０、５）であり、第３係数列２１８は（０、１、−２、０、２０）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２（０、０、０、０、５）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数２１７から第３係数列２１８（０、１、−２、０、２０）を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２へ出力する（Ｓ２０１）。
次に、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、第３係数列２１８において非０であり、かつ最後の０係数を非０係数に変換する（Ｓ２０２）。具体的には、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２の前から３番目の０係数を−１に変換することにより、第２係数列１１３（０、０、−１、０、５）を生成する。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４（２４ビット）を計算する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５（１８ビット）を計算する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１５ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（２４ビット）より少ないので（Ｓ１０５でＹｅｓ）、符号量の少ない第２係数列１１３を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
以上より、第１係数列１１２よりも符号量の少ない第２係数列１１３が出力され、符号量が削減される。
続いて、係数変換装置２００の動作についてＨ．２６４／ＡＶＣの例を用いて説明する。また、以下では、実施の形態１と同様に、図６〜図９に示す符号化テーブル９２０、９３０、９４０、及び９５０を用いた場合の例を説明する。また、量子化前非０係数非０化部２０２は、量子化前に非０であった０係数のうち最後の非０係数を、量子化前の係数が正の数であれば１とし、負の数であれば−１とするものとする。
始めに、非０化を伴わない、つまり、第１係数列１１２が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（３、１、０、０、１）であり、第３係数列２１８は（１５、５、−２、０、７）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列（３、１、０、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数２１７から第３係数列２１８（１５、５、−２、０、７）を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２へ出力する（Ｓ２０１）。
次に、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、第３係数列２１８において非０であり、かつ最後の０係数を非０係数に変換する（Ｓ２０２）。具体的には、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２の前から３番目の０係数を−１に変換することにより、第２係数列１１３（３、１、−１、０、１）を生成する。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４（１５ビット）を計算する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５（１６ビット）を計算する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１６ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（１５ビット）より多いので（Ｓ１０５でＮｏ）、符号量の少ない第１係数列１１２を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以上より、第２係数列１１３よりも符号量の少ない第１係数列１１２が出力される。
次に、非０化を伴う、つまり、第２係数が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（５、１、１、０、０、１）であり、第３係数列２１８は（５０、１２、１３、−２、０、１１）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列１１２（５、１、１、０、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数２１７から第３係数列２１８（５０、１２、１３、−２、０、１１）を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２へ出力する（Ｓ２０１）。
次に、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、第３係数列２１８において非０であり、かつ最後の０係数を非０係数に変換する（Ｓ２０２）。具体的には、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２の前から４番目の０係数を−１とした、第２係数列１１３（５、１、１、−１、０、１）を生成する。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４（２２ビット）を計算する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５（１５ビット）を計算する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１５ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（２２ビット）より少ないので（Ｓ１０５でＹｅｓ）、符号量の少ない第２係数列１１３を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
以上より、第１係数列１１２よりも符号量の少ない第２係数列１１３が出力され、符号量が削減される。
以上のように、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置２００は、上述した係数変換装置１００と同様に、符号量を削減することができる。
さらに、係数変換装置２００は、量子化前に非０であった係数を非０化することにより、量子化前に値が０であった係数を非０化する場合よりも画質劣化を抑えることができる。
なお、本ＭＰＥＧ２における動作例は図３の符号化テーブル９１０を用いる場合を記載しているが、ＭＰＥＧ２の他の符号化テーブルを用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、上記Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける動作例は図６〜図９に示す符号化テーブル９２０、９３０、９４０、及び９５０を用いる場合を記載しているが、Ｈ．２６４／ＡＶＣの他の符号化テーブルを用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、実施の形態２の上記説明では、ＭＰＥＧ２及びＨ．２６４／ＡＶＣの符号化方法を用いているが、それ以外の画像符号化規格の符号化方法を用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、実施の形態２の上記説明では、第１係数列１１２に含まれる、量子化前に非０であった係数のうち、最後の０係数を非０化することにより第２係数列１１３を生成しているが、量子化前に非０であった係数のうち、最後以外の０係数を非０化する場合でも同様の議論が成り立つ。ただし、一般に、ｌｅｖｅｌ及びｒｕｎが共に大きな値ほど、符号量が大きくなる。つまり、元の第１係数列１１２のｌｅｖｅｌが大きな場合には、第１係数列１１２に含まれる量子前に非０であった係数のうち、最後の０係数を非０化することで、当該大きなｌｅｖｅｌに対応するｒｕｎを小さくできる。これにより、効率よく符号量を削減できる。
また、実施の形態２の上記説明では、量子化前の係数が正の値であれば０係数を「１」にし、量子化前の係数が負の値であれば０係数を「−１」にしているが、それ以外の非０化方法を用いた場合でも同様の議論が成り立つ。ただし、ｌｅｖｅｌの絶対値が「１」の場合の符号量が小さい（符号量の削減効果が大きい）ことと、元の画像からの変化（画質の劣化）が少ないこととを考慮すると、上記のように量子化前の係数が正の値であれば０係数を「１」にし、量子化前の係数が負の値であれば０係数を「−１」することが好ましい。
また、実施の形態２の上記説明では、係数変換装置２００は、第１係数列１１２に対して、一つの第２係数列１１３を生成しているが、第１係数列１１２に、量子化前が非０である複数の０係数が含まれる場合には、異なる０係数を非０化した複数の第２係数列１１３を生成し、第１係数列１１２及び複数の第２係数列１１３のうち、最も符号量の少ない係数列を出力してもよい。
なお、図１９に示す第１係数列１１２の符号量１１４の計算処理（Ｓ１０３）及び第２係数列１１３の符号量１１５の計算処理（Ｓ１０４）の順序は任意でよい。また、第１係数列１１２の符号量１１４の計算処理（Ｓ１０３）を第２係数列１１３の生成処理（Ｓ２０２）又は第３係数列抽出処理（Ｓ２０１）の前に行ってもよい。また、第３係数列抽出処理（Ｓ２０１）を、第１係数列抽出処理（Ｓ１０１）の前に行ってもよいし、一部の処理を並列に行ってもよい。さらに、ステップＳ２０２〜Ｓ１０４の処理の一部を並列に行ってもよい。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、上記実施の形態１〜２で示した係数変換装置１００又は２００を備える画像符号化装置について説明する。
図２０は、係数変換装置１００又は２００を用いた画像符号化装置３０１の構成を示す図である。
図２０に示す画像符号化装置３０１は、入力された画像データ３１０を符号化することにより符号化画像データ３１１を生成し、生成した符号化画像データ３１１を出力する。この画像符号化装置３０１は、動き補償部３０２と、直交変換部３０３と、量子化部３０４と、係数変換装置１００又は２００と、可変長符号化部３０６と、逆量子化部３０７と、逆直交変換部３０８と、参照画像データ格納部３０９とを備える。
動き補償部３０２は、画像データ３１０と、参照画像データ格納部３０９に格納された参照画像データ３１５との差分である差分データ３１２を生成し、生成した差分データ３１２を直交変換部３０３に出力する。また、動き補償部３０２は、参照画像データ３１５の情報３１３を可変長符号化部３０６に出力する。
直交変換部３０３は、差分データ３１２を直交変換することにより直交変換係数２１７を生成し、生成した直交変換係数２１７を量子化部３０４に出力する。
量子化部３０４は、直交変換係数２１７を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数１１０を生成し、生成した量子化係数１１０を係数変換装置１００又は２００に出力する。
係数変換装置１００又は２００は、上述した実施の形態１に係る係数変換装置１００又は実施の形態２に係る係数変換装置２００である。係数変換装置１００又は２００は、量子化係数１１０に含まれる０係数を０個以上非０化することにより変換後の量子化係数１１１を生成し、生成した量子化係数１１１を可変長符号化部３０６及び逆量子化部３０７へ出力する。また、画像符号化装置３０１が係数変換装置２００を備える場合は、当該係数変換装置２００は、直交変換部３０３により出力される量子化前の直交変換係数２１７を用いて、量子化係数１１０の変換を行う。
逆量子化部３０７は、量子化係数１１１を逆量子化することにより直交変換係数３１４を生成し、生成した直交変換係数３１４を逆直交変換部３０８に出力する。
逆直交変換部３０８は、直交変換係数３１４を逆直交変換することにより参照画像データ３１５を生成し、生成した参照画像データを参照画像データ格納部３０９へ出力する。
参照画像データ格納部３０９は、逆直交変換部３０８により生成された参照画像データ３１５を格納する。
可変長符号化部３０６は、参照画像データの情報３１３及び変換された量子化係数１１１を可変長符号化することにより、符号化画像データ３１１を生成し、生成した符号化画像データを出力する。
以上の構成により、本発明に係る画像符号化装置３０１は、符号量を抑えて画像を符号化できる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４では、実施の形態１〜２で示した係数変換装置１００又は２００を備える符号化レート変換装置について説明する。
図２１は、本発明の実施の形態３に係る符号化レート変換装置４０１の構成を示すブロック図である。
図２１に示す符号化レート変換装置４０１は、第１量子化ステップで量子化された後、可変長符号化された符号化画像データ４１０の符号化レートを変換することにより、符号化レート変換後符号化画像データ４１１を生成し、生成した符号化レート変換後符号化画像データ４１１を出力する。具体的には、符号化レート変換装置４０１は、符号化画像データ４１０を復号したのち、第２量子化ステップで再量子化（再符号化）することにより、符号化レート変換後符号化画像データ４１１を生成する。この符号化レート変換装置４０１は、可変長復号部４０２と、逆量子化部４０３と、量子化部４０４と、量子化ステップ変換部４０５と、係数変換装置１００又は２００と、可変長符号化部４０７とを備える。
可変長復号部４０２は、符号化画像データ４１０を復号することにより、第１量子化ステップで量子化された量子化係数４１２と、当該第１量子化ステップ４１３とを生成する。また、可変長復号部４０２は、生成した量子化係数４１２を逆量子化部４０３に出力し、第１量子化ステップ４１３を逆量子化部４０３及び量子化ステップ変換部４０５に出力する。
逆量子化部４０３は、第１量子化ステップ４１３で量子化係数４１２を逆量子化することにより、直交変換係数２１７を生成し、生成した直交変換係数２１７を量子化部４０４に出力する。
量子化ステップ変換部４０５は、第１量子化ステップ４１３よりもステップ幅の広い第２量子化ステップ４１４を生成し、生成した第２量子化ステップ４１４を量子化部４０４に出力する。
量子化部４０４は、第２量子化ステップ４１４で直交変換係数２１７を再量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数１１０を生成し、生成した量子化係数１１０を係数変換装置１００又は２００に出力する。
係数変換装置１００又は２００は、上述した実施の形態１に係る係数変換装置１００又は実施の形態２に係る係数変換装置２００である。係数変換装置１００又は２００は、量子化係数１１０に含まれる０係数を０個以上非０化することにより変換後の量子化係数１１１を生成し、生成した量子化係数１１１を可変長符号化部４０７に出力する。また、符号化レート変換装置４０１が係数変換装置２００を備える場合は、当該係数変換装置２００は、逆量子化部４０３により出力される量子化前の直交変換係数２１７を用いて、量子化係数１１０の変換を行う。
以上の構成により、本発明の実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１は、量子化ステップの変換による符号量削減だけでなく、非０化による符号量削減が可能となる。
なお、実施の形態４の上記説明では、逆量子化部４０３、量子化ステップ変換部４０５、及び量子化部４０４を分けて実現した構成を記載しているが、逆量子化部４０３、量子化ステップ変換部４０５、及び量子化部４０４を、逆量子化と量子化を一度に実現する再量子化部に置き換えた構成でも同様の議論が成り立つ。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５では、上述した実施の形態３に係る画像符号化装置３０１を備えるＡＶストリーム（映像音声ストリーム）記録装置について説明する。
図２２は、本発明の実施の形態５に係るＡＶストリーム記録装置５０１の構成を示すブロック図である。
図２２に示すＡＶストリーム記録装置５０１は、画像データ３１０を符号化したのち、記録する。このＡＶストリーム記録装置５０１は、画像符号化装置３０１と、ＡＶ多重化部５０３と、ＨＤＤ制御部５０４と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）５０５とを備える。
画像符号化装置３０１は、上述した実施の形態３に係る画像符号化装置３０１であり、画像データ３１０を符号化することにより符号化画像データ３１１を生成し、生成した符号化画像データ３１１をＡＶ多重化部５０３に出力する。
ＡＶ多重化部５０３は、符号化画像データ３１１と音声データ５１１とシステムデータ５１２とを多重化することにより、１つのＡＶストリーム５１３を生成し、生成したＡＶストリーム５１３をＨＤＤ制御部５０４に出力する。
ＨＤＤ制御部５０４は、ＡＶストリーム５１３をＨＤＤ５０５に記録する。
以上の構成により、本発明に係るＡＶストリーム記録装置５０１は、非０化による符号量削減効果により、ＨＤＤの必要容量を削減することができる。
なお、実施の形態５の上記説明では、ＡＶストリーム記録装置５０１は、ＨＤＤ５０５にＡＶストリーム５１３を記録するとしたが、他の記録媒体にＡＶストリーム５１３を記録してもよい。例えば、ＡＶストリーム記録装置５０１は、ＤＶＤなどの光ディスク、又はメモリーカードなどにＡＶストリーム５１３を記録してもよい。
また、実施の形態５の上記説明では、ＡＶストリーム５１３が符号化画像データ３１１と音声データ５１１とシステムデータ５１２とから構成される場合を記載しているが、ＡＶストリーム５１３にその他のデータが含まれる場合でも同様の議論が成り立つ。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６では、上述した実施の形態３に係る画像符号化装置３０１を含むネットワーク配信システムについて説明する。
図２３は、本発明の実施の形態６に係るネットワーク配信システム６００の構成を示すブロック図である。ネットワーク配信システム６００は、ＡＶストリーム５１３を送信するＡＶストリーム送信装置６０１と、ＡＶストリーム５１３を受信するＡＶストリーム受信装置６０２と、ＡＶストリーム５１３を伝送するネットワーク６０３とを含む。
ＡＶストリーム送信装置６０１は、画像データ３１０と音声データ５１１とシステムデータ５１２とからＡＶストリーム５１３を生成し、生成したＡＶストリーム５１３を、ネットワーク６０３を経由してＡＶストリーム受信装置６０２に配信する。
ＡＶストリーム受信装置６０２は、受信したＡＶストリーム５１３を再生する。
ＡＶストリーム送信装置６０１は、画像符号化装置３０１と、ＡＶ多重化部５０３、ネットワーク送信制御部６０６とを備える。
画像符号化装置３０１は、上述した実施の形態３に係る画像符号化装置３０１であり、画像データ３１０を符号化することにより符号化画像データ３１１を生成し、生成した符号化画像データ３１１をＡＶ多重化部５０３に出力する。
ＡＶ多重化部５０３は、符号化画像データ３１１と音声データ５１１とシステムデータ５１２とを多重化することにより、１つのＡＶストリーム５１３を生成し、生成したＡＶストリーム５１３をネットワーク送信制御部６０６に出力する。
ネットワーク送信制御部６０６は、ＡＶストリーム５１３を、ネットワーク６０３を経由してＡＶストリーム受信装置６０２に送信する。
ＡＶストリーム受信装置６０２は、ネットワーク受信制御部６０９と、ＡＶ再生部６１０とを備える。
ネットワーク受信制御部６０９は、ネットワーク６０３を経由して、ＡＶストリーム送信装置６０１により送信されたＡＶストリーム５１３を受信し、受信したＡＶストリーム５１３をＡＶ再生部６１０に出力する。
ＡＶ再生部６１０は、ＡＶ多重分離及びＡＶストリーム５１３の復号を行ったのち、復号した映像及び音声を再生する。なお、ＡＶ再生部６１０は画像符号化装置３０１に直接関係ないため、詳細な説明は省略する。
以上の構成により、本発明の実施の形態６に係るＡＶストリーム送信装置６０１は、非０化による符号量削減効果により、配信するＡＶストリーム５１３のデータ量を削減することができ、ネットワーク６０３を経由するデータの送受信に必要な帯域を削減することができる。
なお、実施の形態６の上記説明では、ＡＶストリーム５１３が符号化画像データ３１１と音声データ５１１とシステムデータ５１２とから構成される場合を記載しているが、ＡＶストリーム５１３にその他のデータが含まれる場合でも同様の議論が成り立つ。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７では、上述した実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１を備えるＡＶストリーム記録装置について説明する。
図２４は、本発明の実施の形態７に係るＡＶストリーム記録装置７０１の構成を示すブロック図である。
図２４に示すＡＶストリーム記録装置７０１は、放送受信部７０２と、ＡＶ多重分離部７０３と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶ多重化部７０５と、ＨＤＤ制御部７０６と、ＨＤＤ７０７とを備える。このＡＶストリーム記録装置７０１は、デジタル放送波７０８を受信し、受信したデジタル放送波７０８に含まれるＡＶストリーム７０９に含まれる符号化画像データ４１０の符号化レートを変換してＨＤＤ７０７に記録する。
デジタル放送波７０８は、複数のＡＶストリームが多重化され、かつ変調された状態で搬送波にのせて伝送されるものである。この複数のＡＶストリームは、符号化画像データと音声データとシステムデータが多重化されている。
放送受信部７０２は、デジタル放送波７０８を復調することにより複数のＡＶストリームを生成し、さらに複数のＡＶストリームの中から、所望の１つのＡＶストリーム７０９を分離する。また、放送受信部７０２は、分離したＡＶストリーム７０９をＡＶ多重分離部７０３に出力する。
ＡＶ多重分離部７０３は、ＡＶストリーム７０９から、符号化画像データ４１０と音声データ７１０とシステムデータ７１１とを分離する。また、ＡＶ多重分離部７０３は、符号化画像データ４１０を符号化レート変換装置４０１に出力し、音声データ７１０及びシステムデータ７１１をＡＶ多重化部７０５に出力する。
符号化レート変換装置４０１は、上述した実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１であり、符号化画像データ４１０を所望の符号化レートに変換することにより符号化レート変換後符号化画像データ４１１を生成し、生成した符号化レート変換後符号化画像データ４１１をＡＶ多重化部７０５に出力する。
ＡＶ多重化部７０５は、符号化レート変換後符号化画像データ４１１と、元の音声データ７１０と、システムデータ７１１とを多重化することにより、１つのＡＶストリーム７１２を再構成し、再構成したＡＶストリーム７１２をＨＤＤ制御部７０６に出力する。
ＨＤＤ制御部７０６は、ＡＶストリーム７１２をＨＤＤ７０７に記録する。
以上の構成により、本発明に係るＡＶストリーム記録装置７０１は、非０化による符号量削減効果により、ＨＤＤ７０７の必要容量を削減することができる。
なお、実施の形態７の上記説明では、ＡＶストリーム記録装置７０１にデジタル放送波７０８が入力されるとしているが、符号化レートを変換されることなくＨＤＤに記録されたＡＶストリーム、又はネットワークを通じて配信されたＡＶストリームがＡＶストリーム記録装置７０１に入力されてもよい。
また、実施の形態７の上記説明では、ＡＶストリーム記録装置７０１は、ＨＤＤ７０７にＡＶストリーム７１２を記録するとしたが、他の記録媒体にＡＶストリーム７１２を記録してもよい。例えば、ＡＶストリーム記録装置７０１は、ＤＶＤなどの光ディスク、又はメモリーカードなどにＡＶストリーム７１２を記録してもよい。
また、実施の形態７の上記説明では、ＡＶストリーム７０９及び７１２が符号化画像データ、音声データ及びシステムデータから構成される場合を記載しているが、その他のデータが含まれる場合でも同様の議論が成り立つ。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８では、上述した実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１を含むネットワーク配信システムについて説明する。
図２５は、本発明の実施の形態８に係るネットワーク配信システム８００の構成を示すブロック図である。
図２５に示すネットワーク配信システム８００は、ＡＶストリームを送信するＡＶストリーム送信装置８０１と、ＡＶストリームを受信するＡＶストリーム受信装置８０２と、ＡＶストリームを伝送するネットワーク８０３とを含む。ＡＶストリーム送信装置８０１は、ＨＤＤ８０４に記録されたＡＶストリームを、ネットワーク８０３を経由してＡＶストリーム受信装置に配信する。ＡＶストリーム受信装置８０２は、受信したＡＶストリームを再生する。
ＡＶストリーム送信装置８０１は、ＨＤＤ８０４と、ＨＤＤ制御部８０５と、ＡＶ多重分離部７０３と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶ多重化部７０５と、ネットワーク送信制御部８０９とを備える。
ＨＤＤ８０４には、ＡＶストリーム８１２が格納されている。
ＨＤＤ制御部８０５は、ＨＤＤ８０４からＡＶストリーム８１２を読み出し、読み出したＡＶストリーム８１２をＡＶ多重分離部７０３に出力する。
ＡＶ多重分離部７０３は、ＡＶストリーム８１２から、符号化画像データ４１０と音声データ７１０とシステムデータ７１１とを分離する。また、ＡＶ多重分離部７０３は、符号化画像データ４１０を符号化レート変換装置４０１に出力し、音声データ７１０及びシステムデータ７１１をＡＶ多重化部７０５に出力する。
符号化レート変換装置４０１は、上述した実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１であり、符号化画像データ４１０を、ネットワーク送信制御部８０９により出力される符号化レート８１５に変換することにより符号化レート変換後符号化画像データ４１１を生成し、生成した符号化レート変換後符号化画像データ４１１をＡＶ多重化部７０５に出力する。
ＡＶ多重化部７０５は、符号化レート変換後符号化画像データ４１１と、元の音声データ７１０と、システムデータ７１１とを多重化することにより、１つのＡＶストリーム７１２を再構成し、再構成したＡＶストリーム７１２をネットワーク送信制御部８０９に出力する。
ネットワーク送信制御部８０９は、ＡＶストリーム７１２を、ネットワーク８０３を経由してＡＶストリーム受信装置８０２に送信する。また、ネットワーク送信制御部８０９は、再多重化したＡＶストリーム７１２を、ネットワーク８０３を経由してＡＶストリーム受信装置８０２に送信可能な符号化レート８１５を検出し、検出した符号化レート８１５を符号化レート変換装置４０１に出力する。
ＡＶストリーム受信装置８０２は、ネットワーク受信制御部８１０と、ＡＶ再生部８１１とを備える。
ネットワーク受信制御部８１０は、ネットワーク８０３を経由して、ＡＶストリーム送信装置８０１により送信されたＡＶストリーム７１２を受信し、受信したＡＶストリーム７１２をＡＶ再生部８１１に出力する。
ＡＶ再生部８１１は、ＡＶ多重分離及びＡＶストリーム７１２の復号を行ったのち、復号した映像及び音声を再生する。なお、ＡＶ再生部８１１は符号化レート変換装置４０１に直接関係ないため、詳細な説明は省略する。
以上の構成により、本発明に係るＡＶストリーム送信装置８０１は、非０化による符号量削減効果により、配信するＡＶストリーム７１２のデータ量を削減することができる。これにより、ＡＶストリーム送信装置８０１は、ネットワークを経由したデータの送受信に必要な帯域を削減できる。
なお、実施の形態８の上記説明では、ＡＶストリーム送信装置８０１は、ＨＤＤ８０４に格納されるＡＶストリーム８１２の符号化レートを変換しているが、デジタル放送波そのもの、又は他の記録媒体に記録されるＡＶストリームの符号化レートを変換してもよい。
また、実施の形態８の上記説明では、ＡＶストリーム８１２及び７１２が符号化画像データ４１０と音声データ７１０とシステムデータから構成される場合を記載しているが、その他のデータが含まれる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、上記実施の形態１〜８に係る係数変換装置１００及び２００と、画像符号化装置３０１と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶストリーム記録装置５０１及び７０１と、ＡＶストリーム送信装置６０１及び８０１とのそれぞれに含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又はすべてを含むように１チップ化されてもよい。
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又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）、又は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、半導体技術の進歩又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、その技術を用いて各処理部の集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性として考えられる。
また、本発明の実施の形態１〜８に係る、係数変換装置１００及び２００と、画像符号化装置３０１と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶストリーム記録装置５０１及び７０１と、ＡＶストリーム送信装置６０１及び８０１と、ＡＶストリーム受信装置６０２及び８０２との機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。
さらに、本発明は上記プログラムであってもよいし、上記プログラムが記録された記録媒体であってもよい。
また、上記実施の形態１〜８に係る、係数変換装置１００及び２００と、画像符号化装置３０１と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶストリーム記録装置５０１及び７０１と、ＡＶストリーム送信装置６０１及び８０１との機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。
本発明は、係数変換装置、画像符号化装置及び符号化レート変換装置に適用でき、特に、ＡＶストリーム記録装置、及びＡＶストリーム送信装置に適用できる。
本発明は、画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、係数変換装置、集積回路及び画像符号化方法に関し、特に、直交変換及び量子化された量子化係数を可変長符号化する画像符号化装置に関する。
近年、高圧縮を実現するＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ２）及びＨ．２６４／ＡＶＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）が、ＤＶＤなどの記録媒体、及びデジタル放送における画像符号化技術として採用されている。
これら画像符号化技術は、動き補償、直交変換、量子化、及び可変長符号化を行うことにより、画像データから符号化画像データを生成する。
このような画像符号化技術の一例として、以下に、ＭＰＥＧ２及びＨ．２６４／ＡＶＣの符号化手順を説明する。
まず、ＭＰＥＧ２の符号化手順を説明する。
図１は、ＭＰＥＧ２における画像データ９０１の構成を示す図である。図１に示すように、画像データ９０１は複数のピクチャ９０２を含み、１枚のピクチャ９０２は１個以上のスライス９０３を含み、１個のスライス９０３は１個以上のマクロブロック９０４を含む。
また、１個のマクロブロック９０４は、標準（４：２：０）で、４個の輝度ブロック９０５と、２個の色差ブロック９０６との、合計６個のブロックを含む。１個のマクロブロック９０４に含まれる輝度ブロック及び色差ブロックの個数の割合は、人は色差よりも輝度に敏感である、という視覚特性に基づいて決定されている。この６個のブロックは、輝度ブロックＹ１、輝度ブロックＹ２、輝度ブロックＹ３、輝度ブロックＹ４、色差ブロックＣｂ（青成分）、及び色差ブロックＣｒ（赤成分）の順番に符号化される。
各ブロックは、動き補償、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）変換（直交変換）、及び量子化が行われることによって、量子化係数９０７に変換される。その後、量子化係数９０７に含まれる複数の係数９０８は、ジグザグスキャン及びオルタネートスキャンのうちいずれかの順番で符号化される。
図２Ａ及び図２Ｂは、ジグザグスキャンによる符号化順を示す図であり、図２Ｃ及び図２Ｄは、オルタネートスキャンによる符号化順を示す図である。また、図２Ａ及び図２Ｃに示す数字の昇順に符号化が行われ、図２Ｂ及び図２Ｄに示す矢印の順に符号化が行われる。
また、量子化係数９０７は、非０係数（値が０以外の係数）の値であるｌｅｖｅｌ（レベル）と、当該非０係数の前に連続する０係数（値が０の係数）の個数であるｒｕｎ（ラン）とを用いて符号化される。また、最後の非０係数の次には、ＥＯＢ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｂｌｏｃｋ）が符号化される。また、最後の非０係数以降の０係数の符号化は省略される。
図３は、ｒｕｎ９１１及びｌｅｖｅｌ９１２の組み合わせに対応する符号９１３を示す符号化テーブル９１０の一部を示す図である。図３に示す符号化テーブル９１０では、出現確率の高いｒｕｎ９１１とｌｅｖｅｌ９１２との組み合わせに対して、符号長の短い符号９１３が割り当てられている。
また、出現確率の低いｒｕｎ９１１とｌｅｖｅｌ９１２との組み合わせに対しては、合計２４ビットの固定長符号が割り当てられている。この固定長符号は、Ｅｓｃａｐｅコード（６ビット）と、当該Ｅｓｃａｐｅコードに続く、６ビットで表されたｒｕｎ９１１と、１２ビットで表されたｌｅｖｅｌ９１２とを含む。
なお、図３において、符号９１３に含まれる「ｓ」はｌｅｖｅｌ９１２の値が正の場合「０」であり、負の場合「１」となる。また、ＥＯＢのみを含むブロックを生成することは禁止されている。
以下、具体例を説明する。図４は、図１に示す量子化係数９０７にジグザグスキャンを用いた場合のｒｕｎ９１１及びｌｅｖｅｌ９１２の組と、当該組に対応する符号９１３と、当該符号９１３のビット数９１４とを示す図である。図１に示す量子化係数９０７は、「６、３、０、０、０、５、−１」の順に符号化され、それ以降はすべて０となる。よって、図１に示す量子化係数９０７は、図４に示すｒｕｎ９１１及びｌｅｖｅｌ９１２の組み合わせに変換される。この場合、図４に示すように、符号９１３のビット数９１４の合計は、４４ビットとなる。
次に、Ｈ．２６４／ＡＶＣの符号化手順を説明する。
なお、Ｈ．２６４／ＡＶＣのピクチャ構成、及びブロックの符号化手順は、ＭＰＥＧ２とほぼ同様であるため、説明を省略する。
図５は、Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける可変長復号処理のシンタックスを示す図である。Ｈ．２６４／ＡＶＣでは、量子化係数９０７は、ブロック内の非０係数の個数（ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ）と、ブロック内で最後に連続する絶対値１の係数の個数（ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ）と、ブロック内で最後に連続する絶対値１の係数の符号（Ｔｒａｉｌｉｎｇ＿ｏｎｅｓ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ）と、ブロック内で最後に連続するＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ個の絶対値１の係数を除く、ブロックに含まれる各非０係数の値（ｌｅｖｅｌ）と、ブロック内の最後の非０係数より前にある０係数の個数（ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ）と、ブロックに含まれる各非０係数の直前の０係数の連続個数（ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ）とを用いて符号化される。
図６は、ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ９２２とＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１との組に対応する符号９２３を示す符号化テーブル９２０の一部を示す図である。ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ９２２とＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１とは、図６に示す符号化テーブル９２０を用いて符号化される。また、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１は０〜３の値を取り、４個以上絶対値１の係数が連続した場合も３となる。
また、Ｔｒａｉｌｉｎｇ＿ｏｎｅｓ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇは、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓの数だけ存在し、絶対値１の係数が正の数のとき０となり、負の数のとき１となる。
ｌｅｖｅｌ９３１は、逆スキャン順に、ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２を用いて符号化される。このｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２の初期値は、ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ９２２が１１以上かつＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１が３未満の場合は１となり、それ以外の場合は０となる。また、各ｌｅｖｅｌ９３１を符号化した後、ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２が０の場合は当該ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２に１が加算される。さらに、符号化したｌｅｖｅｌ９３１の絶対値が３＜＜（ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ−１）よりも大きく、かつ、ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２が６未満の場合は、ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２に１加算される。このように更新されたｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２が次のｌｅｖｅｌ９３１の符号化で利用される。
図７は、ｌｅｖｅｌ９３１とｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２との組に対する符号９３３を示す符号化テーブル９３０の一部を示す図である。この符号化テーブル９３０は、図５に示す復号処理から導出できる。
ｌｅｖｅｌ９３１は、図７に示す符号化テーブル９３０及びｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ９３２を用いて符号化される。ただし、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１が３未満であり、かつ、ブロック内の１個目のｌｅｖｅｌ９３１の符号化の場合には、当該ｌｅｖｅｌ９３１の絶対値を１減算した値のｌｅｖｅｌ９３１に対応する、符号化テーブル９３０の符号９３３が参照される。これは、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ９２１が３未満であり、かつ、ブロック内で１個目のｌｅｖｅｌ９３１は、必ず絶対値が１よりも大きくなるからである。
図８は、ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ９４１とＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ９２２との組に対応する符号９４３を示す符号化テーブル９４０の一部を示す図である。ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ９４１は、図８に示す符号化テーブル９４０を用いて符号化される。
図９は、ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７とｚｅｒｏｓＬｅｆｔ９２８との組に対応する符号９５３を示す符号化テーブル９５０の一部を示す図である。ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７は、図９に示す符号化テーブル９５０を用いて符号化される。また、ｚｅｒｏｓＬｅｆｔ９２８は、初期値がｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ９４１である。また、ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７を符号化するたびに、ｚｅｒｏｓＬｅｆｔ９２８から、当該ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７の値が減算され、減算された値のｚｅｒｏｓＬｅｆｔ９２８が次のｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ９２７の符号化に用いられる。
以下に具体例を示す。図１０は、図１に示す量子化係数９０７を符号化した場合の、符号化前データ９６１と、符号９６２と、ビット数９６３とを示す図である。図１０に示すように、符号９６２のビット数９６３の合計は３０ビットとなる。
このように、ＭＰＥＧ２及びＨ．２６４／ＡＶＣなどの可変長符号化では、非０係数がそれぞれ符号化されるため、非０係数の数だけ符号が存在する。したがって、非０係数の数が少ないほど符号の数が少ないため、ブロックの符号量も少なくなる傾向にある。この原理を用いて、非０係数の個数が少なくなるように非０係数の値を増減する、バンド幅スケーラブル・ビデオトランスコーダが特許文献１に開示されている。具体的には、特許文献１記載のビデオトランスコーダは、ある閾値（Ｅ）と入力レベル（Ｌ）とに対して、Ｌ−ＥからＬ＋Ｅの範囲に０が含まれている場合、出力レベルを０とし、含まれていない場合はその範囲内で最も符号長が短くなる整数を出力レベルとする。
しかしながら、非０係数の個数が多い方が、符号量が少ない場合がある。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、量子化係数と符号量との一例を示す図である。ここで、係数は、ジグザグスキャン順に、図３に示す符号化テーブル９１０を用いて符号化されるものとする。図１１Ａに示す量子化係数９７０は、２個の非０係数を含む。また、量子化係数９７０は、（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（０、３）、（４、５）、ＥＯＢの順で符号化され、符号量は合計３２ビットとなる。一方、図１１Ｂに示す量子化係数９７１は、３個の非０係数を含む。また、量子化係数９７１は、（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（０、３）、（３、１）、（０、５）、ＥＯＢの順で符号化され、符号量は合計２３ビットとなる。
このように、非０係数の個数が多い量子化係数９７１の方が、非０係数が少ない量子化係数９７０より符号量が少なくなる。これは、非０係数の個数は量子化係数９７０の方が少ないが、量子化係数９７０の２番目の符号化対象データである（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（４、５）の符号長が長いためである。
つまり、非０係数を０にすることにより、逆に符号量が増加してしまう場合がある。
これに対して、特許文献２に、非０係数を０係数に変換し、当該変換により符号量が増加する場合には、変換した０係数を元の非０係数等に戻すトランスコーダについて記載されている。
特開２００３−８７７９３号公報 特許第３８５６２９２号公報
しかしながら、特許文献２記載のトランスコーダは、符号化ブロック単位で、符号量が増加したか否かの判断を行っているので、回路規模が増加し、それにより実装が複雑化することが懸念される。
そこで、本発明は、符号量を削減し、かつ回路規模を縮小できる画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、係数変換装置、集積回路及び画像符号化方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る画像符号化装置は、画像データが直交変換された直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る画像符号化装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る画像符号化装置は、容易に実現が可能である。
また、前記係数列抽出部は、前記量子化係数から複数の前記第１係数列を順次抽出し、前記係数非０化部は、前記係数列抽出部により抽出された前記第１係数列ごとに、前記第２係数列を生成し、前記係数列選択部は、前記第１係数列ごとに、当該第１係数列と、当該第１係数列に対応する前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、量子化係数に含まれる第１係数列ごとに、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、回路規模を縮小できる。
また、前記係数列抽出部は、前記量子化係数に含まれる全ての係数をスキャン順に並べた係数列のうち、連続した０係数と、当該０係数に続く非０係数１個とを前記第１係数列として抽出してもよい。
また、前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数のうち、前記量子化の前に非０であった０係数を非０係数に変換してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、量子化前に非０であった係数を非０に変換することにより、量子化前に値が０であった係数を非０の係数に変換する場合よりも画質劣化を抑えることができる。
また、前記係数非０化部は、非０係数に変換する０係数が、前記量子化の前に正の係数である場合、当該０係数を１に変換し、非０係数に変換する０係数が、前記量子化の前に負の係数である場合、当該０係数を−１に変換してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、第２係数列の符号量を小さくできるとともに、画質劣化を抑えることができる。
また、前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる最後の０係数を非０係数に変換することにより、前記第２係数列を生成してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、ｌｅｖｅｌ及びｒｕｎが共に大きい場合には、大きなｌｅｖｅｌに対応するｒｕｎを「０」にできるので、効率よく符号量を削減できる。
また、前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を１にすることにより、前記第２係数列を生成してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、第２係数列の符号量を小さくできるとともに、０係数を非０の係数に変換することによる画質劣化を抑制できる。
また、前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を−１にすることにより、前記第２係数列を生成してもよい。
この構成によれば、本発明に係る画像符号化装置は、第２係数列の符号量を小さくできるとともに、０係数を非０の係数に変換することによる画質劣化を抑制できる。
また、前記係数列抽出部は、前記量子化係数に含まれる全ての係数をスキャン順に並べた係数列のうち、当該係数列の最初から、最後の非０係数までを前記第１係数列として抽出してもよい。
また、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、画像データを符号化することにより、符号化画像データを生成する画像符号化部と、前記符号化画像データと音声データとシステムデータとを多重化することにより映像音声ストリームを生成する多重化部と、前記映像音声ストリームを記録媒体に記録する制御部とを備える映像音声ストリーム記録装置であって、前記画像符号化部は、前記画像データを直交変換することにより、直交変換係数を生成する直交変換部と、前記直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る音声ストリーム記録装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係るネットワーク配信システムは、映像音声ストリーム受信装置と、ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に、映像音声ストリームを送信する映像音声ストリーム送信装置とを含むネットワークシステムであって、前記映像音声ストリーム送信装置は、画像データを符号化することにより、符号化画像データを生成する画像符号化部と、前記符号化画像データと音声データとシステムデータとを多重化することにより前記映像音声ストリームを生成する多重化部と、前記多重化部により生成された前記映像音声ストリームを、前記ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に送信する送信制御部とを備え、前記画像符号化部は、前記画像データを直交変換することにより、直交変換係数を生成する直交変換部と、前記直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備え、前記映像音声ストリーム受信装置は、前記送信制御部により送信された前記映像音声ストリームを受信する受信制御部と、前記受信制御部により受信された映像音声ストリームを再生する映像音声再生部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る映像音声ストリーム送信装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る映像音声ストリーム送信装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る音声ストリーム送信装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係る符号化レート変換装置は、第１量子化ステップで量子化された後、可変長符号化された第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換装置であって、前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る符号化レート変換装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、第２符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る符号化レート変換装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る符号化レート変換装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、第１映像音声ストリームを第１符号化画像データと音声データとシステムデータに分離する多重分離部と、前記第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換部と、前記第２符号化画像データと前記音声データと前記システムデータとを多重化することにより第２映像音声ストリームを生成する多重化部と、前記第２映像音声ストリームを記録媒体に記録する制御部とを備える映像音声ストリーム記録装置であって、前記符号化レート変換部は、前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、第２符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る映像音声ストリーム記録装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係るネットワーク配信システムは、映像音声ストリーム受信装置と、ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に、映像音声ストリームを送信する映像音声ストリーム送信装置とを含むネットワークシステムであって、前記映像音声ストリーム送信装置は、第１映像音声ストリームを第１符号化画像データと音声データとシステムデータとに分離する多重分離部と、前記第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換部と、前記第２符号化画像データと前記音声データと前記システムデータとを多重化することにより、第２映像音声ストリームを生成する多重化部と、前記第２映像音声ストリームを、前記ネットワークを経由して、前記映像音声ストリーム受信装置に送信する送信制御部とを備え、前記符号化レート変換部は、前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備え、前記映像音声ストリーム受信装置は、前記送信制御部により送信された前記映像音声ストリームを受信する受信制御部と、前記受信制御部により受信された映像音声ストリームを再生する映像音声再生部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る映像音声ストリーム送信装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、第２符号化画像データの符号量を削減できる。さらに、本発明に係る映像音声ストリーム送信装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る音声ストリーム送信装置は、容易に実現が可能である。
また、本発明に係る係数変換装置は、画像データが直交変換された後、量子化された符号化ブロック単位の量子化係数を、可変長符号化すべき量子化係数に変換する係数変換装置であって、前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を前記可変長符号化すべき量子化係数として選択する係数列選択部とを備える。
この構成によれば、本発明に係る係数変換装置は、０係数を非０の係数に変換することにより、符号化した際の符号量が少ない量子化係数を生成できる。さらに、本発明に係る係数変換装置は、量子化係数に含まれる第１係数列に対して、０係数を非０の係数に変換することにより符号量が削減されるか否かを判断するので、量子化係数に含まれる全ての係数に対して、符号量が削減されるか否かを判断する場合に比べて、回路規模を縮小できる。これにより、本発明に係る係数変換装置は、容易に実現が可能である。
なお、本発明は、このような画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、及び係数変換装置として実現できるだけでなく、画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、及び係数変換装置に含まれる特徴的な手段をステップとする画像符号化方法、符号化レート変換方法、映像音声ストリーム記録方法、ネットワーク配信方法、及び係数変換方法として実現したり、そのような特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
また、本発明は、このような画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、及び係数変換装置の機能を実現する集積回路として実現できる。
以上より、本発明は、符号量を削減し、かつ回路規模を縮小できる画像符号化装置、符号化レート変換装置、映像音声ストリーム記録装置、ネットワーク配信システム、係数変換装置、集積回路及び画像符号化方法を提供できる。
図１は、ＭＰＥＧ２における画像データの構成を示す図である。 図２Ａは、ジグザグスキャンによる符号化順を示す図である。 図２Ｂは、ジグザグスキャンによる符号化順を示す図である。 図２Ｃは、オルタネートスキャンによる符号化順を示す図である。 図２Ｄは、オルタネートスキャンによる符号化順を示す図である。 図３は、ＭＰＥＧ２における量子化係数の符号化テーブルの一部を示す図である。 図４は、ＭＰＥＧ２における符号量の一例を示す図である。 図５は、Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける可変長復号処理のシンタックスを示す図である。 図６は、Ｈ．２６４／ＡＶＣのＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ及びＴｏｔａｌＣｏｅｆｆの符号化テーブルの一部を示す図である。 図７は、Ｈ．２６４／ＡＶＣのｌｅｖｅｌの符号化テーブルの一部を示す図である。 図８は、Ｈ．２６４／ＡＶＣのｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓの符号化テーブルの一部を示す図である。 図９は、Ｈ．２６４／ＡＶＣのｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅの符号化テーブルの一部を示す図である。 図１０は、Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける符号量の一例を示す図である。 図１１Ａは、ＭＰＥＧ２の量子化係数と符号量との一例を示す図である。 図１１Ｂは、ＭＰＥＧ２の量子化係数と符号量との一例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置による係数変換処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置における、符号量の一例を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置における、符号量の一例を示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置における、符号量の一例を示す図である。 図１７は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置における、符号量の一例を示す図である。 図１８は、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置の構成を示すブロック図である。 図１９は、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置による係数変換処理の流れを示すフローチャートである。 図２０は、本発明の実施の形態３に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図２１は、本発明の実施の形態４に係る符号化レート変換装置の構成を示すブロック図である。 図２２は、本発明の実施の形態５に係るＡＶストリーム記録装置の構成を示すブロック図である。 図２３は、本発明の実施の形態６に係るネットワーク配信システムの構成を示すブロック図である。 図２４は、本発明の実施の形態７に係るＡＶストリーム記録装置の構成を示すブロック図である。 図２５は、本発明の実施の形態８に係るネットワーク配信システムの構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る係数変換装置は、量子化係数から第１係数列を順次抽出し、第１係数列ごとに、当該第１係数列に含まれる０係数を非０係数に変換することにより、符号量を削減する。
まず、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置の構成を説明する。
図１２は、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置の構成を示すブロック図である。
図１２に示す係数変換装置１００は、例えば、画像符号化装置に用いられ、入力された符号化ブロック単位の量子化係数１１０を、可変長符号化すべき量子化係数１１１に変換し、変換した量子化係数１１１を出力する。ここで、量子化係数１１０は、画像データが動き補償及び直交変換されたのち、量子化された符号化ブロック単位の係数列である。また、符号化ブロック単位とは、例えば、図１に示す輝度ブロック９０５又は色差ブロック９０６単位である。
この係数変換装置１００は、係数列抽出部１０１と、係数非０化部１０２と、第１係数列符号量計算部１０３と、第２係数列符号量計算部１０４と、符号量比較部１０５と、係数列選択部１０６とを備える。
係数列抽出部１０１は、入力された符号化ブロック単位の量子化係数１１０に含まれる、１個以上の係数を含む第１係数列１１２を抽出し、抽出した第１係数列１１２を係数非０化部１０２、第１係数列符号量計算部１０３、及び係数列選択部１０６に出力する。ここで、第１係数列１１２とは、量子化係数１１０の含まれる係数をスキャン順（例えば、ジグザグスキャン順）に並べた係数列のうち、連続する係数で構成される係数列である。
係数非０化部１０２は、第１係数列１１２に含まれる値が０の係数（０係数）を、１個以上、０以外の値の係数（非０係数）に変換し、変換した全ての係数を含む第２係数列１１３を生成する。なお、以下において、０係数を非０係数に変換することを非０化とも記す。また、係数非０化部１０２は、生成した第２係数列１１３を、第２係数列符号量計算部１０４、及び符号量比較部１０５に出力する。ただし、第１係数列１１２に０係数が含まれない場合は、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２をそのまま第２係数列として出力する。また、ここで、０係数とは、量子化係数１１０に含まれる０係数のうち、スキャン順で最後に位置する非０係数より前にある０係数である。
第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４を算出し、算出した符号量１１４を符号量比較部１０５に出力する。
第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を算出し、算出した符号量１１５を符号量比較部１０５に出力する。
符号量比較部１０５は、第１係数列１１２の符号量１１４と第２係数列１１３の符号量１１５とを比較することにより、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量より少ないか否かを判定し、判定結果１１６を係数列選択部１０６に出力する。具体的には、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より少ない場合は、第２係数列１１３を選択するように係数列選択部１０６に制御する。また、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より多い、又は同じ場合は、第１係数列１１２を選択するように係数列選択部１０６に制御する。
係数列選択部１０６は、符号量比較部１０５からの通知に合わせて、第１係数列又は第２係数列選択し、選択した係数列を含む量子化係数１１１を出力する。つまり、係数列選択部１０６は、第１係数列１１２と第２係数列１１３とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を、可変長符号化すべき量子化係数１１１として選択し、当該量子化係数１１１を出力する。
以下、本発明の係数変換装置１００の動作についてＭＰＥＧ２の例を用いて説明する。
図１３は、係数変換装置１００による、一つのブロックに対応する量子化係数１１０を変換する係数変換動作の流れを示すフローチャートである。
まず、係数列抽出部１０１は、一つのブロックに対応する量子化係数１１０に含まれる係数をスキャン順に並べた係数列のうち、当該係数列の最初から、連続した０係数と、その０係数に続く非０係数１個とを第１係数列１１２として抽出する（Ｓ１０１）。係数列抽出部１０１は、抽出した第１係数列１１２を、係数非０化部１０２、第１係数列符号量計算部１０３、及び係数列選択部１０６に出力する。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２を非０化することにより、第２係数列１１３を生成する（Ｓ１０２）。具体的には、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２に含まれる最後の０係数を１に変換することにより、第２係数列１１３を生成する。また、係数非０化部１０２は、生成した第２係数列１１３を、第２係数列符号量計算部１０４、及び符号量比較部１０５に出力する。
第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２に含まれる、連続する０係数の個数（ｒｕｎ）及び非０係数の値（ｌｅｖｅｌ）を用いて、第１係数列１１２の符号量１１４を計算し、計算した符号量１１４を符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０３）。
第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３に含まれる、連続する０係数の個数（ｒｕｎ）及び非０係数の値（ｌｅｖｅｌ）を用いて、第２係数列１１３の符号量１１５を計算し、計算した符号量１１５を符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第１係数列１１２の符号量１１４と第２係数列１１３の符号量１１５とを比較し、比較結果を係数列選択部１０６に出力する（Ｓ１０５）。
第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より少ない場合（Ｓ１０５でＹｅｓ）、係数列選択部１０６は、第２係数列１１３を選択し、選択した第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
また、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より多い、又は同じ場合（Ｓ１０５でＮｏ）、係数列選択部１０６は、第１係数列１１２を選択し、選択した第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
ステップＳ１０６又はステップＳ１０７の終了後、一つのブロックに対応する量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２の全てに対して、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理を行っていない場合（Ｓ１０８でＮｏ）、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる、スキャン順で、次に位置する第１係数列１１２を抽出する（Ｓ１０１）。係数変換装置１００は、新たに抽出した第１係数列１１２に対して、上述したステップＳ１０２以降の処理を行う。
また、上記処理は、ステップＳ１０１で量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２が全て抽出されるまで（Ｓ１０８でＹｅｓ）、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理が繰り返される。
つまり、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から複数の第１係数列１１２を順次抽出する。また、係数非０化部１０２は、係数列抽出部１０１により抽出された複数の第１係数列１１２ごとに、第２係数列１１３を生成する。また、係数列選択部１０６は、係数列抽出部１０１により抽出された複数の第１係数列１１２ごとに、当該第１係数列１１２と、当該第１係数列１１２に対応する第２係数列１１３とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する。
なお、上述した第１係数列１１２の符号量１１４の計算処理（Ｓ１０３）及び第２係数列１１３の符号量１１５の計算処理（Ｓ１０４）の順序は任意でよい。また、第１係数列１１２の符号量１１４の計算処理（Ｓ１０３）を第２係数列１１３の生成処理（Ｓ１０２）の前に行ってもよい。さらに、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理の一部を並列に行ってもよい。
また、係数列選択部１０６は、ステップＳ１０６又はステップＳ１０７で、第１係数列１１２又は第２係数列１１３を選択するごとに、当該選択した係数列を出力してもよいし、一つのブロックに対応する量子化係数１１０に含まれる全ての第１係数列１１２に対して、当該第１係数列１１２又は当該第１係数列１１２に対応する第２係数列１１３を選択した後に、選択した全ての第１係数列１１２及び第２係数列１１３を含む変換後の量子化係数１１１を出力してもよい。
以下、具体的な係数列の例を用いて係数変換装置１００の動作を説明する。
始めに、非０化を伴わない、つまり、第１係数列１１２が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（０、０、０、１）であり、図３に示す符号化テーブル９１０が用いられるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２（０、０、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２の最後の０係数を１にした、第２係数列１１３（０、０、１、１）を出力する（Ｓ１０２）。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４を出力する。ここではｒｕｎが３であり、ｌｅｖｅｌが１であるため、第１係数列符号量計算部１０３は、符号量１１４として６ビットを出力する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を出力する。ここでは、（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（２、１）、（０、１）であるため、第２係数列符号量計算部１０４は、符号量１１５として８ビットを出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（６ビット）より多いので（Ｓ１０５でＮｏ）、符号量の少ない第１係数列１１２を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以上より、第２係数列１１３よりも符号量の少ない第１係数列１１２が出力される。
次に、非０化を伴う、つまり、第２係数列１１３が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（０、０、０、０、５）であり、図３に示す符号化テーブル９１０が用いられるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２（０、０、０、０、５）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２の最後の０係数を１にした、第２係数列１１３（０、０、０、１、５）を出力する（Ｓ１０２）。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４を出力する。ここではｒｕｎが４であり、ｌｅｖｅｌが５であるため、Ｅｓｃａｐｅコードが必要となる。よって、第１係数列符号量計算部１０３は、符号量１１４として２４ビットを出力する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を出力する。ここでは、（ｒｕｎ、ｌｅｖｅｌ）＝（３、１）、（０、５）であるため、第２係数列符号量計算部１０４は、符号量１１５として１５ビットを出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１５ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（２４ビット）より少ないので（Ｓ１０５でＹｅｓ）、符号量の少ない第２係数列１１３を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は、第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
以上より、第１係数列１１２よりも符号量の少ない第２係数列１１３が出力され、符号量が削減される。
続いて、係数変換装置１００の動作についてＨ．２６４／ＡＶＣの例を用いて説明する。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から、ブロック内の全係数をスキャンした係数列のうち、最後に連続する０係数を除いた係数列を第１係数列１１２として抽出する（Ｓ１０１）。言い換えると、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる全ての係数をスキャン順に並べた係数列のうち、当該係数列の最初から、最後の非０係数までを第１係数列１１２として抽出する。また、係数列抽出部１０１は、抽出した第１係数列１１２を、係数非０化部１０２、第１係数列符号量計算部１０３、及び係数列選択部１０６に出力する。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２の最後の０係数を１に変換することにより、第２係数列１１３を生成し、生成した第２係数列１１３を、第２係数列符号量計算部１０４、及び符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０２）。
また、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２に含まれるＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ、ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ、ｔｒａｉｌｉｎｇ＿ｏｎｅｓ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇ、ｌｅｖｅｌ、ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ、ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅそれぞれに対応する符号量を計算し、計算した符号量を合計し、合計した符号量１１４を符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第１係数列符号量計算部１０３と同様に、第２係数列１１３の各符号の符号量を計算し、計算した符号量を合計し、合計した符号量１１５を符号量比較部１０５に出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第１係数列の符号量１１４と第２係数列の符号量１１５とを比較して、符号量の少ない係数列を選択するように係数列選択部１０６に通知する。係数列選択部１０６は、符号量比較部１０５からの通知に合わせて、第１係数列又は第２係数列を出力する。
具体的には、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より少ない場合（Ｓ１０５でＹｅｓ）、係数列選択部１０６は、第２係数列１１３を選択し、選択した第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
また、第２係数列１１３の符号量１１５が第１係数列１１２の符号量１１４より多い、又は同じ場合（Ｓ１０５でＮｏ）、係数列選択部１０６は、第１係数列１１２を選択し、選択した第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以下、具体的な係数列の例を用いてＨ．２６４／ＡＶＣの場合の係数変換装置１００の動作を説明する。また、以下では、図６〜図９に示す符号化テーブル９２０、９３０、９４０、及び９５０を用いた場合の例を説明する。
始めに、非０化を伴わない、つまり、第１係数列１１２が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（３、０、１、０、１）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列１１２（３、０、１、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２に含まれる最後の０係数を１にした、第２係数列１１３（３、０、１、１、１）を出力する（Ｓ１０２）。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４を出力する。
図１４は、第１係数列１１２（３、０、１、０、１）の符号量を示す図である。図１４に示すように、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４として１６ビットを出力する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を出力する。
図１５は、第２係数列１１３（３、０、１、１、１）の符号量を示す図である。図１５に示すように、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５として１８ビットを出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（１６ビット）より多いので（Ｓ１０５でＮｏ）、符号量の少ない第１係数列１１２を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以上より、第２係数列１１３よりも符号量の少ない第１係数列１１２が出力される。
次に、非０化を伴う、つまり、第２係数列１１３が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（５、１、１、０、１）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列１１２（５、１、１、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、係数非０化部１０２は、第１係数列１１２に含まれる最後の０係数を１にした、第２係数列１１３（５、１、１、１、１）を出力する（Ｓ１０２）。
次に、第１係数列符号量計算部１０３が第１係数列１１２の符号量１１４を出力する。
図１６は、第１係数列１１２（５、１、１、０、１）の符号量を示す図である。図１６に示すように、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４として２０ビットを出力する（Ｓ１０３）。
次に、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５を出力する。
図１７は、第２係数列１１３（５、０、１、１、１）の符号量を示す図である。図１７に示すように、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５として１８ビットを出力する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（２０ビット）より少ないので（Ｓ１０５でＹｅｓ）、符号量の少ない第２係数列１１３を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
以上より、第１係数列１１２よりも符号量の少ない第２係数列１１３が出力されるので、符号量が削減される。
以上のように、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置１００は、量子化係数１１０に含まれる係数を非０化することにより、符号量を削減できる。
さらに、本発明の実施の形態１に係る係数変換装置１００は、量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２ごとに、係数変換処理を行う。これにより、一つのブロックに対応する量子化係数１１０に対して、係数変換処理を行う場合に比べて、各係数変換処理に必要となる回路構成及びメモリを縮小できるので、係数変換装置１００の実現が容易である。
なお、上記ＭＰＥＧ２における動作例は図３の符号化テーブル９１０を用いる場合を記載しているが、ＭＰＥＧ２の他の符号化テーブルを用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、上記Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける動作例は図６〜図９に示す符号化テーブル９２０、９３０、９４０、及び９５０を用いる場合を記載しているが、Ｈ．２６４／ＡＶＣの他の符号化テーブルを用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、実施の形態１の上記説明では、ＭＰＥＧ２及びＨ．２６４／ＡＶＣの符号化方法を用いる場合を例に説明したが、それ以外の画像符号化規格の符号化方法を用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、実施の形態１の上記説明では、第１係数列１１２の最後の０係数を非０化することにより第２係数列１１３を生成しているが、それ以外の０係数を非０化する場合でも同様の議論が成り立つ。ただし、一般に、ｌｅｖｅｌ及びｒｕｎが共に大きな値ほど、符号量が大きくなる。つまり、元の第１係数列１１２のｌｅｖｅｌが大きな場合には、第１係数列１１２の最後の０係数を非０化することで、当該大きなｌｅｖｅｌに対応するｒｕｎを「０」にできる。これにより、効率よく符号量を削減できる。
また、実施の形態１の上記説明では、０係数を１にしているが、それ以外の非０化方法を用いても同様の議論が成り立つ。例えば、０係数を「−１」にしてもよい。なお、ｌｅｖｅｌの絶対値が「１」の場合の符号量が小さい（符号量の削減効果が大きい）ことと、元の画像からの変化（画質の劣化）が少ないこととを考慮すると、０係数を「１」又は「−１」に変換することが好ましい。
また、実施の形態１の上記説明では、係数変換装置１００は、第１係数列１１２に対して、一つの第２係数列１１３を生成しているが、第１係数列１１２に複数の０係数が含まれる場合には、異なる０係数を非０化した複数の第２係数列１１３を生成し、第１係数列１１２及び複数の第２係数列１１３のうち、最も符号量の少ない係数列を出力してもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る係数変換装置２００は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、量子化前に非０であった０係数を非０係数に変換することにより第２係数列１１３を生成する。これにより、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置２００は、変換後の画質劣化を抑制できる。
まず、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置２００の構成を説明する。
図１８は、本発明の実施の形態２における係数変換装置の構成を示すブロック図である。
図１８に示す係数変換装置２００は、図１２に示す係数変換装置１００と比較して、係数非０化部１０２が、量子化前非０係数非０化部２０２に置き換わり、さらに、量子化前係数列抽出部２０７を備える。なお、図１２と同様の要素には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数（ＤＣＴ係数）２１７から第１係数列１１２に対応する第３係数列２１８を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２に出力する。つまり、量子化前係数列抽出部２０７は、第１係数列１１２が量子化される前の係数列である第３係数列を取得する。また、直交変換係数２１７は、画像データが動き補償及び直交変換された係数列である。
量子化前非０係数非０化部２０２は、量子化前に非０であった０係数を１個以上、非０化することにより、第２係数列１１３を生成する。つまり、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、直交変換係数２１７（第３係数列２１８）に含まれる当該０係数に対応する係数が非０である０係数を非０係数に変換する。例えば、量子化前非０係数非０化部２０２は、非０係数に変換する０係数に対応する、直交変換係数２１７（第３係数列２１８）に含まれる係数が正の係数の場合、当該０係数を１に変換し、非０係数に変換する０係数に対応する、直交変換係数２１７（第３係数列２１８）に含まれる係数が負の係数の場合、当該０係数を−１に変換する。また、量子化前非０係数非０化部２０２は、生成した第２係数列１１３を、第２係数列符号量計算部１０４及び符号量比較部１０５に出力する。
次に、係数変換装置２００の動作を説明する。
以下、係数変換装置２００の動作についてＭＰＥＧ２の例を用いて説明する。なお、係数変換装置２００は、実施の形態１と同様に、図３の符号化テーブル９１０を用いて符号量を計算するものとする。また、量子化前非０係数非０化部２０２は、量子化前に非０であった０係数のうち最後の非０係数を、量子化前の係数が正の数であれば１とし、負の数であれば−１とするものとする。
図１９は、係数変換装置２００による係数変換処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１３と同様の処理には同一の符号を付している。
始めに、非０化を伴わない、つまり、第１係数列が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（０、０、０、１）であり、第３係数列２１８は（１、−２、０、１０）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列１１２（０、０、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数２１７から第３係数列２１８（１、−２、０、１０）を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２へ出力する（Ｓ２０１）。
次に、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、第３係数列２１８において非０であり、かつ最後の０係数を非０係数に変換する（Ｓ２０２）。具体的には、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２の前から２番目の０係数を−１に変換することにより、第２係数列１１３（０、−１、０、１）を生成する。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４（６ビット）を計算する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５（８ビット）を計算する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（６ビット）より多いので（Ｓ１０５でＮｏ）、符号量の少ない第１係数列を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以上より、第２係数列１１３よりも符号量の少ない第１係数列１１２が出力される。
次に、非０化を伴う、つまり、第２係数が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（０、０、０、０、５）であり、第３係数列２１８は（０、１、−２、０、２０）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０に含まれる第１係数列１１２（０、０、０、０、５）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数２１７から第３係数列２１８（０、１、−２、０、２０）を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２へ出力する（Ｓ２０１）。
次に、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、第３係数列２１８において非０であり、かつ最後の０係数を非０係数に変換する（Ｓ２０２）。具体的には、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２の前から３番目の０係数を−１に変換することにより、第２係数列１１３（０、０、−１、０、５）を生成する。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４（２４ビット）を計算する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５（１８ビット）を計算する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１８ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（２４ビット）より少ないので（Ｓ１０５でＹｅｓ）、符号量の少ない第２係数列１１３を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
以上より、第１係数列１１２よりも符号量の少ない第２係数列１１３が出力され、符号量が削減される。
続いて、係数変換装置２００の動作についてＨ．２６４／ＡＶＣの例を用いて説明する。また、以下では、実施の形態１と同様に、図６〜図９に示す符号化テーブル９２０、９３０、９４０、及び９５０を用いた場合の例を説明する。また、量子化前非０係数非０化部２０２は、量子化前に非０であった０係数のうち最後の非０係数を、量子化前の係数が正の数であれば１とし、負の数であれば−１とするものとする。
始めに、非０化を伴わない、つまり、第１係数列１１２が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（３、１、０、０、１）であり、第３係数列２１８は（１５、５、−２、０、７）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列（３、１、０、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数２１７から第３係数列２１８（１５、５、−２、０、７）を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２へ出力する（Ｓ２０１）。
次に、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、第３係数列２１８において非０であり、かつ最後の０係数を非０係数に変換する（Ｓ２０２）。具体的には、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２の前から３番目の０係数を−１に変換することにより、第２係数列１１３（３、１、−１、０、１）を生成する。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４（１５ビット）を計算する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５（１６ビット）を計算する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１６ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（１５ビット）より多いので（Ｓ１０５でＮｏ）、符号量の少ない第１係数列１１２を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第１係数列１１２を出力する（Ｓ１０７）。
以上より、第２係数列１１３よりも符号量の少ない第１係数列１１２が出力される。
次に、非０化を伴う、つまり、第２係数が出力される例を示す。また、第１係数列１１２は（５、１、１、０、０、１）であり、第３係数列２１８は（５０、１２、１３、−２、０、１１）であるとする。
まず、係数列抽出部１０１は、量子化係数１１０から第１係数列１１２（５、１、１、０、０、１）を抽出する（Ｓ１０１）。
次に、量子化前係数列抽出部２０７は、量子化前の直交変換係数２１７から第３係数列２１８（５０、１２、１３、−２、０、１１）を抽出し、抽出した第３係数列２１８を量子化前非０係数非０化部２０２へ出力する（Ｓ２０１）。
次に、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２に含まれる０係数のうち、第３係数列２１８において非０であり、かつ最後の０係数を非０係数に変換する（Ｓ２０２）。具体的には、量子化前非０係数非０化部２０２は、第１係数列１１２の前から４番目の０係数を−１とした、第２係数列１１３（５、１、１、−１、０、１）を生成する。
次に、第１係数列符号量計算部１０３は、第１係数列１１２の符号量１１４（２２ビット）を計算する（Ｓ１０３）。
また、第２係数列符号量計算部１０４は、第２係数列１１３の符号量１１５（１５ビット）を計算する（Ｓ１０４）。
次に、符号量比較部１０５は、第２係数列１１３の符号量１１５（１５ビット）が、第１係数列１１２の符号量１１４（２２ビット）より少ないので（Ｓ１０５でＹｅｓ）、符号量の少ない第２係数列１１３を選択するよう係数列選択部１０６に通知し、係数列選択部１０６は第２係数列１１３を出力する（Ｓ１０６）。
以上より、第１係数列１１２よりも符号量の少ない第２係数列１１３が出力され、符号量が削減される。
以上のように、本発明の実施の形態２に係る係数変換装置２００は、上述した係数変換装置１００と同様に、符号量を削減することができる。
さらに、係数変換装置２００は、量子化前に非０であった係数を非０化することにより、量子化前に値が０であった係数を非０化する場合よりも画質劣化を抑えることができる。
なお、本ＭＰＥＧ２における動作例は図３の符号化テーブル９１０を用いる場合を記載しているが、ＭＰＥＧ２の他の符号化テーブルを用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、上記Ｈ．２６４／ＡＶＣにおける動作例は図６〜図９に示す符号化テーブル９２０、９３０、９４０、及び９５０を用いる場合を記載しているが、Ｈ．２６４／ＡＶＣの他の符号化テーブルを用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、実施の形態２の上記説明では、ＭＰＥＧ２及びＨ．２６４／ＡＶＣの符号化方法を用いているが、それ以外の画像符号化規格の符号化方法を用いる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、実施の形態２の上記説明では、第１係数列１１２に含まれる、量子化前に非０であった係数のうち、最後の０係数を非０化することにより第２係数列１１３を生成しているが、量子化前に非０であった係数のうち、最後以外の０係数を非０化する場合でも同様の議論が成り立つ。ただし、一般に、ｌｅｖｅｌ及びｒｕｎが共に大きな値ほど、符号量が大きくなる。つまり、元の第１係数列１１２のｌｅｖｅｌが大きな場合には、第１係数列１１２に含まれる量子前に非０であった係数のうち、最後の０係数を非０化することで、当該大きなｌｅｖｅｌに対応するｒｕｎを小さくできる。これにより、効率よく符号量を削減できる。
また、実施の形態２の上記説明では、量子化前の係数が正の値であれば０係数を「１」にし、量子化前の係数が負の値であれば０係数を「−１」にしているが、それ以外の非０化方法を用いた場合でも同様の議論が成り立つ。ただし、ｌｅｖｅｌの絶対値が「１」の場合の符号量が小さい（符号量の削減効果が大きい）ことと、元の画像からの変化（画質の劣化）が少ないこととを考慮すると、上記のように量子化前の係数が正の値であれば０係数を「１」にし、量子化前の係数が負の値であれば０係数を「−１」することが好ましい。
また、実施の形態２の上記説明では、係数変換装置２００は、第１係数列１１２に対して、一つの第２係数列１１３を生成しているが、第１係数列１１２に、量子化前が非０である複数の０係数が含まれる場合には、異なる０係数を非０化した複数の第２係数列１１３を生成し、第１係数列１１２及び複数の第２係数列１１３のうち、最も符号量の少ない係数列を出力してもよい。
なお、図１９に示す第１係数列１１２の符号量１１４の計算処理（Ｓ１０３）及び第２係数列１１３の符号量１１５の計算処理（Ｓ１０４）の順序は任意でよい。また、第１係数列１１２の符号量１１４の計算処理（Ｓ１０３）を第２係数列１１３の生成処理（Ｓ２０２）又は第３係数列抽出処理（Ｓ２０１）の前に行ってもよい。また、第３係数列抽出処理（Ｓ２０１）を、第１係数列抽出処理（Ｓ１０１）の前に行ってもよいし、一部の処理を並列に行ってもよい。さらに、ステップＳ２０２〜Ｓ１０４の処理の一部を並列に行ってもよい。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、上記実施の形態１〜２で示した係数変換装置１００又は２００を備える画像符号化装置について説明する。
図２０は、係数変換装置１００又は２００を用いた画像符号化装置３０１の構成を示す図である。
図２０に示す画像符号化装置３０１は、入力された画像データ３１０を符号化することにより符号化画像データ３１１を生成し、生成した符号化画像データ３１１を出力する。この画像符号化装置３０１は、動き補償部３０２と、直交変換部３０３と、量子化部３０４と、係数変換装置１００又は２００と、可変長符号化部３０６と、逆量子化部３０７と、逆直交変換部３０８と、参照画像データ格納部３０９とを備える。
動き補償部３０２は、画像データ３１０と、参照画像データ格納部３０９に格納された参照画像データ３１５との差分である差分データ３１２を生成し、生成した差分データ３１２を直交変換部３０３に出力する。また、動き補償部３０２は、参照画像データ３１５の情報３１３を可変長符号化部３０６に出力する。
直交変換部３０３は、差分データ３１２を直交変換することにより直交変換係数２１７を生成し、生成した直交変換係数２１７を量子化部３０４に出力する。
量子化部３０４は、直交変換係数２１７を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数１１０を生成し、生成した量子化係数１１０を係数変換装置１００又は２００に出力する。
係数変換装置１００又は２００は、上述した実施の形態１に係る係数変換装置１００又は実施の形態２に係る係数変換装置２００である。係数変換装置１００又は２００は、量子化係数１１０に含まれる０係数を０個以上非０化することにより変換後の量子化係数１１１を生成し、生成した量子化係数１１１を可変長符号化部３０６及び逆量子化部３０７へ出力する。また、画像符号化装置３０１が係数変換装置２００を備える場合は、当該係数変換装置２００は、直交変換部３０３により出力される量子化前の直交変換係数２１７を用いて、量子化係数１１０の変換を行う。
逆量子化部３０７は、量子化係数１１１を逆量子化することにより直交変換係数３１４を生成し、生成した直交変換係数３１４を逆直交変換部３０８に出力する。
逆直交変換部３０８は、直交変換係数３１４を逆直交変換することにより参照画像データ３１５を生成し、生成した参照画像データを参照画像データ格納部３０９へ出力する。
参照画像データ格納部３０９は、逆直交変換部３０８により生成された参照画像データ３１５を格納する。
可変長符号化部３０６は、参照画像データの情報３１３及び変換された量子化係数１１１を可変長符号化することにより、符号化画像データ３１１を生成し、生成した符号化画像データを出力する。
以上の構成により、本発明に係る画像符号化装置３０１は、符号量を抑えて画像を符号化できる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４では、実施の形態１〜２で示した係数変換装置１００又は２００を備える符号化レート変換装置について説明する。
図２１は、本発明の実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１の構成を示すブロック図である。
図２１に示す符号化レート変換装置４０１は、第１量子化ステップで量子化された後、可変長符号化された符号化画像データ４１０の符号化レートを変換することにより、符号化レート変換後符号化画像データ４１１を生成し、生成した符号化レート変換後符号化画像データ４１１を出力する。具体的には、符号化レート変換装置４０１は、符号化画像データ４１０を復号したのち、第２量子化ステップで再量子化（再符号化）することにより、符号化レート変換後符号化画像データ４１１を生成する。この符号化レート変換装置４０１は、可変長復号部４０２と、逆量子化部４０３と、量子化部４０４と、量子化ステップ変換部４０５と、係数変換装置１００又は２００と、可変長符号化部４０７とを備える。
可変長復号部４０２は、符号化画像データ４１０を復号することにより、第１量子化ステップで量子化された量子化係数４１２と、当該第１量子化ステップ４１３とを生成する。また、可変長復号部４０２は、生成した量子化係数４１２を逆量子化部４０３に出力し、第１量子化ステップ４１３を逆量子化部４０３及び量子化ステップ変換部４０５に出力する。
逆量子化部４０３は、第１量子化ステップ４１３で量子化係数４１２を逆量子化することにより、直交変換係数２１７を生成し、生成した直交変換係数２１７を量子化部４０４に出力する。
量子化ステップ変換部４０５は、第１量子化ステップ４１３よりもステップ幅の広い第２量子化ステップ４１４を生成し、生成した第２量子化ステップ４１４を量子化部４０４に出力する。
量子化部４０４は、第２量子化ステップ４１４で直交変換係数２１７を再量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数１１０を生成し、生成した量子化係数１１０を係数変換装置１００又は２００に出力する。
係数変換装置１００又は２００は、上述した実施の形態１に係る係数変換装置１００又は実施の形態２に係る係数変換装置２００である。係数変換装置１００又は２００は、量子化係数１１０に含まれる０係数を０個以上非０化することにより変換後の量子化係数１１１を生成し、生成した量子化係数１１１を可変長符号化部４０７に出力する。また、符号化レート変換装置４０１が係数変換装置２００を備える場合は、当該係数変換装置２００は、逆量子化部４０３により出力される量子化前の直交変換係数２１７を用いて、量子化係数１１０の変換を行う。
以上の構成により、本発明の実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１は、量子化ステップの変換による符号量削減だけでなく、非０化による符号量削減が可能となる。
なお、実施の形態４の上記説明では、逆量子化部４０３、量子化ステップ変換部４０５、及び量子化部４０４を分けて実現した構成を記載しているが、逆量子化部４０３、量子化ステップ変換部４０５、及び量子化部４０４を、逆量子化と量子化を一度に実現する再量子化部に置き換えた構成でも同様の議論が成り立つ。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５では、上述した実施の形態３に係る画像符号化装置３０１を備えるＡＶストリーム（映像音声ストリーム）記録装置について説明する。
図２２は、本発明の実施の形態５に係るＡＶストリーム記録装置５０１の構成を示すブロック図である。
図２２に示すＡＶストリーム記録装置５０１は、画像データ３１０を符号化したのち、記録する。このＡＶストリーム記録装置５０１は、画像符号化装置３０１と、ＡＶ多重化部５０３と、ＨＤＤ制御部５０４と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）５０５とを備える。
画像符号化装置３０１は、上述した実施の形態３に係る画像符号化装置３０１であり、画像データ３１０を符号化することにより符号化画像データ３１１を生成し、生成した符号化画像データ３１１をＡＶ多重化部５０３に出力する。
ＡＶ多重化部５０３は、符号化画像データ３１１と音声データ５１１とシステムデータ５１２とを多重化することにより、１つのＡＶストリーム５１３を生成し、生成したＡＶストリーム５１３をＨＤＤ制御部５０４に出力する。
ＨＤＤ制御部５０４は、ＡＶストリーム５１３をＨＤＤ５０５に記録する。
以上の構成により、本発明に係るＡＶストリーム記録装置５０１は、非０化による符号量削減効果により、ＨＤＤの必要容量を削減することができる。
なお、実施の形態５の上記説明では、ＡＶストリーム記録装置５０１は、ＨＤＤ５０５にＡＶストリーム５１３を記録するとしたが、他の記録媒体にＡＶストリーム５１３を記録してもよい。例えば、ＡＶストリーム記録装置５０１は、ＤＶＤなどの光ディスク、又はメモリーカードなどにＡＶストリーム５１３を記録してもよい。
また、実施の形態５の上記説明では、ＡＶストリーム５１３が符号化画像データ３１１と音声データ５１１とシステムデータ５１２とから構成される場合を記載しているが、ＡＶストリーム５１３にその他のデータが含まれる場合でも同様の議論が成り立つ。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６では、上述した実施の形態３に係る画像符号化装置３０１を含むネットワーク配信システムについて説明する。
図２３は、本発明の実施の形態６に係るネットワーク配信システム６００の構成を示すブロック図である。ネットワーク配信システム６００は、ＡＶストリーム５１３を送信するＡＶストリーム送信装置６０１と、ＡＶストリーム５１３を受信するＡＶストリーム受信装置６０２と、ＡＶストリーム５１３を伝送するネットワーク６０３とを含む。
ＡＶストリーム送信装置６０１は、画像データ３１０と音声データ５１１とシステムデータ５１２とからＡＶストリーム５１３を生成し、生成したＡＶストリーム５１３を、ネットワーク６０３を経由してＡＶストリーム受信装置６０２に配信する。
ＡＶストリーム受信装置６０２は、受信したＡＶストリーム５１３を再生する。
ＡＶストリーム送信装置６０１は、画像符号化装置３０１と、ＡＶ多重化部５０３、ネットワーク送信制御部６０６とを備える。
画像符号化装置３０１は、上述した実施の形態３に係る画像符号化装置３０１であり、画像データ３１０を符号化することにより符号化画像データ３１１を生成し、生成した符号化画像データ３１１をＡＶ多重化部５０３に出力する。
ＡＶ多重化部５０３は、符号化画像データ３１１と音声データ５１１とシステムデータ５１２とを多重化することにより、１つのＡＶストリーム５１３を生成し、生成したＡＶストリーム５１３をネットワーク送信制御部６０６に出力する。
ネットワーク送信制御部６０６は、ＡＶストリーム５１３を、ネットワーク６０３を経由してＡＶストリーム受信装置６０２に送信する。
ＡＶストリーム受信装置６０２は、ネットワーク受信制御部６０９と、ＡＶ再生部６１０とを備える。
ネットワーク受信制御部６０９は、ネットワーク６０３を経由して、ＡＶストリーム送信装置６０１により送信されたＡＶストリーム５１３を受信し、受信したＡＶストリーム５１３をＡＶ再生部６１０に出力する。
ＡＶ再生部６１０は、ＡＶ多重分離及びＡＶストリーム５１３の復号を行ったのち、復号した映像及び音声を再生する。なお、ＡＶ再生部６１０は画像符号化装置３０１に直接関係ないため、詳細な説明は省略する。
以上の構成により、本発明の実施の形態６に係るＡＶストリーム送信装置６０１は、非０化による符号量削減効果により、配信するＡＶストリーム５１３のデータ量を削減することができ、ネットワーク６０３を経由するデータの送受信に必要な帯域を削減することができる。
なお、実施の形態６の上記説明では、ＡＶストリーム５１３が符号化画像データ３１１と音声データ５１１とシステムデータ５１２とから構成される場合を記載しているが、ＡＶストリーム５１３にその他のデータが含まれる場合でも同様の議論が成り立つ。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７では、上述した実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１を備えるＡＶストリーム記録装置について説明する。
図２４は、本発明の実施の形態７に係るＡＶストリーム記録装置７０１の構成を示すブロック図である。
図２４に示すＡＶストリーム記録装置７０１は、放送受信部７０２と、ＡＶ多重分離部７０３と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶ多重化部７０５と、ＨＤＤ制御部７０６と、ＨＤＤ７０７とを備える。このＡＶストリーム記録装置７０１は、デジタル放送波７０８を受信し、受信したデジタル放送波７０８に含まれるＡＶストリーム７０９に含まれる符号化画像データ４１０の符号化レートを変換してＨＤＤ７０７に記録する。
デジタル放送波７０８は、複数のＡＶストリームが多重化され、かつ変調された状態で搬送波にのせて伝送されるものである。この複数のＡＶストリームは、符号化画像データと音声データとシステムデータが多重化されている。
放送受信部７０２は、デジタル放送波７０８を復調することにより複数のＡＶストリームを生成し、さらに複数のＡＶストリームの中から、所望の１つのＡＶストリーム７０９を分離する。また、放送受信部７０２は、分離したＡＶストリーム７０９をＡＶ多重分離部７０３に出力する。
ＡＶ多重分離部７０３は、ＡＶストリーム７０９から、符号化画像データ４１０と音声データ７１０とシステムデータ７１１とを分離する。また、ＡＶ多重分離部７０３は、符号化画像データ４１０を符号化レート変換装置４０１に出力し、音声データ７１０及びシステムデータ７１１をＡＶ多重化部７０５に出力する。
符号化レート変換装置４０１は、上述した実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１であり、符号化画像データ４１０を所望の符号化レートに変換することにより符号化レート変換後符号化画像データ４１１を生成し、生成した符号化レート変換後符号化画像データ４１１をＡＶ多重化部７０５に出力する。
ＡＶ多重化部７０５は、符号化レート変換後符号化画像データ４１１と、元の音声データ７１０と、システムデータ７１１とを多重化することにより、１つのＡＶストリーム７１２を再構成し、再構成したＡＶストリーム７１２をＨＤＤ制御部７０６に出力する。
ＨＤＤ制御部７０６は、ＡＶストリーム７１２をＨＤＤ７０７に記録する。
以上の構成により、本発明に係るＡＶストリーム記録装置７０１は、非０化による符号量削減効果により、ＨＤＤ７０７の必要容量を削減することができる。
なお、実施の形態７の上記説明では、ＡＶストリーム記録装置７０１にデジタル放送波７０８が入力されるとしているが、符号化レートを変換されることなくＨＤＤに記録されたＡＶストリーム、又はネットワークを通じて配信されたＡＶストリームがＡＶストリーム記録装置７０１に入力されてもよい。
また、実施の形態７の上記説明では、ＡＶストリーム記録装置７０１は、ＨＤＤ７０７にＡＶストリーム７１２を記録するとしたが、他の記録媒体にＡＶストリーム７１２を記録してもよい。例えば、ＡＶストリーム記録装置７０１は、ＤＶＤなどの光ディスク、又はメモリーカードなどにＡＶストリーム７１２を記録してもよい。
また、実施の形態７の上記説明では、ＡＶストリーム７０９及び７１２が符号化画像データ、音声データ及びシステムデータから構成される場合を記載しているが、その他のデータが含まれる場合でも同様の議論が成り立つ。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８では、上述した実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１を含むネットワーク配信システムについて説明する。
図２５は、本発明の実施の形態８に係るネットワーク配信システム８００の構成を示すブロック図である。
図２５に示すネットワーク配信システム８００は、ＡＶストリームを送信するＡＶストリーム送信装置８０１と、ＡＶストリームを受信するＡＶストリーム受信装置８０２と、ＡＶストリームを伝送するネットワーク８０３とを含む。ＡＶストリーム送信装置８０１は、ＨＤＤ８０４に記録されたＡＶストリームを、ネットワーク８０３を経由してＡＶストリーム受信装置に配信する。ＡＶストリーム受信装置８０２は、受信したＡＶストリームを再生する。
ＡＶストリーム送信装置８０１は、ＨＤＤ８０４と、ＨＤＤ制御部８０５と、ＡＶ多重分離部７０３と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶ多重化部７０５と、ネットワーク送信制御部８０９とを備える。
ＨＤＤ８０４には、ＡＶストリーム８１２が格納されている。
ＨＤＤ制御部８０５は、ＨＤＤ８０４からＡＶストリーム８１２を読み出し、読み出したＡＶストリーム８１２をＡＶ多重分離部７０３に出力する。
ＡＶ多重分離部７０３は、ＡＶストリーム８１２から、符号化画像データ４１０と音声データ７１０とシステムデータ７１１とを分離する。また、ＡＶ多重分離部７０３は、符号化画像データ４１０を符号化レート変換装置４０１に出力し、音声データ７１０及びシステムデータ７１１をＡＶ多重化部７０５に出力する。
符号化レート変換装置４０１は、上述した実施の形態４に係る符号化レート変換装置４０１であり、符号化画像データ４１０を、ネットワーク送信制御部８０９により出力される符号化レート８１５に変換することにより符号化レート変換後符号化画像データ４１１を生成し、生成した符号化レート変換後符号化画像データ４１１をＡＶ多重化部７０５に出力する。
ＡＶ多重化部７０５は、符号化レート変換後符号化画像データ４１１と、元の音声データ７１０と、システムデータ７１１とを多重化することにより、１つのＡＶストリーム７１２を再構成し、再構成したＡＶストリーム７１２をネットワーク送信制御部８０９に出力する。
ネットワーク送信制御部８０９は、ＡＶストリーム７１２を、ネットワーク８０３を経由してＡＶストリーム受信装置８０２に送信する。また、ネットワーク送信制御部８０９は、再多重化したＡＶストリーム７１２を、ネットワーク８０３を経由してＡＶストリーム受信装置８０２に送信可能な符号化レート８１５を検出し、検出した符号化レート８１５を符号化レート変換装置４０１に出力する。
ＡＶストリーム受信装置８０２は、ネットワーク受信制御部８１０と、ＡＶ再生部８１１とを備える。
ネットワーク受信制御部８１０は、ネットワーク８０３を経由して、ＡＶストリーム送信装置８０１により送信されたＡＶストリーム７１２を受信し、受信したＡＶストリーム７１２をＡＶ再生部８１１に出力する。
ＡＶ再生部８１１は、ＡＶ多重分離及びＡＶストリーム７１２の復号を行ったのち、復号した映像及び音声を再生する。なお、ＡＶ再生部８１１は符号化レート変換装置４０１に直接関係ないため、詳細な説明は省略する。
以上の構成により、本発明に係るＡＶストリーム送信装置８０１は、非０化による符号量削減効果により、配信するＡＶストリーム７１２のデータ量を削減することができる。これにより、ＡＶストリーム送信装置８０１は、ネットワークを経由したデータの送受信に必要な帯域を削減できる。
なお、実施の形態８の上記説明では、ＡＶストリーム送信装置８０１は、ＨＤＤ８０４に格納されるＡＶストリーム８１２の符号化レートを変換しているが、デジタル放送波そのもの、又は他の記録媒体に記録されるＡＶストリームの符号化レートを変換してもよい。
また、実施の形態８の上記説明では、ＡＶストリーム８１２及び７１２が符号化画像データ４１０と音声データ７１０とシステムデータから構成される場合を記載しているが、その他のデータが含まれる場合でも同様の議論が成り立つ。
また、上記実施の形態１〜８に係る係数変換装置１００及び２００と、画像符号化装置３０１と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶストリーム記録装置５０１及び７０１と、ＡＶストリーム送信装置６０１及び８０１とのそれぞれに含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又はすべてを含むように１チップ化されてもよい。
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又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）、又は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、半導体技術の進歩又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、その技術を用いて各処理部の集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性として考えられる。
また、本発明の実施の形態１〜８に係る、係数変換装置１００及び２００と、画像符号化装置３０１と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶストリーム記録装置５０１及び７０１と、ＡＶストリーム送信装置６０１及び８０１と、ＡＶストリーム受信装置６０２及び８０２との機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。
さらに、本発明は上記プログラムであってもよいし、上記プログラムが記録された記録媒体であってもよい。
また、上記実施の形態１〜８に係る、係数変換装置１００及び２００と、画像符号化装置３０１と、符号化レート変換装置４０１と、ＡＶストリーム記録装置５０１及び７０１と、ＡＶストリーム送信装置６０１及び８０１との機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。
本発明は、係数変換装置、画像符号化装置及び符号化レート変換装置に適用でき、特に、ＡＶストリーム記録装置、及びＡＶストリーム送信装置に適用できる。
１００、２００ 係数変換装置
１０１ 係数列抽出部
１０２ 係数非０化部
１０３ 第１係数列符号量計算部
１０４ 第２係数列符号量計算部
１０５ 符号量比較部
１０６ 係数列選択部
１１０、１１１ 量子化係数
１１２ 第１係数列
１１３ 第２係数列
１１４、１１５ 符号量
１１６ 判定結果
２０２ 量子化前非０係数非０化部
２０７ 量子化前係数列抽出部
２１７ 直交変換係数
２１８ 第３係数列
３０１ 画像符号化装置
３０２ 動き補償部
３０３ 直交変換部
３０４ 量子化部
３０６ 可変長符号化部
３０７ 逆量子化部
３０８ 逆直交変換部
３０９ 参照画像データ格納部
３１０ 画像データ
３１１ 符号化画像データ
３１２ 差分データ
３１３ 参照画像データの情報
３１４ 直交変換係数
３１５ 参照画像データ
４０１ 符号化レート変換装置
４０２ 可変長復号部
４０３ 逆量子化部
４０４ 量子化部
４０５ 量子化ステップ変換部
４０７ 可変長符号化部
４１０ 符号化画像データ
４１１ 符号化レート変換後符号化画像データ
４１２ 量子化係数
４１３ 第１量子化ステップ
４１４ 第２量子化ステップ
５０１、７０１ ＡＶストリーム記録装置
５０３、７０５ ＡＶ多重化部
５０４、７０６、８０５ ＨＤＤ制御部
５０５、７０７、８０４ ＨＤＤ
５１１、７１０ 音声データ
５１２、７１１ システムデータ
５１３、７０９、７１２、８１２ ＡＶストリーム
６００、８００ ネットワーク配信システム
６０１、８０１ ＡＶストリーム送信装置
６０２、８０２ ＡＶストリーム受信装置
６０３、８０３ ネットワーク
６０６、８０９ ネットワーク送信制御部
６０９、８１０ ネットワーク受信制御部
６１０、８１１ ＡＶ再生部
７０２ 放送受信部
７０３ ＡＶ多重分離部
７０８ デジタル放送波
８１５ 符号化レート
９０１ 画像データ
９０２ ピクチャ
９０３ スライス
９０４ マクロブロック
９０５ 輝度ブロック
９０６ 色差ブロック
９０７、９７０、９７１ 量子化係数
９０８ 係数
９１０、９２０、９３０、９４０、９５０ 符号化テーブル
９１１ ｒｕｎ
９１２、９３１ ｌｅｖｅｌ
９１３、９２３、９３３、９４３、９５３、９６２ 符号
９１４、９６３ ビット数
９２１ ＴｒａｉｌｉｎｇＯｎｅｓ
９２２ ＴｏｔａｌＣｏｅｆｆ
９２７ ｒｕｎ＿ｂｅｆｏｒｅ
９２８ ｚｅｒｏｓＬｅｆｔ
９３２ ｓｕｆｆｉｘＬｅｎｇｔｈ
９４１ ｔｏｔａｌ＿ｚｅｒｏｓ
９６１ 符号化前データ

Claims (17)

  1. 画像データが直交変換された直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、
    前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、
    前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える
    画像符号化装置。
  2. 前記係数列抽出部は、前記量子化係数から複数の前記第１係数列を順次抽出し、
    前記係数非０化部は、前記係数列抽出部により抽出された前記第１係数列ごとに、前記第２係数列を生成し、
    前記係数列選択部は、前記第１係数列ごとに、当該第１係数列と、当該第１係数列に対応する前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する
    請求項１記載の画像符号化装置。
  3. 前記係数列抽出部は、前記量子化係数に含まれる全ての係数をスキャン順に並べた係数列のうち、連続した０係数と、当該０係数に続く非０係数１個とを前記第１係数列として抽出する
    請求項２記載の画像符号化装置。
  4. 前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数のうち、前記量子化の前に非０であった０係数を非０係数に変換する
    請求項３記載の画像符号化装置。
  5. 前記係数非０化部は、非０係数に変換する０係数が、前記量子化の前に正の係数である場合、当該０係数を１に変換し、非０係数に変換する０係数が、前記量子化の前に負の係数である場合、当該０係数を−１に変換する
    請求項４記載の画像符号化装置。
  6. 前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる最後の０係数を非０係数に変換することにより、前記第２係数列を生成する
    請求項３記載の画像符号化装置。
  7. 前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を１にすることにより、前記第２係数列を生成する
    請求項２記載の画像符号化装置。
  8. 前記係数非０化部は、前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を−１にすることにより、前記第２係数列を生成する
    請求項２記載の画像符号化装置。
  9. 前記係数列抽出部は、前記量子化係数に含まれる全ての係数をスキャン順に並べた係数列のうち、当該係数列の最初から、最後の非０係数までを前記第１係数列として抽出する
    請求項１記載の画像符号化装置。
  10. 画像データを符号化することにより、符号化画像データを生成する画像符号化部と、
    前記符号化画像データと音声データとシステムデータとを多重化することにより映像音声ストリームを生成する多重化部と、
    前記映像音声ストリームを記録媒体に記録する制御部とを備える
    映像音声ストリーム記録装置であって、
    前記画像符号化部は、
    前記画像データを直交変換することにより、直交変換係数を生成する直交変換部と、
    前記直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、
    前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、
    前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える
    映像音声ストリーム記録装置。
  11. 映像音声ストリーム受信装置と、ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に、映像音声ストリームを送信する映像音声ストリーム送信装置とを含むネットワークシステムであって、
    前記映像音声ストリーム送信装置は、
    画像データを符号化することにより、符号化画像データを生成する画像符号化部と、
    前記符号化画像データと音声データとシステムデータとを多重化することにより前記映像音声ストリームを生成する多重化部と、
    前記多重化部により生成された前記映像音声ストリームを、前記ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に送信する送信制御部とを備え、
    前記画像符号化部は、
    前記画像データを直交変換することにより、直交変換係数を生成する直交変換部と、
    前記直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、
    前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、
    前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備え、
    前記映像音声ストリーム受信装置は、
    前記送信制御部により送信された前記映像音声ストリームを受信する受信制御部と、
    前記受信制御部により受信された映像音声ストリームを再生する映像音声再生部とを備える
    ネットワーク配信システム。
  12. 第１量子化ステップで量子化された後、可変長符号化された第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換装置であって、
    前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、
    前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、
    前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、
    前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、
    前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える
    符号化レート変換装置。
  13. 第１映像音声ストリームを第１符号化画像データと音声データとシステムデータに分離する多重分離部と、
    前記第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換部と、
    前記第２符号化画像データと前記音声データと前記システムデータとを多重化することにより第２映像音声ストリームを生成する多重化部と、
    前記第２映像音声ストリームを記録媒体に記録する制御部とを備える映像音声ストリーム記録装置であって、
    前記符号化レート変換部は、
    前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、
    前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、
    前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、
    前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、
    前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える
    映像音声ストリーム記録装置。
  14. 映像音声ストリーム受信装置と、ネットワークを経由して前記映像音声ストリーム受信装置に、映像音声ストリームを送信する映像音声ストリーム送信装置とを含むネットワークシステムであって、
    前記映像音声ストリーム送信装置は、
    第１映像音声ストリームを第１符号化画像データと音声データとシステムデータとに分離する多重分離部と、
    前記第１符号化画像データの符号化レートを変換することにより、第２符号化画像データを生成する符号化レート変換部と、
    前記第２符号化画像データと前記音声データと前記システムデータとを多重化することにより、第２映像音声ストリームを生成する多重化部と、
    前記第２映像音声ストリームを、前記ネットワークを経由して、前記映像音声ストリーム受信装置に送信する送信制御部とを備え、
    前記符号化レート変換部は、
    前記第１符号化画像データを可変長復号することにより、前記第１量子化ステップで量子化された第１量子化係数を生成する可変長復号部と、
    前記第１量子化係数を前記第１量子化ステップで逆量子化することにより、直交変換係数を生成する逆量子化部と、
    前記第１量子化ステップよりもステップ幅の広い第２量子化ステップで前記直交変換係数を再量子化することにより、符号化ブロック単位の第２量子化係数を生成する再量子化部と、
    前記第２量子化係数に含まれる第１係数列を抽出する係数列抽出部と、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、
    前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備え、
    前記映像音声ストリーム受信装置は、
    前記送信制御部により送信された前記映像音声ストリームを受信する受信制御部と、
    前記受信制御部により受信された映像音声ストリームを再生する映像音声再生部とを備える
    ネットワーク配信システム。
  15. 画像データが直交変換された後、量子化された符号化ブロック単位の量子化係数を、可変長符号化すべき量子化係数に変換する係数変換装置であって、
    前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を前記可変長符号化すべき量子化係数として選択する係数列選択部とを備える
    係数変換装置。
  16. 画像データが直交変換された直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化部と、
    前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出部と、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化部と、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択部と、
    前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化部とを備える
    集積回路。
  17. 画像データが直交変換された直交変換係数を量子化することにより符号化ブロック単位の量子化係数を生成する量子化ステップと、
    前記量子化係数の一部である第１係数列を抽出する係数列抽出ステップと、
    前記第１係数列に含まれる０係数の少なくとも一部を非０係数に変換し、変換した後の全ての係数を含む第２係数列を生成する係数非０化ステップと、
    前記第１係数列と前記第２係数列とのうち、符号化した際の符号量が少ない係数列を選択する係数列選択ステップと、
    前記係数列選択部で選択された前記第１係数列又は前記第２係数列を可変長符号化することにより符号化画像データを生成する可変長符号化ステップとを含む
    画像符号化方法。
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