WO2011108240A1

WO2011108240A1 - 画像符号化方法および画像復号方法

Info

Publication number: WO2011108240A1
Application number: PCT/JP2011/001104
Authority: WO
Inventors: 陽司柴原; 京子谷川; 寿郎笹井; 西　孝啓
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2011-09-09

Abstract

　符号化効率および主観画質の低下を抑えることが可能な画像復号方法は、符号化画像に応じて逆直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の逆直交変換の中から、当該符号化画像に適用される逆直交変換を選択し（Ｓ２０）、前記符号化画像を逆量子化し（Ｓ２１）、逆量子化された前記符号化画像に対して、前記切り替えによって選択された逆直交変換を行い（Ｓ２２）、前記逆直交変換によって生成された差分画像と、前記符号化画像に対応する予測画像とを加算することによって復号画像を生成し（Ｓ２３）、前記第１の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質は、前記第２の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の逆直交変換は前記第１の逆直交変換よりも変換効率が高い。

Description

画像符号化方法および画像復号方法

　本発明は、画像符号化方法および画像復号方法に関し、特に、画像の空間領域から周波数領域への変換を伴う画像符号化方法、および画像の周波数領域から空間領域への変換を伴う画像復号方法に関する。

　音声データおよび画像データを圧縮するために、複数の音声符号化規格および動画像符号化規格が開発されている。動画像符号化規格の例として、Ｈ．２６ｘと称されるＩＴＵ－Ｔ規格やＭＰＥＧ－ｘと称されるＩＳＯ／ＩＥＣ規格が挙げられる。最新の動画像符号化規格は、Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ－４ＡＶＣと称される規格である（例えば、非特許文献１参照）。

　このような動画像符号化規格に準じた画像符号化装置は、画像データを低ビットレートで符号化するために直交変換部と量子化部とエントロピー符号化部とを備える。

　直交変換部は、画像データを空間領域から周波数領域へ変換することによって、相関を軽減した複数の周波数係数を出力する。量子化部は、直交変換部から出力された複数の周波数係数を量子化することによって、総データ量の少ない複数の量子化値を出力する。エントロピー符号化部は、量子化部から出力された複数の量子化値を、エントロピー符号化アルゴリズムを用いて符号化することによって、画像データを圧縮した符号化信号（符号化画像）を出力する。

　ここで、上述の直交変換部における変換処理について詳細に説明する。直交変換部は、変換対象の画像データとして、Ｎ点の要素を有するベクトル（Ｎ次元信号）である変換入力（Transform Input）ベクトルｘ^ｎを取得する。そして、直交変換部は、（式１）に示すように、その変換入力ベクトルｘ^ｎに対して変換Ｔを行うことによって、変換出力（Transform Output）ベクトルｙ^ｎを出力する。

　変換Ｔが線形変換である場合には、（式２）に示すように、変換Ｔは、Ｎ×Ｎ行列の変換係数Ａと変換入力ベクトルｘ^ｎとの行列積で表現される。したがって、変換出力ベクトルｙ^ｎの要素ｙｉは、変換行列Ａの各要素である変換係数ａ_ｉｋを用いて、（式３）に示すように表現される。

　変換係数Ａは、変換入力ベクトル（入力信号）の相関を軽減し、変換出力ベクトル（出力信号）において低次元側にエネルギーが集中するように設計される。この変換係数Ａを設計（導出）する方法、またはその変換係数Ａを用いた変換として、ＫＬＴ（Karhunen Loeve Transform：カルーネンレーベ変換）が知られている。ＫＬＴは、入力信号の統計的性質に基づいて、最適な変換係数を導出する方法、あるいは、その導出した最適な変換係数を用いた変換方法である。

　ＫＬＴは、統計的性質に基づいて基底（変換係数Ａの基底）が設計されている。また、このようなＫＬＴは、入力信号の相関性を大幅に無くし、非常に効率良くエネルギーを低域（低次元）側へ集中させることができる変換として知られ、変換効率（変換性能、客観性能または客観画質）が高い。したがって、このＫＬＴを用いることによって符号化効率を向上することができる。

IＳＯ／ＩＥＣ　１４４９６－１０「ＭＰＥＧ－４　Ｐａｒｔ　１０　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ」

　しかしながら、ＫＬＴを用いた変換では、主観画質が低下する場合があるという問題がある。特に、面内予測符号化において、比較的平坦な画像に対してＫＬＴによる直交変換を行う場合には、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）による直交変換を行う場合と比べて主観画質が低下してしまう。

　そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、符号化効率および主観画質の低下を抑えることが可能な画像符号化方法および画像復号方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明に係る画像復号方法は、符号化画像を復号する画像復号方法であって、前記符号化画像に応じて逆直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の逆直交変換の中から、当該符号化画像に適用される逆直交変換を選択し、前記符号化画像を逆量子化し、逆量子化された前記符号化画像に対して、前記切り替えによって選択された逆直交変換を行い、前記逆直交変換によって生成された差分画像と、前記符号化画像に対応する予測画像とを加算することによって復号画像を生成し、前記第１の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質は、前記第２の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の逆直交変換は前記第１の逆直交変換よりも変換効率が高い。

　これにより、逆量子化された符号化画像に応じて、その符号化画像に適用される逆直交変換が、主観画質が高く変換効率が低い第１の逆直交変換と、主観画質が低く変換効率が高い第２の逆直交変換とで切り替えられる。例えば、第２の逆直交変換における主観画質の低下は、符号化画像（差分画像または予測画像）が平坦なほど大きくなる可能性がある。したがって、符号化画像が比較的平坦である場合には、第１の逆直交変換をその符号化画像に適用することによって、その符号化画像に対する復号画像の主観画質の低下を抑えることができる。また、符号化画像が比較的平坦でない画像である場合には、第１の逆直交変換ではなく第２の逆直交変換をその符号化画像に適用することによって、その符号化画像に対する逆直交変換の変換効率の低下を抑えることができる。その結果、変換効率（符号化効率）と主観画質とのバランスを適切に保つことができ、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。なお、変換効率は、変換性能、客観性能または客観画質と本質的に同義として解釈される。

　また、前記第１の逆直交変換に用いられる変換行列のうちの、最も低い周波数成分の変換に用いられる基底の複数の要素の値は、前記第２の逆直交変換に用いられる変換行列のうちの、最も低い周波数成分の変換に用いられる基底の複数の要素の値よりも、均一に揃えられている。

　これにより、第１の逆直交変換の第１基底が第２の逆直交変換の第１基底よりもフラットであるため、特に、符号化画像が、面内予測符号化された平坦な画像である場合に、第１の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質を、第２の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質よりも適切に高くすることができる。

　また、前記切り替えでは、前記予測画像が複雑であるか否かを判別し、複雑であると判別された場合には、前記第２の逆直交変換を選択し、複雑でないと判別された場合には、前記第１の逆直交変換を選択する。

　これにより、予測画像を利用して、符号化画像に応じた逆直交変換の種類の切り替えが行われるため、切り替えのために符号化画像を解析する手間を省くことができる。

　また、前記予測画像が複雑か否かの判別では、前記予測画像の生成に利用された予測モードを取得し、前記予測モードが予め定められたモードである場合には、前記予測画像が複雑でないと判別し、前記予測モードが予め定められたモードでない場合には、前記予測画像が複雑であると判別する。

　これにより、予測モードに応じて予測画像が複雑か否かが判別されるため、予測画像を解析する必要が無く、予測画像が複雑か否かの判別を容易にすることができる。

　また、前記切り替えでは、前記符号化画像が複雑であるか否かを判別し、複雑であると判別された場合には、前記第２の逆直交変換を選択し、複雑でないと判別された場合には、前記第１の逆直交変換を選択する。

　これにより、符号化画像が複雑か否かに応じて、直接的に逆直交変換の種類が切り替えられるため、その切り替えを適切に行うことができる。

　また、前記符号化画像が複雑か否かの判別では、前記符号化画像に含まれる量子化値の総和を算出し、前記総和が予め定められた閾値よりも大きいか否かを判定し、前記総和が大きいと判定された場合には、前記符号化画像が複雑であると判別し、前記総和が大きくないと判定された場合には、前記符号化画像が複雑でないと判別する。

　これにより、量子化値の総和によって、符号化画像が複雑か否かが判別されるため、適切にその判別を行うことができる。

　また、前記符号化画像が複雑か否かの判別では、前記符号化画像に含まれる量子化値のうちの、最も低い周波数成分を除く残りの複数の周波数成分の量子化値が全て０であるか否かを判定し、前記複数の周波数成分の量子化値のうちの何れかの量子化値が０でないと判定された場合には、前記符号化画像が複雑であると判別し、前記複数の周波数成分の量子化値が全て０であると判定された場合には、前記符号化画像が複雑でないと判別する。

　これにより、ＤＣ成分以外の複数の周波数成分の量子化値が全て０であるか否かに応じて、符号化画像が複雑か否かが判別されるため、容易にその判別を行うことができる。

　また、前記第１の逆直交変換は、逆離散コサイン変換であり、前記第２の逆直交変換は、逆カルーネンレーベ変換である。

　これにより、符号化効率および主観画質の低下を適切に抑えることができる。

　また、前記第１および第２の逆直交変換は、逆カルーネンレーベ変換であって、前記第１の逆直交変換に用いられる変換行列のうちの、最も低い周波数成分の変換に用いられる基底の各要素は、同一の値に揃えられている。

　これにより、第１の逆直交変換が行われた場合でも、主観画質の低下を抑えながらも、変換効率の低下も抑えることができる。

　また、前記画像復号方法は、さらに、前記切り替えによって選択された逆直交変換が１段目の逆直交変換として行われた前記符号化画像に対して、２段目の逆直交変換を行い、前記１段目の逆直交変換を行う際には、前記逆量子化された前記符号化画像の一部である部分領域のみに対して、前記切り替えによって選択された逆直交変換を前記１段目の逆直交変換として行い、前記２段目の逆直交変換を行う際には、前記１段目の逆直交変換が行われた前記部分領域と、前記逆量子化された前記符号化画像に含まれる前記部分領域以外の領域とを含む画像に対して、前記２段目の逆直交変換を行い、前記復号画像を生成する際には、前記１段目の逆直交変換および２段目の逆直交変換によって生成される前記差分画像に前記予測画像を加算することによって前記復号画像を生成する。

　これにより、２段階で逆直交変換が行われる場合であっても、１段目の逆直交変換を第１の逆直交変換と第２の逆直交変換とで切り替えることができ、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。

　また、前記切り替えによって、前記第１の逆直交変換が前記１段目の逆直交変換として選択された場合、前記１段目の逆直交変換を行う際には、前記逆量子化された前記符号化画像のうち、最も低い周波数成分を含まない領域を前記部分領域として選択し、前記部分領域に対して前記第１の逆直交変換を行い、前記切り替えによって、前記第２の逆直交変換が前記１段目の逆直交変換として選択された場合、前記１段目の逆直交変換を行う際には、前記逆量子化された前記符号化画像のうち、最も低い周波数成分を含む領域を前記部分領域として選択し、前記部分領域に対して前記第２の逆直交変換を行う。

　これにより、第１の逆直交変換が行われる部分領域にはＤＣ成分が含まれておらず、第２の逆直交変換が行われる部分領域にはＤＣ成分が含まれるため、第１の逆直交変換では主観画質の低下を適切に抑えることができる。

　また、前記第１の逆直交変換に用いられる変換行列の各対角要素の値は、前記第２の逆直交変換に用いられる変換行列の各対角要素の値よりも１に近い。

　これにより、第１の逆直交変換の効果を、第２の逆直交変換の効果よりも小さくすることができ、その結果、第１の逆直交変換では主観画質の低下を適切に抑えることができる。

　上記目的を達成するために、本発明に係る画像符号化方法は、画像を符号化する画像符号化方法であって、前記画像から、当該画像に対応する予測画像を減算することによって差分画像を生成し、前記画像に応じて直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の直交変換の中から、当該差分画像に適用される直交変換を選択し、前記差分画像に対して、前記切り替えによって選択された直交変換を行い、前記直交変換によって生成された少なくとも１つの周波数係数からなる係数ブロックを量子化し、前記第１の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質は、前記第２の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の直交変換は前記第１の直交変換よりも変換効率が高い。

　これにより、画像に応じて、その画像に適用される直交変換が、主観画質が高く変換効率が低い第１の直交変換と、主観画質が低く変換効率が高い第２の直交変換とで切り替えられる。例えば、第２の直交変換における主観画質の低下は、符号化対象の画像（差分画像または予測画像）が平坦なほど大きくなる可能性がある。したがって、符号化対象の画像が比較的平坦である場合には、第１の直交変換をその画像に適用することによって、その画像に対する復号画像の主観画質の低下を抑えることができる。また、符号化対象の画像が比較的平坦でない場合には、第１の直交変換ではなく第２の直交変換をその画像に適用することによって、その画像に対する直交変換の変換効率の低下を抑えることができる。その結果、変換効率（符号化効率）と主観画質とのバランスを適切に保つことができ、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。

　なお、本発明は、このような画像符号化方法および画像復号方法として実現することができるだけでなく、それらの方法にしたがって動作する装置、集積回路、その方法にしたがった処理をコンピュータにさせるためのプログラム、および、そのプログラムを格納する記憶媒体としても実現することができる。また、上述の課題を解決するためのそれぞれの手段をどのように組み合わせてもよい。

　本発明の画像符号化方法および画像復号方法は、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。

図１Ａは、本発明の画像符号化装置のブロック図である。図１Ｂは、本発明の画像符号化装置の処理動作を示すフローチャートである。図２Ａは、本発明の画像復号装置のブロック図である。図２Ｂは、本発明の画像復号装置の処理動作を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置のブロック図である。図４は、本発明の実施の形態１における変換量子化部の構成を示すブロック図である。図５は、本発明の実施の形態１における変換量子化部の処理動作を示すフローチャートである。図６は、本発明の実施の形態１における逆量子化逆変換部の構成を示すブロック図である。図７は、本発明の実施の形態１における逆量子化逆変換部の処理動作を示すフローチャートである。図８は、本発明の実施の形態１における画像復号装置のブロック図である。図９は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る変換量子化部の処理動作を示すフローチャートである。図１０は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る逆量子化逆変換部の処理動作を示すフローチャートである。図１１は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る変換量子化部の構成を示すブロック図である。図１２は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る逆量子化逆変換部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の変形例３に係る変換量子化部の処理動作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の変形例３に係る逆量子化逆変換部の処理動作を示すフローチャートである。図１５は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る第１のＰｌａｎａｒ予測を説明するための図である。図１６Ａは、本発明の実施の形態１の変形例３に係る第２のＰｌａｎａｒ予測を説明するための図である。図１６Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例３に係る第２のＰｌａｎａｒ予測を説明するための図である。図１７は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る変換量子化部の構成を示すブロック図である。図１８Ａは、本発明の実施の形態１の変形例４に係る２段目の直交変換（第２の直交変換）が行われる周波数領域を示す図である。図１８Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例４に係る２段目の直交変換（第１の直交変換）が行われる周波数領域を示す図である。図１８Ｃは、本発明の実施の形態１の変形例４に係る２段目の直交変換（第１の直交変換）が行われる周波数領域を示す図である。図１９は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る逆量子化逆変換部の構成を示すブロック図である。図２０は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る変換量子化部の処理動作を示すフローチャートである。図２１は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る逆量子化逆変換部の処理動作を示すフローチャートである。図２２Ａは、変換行列の対角要素を示す図である。図２２Ｂは、変換の効果がない変換行列の例を示す図である。図２３Ａは、本発明の実施の形態１の変形例４に係る第２の直交変換に用いられる変換行列の一例を示す図である。図２３Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例４に係る第１の直交変換に用いられる変換行列の一例を示す図である。図２３Ｃは、本発明の実施の形態１の変形例４に係る第１の直交変換に用いられる変換行列の他の例を示す図である。図２４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２５は、デジタル放送用システムの全体構成図である。図２６は、テレビの構成例を示すブロック図である。図２７は、光ディスクである記録メディア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２８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２９Ａは、携帯電話の一例を示す図である。図２９Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。図３０は、多重化データの構成を示す図である。図３１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３２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３３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３４は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。図３５は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。図３６は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。図３７は、映像データを識別するステップを示す図である。図３８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３９は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。図４０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４１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４２Ａ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４２Ｂ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。

　以下、本発明について図面を参照しながら説明する。

　図１Ａは、本発明の画像符号化装置のブロック図である。

　本発明の画像符号化装置１００は、画像を符号化する装置であって、減算部１０１、直交変換切替部１０２、直交変換部１０３、および量子化部１０４を備える。減算部１０１は、画像から、その画像に対応する予測画像を減算することによって差分画像を生成する。直交変換切替部１０２は、その画像に応じて直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の直交変換の中から、その差分画像に適用される直交変換を選択する。直交変換部１０３は、その差分画像に対して、直交変換切替部１０２によって選択された直交変換を行う。量子化部１０４は、その直交変換によって生成された少なくとも１つの周波数係数からなる係数ブロックを量子化する。

　図１Ｂは、本発明の画像符号化装置１００の処理動作を示すフローチャートである。

　画像符号化装置１００は、画像から、その画像に対応する予測画像を減算することによって差分画像を生成する（ステップＳ１０）。次に、画像符号化装置１００は、その画像に応じて直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の直交変換の中から、当該差分画像に適用される直交変換を選択する（ステップＳ１１）。次に、画像符号化装置１００は、その差分画像に対して、ステップＳ１１の切り替えによって選択された直交変換を行う（ステップＳ１２）。そして、画像符号化装置１００は、ステップＳ１２の直交変換によって生成された少なくとも１つの周波数係数からなる係数ブロックを量子化する（ステップＳ１３）。

　ここで、上述の第１の直交変換および量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質は、第２の直交変換および量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質よりも高い。例えば、第２の直交変換における主観画質の低下は、符号化対象の画像（差分画像または予測画像）が平坦なほど大きくなる可能性がある。また、第２の直交変換は第１の直交変換よりも変換効率（変換性能または客観画質）が高い。具体的には、第１の直交変換は、例えばＤＣＴ（離散コサイン変換）であり、第２の直交変換は、例えばＫＬＴ（カルーネンレーベ変換）である。

　これにより、符号化対象の画像が比較的平坦である場合には、第１の直交変換をその画像に適用することによって、その画像に対する復号画像の主観画質の低下を抑えることができる。また、符号化対象の画像が比較的平坦でない場合には、第１の直交変換ではなく第２の直交変換をその画像に適用することによって、その画像に対する直交変換の変換効率の低下を抑えることができる。その結果、変換効率（符号化効率）と主観画質とのバランスを適切に保つことができ、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。

　図２Ａは、本発明の画像復号装置のブロック図である。

　本発明の画像復号装置２００は、符号化画像を復号する装置であって、逆直交変換切替部２０１、逆量子化部２０２、逆直交変換部２０３、および加算部２０４を備える。逆直交変換切替部２０１は、符号化画像に応じて逆直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の逆直交変換の中から、その符号化画像に適用される逆直交変換を選択する。逆量子化部２０２は、その符号化画像を逆量子化する。逆直交変換部２０３は、逆量子化された符号化画像に対して、逆直交変換切替部２０１の切り替えによって選択された逆直交変換を行う。加算部２０４は、その逆直交変換によって生成された差分画像と、その符号化画像に対応する予測画像とを加算することによって復号画像を生成する。

　図２Ｂは、本発明の画像復号装置２００の処理動作を示すフローチャートである。

　画像復号装置２００は、符号化画像に応じて逆直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の逆直交変換の中から、その符号化画像に適用される逆直交変換を選択する（ステップＳ２０）。次に、画像復号装置２００は、その符号化画像を逆量子化する（ステップＳ２１）。次に、画像復号装置２００は、逆量子化された符号化画像に対して、ステップＳ２０の切り替えによって選択された逆直交変換を行う（ステップＳ２２）。そして、画像復号装置２００は、ステップＳ２２の逆直交変換によって生成された差分画像と、符号化画像に対応する予測画像とを加算することによって復号画像を生成する（ステップＳ２３）。

　ここで、上述の第１の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質は、第２の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質よりも高い。例えば、第２の逆直交変換における主観画質の低下は、符号化画像（差分画像または予測画像）が平坦なほど大きくなる可能性がある。また、第２の逆直交変換は第１の逆直交変換よりも変換効率（変換性能または客観画質）が高い。具体的には、第１の直交変換は、例えば逆ＤＣＴ（逆離散コサイン変換）であり、第２の直交変換は、例えば逆ＫＬＴ（逆カルーネンレーベ変換）である。

　これにより、符号化画像が比較的平坦である場合には、第１の逆直交変換をその符号化画像に適用することによって、その符号化画像に対する復号画像の主観画質の低下を抑えることができる。また、符号化画像が比較的平坦でない画像である場合には、第１の逆直交変換ではなく第２の逆直交変換をその符号化画像に適用することによって、その符号化画像に対する逆直交変換の変換効率の低下を抑えることができる。その結果、変換効率（符号化効率）と主観画質とのバランスを適切に保つことができ、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。

　このような本発明について、以下、実施の形態を用いて詳細に説明する。

　（実施の形態１）
　図３は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置のブロック図である。

　本実施の形態における画像符号化装置１０００は、動画像を符号化することによって符号化ストリームを生成する装置であって、減算器１１０１と、変換量子化部１１０２と、エントロピー符号化部１１０４と、逆量子化逆変換部１１０５と、加算器１１０７と、デブロッキングフィルタ１１０８と、メモリ１１０９と、面内予測部１１１０と、動き補償部１１１１と、動き検出部１１１２と、スイッチ１１１３とを備える。

　なお、本実施の形態では、画像符号化装置１０００が上述の画像符号化装置１００に相当する。そして、本実施の形態における画像符号化装置１０００の減算器１１０１が、画像符号化装置１００の減算部１０１に相当し、本実施の形態における画像符号化装置１０００の変換量子化部１１０２が、画像符号化装置１００の直交変換切替部１０２、直交変換部１０３および量子化部１０４を含むグループに相当する。

　減算器１１０１は、動画像を取得するとともに、スイッチ１１１３から予測画像を取得する。そして、減算器１１０１は、その動画像に含まれる符号化対象ブロックから予測画像を減算することによって差分画像を生成する。

　変換量子化部１１０２は、減算器１１０１によって生成された差分画像に対して直交変換（周波数変換）を行うことによって、その差分画像を複数の周波数係数からなる係数ブロックに変換する。さらに、変換量子化部１１０２は、その係数ブロックに含まれる各周波数係数を量子化することによって、量子化された係数ブロック（量子化係数ブロック）を生成する。なお、この量子化係数ブロックは符号化画像に相当する。

　逆量子化逆変換部１１０５は、変換量子化部１１０２による量子化によって生成された量子化係数ブロックを逆量子化する。さらに、逆量子化逆変換部１１０５は、その逆量子化された量子化係数ブロックに含まれる各周波数係数に対して逆直交変換（逆周波数変換）を行うことによって、復号差分画像を生成する。

　加算器１１０７は、スイッチ１１１３から予測画像を取得し、その予測画像と、逆量子化逆変換部１１０５によって生成された復号差分画像とを加算することによって局所復号画像（再構成画像）を生成する。

　デブロッキングフィルタ１１０８は、加算器１１０７によって生成された局所復号画像のブロック歪みを除去し、その局所復号画像をメモリ１１０９に格納する。メモリ１１０９は、動き補償の際の参照画像として局所復号画像を格納するためのメモリである。

　面内予測部１１１０は、加算器１１０７によって生成された局所復号画像を用いて、符号化対象ブロックに対して面内予測を行うことによって予測画像（イントラ予測画像）を生成する。

　動き検出部１１１２は、動画像に含まれる符号化対象ブロックに対して動きベクトルを検出し、その検出された動きベクトルを動き補償部１１１１とエントロピー符号化部１１０４とに出力する。

　動き補償部１１１１は、メモリ１１０９に格納されている画像を参照画像として参照するとともに、動き検出部１１１２によって検出された動きベクトルを用いることによって、符号化対象ブロックに対して動き補償を行う。動き補償部１１１１は、このような動き補償を行うことで、符号化対象ブロックの予測画像（インター予測画像）を生成する。

　スイッチ１１１３は、符号化対象ブロックが面内予測符号化される場合には、面内予測部１１１０によって生成された予測画像（イントラ予測画像）を減算器１１０１及び加算器１１０７に出力する。一方、スイッチ１１１３は、符号化対象ブロックが画面間予測符号化される場合には、動き補償部１１１１によって生成された予測画像（インター予測画像）を減算器１１０１及び加算器１１０７に出力する。

　エントロピー符号化部１１０４は、変換量子化部１１０２によって生成された量子化係数ブロックと、動き検出部１１１２によって検出された動きベクトルとをエントロピー符号化（可変長符号化）することによって符号化ストリームを生成する。

　図４は、変換量子化部１１０２の構成を示すブロック図である。

　変換量子化部１１０２は、バッファＢｕと、第１の直交変換部１２０１と、第２の直交変換部１２０２と、第１の量子化部１２１１と、第２の量子化部１２１２と、切替制御部１２０３と、第１および第２の切替スイッチ１２０４，１２０５とを備える。

　なお、本実施の形態における切替制御部１２０３と第１および第２の切替スイッチ１２０４，１２０５とからなるグループが、上述の図１Ａに示す画像符号化装置１００の直交変換切替部１０２に相当する。さらに、本実施の形態における第１および第２の直交変換部１２０１，１２０２からなるグループが、図１Ａに示す画像符号化装置１００の直交変換部１０３に相当し、本実施の形態における第１および第２の量子化部１２１１，１２１２からなるグループが、図１Ａに示す画像符号化装置１００の量子化部１０４に相当する。

　バッファＢｕは、減算器１１０１から出力される差分画像を取得して一時的に保持する。

　第１の直交変換部１２０１は、減算器１１０１によって生成された差分画像である入力信号をバッファＢｕから取得し、その入力信号に対して第１の直交変換を行い、その第１の直交変換によって生成される係数ブロックを出力する。第１の量子化部１２１１は、その係数ブロックに含まれる各周波数係数を量子化することによって、量子化された係数ブロック（量子化係数ブロック）を生成する。

　第２の直交変換部１２０２は、減算器１１０１によって生成された差分画像である入力信号をバッファＢｕから取得し、その入力信号に対して第２の直交変換を行い、その第２の直交変換によって生成される係数ブロックを出力する。第２の量子化部１２１２は、その係数ブロックに含まれる各周波数係数を量子化することによって、量子化された係数ブロック（量子化係数ブロック）を生成する。

　ここで、上述のように、第１の直交変換は、第２の直交変換よりも、変換効率（変換性能または客観性能）が低く、符号化画像に対応する復号画像の主観画質（特に平坦な画像に対する主観画質）が高い変換である。逆に言えば、第２の直交変換は、第１の直交変換よりも、変換効率が高く、符号化画像に対応する復号画像の主観画質（特に平坦な画像に対する主観画質）が低い。主観画質は、直交変換に用いられる変換行列の第１基底に含まれる複数の要素の値のばらつきが小さいほど高く、ばらつきが大きいほど低い。このような主観画質の傾向は、符号化対象ブロックが平坦な画像であって面内符号化される場合に顕著であって、言い換えれば、量子化係数ブロック内の量子化値の総和が小さいほど顕著となる。第１基底は、最も低い周波数係数（ＤＣ成分）を導出するために用いられる基底である。つまり、第１の逆直交変換に用いられる変換行列のうちの、最も低い周波数成分の変換に用いられる基底の複数の要素の値は、第２の逆直交変換に用いられる変換行列のうちの、最も低い周波数成分の変換に用いられる基底の複数の要素の値よりも、均一に揃えられている。なお、本実施の形態では、第１の直交変換はＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）であり、第２の直交変換はＫＬＴ（Karhunen Loeve Transform：カルーネンレーベ変換）である。また、ＫＬＴは統計的に最適化された直交変換である。

　第１の量子化と第２の量子化とでは、第２の量子化の方が第１の量子化よりも画像（特に、第１基底などに対応する低域の画像）が高精度に符号化されるように、量子化ステップが異なる。例えば、第２の量子化の方が第１の量子化よりも、量子化ステップが小さくなるように調整されている。または、量子化マトリックスや量子化オフセットなどのパラメータが調整されていてもよい。なお、第１の量子化と第２の量子化は同じ量子化であってもよい。この場合には、量子化の処理を簡略化することができる。

　第１の切替スイッチ１２０４は、減算器１１０１によって生成された差分画像をバッファＢｕから取得し、切替制御部１２０３からの指示に応じて、その差分画像の出力先を第１の直交変換部１２０１と第２の直交変換部１２０２とで切り替える。

　第２の切替スイッチ１２０５は、量子化係数ブロックの取得先を第１の量子化部１２１１と第２の量子化部１２１２とで切り替え、その取得先から量子化係数ブロックを取得して逆量子化逆変換部１１０５およびエントロピー符号化部１１０４に出力する。

　切替制御部１２０３は、第１の量子化部１２１１から出力される量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックに基づいて第１および第２の切替スイッチ１２０４，１２０５を制御する。

　具体的には、差分画像に対して直交変換および量子化が行われる際には、切替制御部１２０３は、まず、第１の切替スイッチ１２０４からの差分画像の出力先が第１の直交変換部１２０１になるように第１の切替スイッチ１２０４を制御する。その結果、第１の切替スイッチ１２０４は、差分画像を第１の直交変換部１２０１に出力する。これにより、第１の直交変換および第１の量子化が選択され、差分画像に対して第１の直交変換および第１の量子化が行われる。

　次に、切替制御部１２０３は、第１の直交変換および第１の量子化が行われることによって生成された量子化係数ブロック内に含まれる、量子化後の周波数係数（量子化値）の総和を算出する。切替制御部１２０３は、その総和が予め定められた閾値よりも大きい場合には、第１の切替スイッチ１２０４からの差分画像の出力先が第２の直交変換部１２０２になるように第１の切替スイッチ１２０４を制御する。その結果、第１の切替スイッチ１２０４は、差分画像の出力先を第１の直交変換部１２０１から第２の直交変換部１２０２に切り替え、その差分画像を第２の直交変換部１２０２に出力する。これにより、第２の直交変換および第２の量子化が選択され、差分画像に対して第２の直交変換および第２の量子化が行われる。つまり、差分画像に対する直交変換および量子化がやり直される。

　さらに、切替制御部１２０３は、差分画像に対する直交変換および量子化がやり直される場合には、量子化係数ブロックの取得先が第２の量子化部１２１２になるように第２の切替スイッチ１２０５を制御する。その結果、第２の切替スイッチ１２０５は、第２の量子化部１２１２から量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックを逆量子化逆変換部１１０５およびエントロピー符号化部１１０４に出力する。

　一方、切替制御部１２０３は、量子化値の総和が閾値以下の場合には、量子化係数ブロックの取得先が第１の量子化部１２１１になるように第２の切替スイッチ１２０５を制御する。その結果、第２の切替スイッチ１２０５は、第１の量子化部１２１１から量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックを逆量子化逆変換部１１０５およびエントロピー符号化部１１０４に出力する。

　図５は、変換量子化部１１０２の処理動作を示すフローチャートである。

　まず、第１の直交変換部１２０１は、差分画像に対して第１の直交変換を行うことによって係数ブロックを生成する（ステップＳ１００）。次に、第１の量子化部１２１１は、その係数ブロックに対して第１の量子化を行う（ステップＳ１０２）。切替制御部１２０３は、その第１の量子化によって生成された量子化係数ブロック内の量子化値の総和を算出し（ステップＳ１０３）、その総和が閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

　ここで、切替制御部１２０３によって、総和が閾値よりも大きいと判定されると（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、第２の直交変換部１２０２は、第１の直交変換の対象とされた差分画像をバッファＢｕから第１の切替スイッチ１２０４を介して取得し、その差分画像に対して第２の直交変換を行う（ステップＳ１０６）。次に、第２の量子化部１２１２は、その第２の直交変換によって生成された係数ブロックに対して第２の量子化を行う（ステップＳ１０８）。その結果、第２の量子化によって生成された量子化係数ブロックが第２の切替スイッチ１２０５から出力される。

　一方、切替制御部１２０３によって、総和が閾値以下であると判定されると（ステップＳ１０４のＮｏ）、ステップＳ１０２で第１の量子化によって生成された量子化係数ブロックが第２の切替スイッチ１２０５から出力される。

　なお、本実施の形態では、切替制御部１２０３は、上述のように量子化値の総和が閾値よりも大きいか否かを判定することによって、符号化対象の画像が複雑か否か、つまり平坦であるか否かを判別している。具体的には、切替制御部１２０３は、総和が閾値よりも大きいと判定する場合には、符号化対象の画像が複雑である、つまり平坦でないと判別し、総和が閾値以下であると判定する場合には、符号化対象の画像が複雑でない、つまり平坦であると判別する。

　図６は、逆量子化逆変換部１１０５の構成を示すブロック図である。

　逆量子化逆変換部１１０５は、第１の逆量子化部１３０１と、第２の逆量子化部１３０２と、第１の逆直交変換部１３１１と、第２の逆直交変換部１３１２と、切替制御部１３０３と、第３および第４の切替スイッチ１３０４，１３０５とを備える。

　第１の逆量子化部１３０１は、量子化係数ブロックに対して第１の逆量子化を行う。第１の逆直交変換部１３１１は、その第１の逆量子化によって生成される係数ブロックに含まれる各周波数係数に対して第１の逆直交変換（逆周波数変換）を行うことによって、復号差分画像を生成する。

　第２の逆量子化部１３０２は、量子化係数ブロックに対して第２の逆量子化を行う。第２の逆直交変換部１３１２は、その第２の逆量子化によって生成される係数ブロックに含まれる各周波数係数に対して第２の逆直交変換（逆周波数変換）を行うことによって、復号差分画像を生成する。なお、第１および第２の逆量子化は、それぞれ上述の第１および第２の量子化に対応し、第１および第２の逆直交変換は、それぞれ上述の第１および第２の直交変換に対応している。つまり、本実施の形態では、第１の逆直交変換は逆ＤＣＴであり、第２の逆直交変換は逆ＫＬＴである。

　第３の切替スイッチ１３０４は、変換量子化部１１０２から量子化係数ブロックを切替制御部１３０３を介して取得し、切替制御部１３０３からの指示に応じて、その量子化係数ブロックの出力先を第１の逆量子化部１３０１と第２の逆量子化部１３０２とで切り替える。

　第４の切替スイッチ１３０５は、復号差分画像の取得先を第１の逆直交変換部１３１１と第２の逆直交変換部１３１２とで切り替え、その取得先から復号差分画像を取得して加算器１１０７に出力する。

　切替制御部１３０３は、変換量子化部１１０２から量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックに基づいて第３および第４の切替スイッチ１３０４，１３０５を制御する。また、切替制御部１３０３は、その取得した量子化係数ブロックを第３の切替スイッチ１３０４に出力する。

　具体的には、切替制御部１３０３は、変換量子化部１１０２から取得された量子化係数ブロック内に含まれる、量子化後の周波数係数（量子化値）の総和を算出する。そして、切替制御部１３０３は、その総和が予め定められた閾値以下の場合には、第３の切替スイッチ１３０４からの量子化係数ブロックの出力先が第１の逆量子化部１３０１になるように第３の切替スイッチ１３０４を制御する。さらに、切替制御部１３０３は、復号差分画像の取得先が第１の逆直交変換部１３１１になるように第４の切替スイッチ１３０５を制御する。その結果、第３の切替スイッチ１３０４は、変換量子化部１１０２から切替制御部１３０３を介して取得された量子化係数ブロックを第１の逆量子化部１３０１に出力する。さらに、第４の切替スイッチ１３０５は、第１の逆直交変換部１３１１から復号差分画像を取得して加算器１１０７に出力する。つまり、量子化値の総和が閾値以下の場合には、第１の逆量子化および第１の逆直交変換が選択され、量子化係数ブロックに対して第１の逆量子化および第１の逆直交変換が行われる。

　一方、切替制御部１３０３は、その総和が閾値よりも大きい場合には、第３の切替スイッチ１３０４からの量子化係数ブロックの出力先が第２の逆量子化部１３０２になるように第３の切替スイッチ１３０４を制御する。さらに、切替制御部１３０３は、復号差分画像の取得先が第２の逆直交変換部１３１２になるように第４の切替スイッチ１３０５を制御する。その結果、第３の切替スイッチ１３０４は、変換量子化部１１０２から切替制御部１３０３を介して取得された量子化係数ブロックを第２の逆量子化部１３０２に出力する。さらに、第４の切替スイッチ１３０５は、第２の逆直交変換部１３１２から復号差分画像を取得して加算器１１０７に出力する。つまり、量子化値の総和が閾値よりも大きい場合には、第２の逆量子化および第２の逆直交変換が選択され、量子化係数ブロックに対して第２の逆量子化および第２の逆直交変換が行われる。

　図７は、逆量子化逆変換部１１０５の処理動作を示すフローチャートである。

　まず、切替制御部１３０３は、量子化係数ブロックを変換量子化部１１０２から取得し、その量子化係数ブロックに含まれている量子化値の総和を算出する（ステップＳ１２０）。次に、切替制御部１３０３は、その総和が閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２２）。

　ここで、切替制御部１３０３によって、総和が閾値よりも大きいと判定されると（ステップＳ１２２のＹｅｓ）、第２の逆量子化部１３０２は、切替制御部１３０３から第３の切替スイッチ１３０４を介してその量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックに対して第２の逆量子化を行う（ステップＳ１２４）。次に、第２の逆直交変換部１３１２は、第２の逆量子化によって生成された係数ブロックに対して第２の逆直交変換を行う（ステップＳ１２６）。その結果、第２の逆直交変換によって生成された復号差分画像が第４の切替スイッチ１３０５から出力される。

　一方、切替制御部１３０３によって、総和が閾値以下であると判定されると（ステップＳ１２２のＮｏ）、第１の逆量子化部１３０１は、切替制御部１３０３から第３の切替スイッチ１３０４を介してその量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックに対して第１の逆量子化を行う（ステップＳ１２８）。次に、第１の逆直交変換部１３１１は、第１の逆量子化によって生成された係数ブロックに対して第１の逆直交変換を行う（ステップＳ１３０）。その結果、第１の逆直交変換によって生成された復号差分画像が第４の切替スイッチ１３０５から出力される。

　なお、本実施の形態では、切替制御部１３０３は、上述のように量子化値の総和が閾値よりも大きいか否かを判定することによって、符号化画像（量子化係数ブロック）が複雑か否か、つまり平坦であるか否かを判別している。具体的には、切替制御部１３０３は、総和が閾値よりも大きいと判定する場合には、符号化画像が複雑である、つまり平坦でないと判別し、総和が閾値以下であると判定する場合には、符号化画像が複雑でない、つまり平坦であると判別する。

　図８は、本発明の実施の形態１における画像復号装置のブロック図である。

　本実施の形態における画像復号装置２０００は、画像符号化装置１０００によって生成された符号化ストリームを復号する装置であって、エントロピー復号部２１０１と、逆量子化逆変換部２１０２と、加算器２１０４と、デブロッキングフィルタ２１０５と、メモリ２１０６と、面内予測部２１０７と、動き補償部２１０８と、スイッチ２１０９とを備える。

　なお、本実施の形態では、画像復号装置２０００が上述の画像復号装置２００に相当する。そして、本実施の形態における画像復号装置２０００の加算器２１０４が、画像復号装置２００の加算部２０４に相当し、本実施の形態における画像復号装置２０００の逆量子化逆変換部２１０２が、画像復号装置２００の逆直交変換切替部２０１、逆量子化部２０２および逆直交変換部２０３を含むグループに相当する。

　エントロピー復号部２１０１は、符号化ストリームを取得し、その符号化ストリームをエントロピー復号（可変長復号）する。

　逆量子化逆変換部２１０２は、エントロピー復号部２１０１によるエントロピー復号によって生成された量子化係数ブロック（符号化画像）を逆量子化する。さらに、逆量子化逆変換部２１０２は、その逆量子化によって生成される係数ブロックに含まれる各周波数係数に対して逆直交変換（逆周波数変換）を行うことによって、復号差分画像を生成する。

　この逆量子化逆変換部２１０２は、画像符号化装置１０００の逆量子化逆変換部１１０５と同一の構成を有し、同一の処理を行う。つまり、逆量子化逆変換部２１０２は、図６に示す逆量子化逆変換部１１０５の全ての構成要素を備え、図７に示すステップＳ１２０～Ｓ１３０の処理を実行する。なお、逆量子化逆変換部２１０２と逆量子化逆変換部１１０５とでは、処理対象のデータの取得先と、処理されたデータの出力先とが異なっている。つまり、逆量子化逆変換部２１０２は、変換量子化部１１０２の代わりにエントロピー復号部２１０１から量子化係数ブロックを取得し、加算器１１０７の代わりに加算器２１０４に復号差分画像を出力する。

　また、本実施の形態では、逆量子化逆変換部２１０２における切替制御部１３０３と第３および第４の切替スイッチ１３０４，１３０５とからなるグループが、上述の図２Ａに示す画像復号装置２００の逆直交変換切替部２０１に相当する。さらに、逆量子化逆変換部２１０２における第１および第２の逆直交変換部１３１１，１３１２からなるグループが、図２Ａに示す画像復号装置２００の逆直交変換部２０３に相当し、逆量子化逆変換部２１０２における第１および第２の逆量子化部１３０１，１３０２からなるグループが、図２Ａに示す画像復号装置２００の逆量子化部２０２に相当する。

　加算器２１０４は、スイッチ２１０９から予測画像を取得し、その予測画像と、逆量子化逆変換部２１０２によって生成された復号差分画像とを加算することによって復号画像（再構成画像）を生成する。

　デブロッキングフィルタ２１０５は、加算器２１０４によって生成された復号画像のブロック歪みを除去し、その復号画像をメモリ２１０６に格納するとともに、その復号画像を出力する。

　面内予測部２１０７は、加算器２１０４によって生成された復号画像を用いて復号対象ブロックに対して面内予測を行うことによって予測画像（イントラ予測画像）を生成する。

　動き補償部２１０８は、メモリ２１０６に格納されている画像を参照画像として参照するとともに、エントロピー復号部２１０１によるエントロピー復号によって生成された動きベクトルを用いることによって、復号対象ブロックに対して動き補償を行う。動き補償部２１０８は、このような動き補償によって復号対象ブロックに対する予測画像（インター予測画像）を生成する。

　スイッチ２１０９は、復号対象ブロックが面内予測符号化されている場合には、面内予測部２１０７によって生成された予測画像（イントラ予測画像）を加算器２１０４に出力する。一方、スイッチ２１０９は、復号対象ブロックが画面間予測符号化されている場合には、動き補償部２１０８によって生成された予測画像（インター予測画像）を加算器２１０４に出力する。

　このように、本実施の形態における画像符号化装置１０００では、符号化対象ブロックが比較的平坦である場合には、ＤＣＴをその符号化対象ブロックに適用することによって、その符号化対象ブロックに対する復号画像の主観画質の低下を抑えることができる。また、符号化対象ブロックが比較的平坦でない場合には、ＤＣＴではなくＫＬＴをその画像に適用することによって、その符号化対象ブロックに対する直交変換の変換効率（変換性能または客観画質）の低下を抑えることができる。その結果、変換効率と主観画質とのバランスを適切に保つことができ、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。

　また、本実施の形態における画像復号装置２０００では、符号化画像（量子化係数ブロック）が比較的平坦である場合には、逆ＤＣＴをその符号化画像に適用することによって、その符号化画像に対する復号画像の主観画質の低下を抑えることができる。また、符号化画像が比較的平坦でない画像である場合には、逆ＤＣＴではなく逆ＫＬＴをその符号化画像に適用することによって、その符号化画像に対する逆直交変換の変換効率（変換性能または客観画質）の低下を抑えることができる。その結果、変換効率と主観画質とのバランスを適切に保つことができ、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。

　つまり、本実施の形態では、主観画質に顕著に悪影響を与える状況を、量子化係数の総和と閾値との比較によって検知し、その状況の場合には、主観画質に与える影響が少ない第１の直交変換および第１の逆直交変換が処理対象画像に適用され、その他の場合には、変換効率が高い第２の直交変換および第２の逆直交変換が処理対象画像に適用される。したがって、本実施の形態では、主観画質に顕著に悪影響を与える状況に限定して第１の直交変換および第１の逆直交変換が適用されるため、変換効率を最大限に維持しつつ、主観画質も高めることができる。

　なお、画像符号化装置１０００において、逆量子化逆変換部１１０５は、変換量子化部１１０２によって選択された直交変換および量子化に対応する、逆直交変換および逆量子化を選択する。例えば、変換量子化部１１０２によってＤＣＴが選択された場合には、逆量子化逆変換部１１０５は逆ＤＣＴを選択する。同様に、画像復号装置２０００における逆量子化逆変換部２１０２も、画像符号化装置１０００における変換量子化部１１０２によって選択された直交変換および量子化に対応する、逆直交変換および逆量子化を選択する。

　このように、画像符号化装置１０００と画像復号装置２００との間では、つまり、変換量子化部１１０２と逆量子化逆変換部１１０５，２１０２との間では、互いに対応する直交変換（および量子化）と逆直交変換（および逆量子化）とが選択されて実行される。

　例えば、変換量子化部１１０２が直交変換および量子化をやり直した結果、量子化値の総和が変化し、量子化値の総和が閾値以下になってしまう場合には、変換量子化部１１０２は、その量子化値の総和が再び閾値よりも大きくなるように、量子化係数ブロックの量子化値を調整する。具体的には、変換量子化部１１０２は、０または１の量子化値に１を加算し、その量子化値を１または２に変更し、量子化値の総和が閾値よりも大きくなるまで、そのような変更を繰り返し実行する。これにより、変換量子化部１１０２による量子化値の総和の判定結果と、逆量子化逆変換部１１０５，２１０２による量子化値の総和の判定結果とが区違ってしまうことを防ぐことができる。その結果、変換量子化部１１０２と逆量子化逆変換部１１０５，２１０２との間で、互いに対応する直交変換（および量子化）と逆直交変換（および逆量子化）とが選択されて実行される。

　ここで、第２の直交変換の具体例を説明する。第２の直行変換は、ＤＣＴ以外の任意の変換であって、信号源の統計的な性質に基づいて最適に設計された変換行列を用いる行列演算であるＫＬＴ、または、特定の大きさと周期のｓｉｎ関数で変換行列の要素が定義される変換である。ｓｉｎ関数で定義される変換、つまりｓｉｎ変換は、例えば、ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ２、ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ３、ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ４、ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ４の偶数要素の符号反転、およびＤＤＳＴのうちの何れかである。これらのＫＬＴ及びｓｉｎ変換は、第１基底がフラットではないため主観画質へ悪い影響を与える可能性があるが、面内予測符号化の予測誤差信号（差分画像）などに対しては高い変換性能（客観性能）を有する。

　ＤＳＴ－ｃ２は（式４）あるいは（式５）によって表現される。

　ただし、（式４）および（式５）において、ｉ＝Ｎ－１のとき、ｓｉｎ関数の前にある乗数（２／Ｎ）^１／２は、（１／Ｎ）^１／２となる。（式４）と（式５）は同じ意味であり、（式４）では、（式５）の分母と分子が２倍にされている。

　ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ３は（式６）あるいは（式７）によって表現される。

　ただし、（式６）および（式７）において、ｉ＝Ｎ－１のとき、ｓｉｎ関数の前にある乗数（２／Ｎ）^１／２は、（１／Ｎ）^１／２となる。（式６）と（式７）は同じ意味であり、（式７）では、（式６）の分母と分子が２倍にされている。

　ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ４は（式８）あるいは（式９）によって表現される。

　なお、（式８）と（式９）は同じ意味であり、（式９）では、（式８）の分母と分子が４倍にされている。

　また、（式４）から（式９）では、添え字ｉ，ｊは０からＮ－１までの範囲の値である。Ｎは直交変換の点数である。また、添え字ｉ，ｊが１からＮまでの範囲の値である場合は、ｉ＋１をｉへ、ｊ＋１をｊへ置換することで、（式４）から（式９）と同等の数式が得られる。例えば、（式１０）は、（式５）と同じ意味であり、ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ２を表現している。

　上述と同様に、（式１１）は、（式９）と同じ意味であり、ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ４を表現している。

　ＤＳＴ－Ｔｙｐｅ４の偶数要素の符号反転は、（式１２）で表現される。

　ＤＤＳＴは（式１３）によって表現される。

　このＤＤＳＴは、面内予測向けに最適とされている変換であり、非特許文献（A. Saxena and F. Fernandes, “Jointly optimal intra prediction and adaptive primary transform,” ITU-T JCTVC-C108, Guangzhou, China, October 2010）にその詳細が記述されている。

　（変形例１）
　上記実施の形態では、第１の直交変換にＤＣＴを用いたが、本変形例では、このＤＣＴの代わりに制限付きのＫＬＴを用いる。また、本変形例では、第１の逆直交変換に制限付きの逆ＫＬＴを用いる。この制限付きのＫＬＴおよび逆ＫＬＴは、主観画質の低下が抑えられるように設計されている。

　以下、直交変換および量子化について説明した後に、制限付きのＫＬＴおよび逆ＫＬＴについて説明する。

　差分画像である入力信号は、（式１４）に示すようにベクトルｘ^ｎとして表される。なお、（式１４）においてｔは転置（行を列に転置）を示す。

　入力信号ｘ^ｎは、（式１５）に示すように、直交変換Ｔによって、係数ブロックである出力信号ｙ^ｎに変換される。

　出力信号ｙ^ｎは、（式１６）に示すように、量子化係数ブロックである量子化値Ｃ^ｎに量子化される。

　（式１６）において、ｄは丸めオフセットであり、ｓは一様量子化ステップである。なお、ｄおよびｓは画像符号化装置１０００によって高能率符号化のために制御される。また、このような量子化値Ｃ^ｎがエントロピー符号化されて符号化ストリームに含められ、画像復号装置２０００に送信される。

　画像復号装置２０００によって、量子化値Ｃ^ｎは、（式１７）に示すように、係数ブロックである復号出力信号ｙ＾^ｎに逆量子化される。

　なお、量子化を伴う符号化は、データ量を大幅に削減する代わりに元のデータへ完全に復元することができない、いわゆるロッシー符号化である。つまり、量子化によってデータ量が失われるため、復号出力信号ｙ＾^ｎと出力信号ｙ^ｎとは完全には一致しない。この誤差は、量子化による歪みが混入していることに起因し、量子化の前に予測が行われている場合には、量子化予測誤差（Quantized Prediction Error）と呼ばれることもある。また、ロッシー符号化の場合でも、十分なデータ量が残された状態で符号化される場合には、復号出力信号ｙ＾^ｎと出力信号ｙ^ｎとはほぼ一致する。

　復号出力信号ｙ＾^ｎは、（式１８）に示すように、逆直交変換Ｔ^－１によって復号入力信号ｘ＾^ｎに逆直交変換される。

　このように、（式１４）～（式１８）によって、直交変換および量子化と、逆量子化および逆直交変換とが行われる。

　ここで、直交変換Ｔは、以下の（式１９）に示すように、ｎ×ｎの変換行列Ａ^ｎ×ｎと入力信号ｘ^ｎとの行列積で表現される。また、逆直交変換Ｔ^－１は、以下の（式２０）に示すように、ｎ×ｎの変換行列Ｂ^ｎ×ｎと復号出力信号ｙ＾^ｎとの行列積で表現される。

　変換行列Ｂ^ｎ×ｎは変換行列Ａ^ｎ×ｎの逆行列であり転置行列である。ただし、変換行列Ｂ^ｎ×ｎはこれに限るものではなく、逆直交変換Ｔ^－１の演算量を抑えるために、変換行列Ｂ^ｎ×ｎは変換行列Ａ^ｎ×ｎの逆行列や転置行列と異なってもよい。

　（式１５）は（式１９）によって（式２１）のように表現される。なお、（式２１）において、乗算が行われる回数はｎ×ｎ回であり、変換行列Ａ^ｎ×ｎの要素（変換係数）ａの総数はｎ×ｎ個である。

　第１の直交変換は、（式２１）に示す演算を伴うＫＬＴであり、変換行列Ａ^ｎ×ｎが用いられる。

　本変形例では、上述の変換行列Ａ^ｎ×ｎの第１基底、つまり、ａ_ｉｊ（ｉ＝１，ｊ＝１，・・・，ｎ）のｎ個の変換係数が同じ値となるように制限されている。同様に、上述の変換行列Ｂ^ｎ×ｎの第１基底、つまり、ｂ_ｉｊ（ｊ＝１，ｉ＝１，・・・，ｎ）のｎ個の変換係数が同じ値となるように制限されている。すなわち、ａ_ｉｊ（ｉ＝１，ｊ＝１，・・・，ｎ）＝Ｃａおよびｂ_ｉｊ（ｊ＝１，ｉ＝１，・・・，ｎ）=Ｃｂの関係が成り立つ。なお、値Ｃａおよび値Ｃｂは等しくてもよいが、演算量を抑えるために、値Ｃａと値Ｃｂは異なっていてもよい。

　これにより、本変形例では、第１基底のレベルが一定となるため、隣接するブロック間との差が小さくなり、ブロック間の滑らかさが向上する。

　なお、この第１基底に対する制限を適用しつつ、変換行列Ａ^ｎ×ｎの残りのｎ－１個の基底を導出するためには、次のような処理が行われる。まず、入力信号として、複数個（例えばＭ個）のベクトルｘⁿが取得される。例えば、フレーム単位に変換行列Ａ^ｎ×ｎが導出される場合には、Ｍ個のベクトルｘⁿは、典型的には、フレーム内の全てのブロックのそれぞれの差分画像である。次に、Ｍ個のベクトルｘⁿのそれぞれについて、各変換係数が値Ｃａに制限された第１基底のみで、ベクトルｘⁿが変換されて逆変換される。次に、その変換および逆変換によって得られた信号がそのベクトルｘⁿから減算される。このようにして得られた、第１基底分が減算されたＭ個のベクトルに基づいて、従来と同様にＫＬＴの残りの基底（変換係数）が導出される。

　また、変換行列Ａ^ｎ×ｎおよびＢ^ｎ×ｎのそれぞれの第１基底に含まれる各変換係数を同じ値にするような制限の代わりに、第１基底の両端にある２つの変換係数を同じ値にするような制限をＫＬＴに加えてもよい。すなわち、ａ_１１＝ａ_１ｎおよびｂ_１１＝ｂ_ｎ１となるような制限をＫＬＴに加えてもよい。これにより、隣接するブロック間における、その第１基底による変換および逆変換が行われた信号のレベルの差をより小さくすることができ、その結果、ブロック間の滑らかさを向上することができる。

　この第１基底に対する制約を満たす変換行列Ａ^ｎ×ｎを導出するには、まず、従来と同様に、ＫＬＴの変換行列Ａ^ｎ×ｎが導出される。なお、演算量を削減するために、第１基底のみが導出されてもよい。その後、第１基底の両端にある２つの変換係数が同じ値に修正される。例えば、両端にある２つの変換係数は、その２つの変換係数の平均値に修正されてもよい。このように修正された第１基底を用いて上述と同様の処理が行われる。つまり、Ｍ個のベクトルｘ^ｎのそれぞれについて、上述のように修正された第１基底のみで、ベクトルｘ^ｎが変換されて逆変換される。次に、その変換および逆変換によって得られた信号がそのベクトルｘｎから減算される。このようにして得られた、第１基底分が減算されたＭ個のベクトルに基づいて、従来と同様にＫＬＴの残りの基底（変換係数）が導出される。

　なお、本変形例における画像符号化装置１０００および画像復号装置２０００は、上述ような制限つきのＫＬＴおよび逆ＫＬＴに用いられる変換行列Ａ^ｎ×ｎおよびＢ^ｎ×ｎを導出する機能を備えてもよい。

　（変形例２）
　上記実施の形態では、切替制御部１２０３は、量子化値の総和に応じて直交変換および量子化のそれぞれの種類を切り替えたが、本変形例に係る切替制御部１２０３は、量子化係数ブロック内のＤＣ成分以外の全ての周波数成分の量子化値が０であるか否かに応じて直交変換および量子化のそれぞれの種類を切り替える。また、切替制御部１３０３も、切替制御部１２０３と同様に、量子化係数ブロック内のＤＣ成分以外の全ての周波数成分の量子化値が０であるか否かに応じて逆直交変換および逆量子化のそれぞれの種類を切り替える。つまり、本変形例に係る切替制御部１２０３，１３０３は、ＤＣ成分以外の全ての周波数成分の量子化値が０であるか否かを判定することによって、符号化対象の画像または符号化画像が複雑であるか否かを判別する。

　図９は、本変形例に係る変換量子化部１１０２の処理動作を示すフローチャートである。

　まず、第１の直交変換部１２０１は、差分画像に対して第１の直交変換を行うことによって係数ブロックを生成する（ステップＳ１４０）。次に、第１の量子化部１２１１は、その係数ブロックに対して第１の量子化を行う（ステップＳ１４２）。切替制御部１２０３は、その第１の量子化によって生成された量子化係数ブロック内で、ＤＣ成分以外の全ての周波数成分の量子化値が０であるか否かを判定する（ステップＳ１４４）。

　ここで、切替制御部１２０３によって、ＤＣ成分以外の何れかの周波数成分の量子化値が０ではないと判定されると（ステップＳ１４４のＮｏ）、第２の直交変換部１２０２は、第１の直交変換の対象とされた差分画像をバッファＢｕから第１の切替スイッチ１２０４を介して取得し、その差分画像に対して第２の直交変換を行う（ステップＳ１４６）。次に、第２の量子化部１２１２は、その第２の直交変換によって生成された係数ブロックに対して第２の量子化を行う（ステップＳ１４８）。その結果、第２の量子化によって生成された量子化係数ブロックが第２の切替スイッチ１２０５から出力される。

　一方、切替制御部１２０３によって、ＤＣ成分以外の全ての周波数成分の量子化値が０であると判定されると（ステップＳ１４４のＹｅｓ）、第１の量子化によって生成された量子化係数ブロックが第２の切替スイッチ１２０５を介して出力される。

　図１０は、本変形例に係る逆量子化逆変換部１１０５の処理動作を示すフローチャートである。

　まず、切替制御部１３０３は、量子化係数ブロックをエントロピー復号部２１０１から取得し、その量子化係数ブロック内で、ＤＣ成分以外の全ての周波数成分の量子化値が０であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。

　ここで、切替制御部１３０３によって、ＤＣ成分以外の何れかの周波数成分の量子化値が０ではないと判定されると（ステップＳ１６０のＮｏ）、第２の逆量子化部１３０２は、切替制御部１３０３から第３の切替スイッチ１３０４を介してその量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックに対して第２の逆量子化を行う（ステップＳ１６２）。次に、第２の逆直交変換部１３１２は、第２の逆量子化によって生成された係数ブロックに対して第２の逆直交変換を行う（ステップＳ１６４）。その結果、第２の逆直交変換によって生成された復号差分画像が第４の切替スイッチ１３０５から出力される。

　一方、切替制御部１３０３によって、ＤＣ成分以外の全ての周波数成分の量子化値が０であると判定されると（ステップＳ１６０のＹｅｓ）、第１の逆量子化部１３０１は、切替制御部１３０３から第３の切替スイッチ１３０４を介してその量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックに対して第１の逆量子化を行う（ステップＳ１６６）。次に、第１の逆直交変換部１３１１は、第１の逆量子化によって生成された係数ブロックに対して第１の逆直交変換を行う（ステップＳ１６８）。その結果、第１の逆直交変換によって生成された復号差分画像が第４の切替スイッチ１３０５から出力される。

　なお、本変形例では、ＤＣ成分以外の全ての周波数成分の量子化値が０であるか否かを判定することによって、直交変換および逆直交変換のそれぞれの種類を切り替えたが、ＤＣ成分と、そのＤＣ成分に近い３つの周波数成分とを除く、残りの全ての周波数成分の量子化値が０であるか否かを判定することによってその切り替えを行ってもよい。つまり、ＤＣ成分を含む低域の４つの周波数成分を除く、残りの全ての周波数成分の量子化値が０であるか否かが判定される。

　（変形例３）
　上記実施の形態では、変換量子化部１１０２の切替制御部１２０３は、量子化値の総和に応じて直交変換および量子化のそれぞれの種類を切り替えたが、本変形例に係る変換量子化部の切替制御部は、符号化対象ブロックに対応する予測画像の複雑さに応じて直交変換および量子化のそれぞれの種類を切り替える。また、本変形例に係る逆量子化逆変換部の切替制御部も、変換量子化部の切替制御部と同様に、符号化画像（量子化係数ブロック）に対応する予測画像の複雑さに応じて逆直交変換および逆量子化のそれぞれの種類を切り替える。つまり、主観画質の低下は、予測画像が平坦であるほど顕著であるため、本変形例では、その予測画像の複雑さ（平坦さ）に応じて上述の切り替えが行われる。

　図１１は、本変形例に係る変換量子化部の構成を示すブロック図である。

　本変形例に係る変換量子化部１１０２ａは、第１の直交変換部１２０１と、第２の直交変換部１２０２と、第１の量子化部１２１１と、第２の量子化部１２１２と、切替制御部１２０３ａと、第１および第２の切替スイッチ１２０４，１２０５とを備える。

　本変形例に係る切替制御部１２０３ａは、面内予測部１１１０または動き補償部１１１１からスイッチ１１１３を介して出力された予測画像を取得し、その予測画像の複雑さに応じて第１および第２の切替スイッチ１２０４，１２０５を制御する。

　具体的には、切替制御部１２０３ａは、予測画像が複雑であるか否かを判別する。例えば、切替制御部１２０３ａは、予測画像の画素値の分散、または、隣接する画素間の差分を指標値として算出し、その指標値を予め定められた閾値と比較する。その結果、切替制御部１２０３ａは、指標値が閾値よりも大きいと判定すると、予測画像が複雑であると判別し、逆に、指標値が閾値以下であると判定すると、予測画像が複雑でないと判別する。

　次に、切替制御部１２０３ａは、その予測画像が複雑でないと判別したときには、第１の切替スイッチ１２０４からの差分画像の出力先が第１の直交変換部１２０１になるように第１の切替スイッチ１２０４を制御する。さらに、切替制御部１２０３ａは、量子化係数ブロックの取得先が第１の量子化部１２１１になるように第２の切替スイッチ１２０５を制御する。その結果、第１の切替スイッチ１２０４は、減算器１１０１から取得された差分画像を第１の直交変換部１２０１に出力する。さらに、第２の切替スイッチ１２０５は、第１の量子化部１２１１から量子化係数ブロックを取得して逆量子化逆変換部１１０５およびエントロピー符号化部１１０４に出力する。つまり、予測画像が複雑でない場合には、差分画像に対して第１の直交変換および第１の量子化が行われる。

　一方、切替制御部１２０３ａは、予測画像が複雑であると判別したときには、第１の切替スイッチ１２０４からの差分画像の出力先が第２の直交変換部１２０２になるように第１の切替スイッチ１２０４を制御する。さらに、切替制御部１２０３ａは、量子化係数ブロックの取得先が第２の量子化部１２１２になるように第２の切替スイッチ１２０５を制御する。その結果、第１の切替スイッチ１２０４は、減算器１１０１から取得された差分画像を第２の直交変換部１２０２に出力する。さらに、第２の切替スイッチ１２０５は、第２の量子化部１２１２から量子化係数ブロックを取得して逆量子化逆変換部１１０５およびエントロピー符号化部１１０４に出力する。つまり、予測画像が複雑な場合には、差分画像に対して第２の直交変換および第２の量子化が行われる。

　図１２は、本変形例に係る逆量子化逆変換部の構成を示すブロック図である。

　本変形例に係る逆量子化逆変換部１１０５ａは、第１の逆量子化部１３０１と、第２の逆量子化部１３０２と、第１の逆直交変換部１３１１と、第２の逆直交変換部１３１２と、切替制御部１３０３ａと、第３および第４の切替スイッチ１３０４，１３０５とを備える。この逆量子化逆変換部１１０５ａは、逆量子化逆変換部１１０５の代わりに、画像符号化装置１０００に備えられ、逆量子化逆変換部２１０２の代わりに、画像復号装置２０００に備えられる。

　以下、逆量子化逆変換部１１０５ａが画像符号化装置１０００に備えられていることを前提に、その逆量子化逆変換部１１０５ａの処理動作を詳細に説明する。なお、画像復号装置２０００に備えられる逆量子化逆変換部１１０５ａの処理動作については、画像符号化装置１０００に備えられる逆量子化逆変換部１１０５ａの処理動作と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

　本変形例に係る切替制御部１３０３ａは、面内予測部１１１０または動き補償部１１１１からスイッチ１１１３を介して出力された予測画像を取得し、その予測画像の複雑さに応じて第３および第４の切替スイッチ１３０４，１３０５を制御する。

　具体的には、切替制御部１３０３ａは、上述の切替制御部１２０３ａと同様に、予測画像が複雑であるか否かを判別する。そして、切替制御部１３０３ａは、その予測画像が複雑でないと判別したときには、第３の切替スイッチ１３０４からの量子化係数ブロックの出力先が第１の逆量子化部１３０１になるように第３の切替スイッチ１３０４を制御する。さらに、切替制御部１３０３ａは、量子化係数ブロックの取得先が第１の逆直交変換部１３１１になるように第４の切替スイッチ１３０５を制御する。その結果、第３の切替スイッチ１３０４は、変換量子化部１１０２ａから取得された量子化係数ブロックを第１の逆量子化部１３０１に出力する。さらに、第４の切替スイッチ１３０５は、第１の逆直交変換部１３１１から復号差分画像を取得して加算器１１０７に出力する。つまり、予測画像が複雑でない場合には、量子化係数ブロックに対して第１の逆量子化および第１の逆直交変換が行われる。

　一方、切替制御部１３０３ａは、予測画像が複雑であると判別したときには、第３の切替スイッチ１３０４からの差分画像の出力先が第２の逆量子化部１３０２になるように第３の切替スイッチ１３０４を制御する。さらに、切替制御部１３０３ａは、復号差分画像の取得先が第２の逆直交変換部１３１２になるように第４の切替スイッチ１３０５を制御する。その結果、第３の切替スイッチ１３０４は、変換量子化部１１０２ａから取得された量子化係数ブロックを第２の逆量子化部１３０２に出力する。さらに、第４の切替スイッチ１３０５は、第２の逆直交変換部１３１２から復号差分画像を取得して加算器１１０７に出力する。つまり、予測画像が複雑な場合には、量子化係数ブロックに対して第２の逆量子化および第２の直交変換が行われる。

　図１３は、本変形例に係る変換量子化部１１０２ａの処理動作を示すフローチャートである。

　まず、切替制御部１２０３ａは、予測画像を取得し、その予測画像が複雑であるか否かを判別する（ステップＳ１８０）。ここで、切替制御部１２０３ａによって、予測画像が複雑であると判別されると（ステップＳ１８０のＹｅｓ）、第２の直交変換部１２０２は、差分画像を減算器１１０１から第１の切替スイッチ１２０４を介して取得し、その差分画像に対して第２の直交変換を行う（ステップＳ１８２）。次に、第２の量子化部１２１２は、その第２の直交変換によって生成された係数ブロックに対して第２の量子化を行う（ステップＳ１８４）。その結果、第２の量子化によって生成された量子化係数ブロックが第２の切替スイッチ１２０５から出力される。

　一方、切替制御部１２０３ａによって、予測画像が複雑でないと判別されると（ステップＳ１８０のＮｏ）、第１の直交変換部１２０１は、差分画像を減算器１１０１から第１の切替スイッチ１２０４を介して取得し、その差分画像に対して第１の直交変換を行う（ステップＳ１８６）。次に、第１の量子化部１２１１は、その第１の直交変換によって生成された係数ブロックに対して第１の量子化を行う（ステップＳ１８８）。その結果、第１の量子化によって生成された量子化係数ブロックが第２の切替スイッチ１２０５から出力される。

　図１４は、本変形例に係る逆量子化逆変換部１１０５ａの処理動作を示すフローチャートである。

　まず、切替制御部１３０３ａは、予測画像を取得し、その予測画像が複雑であるか否かを判別する（ステップＳ２００）。ここで、切替制御部１３０３ａによって、予測画像が複雑であると判別されると（ステップＳ２００のＹｅｓ）、第２の逆量子化部１３０２は、変換量子化部１１０２ａから第３の切替スイッチ１３０４を介して量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックに対して第２の逆量子化を行う（ステップＳ２０２）。次に、第２の逆直交変換部１３１２は、第２の逆量子化によって生成された係数ブロックに対して第２の逆直交変換を行う（ステップＳ２０４）。その結果、第２の逆直交変換によって生成された復号差分画像が第４の切替スイッチ１３０５から出力される。

　一方、切替制御部１３０３ａによって、予測画像が複雑でないと判別されると（ステップＳ２００のＮｏ）、第１の逆量子化部１３０１は、変換量子化部１１０２ａから第３の切替スイッチ１３０４を介して量子化係数ブロックを取得し、その量子化係数ブロックに対して第１の逆量子化を行う（ステップＳ２０６）。次に、第１の逆直交変換部１３１１は、第１の逆量子化によって生成された係数ブロックに対して第１の逆直交変換を行う（ステップＳ２０８）。その結果、第１の逆直交変換によって生成された復号差分画像が第４の切替スイッチ１３０５から出力される。

　なお、本変形例では、切替制御部１２０３ａ，１３０３ａは、予測画像が複雑であるか否かを、その予測画像から直接的に判別したが、その予測画像の生成に用いられた予測モードに基づいて間接的に判別してもよい。つまり、切替制御部１２０３ａ，１３０３ａは、符号化対象ブロックに対する予測画像の生成に用いられた予測モードを示す予測モード情報を、面内予測部１１１０または動き補償部１１１１から取得する。そして、その予測モード情報によって示される予測モードが、Ｈ．２６４規格の面内予測方式のうちのＤＣモードまたはプレーンモード、あるいは、第１または第２のＰｌａｎａｒ予測である場合には、切替制御部１２０３ａ，１３０３ａは、予測画像が複雑でないと判別する。

　ＤＣモードは、符号化対象ブロックの左隣に垂直方向に配列されている複数の画素の画素値の平均値と、符号化対象ブロックの上隣に水平方向に配列されている複数の画素の画素値の平均値とを、予測画像の画素値に用いる予測モードである。プレーンモードは、予測画像の画素値を均一にする予測モードである。第１のＰｌａｎａｒ予測は、上述のプレーンモードに類似する予測モードである。

　図１５は、第１のＰｌａｎａｒ予測を説明するための図である。

　第１のＰｌａｎａｒ予測では、Ｈ．２６４の面内予測方法と同様に、符号化対象ブロックＢｌｋの周辺にある複数の周辺隣接画素から、その符号化対象ブロックＢｌｋに対する画像が予測される。複数の周辺隣接画素は、符号化対象ブロックの左隣に垂直方向に配列されている複数の画素と、符号化対象ブロックの上隣に水平方向に配列されている複数の画素とからなる。符号化対象ブロックＢｌｋ内の右下の画素Ｚの画素値は０に予測され、画素Ｚは直接符号化される。または、画素Ｚの画素値は、周辺隣接画素Ｌと周辺隣接画素Ｔとの平均値に予測される。画素Ｐ１の画素値は、画素Ｚに対して予測された画素値と周辺隣接画素Ｌの画素値とを用い、画素Ｐ１と画素Ｚとの間の距離と、画素Ｐ１と周辺隣接画素Ｌとの間の距離とに応じて線形補間を行うことによって予測される。同様に、画素Ｐ２の画素値は、画素Ｚに対して予測された画素値と周辺隣接画素Ｔの画素値とを用いて線形補間を行うことによって予測される。同様に、画素Ｐ３の画素値は、画素Ｐ１，Ｐ２に対して予測された画素値と、周辺隣接画素Ｒ１，Ｒ２の画素値とを用いて線形補間を行うことによって予測される。符号化対象ブロックに含まれるこれら以外の画素の画素値についても、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうちの何れかと同様の方法で予測される。

　図１６Ａおよび図１６Ｂは、第２のＰｌａｎａｒ予測を説明するための図である。

　第２のＰｌａｎａｒ予測は、第１のＰｌａｎａｒ予測のバリエーションであり、画素ごとに、平均値を求めることによって２つの画素値を予測する予測モードである。例えば、符号化対象ブロックの画素Ｐ３の画素値Ｐ３ｈ，Ｐ３ｖが予測される場合、図１６Ａに示すように、まず、右上にある周辺隣接画素Ｔの画素値が、画素Ｐ２の画素値Ｐ２ｈとして垂直方向にコピーされる。次に、画素Ｐ２と同一の行にある周辺隣接画素Ｒ１の画素値と、画素値Ｐ２ｈとの平均値が算出され、画素Ｐ３の画素値Ｐ３ｈはその平均値に予測される。

　さらに、図１６Ｂに示すように、左下にある周辺隣接画素Ｌの画素値が、画素Ｐ１の画素値Ｐ１ｖとして水平方向にコピーされる。次に、画素Ｐ１と同一の列にある周辺隣接画素Ｒ２の画素値と、画素値Ｐ１ｖとの平均値が算出され、画素Ｐ３の画素値Ｐ３ｖはその平均値に予測される。なお、第１および第２のＰｌａｎａｒ予測の詳細は、非特許文献（Sandeep Kanumuri、TK Tan、Frank Bossen、“Enhancements to Intra Coding,”ITU-T JCTVC-D235, Daegu, KR, January, 2011.）に記述されている。

　このような第１および第２のＰｌａｎａｒ予測の場合も、予測画像は平坦に近い、つまり、複雑でないため、符号化対象ブロックに対して主観画質に適した第１の直交変換および第１の量子化を行った方がよい。

　なお、符号化対象ブロックＢｌｋに対する周辺隣接画素Ｌと周辺隣接画素Ｔのそれぞれの画素値が近い場合には、その符号化対象ブロックＢｌｋの予測画像はさらに平坦になりやすい。したがって、このような場合、つまり、予測モードが第１または第２のＰｌａｎａｒ予測であって、且つ、周辺隣接画素Ｌと周辺隣接画素Ｔのそれぞれの画素値が近い場合に、切替制御部１２０３ａ，１３０３ａは、予測画像が複雑であると判別してもよい。具体的には、切替制御部１２０３ａ，１３０３ａは、周辺隣接画素Ｌの画素値と、周辺隣接画素Ｔの画素値との差分絶対値が閾値以下であるか否かを判別し、閾値以下であれば、それぞれの画素値が近いと判断する。または、切替制御部１２０３ａ，１３０３ａは、周辺隣接画素Ｌの画素値の絶対値と、周辺隣接画素Ｔの画素値の絶対値との比が閾値以下であるか否かを判別し、その比が閾値よりも大きければ、それぞれの画素値が近いと判断する。

　（変形例４）
　本変形例では、画像符号化装置は２段階の直交変換を行い、画像復号装置は２段階の逆直交変換を行う。そして、画像符号化装置では、２段目の直交変換において第１の直交変換と第２の直交変換との切り替えを行い、画像復号化装置では、１段目の直交変換において第１の逆直行変換と第２の逆直交変換との切り替えを行う。

　図１７は、本変形例に係る変換量子化部の構成を示すブロック図である。

　本変形例に係る変換量子化部１１０２ｂは、前置直交変換部１２００と、第１の直交変換部１２０１ｂと、第２の直交変換部１２０２ｂと、量子化部１２１３と、切替制御部１２０３ａと、第１および第２の切替スイッチ１２０４，１２０５とを備える。

　前置直交変換部１２００は、減算器１１０１から差分画像を取得し、その差分画像に対してＤＣＴ（１段目の直交変換）を行うことによって、係数ブロックを生成する。

　第１の直交変換部１２０１ｂは、前置直交変換部１２００によって生成された係数ブロックに含まれる周波数係数のうち、低域の周波数係数（部分領域）のみに対してさらに第１の直交変換（２段目の直交変換）を行う。つまり、差分画像は前置直交変換部１２００および第１の直交変換部１２０１ｂによって２段階で直交変換される。第１の直交変換部１２０１ｂは、このような２段階の直交変換によって生成された係数ブロックを出力する。

　第２の直交変換部１２０２ｂは、前置直交変換部１２００によって生成された係数ブロックに含まれる周波数係数のうち、低域の周波数係数（部分領域）のみに対してさらに第２の直交変換（２段目の直交変換）を行う。つまり、差分画像は前置直交変換部１２００および第２の直交変換部１２０２ｂによって２段階で直交変換される。第２の直交変換部１２０２ｂは、このような２段階の直交変換によって生成された係数ブロックを出力する。

　ここで、第１の直交変換および第２の直交変換は例えばＫＬＴである。また、第１の直交変換の対象となる周波数領域と、第２の直交変換の対象となる周波数領域とは異なっている。第２の直交変換の対象となる周波数領域はＤＣ成分を含み、第１の直交変換の対象となる周波数領域はＤＣ成分を含まない。つまり、第１の直交変換は、１段目の直交変換によって生成されたＤＣ成分の周波数係数の変化を抑えるため、第２の直交変換と比べて主観画質に対して悪影響を与えることが少ない。

　第１の切替スイッチ１２０４は、前置直交変換部１２００によって生成された係数ブロックを取得し、切替制御部１２０３ａからの指示に応じて、その係数ブロックの出力先を第１の直交変換部１２０１ｂと第２の直交変換部１２０２ｂとで切り替える。

　第２の切替スイッチ１２０５は、係数ブロックの取得先を第１の直交変換部１２０１ｂと第２の直交変換部１２０２ｂとで切り替え、その取得先から係数ブロックを取得して量子化部１２１３に出力する。

　量子化部１２１３は、２段階の直交変換によって生成された係数ブロックを量子化する。

　切替制御部１２０３ａは、上述と同様、面内予測部１１１０または動き補償部１１１１からスイッチ１１１３を介して出力された予測画像、または予測モード情報を取得し、その予測画像または予測モード情報に基づいて、予測画像が複雑か否かを判別する。そして、切替制御部１２０３ａは、その判別結果に基づいて第１および第２の切替スイッチ１２０４，１２０５を制御する。

　切替制御部１２０３ａは、予測画像が複雑でないと判別したときには、第１の切替スイッチ１２０４からの係数ブロックの出力先が第１の直交変換部１２０１ｂになるように第１の切替スイッチ１２０４を制御する。さらに、切替制御部１２０３ａは、係数ブロックの取得先が第１の直交変換部１２０１ｂになるように第２の切替スイッチ１２０５を制御する。その結果、第１の切替スイッチ１２０４は、前置直交変換部１２００から取得された係数ブロックを第１の直交変換部１２０１ｂに出力する。さらに、第２の切替スイッチ１２０５は、第１の直交変換部１２０１ｂから係数ブロックを取得して量子化部１２１３に出力する。つまり、予測画像が複雑でない場合には、差分画像に対してＤＣＴおよび第１の直交変換が行われる。

　一方、切替制御部１２０３ａは、予測画像が複雑であると判別したときには、第１の切替スイッチ１２０４からの係数ブロックの出力先が第２の直交変換部１２０２ｂになるように第１の切替スイッチ１２０４を制御する。さらに、切替制御部１２０３ａは、係数ブロックの取得先が第２の直交変換部１２０２ｂになるように第２の切替スイッチ１２０５を制御する。その結果、第１の切替スイッチ１２０４は、前置直交変換部１２００から取得された係数ブロックを第２の直交変換部１２０２ｂに出力する。さらに、第２の切替スイッチ１２０５は、第２の直交変換部１２０２ｂから係数ブロックを取得して量子化部１２１３に出力する。つまり、予測画像が複雑な場合には、差分画像に対してＤＣＴおよび第２の直交変換が行われる。

　図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１８Ｃは、２段目の直交変換（第１および第２の直交変換）が行われる周波数領域を示す図である。

　図１８Ａに示すように、前置直交変換部１２００は、空間領域として現される差分画像Ｂ１（ｉ×ｊ画素）に対してＤＣＴ（１段目の直交変換）を行うことによって、ｉ×ｊ要素（成分）からなる係数ブロックＢ２を生成する。ただし、ｉおよびｊは０以上（Ｎ－１）以下の整数である。次に、第２の直交変換部１２０２ｂは、係数ブロックＢ２のうちの低域の周波数成分のみからなる部分係数ブロックＢ２ａに対して第２の直交変換（２段目の直交変換）を行う。その結果、係数ブロックＢ２のうちの部分係数ブロックＢ２ａを除く他の部分と、第２の直交変換が行われた部分係数ブロックＢ２ａ（部分係数ブロックB３ａ）とからなる係数ブロックＢ３が生成される。

　ここで、第２の直交変換部１２０２ｂは、ＤＣＴによって生成された係数ブロックＢ２のうち、最低域の周波数成分（ＤＣ成分）の量子化値を含む部分係数ブロックＢ２ｂに対して第２の直交変換を行う。例えば、ＤＣＴが８点入力８点出力の変換であり、第２の直交変換が４点入力４点出力の変換であるとき、係数ブロックＢ２のうちの最低域の１点目から４点目までの周波数成分を含む部分係数ブロックＢ２ａに対して第２の直交変換が行われる。なお、係数ブロックに含まれる各周波数成分は、低域側から順に、１点目の周波数成分、２点目の周波数成分、３点目の周波数成分、・・・と称される。

　第１の直交変換部１２０１ｂは、第２の直交変換部１２０２ｂと同様に、図１８Ｂに示すように、係数ブロックＢ２のうちの低域の周波数成分のみからなる部分係数ブロックＢ２ｂに対して第１の直交変換（２段目の直交変換）を行う。その結果、係数ブロックＢ２のうちの部分係数ブロックＢ２ｂを除く他の部分と、第１の直交変換が行われた部分係数ブロックＢ２ｂ（部分係数ブロックB４ａ）とからなる係数ブロックＢ４が生成される。

　ここで、第１の直交変換部１２０１ｂは、ＤＣＴによって生成された係数ブロックＢ２のうち、最低域の周波数成分（ＤＣ成分）の量子化値を除く部分係数ブロックＢ２ｂに対して第１の直交変換を行う。例えば、ＤＣＴが８点入力８点出力の変換であり、第１の直交変換が４点入力４点出力の変換であるとき、係数ブロックＢ２のうちの２点目から４点目までの３点の周波数成分を含む部分係数ブロックＢ２ｂに対して第１の直交変換が行われる。

　なお、第１の直交変換部１２０１ｂは、上述のように３点の周波数成分を含む部分係数ブロックＢ２ｂに対して第１の直交変換を行うが、４点の周波数成分を含む部分係数ブロックに対して第１の直交変換を行ってもよい。

　具体的には、図１８Ｃに示すように、第１の直交変換部１２０１ｂは、係数ブロックＢ２のうちの２点目から５点目までの４点の周波数成分を含む部分係数ブロックＢ２ｃに対して第１の直交変換（２段目の直交変換）を行う。その結果、係数ブロックＢ２のうちの部分係数ブロックＢ２ｃを除く他の部分と、第１の直交変換が行われた部分係数ブロックＢ２ｃ（部分係数ブロックB５ａ）とからなる係数ブロックＢ５が生成される。

　このように、本変形例では、１段目の直交変換（ＤＣＴ）によって生成された係数ブロックのうちの低域の周波数領域（部分領域）のみに対してさらに２段目の直交変換（ＫＬＴ）が行われるため、圧縮性能を高めることができる。また、２段目の直交変換では、第１の直交変換と第２の直交変換とが切り替えられるため、主観画質と圧縮性能（変換効率）とのバランスを適切に保つことができる。つまり、予測画像が複雑である場合には、第２の直交変換を用いることによって圧縮性能を高めることができ、予測画像が複雑でない場合には、第１の直交変換を用いることによって主観画質の低下を抑えることができる。その結果、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができる。

　図１９は、本変形例に係る逆量子化逆変換部の構成を示すブロック図である。

　本変形例に係る逆量子化逆変換部１１０５ｂは、逆量子化部１３００と、第１の逆直交変換部１３１１ｂと、第２の逆直交変換部１３１２ｂと、後置逆直交変換部１３１０と、切替制御部１３０３ａと、第３および第４の切替スイッチ１３０４，１３０５とを備える。この逆量子化逆変換部１１０５ｂは、逆量子化逆変換部１１０５の代わりに、画像符号化装置１０００に備えられ、逆量子化逆変換部２１０２の代わりに、画像復号装置２０００に備えられる。

　以下、逆量子化逆変換部１１０５ｂが画像符号化装置１０００に備えられていることを前提に、その逆量子化逆変換部１１０５ｂの処理動作を詳細に説明する。なお、画像復号装置２０００に備えられる逆量子化逆変換部１１０５ｂの処理動作については、画像符号化装置１０００に備えられる逆量子化逆変換部１１０５ｂの処理動作と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

　逆量子化部１３００は、上述の変換量子化部１１０２ｂによる２段階の直交変換と量子化によって生成された量子化係数ブロックに対して逆量子化を行う。

　第１の逆直交変換部１３１１ｂは、逆量子化部１３００による逆量子化によって生成された係数ブロックＢ４またはＢ５に含まれる周波数係数のうち、部分係数ブロックＢ４ａまたはＢ５ａ（部分領域）に含まれる低域の周波数係数のみに対して第１の逆直交変換を行う。これにより、第１の逆直交変換部１３１１ｂは、部分係数ブロックＢ４ａまたはＢ５ａを部分係数ブロックＢ２ｂまたはＢ２ｃに変換する。そして、第１の逆直交変換部１３１１ｂは、その部分係数ブロックＢ２ｂまたはＢ２ｃと、係数ブロックＢ４またはＢ５の部分係数ブロックＢ４ａまたはＢ５ａ以外の部分とからなる係数ブロックＢ２を生成して出力する。

　第２の逆直交変換部１３１２ｂは、逆量子化部１３００による逆量子化によって生成された係数ブロックＢ３に含まれる周波数係数のうち、部分係数ブロックＢ３ａ（部分領域）に含まれる低域の周波数係数のみに対して第２の逆直交変換を行う。これにより、第２の逆直交変換部１３１２ｂは、部分係数ブロックＢ３ａを部分係数ブロックＢ２ａに変換する。そして、第２の逆直交変換部１３１２ｂは、その部分係数ブロックＢ２ａと、係数ブロックＢ３の部分係数ブロックＢ３ａ以外の部分とからなる係数ブロックＢ２を生成して出力する。

　後置逆直交変換部１３１０は、第１または第２の逆直交変換部１３１１ｂまたは１３１２ｂから出力される係数ブロックＢ２を取得し、その係数ブロックＢ２に対して逆ＤＣＴ（２段目の逆直交変換）を行うことによって、復号差分画像を生成する。

　第３の切替スイッチ１３０４は、逆量子化部１３００によって生成された係数ブロックＢ４またはＢ５を取得し、切替制御部１３０３ａからの指示に応じて、その係数ブロックＢ４またはＢ５の出力先を第１の逆直交変換部１３１１ｂと第２の逆直交変換部１３１２ｂとで切り替える。

　第４の切替スイッチ１３０５は、係数ブロックＢ２の取得先を第１の逆直交変換部１３１１ｂと第２の逆直交変換部１３１２ｂとで切り替え、その取得先から係数ブロックＢ２を取得して後置逆直交変換部１３１０に出力する。

　切替制御部１３０３ａは、切替制御部１２０３ａと同様、面内予測部１１１０または動き補償部１１１１からスイッチ１１１３を介して出力された予測画像、または予測モード情報を取得し、その予測画像または予測モード情報に基づいて、予測画像が複雑であるか否かを判別する。そして、切替制御部１３０３ａは、その判別結果に基づいて第３および第４の切替スイッチ１３０４，１３０５を制御する。

　図２０は、本変形例に係る変換量子化部１１０２ｂの処理動作を示すフローチャートである。

　まず、前置直交変換部１２００は、減算器１１０１から差分画像を取得し、その差分画像に対して前置直交変換（１段目の直交変換）を行う（ステップＳ２２０）。次に、切替制御部１２０３ａは、予測画像を取得し、その予測画像が複雑であるか否かを判別する（ステップＳ２２２）。なお、切替制御部１２０３ａは、予測画像の代わりに予測モード情報を取得してもよい。この場合、切替制御部１２０３ａは、その予測モード情報が予め定められたモードを示す場合には、予測画像が複雑でないと判別し、その予測モード情報が予め定められたモードを示さない場合には、予測画像が複雑であると判別する。

　ここで、切替制御部１２０３ａによって、予測画像が複雑であると判別されると（ステップＳ２２２のＹｅｓ）、第２の直交変換部１２０２ｂは、前置直交変換部１２００から第１の切替スイッチ１２０４を介して、前置直交変換によって生成された係数ブロックを取得し、その係数ブロックに対して第２の直交変換（２段目の直交変換）を行う（ステップＳ２２４）。一方、切替制御部１２０３ａによって、予測画像が複雑でないと判別されると（ステップＳ２２２のＮｏ）、第１の直交変換部１２０１ｂは、前置直交変換部１２００から第１の切替スイッチ１２０４を介して、前置直交変換によって生成された係数ブロックを取得し、その係数ブロックに対して第１の直交変換（２段目の直交変換）を行う（ステップＳ２２６）。

　次に、量子化部１２１３は、第１の直交変換部１２０１ｂまたは第２の直交変換部１２０２ｂから、第２の切替スイッチ１２０５を介して係数ブロックを取得して量子化する（ステップＳ２２８）。具体的には、第１の直交変換部１２０１ｂによって第１の直交変換が行われた際には、量子化部１２１３は、第１の直交変換部１２０１ｂから第２の切替スイッチ１２０５を介して、第１の直交変換が行われた係数ブロックを取得して量子化する。また、第２の直交変換部１２０２ｂによって第２の直交変換が行われた際には、量子化部１２１３は、第２の直交変換部１２０２ｂから第２の切替スイッチ１２０５を介して、第２の直交変換が行われた係数ブロックを取得して量子化する。これにより、その量子化によって生成された量子化係数ブロックが量子化部１２１３から出力される。

　図２１は、本変形例に係る逆量子化逆変換部１１０５ｂの処理動作を示すフローチャートである。

　まず、逆量子化部１３００は、変換量子化部１１０２ｂから量子化係数ブロックを取得して逆量子化する（ステップＳ２４０）。次に、切替制御部１３０３ａは、予測画像を取得し、その予測画像が複雑であるか否かを判別する（ステップＳ２４２）。なお、切替制御部１３０３ａは、予測画像の代わりに予測モード情報を取得してもよい。この場合、切替制御部１３０３ａは、その予測モード情報が予め定められたモードを示す場合には、予測画像が複雑でないと判別し、その予測モード情報が予め定められたモードを示さない場合には、予測画像が複雑であると判別する。

　ここで、切替制御部１３０３ａによって、予測画像が複雑であると判別されると（ステップＳ２４２のＹｅｓ）、第２の逆直交変換部１３１２ｂは、逆量子化部１３００から第３の切替スイッチ１３０４を介して、逆量子化によって生成された係数ブロックを取得し、その係数ブロックに対して第２の逆直交変換（１段目の直交変換）を行う（ステップＳ２４４）。一方、切替制御部１３０３ａによって、予測画像が複雑でないと判別されると（ステップＳ２４２のＮｏ）、第１の逆直交変換部１３１１ｂは、逆量子化部１３００から第３の切替スイッチ１３０４を介して、逆量子化によって生成された係数ブロックを取得し、その係数ブロックに対して第１の逆直交変換（１段目の直交変換）を行う（ステップＳ２４６）。

　次に、後置逆直交変換部１３１０は、第１の逆直交変換部１３１１ｂまたは第２の逆直交変換部１３１２ｂから第４の切替スイッチ１３０５を介して、第１の逆直交変換または第２の逆直交変換が行われた係数ブロックを取得し、その係数ブロックに対して後置逆直交変換（２段目の逆直交変換）を行う（ステップＳ２４８）。具体的には、第１の逆直交変換部１３１１ｂによって第１の逆直交変換が行われた際には、後置逆直交変換部１３１０は、第１の逆直交変換部１３１１ｂから第４の切替スイッチ１３０５を介して、第１の逆直交変換が行われた係数ブロックを取得する。そして、後置逆直交変換部１３１０は、その係数ブロックに対して後置逆直交変換を行う。また、第２の逆直交変換部１３１２ｂによって第２の逆直交変換が行われた際には、後置逆直交変換部１３１０は、第２の逆直交変換部１３１２ｂから第２の切替スイッチ１２０５を介して、第２の逆直交変換が行われた係数ブロックを取得する。そして、後置逆直交変換部１３１０は、その係数ブロックに対して後置逆直交変換を行う。これにより、その後置逆直交変換によって生成された復号差分画像が後置逆直交変換部１３１０から出力される。

　このように、本変形例に係る画像復号方法では、１段目の逆直交変換が行われた符号化画像に対して２段目の逆直交変換が行われる。その１段目の逆直交変換が行われる際には、逆量子化された符号化画像の一部である部分領域のみに対して１段目の逆直交変換が行われる。２段目の逆直交変換が行われる際には、１段目の逆直交変換が行われた部分領域と、逆量子化された前記符号化画像に含まれるその部分領域以外の領域とを含む画像に対して、２段目の逆直交変換が行われる。

　また、逆直交変換の種類の切り替えによって、第１の逆直交変換が１段目の逆直交変換として選択された場合、その１段目の逆直交変換が行われる際には、逆量子化された符号化画像のうち、最も低い周波数成分を含まない領域が部分領域として選択され、その部分領域に対して第１の逆直交変換が行われる。また、逆直交変換の種類の切り替えによって、第２の逆直交変換が１段目の逆直交変換として選択された場合、その１段目の逆直交変換が行われる際には、逆量子化された符号化画像のうち、最も低い周波数成分を含む領域が部分領域として選択され、その部分領域に対して第２の逆直交変換が行われる。

　なお、本変形例では、第１の直交変換と第２の直交変換とで、変換対象の周波数領域を異ならせたが、その周波数領域を同一にしてもよい。この場合、第１の直交変換に用いられる変換行列の各対角要素は、第２の直交変換に用いられる変換行列の各対角要素よりも１（１００％）に近い値に設定される。また、第１および第２の逆直交変換の変換行列は、第１および第２の直交変換の変換行列の転置行列であるため、第１の逆直交変換に用いられる変換行列の各対角要素も、前記第２の逆直交変換に用いられる変換行列の各対角要素よりも１に近い値に設定される。

　図２２Ａは、変換行列の対角要素を示す図である。

　上述の（式２１）は、ｎ＝４の場合、図２２Ａに示すように、４×４個の要素を有する変換行列Ａを用いた行列演算として表される。ここで、変換行列Ａに含まれる、ｉ行＝ｊ列を満たす要素（ａ_１１、ａ_２２、ａ_３３およびａ_４４）が対角要素である。

　図２２Ｂは、変換の効果がない変換行列の例を示す図である。

　例えば、１（１００％）が１２８（７ビット）で表記される場合、図２２Ｂに示すように、全ての対角要素のそれぞれが１２８で、その他の要素が０である変換行列Ａ１による変換では、（ｙ１，・・・，ｙ４）が（ｘ１，・・・，ｙ４）と等しくなる。したがって、この変換行列Ａを用いた行列演算、つまり変換には効果がない。したがって、第１の直交変換（第１の逆直交変換）の変換行列における各対角要素を、第２の直交変換（第２の逆直交変換）の変換行列における各対角要素よりも１（１００％）に近い値に設定することによって、第１の直交変換（第１の逆直交変換）の効果を、第２の直交変換（第２の逆直交変換）の効果よりも小さくすることができる。その結果、第１の直交変換（第１の逆直交変換）では主観画質の低下を適切に抑えることができる。

　図２３Ａは、第２の直交変換に用いられる変換行列の一例を示す図である。

　変換行列Ａ２では、図２３Ａに示すように、対角要素は、１１８、１０９、１０９および１１７である。これらの対角要素は、１２８（１００％）に近いものではない。第２の直交変換（第２の逆直交変換）は、このような変換行列Ａ２を用いた行列演算である。

　図２３Ｂは、第１の直交変換に用いられる変換行列の一例を示す図である。

　変換行列Ａ３では、図２３Ｂに示すように、対角要素は、１２２、１１９、１２２および１２５である。これらの対角要素は、変換行列Ａ２の各対角要素よりも１２８（１００％）に近い。第１の直交変換（第１の逆直交変換）は、このような変換行列Ａ３を用いた行列演算である。

　図２３Ｃは、第１の直交変換に用いられる変換行列の他の例を示す図である。

　変換行列Ａ４では、図２３Ｃに示すように、対角要素は、１２５、１２４、１２６および１２７である。これらの対角要素は、変換行列Ａ２の各対角要素よりも１２８（１００％）に近い。したがって、第１の直交変換（第１の逆直交変換）は、上述の変換行列Ａ３の代わりに、このような変換行列Ａ４を用いた行列演算であってもよい。また、変換行列Ａ４の各対角要素は、変換行列Ａ３の各対角要素よりも１２８（１００％）に近い。これにより、第１の直交変換（第１の逆直交変換）を、変換行列Ａ４を用いた行列演算とする場合には、変換行列Ａ３を用いた行列演算とする場合よりも、主観画質の低下を効果的に抑えることができる。

　なお、本発明について実施の形態１およびその変形例を用いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

　例えば、実施の形態１およびその変形例では、画像符号化装置の変換量子化部は、第１の直交変換および第１の量子化を行った後に、第２の直交変換および第２の量子化を行ったが、その第２の直交変換および第２の量子化を、第１の直交変換および第１の量子化と並列に行ってもよい。この場合には、量子化値の総和と閾値との比較（図５のステップＳ１０４）の後に、第２の直交変換および第２の量子化を行う必要がなく、符号化処理にかかる時間を短くすることができる。または、画像符号化装置の変換量子化部は、第２の直交変換および第２の量子化を行った後に、第１の直交変換および第１の量子化を行ってもよい。この場合には、第２の直交変換および第２の量子化によって生成された量子化係数ブロック内の量子化値の総和と閾値とが比較され、その比較結果に応じて、第１の直交変換および第１の量子化が行われる。

　また、実施の形態１およびその変形例では、量子化値の総和が閾値よりも大きい場合には、第２の直交変換または第２の逆直交変換を行ったが、その総和が閾値以上の場合に、第２の直交変換または第２の逆直交変換を行い、その総和が閾値未満の場合に、第２の直交変換または第２の逆直交変換を行わないようにしてもよい。

　また、実施の形態１およびその変形例では、量子化値の総和と比較される閾値は予め定められていたが、その閾値を適応的に変更してもよい。例えば、符号化画像に対応する予測画像が、Ｈ．２６４規格の面内予測におけるＤＣモードまたはプレーンモードなどの予測モードで生成される場合には、それ以外の予測モードで生成される場合と比べて、その閾値を小さな値にしてもよい。また、画像符号化装置と画像復号装置とでその閾値を異ならせてもよい。

　また、実施の形態１およびその変形例では、画像符号化装置による直交変換の種類の切り替えと、画像復号装置による逆直交変換の種類の切り替えとは独立して行われたが、画像符号化装置による切り替えによって選択された直交変換の種類を、画像復号装置に伝えてもよい。例えば、画像符号化装置は、選択された直交変換の種類を示すフラグを画像復号装置に送信する。この場合には、画像復号装置は、そのフラグを受信し、そのフラグの示す種類に応じた逆直交変換を選択して符号化画像に適用する。その結果、画像復号装置では、符号化画像または予測画像などを解析する必要がなく、逆直交変換の種類の切り替えを簡単且つ迅速に行うことができる。

　また、実施の形態１の変形例３では、予測画像または予測モード情報に応じて直交変換および逆直交変換のそれぞれの種類を切り替えたが、それら以外の情報に基づいて切り替えてもよい。

　（実施の形態２）
　上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または動画像復号化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や動画像復号化方法の応用例とそれを用いたシステムを説明する。

　図２４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２４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（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、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。

　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２５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または動画像復号化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。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。

　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２６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２７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２８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２６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２９Ａ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２９Ｂ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ex３５６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、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で撮像中に音声信号入力部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、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３）
　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３０は、多重化データの構成を示す図である。図３０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ァイ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３１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３２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３２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３２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３３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３３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３４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３５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３５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３６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３７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４）
　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３８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ex５１０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ex５１０の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex５０７がさらにＣＰＵを備える構成であってもよい。信号処理部ex５０７の内部にもＣＰＵを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、ＣＰＵex５０２が信号処理部ex５０７、または信号処理部ex５０７の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex５０１は、信号処理部ex５０７、またはその一部を有するＣＰＵex５０２を備える構成となる。

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

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

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

　（実施の形態５）
　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３９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３８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３８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３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３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４１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４０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６）
　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４２Ａ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、本発明特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。特に、本発明は、逆量子化に特徴を有していることから、例えば、逆量子化については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外のエントロピー符号化、デブロッキング・フィルタ、動き補償のいずれか、または、全ての処理については、復号処理部を共有することが考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。

　また、処理を一部共有化する他の例を図４２Ｂのex１０００に示す。この例では、本発明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、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、本発明の動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、ＬＳＩの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。

　本発明にかかる画像符号化方法および画像復号方法は、符号化効率および主観画質の低下を抑えることができるという効果を奏し、例えば、動画像撮影および記録機能を有する携帯電話や、録画再生装置、またはパーソナルコンピュータなどに適用することができる。

　１００　　画像符号化装置
　１０１　　減算部
　１０２　　直交変換切替部
　１０３　　直交変換部
　１０４　　量子化部
　２００　　画像復号装置
　２０１　　逆直交変換切替部
　２０２　　逆量子化部
　２０３　　逆直交変換部
　２０４　　加算部
　１０００　　画像符号化装置
　１１０１　　減算器
　１１０２　　変換量子化部
　１１０４　　エントロピー符号化部
　１１０５　　逆量子化逆変換部
　１１０７　　加算器
　１１０８　　デブロッキングフィルタ
　１１０９　　メモリ
　１１１０　　面内予測部
　１１１１　　動き補償部
　１１１２　　動き検出部
　１２０１　　第１の直交変換部
　１２０２　　第２の直交変換部
　１２０３　　切替制御部
　１２０４　　第１の切替スイッチ
　１２０５　　第２の切替スイッチ
　１２１１　　第１の量子化部
　１２１２　　第２の量子化部
　１３０１　　第１の逆量子化部
　１３０２　　第２の逆量子化部
　１３０３　　切替制御部
　１３０４　　第３の切替スイッチ
　１３０５　　第４の切替スイッチ
　１３１１　　第１の逆直交変換部
　１３１２　　第２の逆直交変換部

Claims

　符号化画像を復号する画像復号方法であって、
　前記符号化画像に応じて逆直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の逆直交変換の中から、当該符号化画像に適用される逆直交変換を選択し、
　前記符号化画像を逆量子化し、
　逆量子化された前記符号化画像に対して、前記切り替えによって選択された逆直交変換を行い、
　前記逆直交変換によって生成された差分画像と、前記符号化画像に対応する予測画像とを加算することによって復号画像を生成し、
　前記第１の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質は、前記第２の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の逆直交変換は前記第１の逆直交変換よりも変換効率が高い
　画像復号方法。
　前記第１の逆直交変換に用いられる変換行列のうちの、最も低い周波数成分の変換に用いられる基底の複数の要素の値は、前記第２の逆直交変換に用いられる変換行列のうちの、最も低い周波数成分の変換に用いられる基底の複数の要素の値よりも、均一に揃えられている
　請求項１に記載の画像復号方法。
　前記切り替えでは、
　前記予測画像が複雑であるか否かを判別し、
　複雑であると判別された場合には、前記第２の逆直交変換を選択し、
　複雑でないと判別された場合には、前記第１の逆直交変換を選択する
　請求項２に記載の画像復号方法。
　前記予測画像が複雑か否かの判別では、
　前記予測画像の生成に利用された予測モードを取得し、
　前記予測モードが予め定められたモードである場合には、前記予測画像が複雑でないと判別し、
　前記予測モードが予め定められたモードでない場合には、前記予測画像が複雑であると判別する
　請求項３に記載の画像復号方法。
　前記切り替えでは、
　前記符号化画像が複雑であるか否かを判別し、
　複雑であると判別された場合には、前記第２の逆直交変換を選択し、
　複雑でないと判別された場合には、前記第１の逆直交変換を選択する
　請求項２に記載の画像復号方法。
　前記符号化画像が複雑か否かの判別では、
　前記符号化画像に含まれる量子化値の総和を算出し、
　前記総和が予め定められた閾値よりも大きいか否かを判定し、
　前記総和が大きいと判定された場合には、前記符号化画像が複雑であると判別し、
　前記総和が大きくないと判定された場合には、前記符号化画像が複雑でないと判別する
　請求項５に記載の画像復号方法。
　前記符号化画像が複雑か否かの判別では、
　前記符号化画像に含まれる量子化値のうちの、最も低い周波数成分を除く残りの複数の周波数成分の量子化値が全て０であるか否かを判定し、
　前記複数の周波数成分の量子化値のうちの何れかの量子化値が０でないと判定された場合には、前記符号化画像が複雑であると判別し、
　前記複数の周波数成分の量子化値が全て０であると判定された場合には、前記符号化画像が複雑でないと判別する
　請求項５に記載の画像復号方法。
　前記第１の逆直交変換は、逆離散コサイン変換であり、前記第２の逆直交変換は、逆カルーネンレーベ変換である
　請求項２に記載の画像復号方法。
　前記第１および第２の逆直交変換は、逆カルーネンレーベ変換であって、
　前記第１の逆直交変換に用いられる変換行列のうちの、最も低い周波数成分の変換に用いられる基底の各要素は、同一の値に揃えられている
　請求項２に記載の画像復号方法。
　前記画像復号方法は、さらに、
　前記切り替えによって選択された逆直交変換が１段目の逆直交変換として行われた前記符号化画像に対して、２段目の逆直交変換を行い、
　前記１段目の逆直交変換を行う際には、
　前記逆量子化された前記符号化画像の一部である部分領域のみに対して、前記切り替えによって選択された逆直交変換を前記１段目の逆直交変換として行い、
　前記２段目の逆直交変換を行う際には、
　前記１段目の逆直交変換が行われた前記部分領域と、前記逆量子化された前記符号化画像に含まれる前記部分領域以外の領域とを含む画像に対して、前記２段目の逆直交変換を行い、
　前記復号画像を生成する際には、
　前記１段目の逆直交変換および２段目の逆直交変換によって生成される前記差分画像に前記予測画像を加算することによって前記復号画像を生成する
　請求項１に記載の画像復号方法。
　前記切り替えによって、前記第１の逆直交変換が前記１段目の逆直交変換として選択された場合、
　前記１段目の逆直交変換を行う際には、
　前記逆量子化された前記符号化画像のうち、最も低い周波数成分を含まない領域を前記部分領域として選択し、前記部分領域に対して前記第１の逆直交変換を行い、
　前記切り替えによって、前記第２の逆直交変換が前記１段目の逆直交変換として選択された場合、
　前記１段目の逆直交変換を行う際には、
　前記逆量子化された前記符号化画像のうち、最も低い周波数成分を含む領域を前記部分領域として選択し、前記部分領域に対して前記第２の逆直交変換を行う
　請求項１０に記載の画像復号方法。
　前記第１の逆直交変換に用いられる変換行列の各対角要素の値は、前記第２の逆直交変換に用いられる変換行列の各対角要素の値よりも１に近い
　請求項１０に記載の画像復号方法。
　画像を符号化する画像符号化方法であって、
　前記画像から、当該画像に対応する予測画像を減算することによって差分画像を生成し、
　前記画像に応じて直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の直交変換の中から、当該差分画像に適用される直交変換を選択し、
　前記差分画像に対して、前記切り替えによって選択された直交変換を行い、
　前記直交変換によって生成された少なくとも１つの周波数係数からなる係数ブロックを量子化し、
　前記第１の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質は、前記第２の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の直交変換は前記第１の直交変換よりも変換効率が高い
　画像符号化方法。
　符号化画像を復号する画像復号装置であって、
　前記符号化画像に応じて逆直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の逆直交変換の中から、当該符号化画像に適用される逆直交変換を選択する逆直交変換切替部と、
　前記符号化画像を逆量子化する逆量子化部と、
　逆量子化された前記符号化画像に対して、前記逆直交変換切替部によって選択された逆直交変換を行う逆直交変換部と、
　前記逆直交変換によって生成された差分画像と、前記符号化画像に対応する予測画像とを加算することによって復号画像を生成する加算部とを備え、
　前記第１の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質は、前記第２の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の逆直交変換は前記第１の逆直交変換よりも変換効率が高い
　画像復号装置。
　画像を符号化する画像符号化装置であって、
　前記画像から、当該画像に対応する予測画像を減算することによって差分画像を生成する減算部と、
　前記画像に応じて直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の直交変換の中から、当該差分画像に適用される直交変換を選択する直交変換切替部と、
　前記差分画像に対して、前記直交変換切替部によって選択された直交変換を行う直交変換部と、
　前記直交変換によって生成された少なくとも１つの周波数係数からなる係数ブロックを量子化する量子化部とを備え、
　前記第１の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質は、前記第２の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の直交変換は前記第１の直交変換よりも変換効率が高い
　画像符号化装置。
　符号化画像を復号するためのプログラムであって、
　前記符号化画像に応じて逆直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の逆直交変換の中から、当該符号化画像に適用される逆直交変換を選択し、
　前記符号化画像を逆量子化し、
　逆量子化された前記符号化画像に対して、前記切り替えによって選択された逆直交変換を行い、
　前記逆直交変換によって生成された差分画像と、前記符号化画像に対応する予測画像とを加算することによって復号画像を生成することを、コンピュータに実行させ、
　前記第１の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質は、前記第２の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の逆直交変換は前記第１の逆直交変換よりも変換効率が高い
　プログラム。
　画像を符号化するためのプログラムであって、
　前記画像から、当該画像に対応する予測画像を減算することによって差分画像を生成し、
　前記画像に応じて直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の直交変換の中から、当該差分画像に適用される直交変換を選択し、
　前記差分画像に対して、前記切り替えによって選択された直交変換を行い、
　前記直交変換によって生成された少なくとも１つの周波数係数からなる係数ブロックを量子化することを、コンピュータに実行させ、
　前記第１の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質は、前記第２の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の直交変換は前記第１の直交変換よりも変換効率が高い
　プログラム。
　符号化画像を復号する集積回路であって、
　前記符号化画像に応じて逆直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の逆直交変換の中から、当該符号化画像に適用される逆直交変換を選択する逆直交変換切替部と、
　前記符号化画像を逆量子化する逆量子化部と、
　逆量子化された前記符号化画像に対して、前記逆直交変換切替部によって選択された逆直交変換を行う逆直交変換部と、
　前記逆直交変換によって生成された差分画像と、前記符号化画像に対応する予測画像とを加算することによって復号画像を生成する加算部とを備え、
　前記第１の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質は、前記第２の逆直交変換を用いて生成される復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の逆直交変換は前記第１の逆直交変換よりも変換効率が高い
　集積回路。
　画像を符号化する集積回路であって、
　前記画像から、当該画像に対応する予測画像を減算することによって差分画像を生成する減算部と、
　前記画像に応じて直交変換の種類を切り替えることによって、第１および第２の直交変換の中から、当該差分画像に適用される直交変換を選択する直交変換切替部と、
　前記差分画像に対して、前記直交変換切替部によって選択された直交変換を行う直交変換部と、
　前記直交変換によって生成された少なくとも１つの周波数係数からなる係数ブロックを量子化する量子化部とを備え、
　前記第１の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質は、前記第２の直交変換および前記量子化によって生成される符号化画像に対応する復号画像の主観画質よりも高く、前記第２の直交変換は前記第１の直交変換よりも変換効率が高い
　集積回路。