WO2011132400A1 - 画像符号化方法及び画像復号化方法 - Google Patents

画像符号化方法及び画像復号化方法 Download PDF

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WO2011132400A1
WO2011132400A1 PCT/JP2011/002269 JP2011002269W WO2011132400A1 WO 2011132400 A1 WO2011132400 A1 WO 2011132400A1 JP 2011002269 W JP2011002269 W JP 2011002269W WO 2011132400 A1 WO2011132400 A1 WO 2011132400A1
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unit
quantization
data
signal
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寿郎 笹井
陽司 柴原
西　孝啓
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image encoding method, an image decoding method, an image encoding device, an image decoding device, and a program that causes a computer to execute these methods.
  • the present invention relates to an image encoding method and an image decoding method for predicting a moving image signal and compressing and encoding a differential signal obtained by the prediction using frequency conversion and quantization.
  • Hybrid video coding is not limited to ISO / IEC standards (MPEG-X standards such as MPEG-1, MPEG-2, and MPEG-4) but also ITU-T standards (H.261, H.263, etc.). .26x standard).
  • the latest video coding standard is H.264. H.264 / MPEG-4 Advanced Video Coding (AVC), which is the result of standardization activities by the Joint Video Team (JVT), which is a joint team of the ITU-T and ISO / IEC MPEG groups ( Non-patent document 1).
  • the moving image signal input to the encoder is an image sequence called a frame, and each frame is composed of pixels arranged in a two-dimensional matrix.
  • individual video frames are subdivided into small blocks consisting of a plurality of pixels.
  • a macroblock (usually meaning a 16 ⁇ 16 pixel block) is a basic image element to which encoding is performed.
  • various specific encoding steps may be performed on smaller image elements, such as sub-macroblocks of a size such as 8 ⁇ 8, 4 ⁇ 4, or 16 ⁇ 8 pixels, or simply blocks. It is done.
  • the encoding step in hybrid video encoding includes spatial and / or temporal prediction. Accordingly, each encoding target block is first predicted from a previously encoded moving image frame using a spatially neighboring block or a temporally neighboring block. Next, a difference block between the encoding target block and a prediction result called a prediction block is obtained as a residual block. In the next encoding step, the residual block is transformed from the spatial (pixel) domain to the frequency domain. The purpose of this conversion is to reduce the redundancy of the input block. In the next encoding step, the transform coefficients are quantized. In this step, actual lossy (irreversible) compression is performed.
  • the compression transform coefficients are further compressed (without loss) by entropy coding.
  • auxiliary information necessary for reconstructing the encoded video signal is encoded and output together with the encoded video signal. This information relates to, for example, spatial and / or temporal prediction and the amount of quantization.
  • a predetermined method such as intra-frame prediction coding (coding with spatial prediction) (for example, adjacent pixels are stretched horizontally or vertically).
  • intra-frame prediction coding coding with spatial prediction
  • adjacent pixels are stretched horizontally or vertically.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide an image encoding method and an image decoding method that improve the subjective image quality.
  • an image encoding method for generating an image encoded signal by encoding an input image, and for each block to be processed included in the input image.
  • a predicted image generation step for generating a predicted image of the block, a predicted image filter step for performing filter processing on the generated predicted image, a predicted image subjected to the filter processing, and the input image corresponding to the predicted image
  • a difference step that generates a difference image that is a difference from a block within the block, a conversion step that converts the difference image, and a quantization step that quantizes a signal generated by the conversion process, the prediction
  • the prediction image is filtered based on the quantization parameter used in the quantization of the quantization processing step. Do.
  • the predictive image filter step pixel values before and after the filtering process are limited by a value within a quantization width range obtained by the quantization parameter.
  • the filtering process is performed on the predicted image based on the quantization parameter, it is possible to suppress distortion (particularly, distortion at a small code amount) due to the pattern in the predicted image (predicted signal). Thereby, since the subjective image quality can be greatly improved, its practical value is high.
  • an image decoding method for decoding an image encoded signal obtained by encoding an image, wherein the image encoded signal has a variable length.
  • a variable length decoding step for decoding and outputting a quantization parameter and a quantized signal; an inverse quantization processing step for inversely quantizing the quantized signal; and an inverse transform process for the signal generated by the inverse quantization.
  • An inverse transform step for outputting a decoded residual signal, a predicted image generating step for generating a predicted image for the decoded residual signal for each decoded residual signal, and a predicted image filter for performing a filtering process on the generated predicted image And a step of adding the predicted image subjected to the filtering process and the decoded residual signal, wherein the variable length decoding is performed in the predicted image filtering step.
  • Based on the quantization parameter produced by the variable length decoding in step performs a filtering process on the predicted image. For example, in the predictive image filter step, pixel values before and after the filtering process are limited by a value within a quantization width range obtained by the quantization parameter.
  • the filtering process is performed on the predicted image based on the quantization parameter, the subjective image quality can be greatly improved.
  • the present invention can be realized not only as such an image encoding method and image decoding method, but also as an image encoding device that encodes an image according to the image encoding method, an integrated circuit thereof, and an image decoding thereof.
  • the present invention can also be realized as an image decoding apparatus that decodes an image according to a conversion method, an integrated circuit thereof, a program that causes a computer to execute processing according to these methods, and a recording medium that stores the program.
  • the image encoding method and image decoding method of the present invention can improve the subjective image quality.
  • FIG. 1 is a block diagram of an image coding apparatus using the image coding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is a flowchart showing a flow of operation of the filter processing unit in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2B is a flowchart showing another operation flow of the filter processing unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the fluctuation range in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of specific processing of the filter processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an image that is specifically filtered in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an image coding apparatus using the image coding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is a flowchart showing a flow of operation of the filter processing unit in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a modification of the image coding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of an image decoding apparatus using the image decoding method according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a code string of the image coding method according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 9 is an overall configuration diagram of a content supply system that implements a content distribution service.
  • FIG. 10 is an overall configuration diagram of a digital broadcasting system.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a television.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of an information reproducing / recording unit that reads and writes information from and on a recording medium that is an optical disk.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a structure example of a recording medium that is an optical disk.
  • FIG. 14A is a diagram illustrating an example of a mobile phone.
  • FIG. 14B is a block diagram illustrating a configuration example of a mobile phone.
  • FIG. 15 is a diagram showing a structure of multiplexed data.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing how each stream is multiplexed in the multiplexed data.
  • FIG. 17 is a diagram showing in more detail how the video stream is stored in the PES packet sequence.
  • FIG. 18 is a diagram showing the structure of TS packets and source packets in multiplexed data.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a data structure of the PMT.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an internal configuration of multiplexed data information.
  • FIG. 21 shows the internal structure of stream attribute information.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating steps for identifying video data.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration example of an integrated circuit that implements the moving picture coding method and the moving picture decoding method according to each embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration for switching the driving frequency.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating steps for identifying video data and switching between driving frequencies.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a look-up table in which video data standards are associated with drive frequencies.
  • FIG. 27A is a diagram illustrating an example of a configuration for sharing a module of a signal processing unit.
  • FIG. 27B is a diagram illustrating another example of a configuration for sharing a module of a signal processing unit.
  • FIG. 1 is a block diagram of an image coding apparatus using the image coding method according to the present embodiment.
  • the image encoding device 100 includes a reference picture memory 106, a difference unit 101, a transform / quantization unit 102, an inverse quantization / inverse transform unit 104, an addition unit 105, an in-plane prediction unit 107, A filter processing unit 108 and a variable length coding unit 103 are provided.
  • the reference picture memory 106 may be an external memory connected to the image encoding device 100.
  • the decoded picture Rec of the encoded picture has already been stored in the reference picture memory 106, and this is used as a reference picture when the input picture is encoded.
  • the input image is processed for each block as a processing unit (for example, a square area of 16 horizontal pixels and 16 vertical pixels called a macro block).
  • the difference unit 101 calculates a difference image Res by taking a difference between a filtered predicted image fPR generated by a method described later and an input image (a block in the input image corresponding to the filtered predicted image fPR), The difference image Res is output to the transform / quantization unit 102.
  • the transform / quantization unit 102 performs a transform process (frequency transform) and a quantization process based on the quantization parameter QP on the input difference image Res, and dequantizes / inverts the quantized signal Co. 104 and the variable length coding unit 103. Also, the transform / quantization unit 102 outputs the quantization parameter QP used for the quantization process to the filter processing unit 108 and the variable length coding unit 103.
  • the inverse quantization / inverse transform unit 104 performs inverse quantization and inverse transform processing (inverse frequency transform) on the quantized signal Co, and outputs a decoded residual signal iRe to the adder 105.
  • the adding unit 105 generates a decoded image Rec by adding the filtered predicted image fPR acquired from the filter processing unit 108 (to be described later) and the decoded residual signal iRe, and uses the decoded image Rec as a reference picture memory. To 106.
  • the in-plane prediction unit 107 uses the predictor Pre output from the reference picture memory 106 as one method among predetermined methods (for example, stretching adjacent pixels in the horizontal or vertical direction). Based on this, a predicted image PR is generated, and the predicted image PR is output to the filter processing unit 108. At this time, the in-plane prediction unit 107 outputs information indicating a method for generating the predicted image PR to the variable length coding unit 103 as the prediction mode Md.
  • the filter processing unit 108 performs a filtering process on the input predicted image PR based on the quantization parameter QP.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing the flow of operation of the filter processing unit 108.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing the flow of operation of the filter processing unit 108.
  • the filter processing unit 108 acquires the quantization parameter QP used for the quantization process and also acquires the predicted image PR from the transform / quantization unit 102 (step S201).
  • the filter processing unit 108 calculates a quantization step value (quantization step) from the quantization parameter QP (step S202).
  • the quantization step value is a quantization width, which is a value used when dividing the converted data when the converted data is rounded to an integer value and quantized. Determined by QP. For example, H.M. In the case of H.264, the quantization step is defined as a value that doubles when the quantization parameter QP increases by 6.
  • the filter processing unit 108 further calculates a fluctuation range rounded by this quantization step (step S202).
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the fluctuation range.
  • a-1, a, and a + 1 indicate quantized values
  • Dx and Dy indicate fluctuation ranges.
  • the fluctuation ranges Dx and Dy are defined as values in which the quantized value from A ⁇ Dx to A + Dy is a, where A is the dequantized value of the quantized value a.
  • the filter processing unit 108 performs filter processing based on the calculated quantization step (variation width) (step S203).
  • the filtering process the fluctuation range of the transformed coefficient after the transformation process assumed by the calculated quantization step is acquired, and the filter processing result is limited to the range of the fluctuation range, thereby obtaining a difference signal (difference between the input image and the input image). Image).
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of specific processing of the filter processing.
  • the filter processing unit 108 converts the predicted image PR (step S401).
  • the filter processing unit 108 changes the coefficient in the high frequency region using the fluctuation range calculated by the method described above for each coefficient (step S402).
  • a predetermined method for example, a method described in the filter header information FltS, or an image encoding method or an image decoding method
  • only a specific coefficient for example, a coefficient of a high frequency portion excluding N / 2 ⁇ N / 2 of a low frequency portion of the N ⁇ N block size is processed. May be.
  • the filter processing unit 108 After the processing of all the target coefficients is completed, the filter processing unit 108 generates and adds a filtered predicted image fPR by performing inverse transformation on the modified coefficient (modified transformed signal) (step S403). Output to the unit 105.
  • FIG. 5 is a diagram showing an image to be specifically filtered.
  • the filter processing unit 108 generates a converted predicted image by converting the predicted image PR. After that, the filter processing unit 108 performs a process (high frequency domain suppression process) for suppressing the coefficient in the high frequency domain of the transform predicted image by the fluctuation width rounded by the quantization step. A completed conversion prediction image (changed conversion signal) is generated. Next, the filter processing unit 108 obtains a filtered predicted image fPR by performing an inverse conversion process on the filtered converted predicted image.
  • the filter processing unit 108 uses a low frequency portion of a 2 ⁇ 2 portion having a 4 ⁇ 4 block size (a portion surrounded by a thick frame in the transformed predicted image and the filtered transformed predicted image in FIG. 5).
  • the high frequency region suppression processing is performed on the other conversion coefficients without changing the above.
  • FIG. 5 shows the high frequency region suppression processing in the case where the aforementioned fluctuation range is ⁇ 5.
  • the filter processing unit 108 varies the coefficient by the variation width in the direction in which the coefficient becomes zero.
  • the filtered predicted image fPR generated by the inverse transform process is smoother than the predicted image PR.
  • the filter processing unit 108 limits the pixel values before and after the filter processing by a value within the range of the quantization width (quantization step) obtained by the quantization parameter.
  • the functional block that performs conversion in the filter processing unit 108 is shared with the functional block that performs conversion in the conversion / quantization unit 102, and the functional block that performs inverse conversion in the filter processing unit 108 is used as the inverse quantization / inverse conversion unit. It may be shared with a functional block that performs inverse transformation in 104. In this case, the circuit scale can be reduced. Further, the transformation and inverse transformation in the filter processing unit 108 are different from the transformations and inverse transformations in the transformation / quantization unit 102 and the inverse quantization / inverse transformation unit 104, respectively (for example, Hadamard transformation, etc.) It may be an inverse transformation. Thereby, the processing amount can be reduced.
  • a spatially variable pixel width may be calculated based on a quantization step derived from the quantization parameter QP, and the filtering process on the predicted image PR may be limited by the pixel width. In this case, it is not necessary to perform conversion and inverse conversion in the filter processing, and the processing amount can be reduced.
  • variable length coding unit 103 performs variable length coding processing on the quantization parameter QP used for quantization, the prediction mode Md, and the quantized signal Co output from the transform / quantization unit 102, A signal generated by the variable length coding process is output as a code string BS.
  • the quantization parameter QP by performing the filter processing considering the limit value based on the fluctuation range by the quantization step calculated by the quantization parameter QP, the quantization parameter QP is large, and the quantization step is performed. In the case of being large, artificial distortion that exists in a high frequency region of the predicted image PR can be suppressed by the filter processing.
  • the quantization parameter QP when the quantization parameter QP is small and the quantization step is small, it is possible to suppress blurring of the decoded image Rec due to the filter processing by suppressing a change in the predicted image PR due to the filter processing.
  • the present invention can also be applied to the case where a quantization matrix that modulates the quantization step for each coefficient position of the transform coefficient is applied to the image encoding device 100.
  • the filter processing unit 108 acquires the quantization parameter QP and the quantization matrix, and adds a value modulated by the quantization matrix at the time of calculating the fluctuation range rounded by the quantization step for each transform coefficient position. Calculate the fluctuation range. For this reason, the fluctuation range has a different value depending on the coefficient position.
  • the present invention can also be applied when the image coding apparatus 100 has different quantization steps for each value of the quantized signal Co.
  • the transform / quantization unit 102 outputs the quantized signal Co to the filter processing unit 108, and the filter processing unit 108 changes the coefficient for each coefficient according to the value for each coefficient of the acquired quantized signal Co. Calculate the width. For this reason, the fluctuation range has a different value depending on the coefficient position.
  • the filter processing unit 108 has been described so as to operate in the same manner for all the quantization parameters QP, but is not limited thereto.
  • the filter processing unit 108 acquires the predicted image PR and the quantization parameter QP (Step S204).
  • the filter processing unit 108 determines whether or not the quantization parameter QP is greater than or equal to a threshold value (step S205).
  • the threshold value at this time may be a value determined by a predetermined method (for example, a method described in the filter header information FltS or may be determined in advance by an image encoding method and an image decoding method). If it is equal to or greater than this value (YES in step S205), the filter processing unit 108 performs the process as described above.
  • the filter processing unit 108 calculates a quantization step to calculate a fluctuation range (step S206), and performs filter processing based on the calculated fluctuation range (step S207).
  • the filter processing unit 108 does not perform the filter process on the predicted image PR, and the predicted image PR is added to the adder 105 as the filtered predicted image fPR. Output.
  • the quantization parameter QP is equal to or less than a certain value (threshold)
  • a certain value threshold
  • the filtered predicted image fPR is input to the difference unit 101, but the predicted image PR may be input to the difference unit 101.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a modification of the image encoding device according to the present embodiment.
  • the image encoding device 100a includes all the components of the image encoding device 100 shown in FIG.
  • the in-plane prediction unit 107 outputs the predicted image PR to the filter processing unit 108 and the difference unit 101.
  • the filter processing unit 108 outputs the result of the filter processing by the method described above to the adding unit 105 as a filtered predicted image fPR.
  • the difference unit 101 calculates a difference between the input image and the predicted image PR, and outputs a difference image (residual signal) Res to the transform / quantization unit 102.
  • the difference unit 101 and the transform / quantization unit 102 do not have to wait for the filter process to end, and can start the process simultaneously with the generation of the predicted image PR. Therefore, the filter processing unit 108, the difference unit 101, and the transform / quantization unit 102 can be processed in parallel, and the overall processing time can be shortened.
  • the configuration in FIG. 1 (configuration of the image encoding device 100) and the configuration in FIG. 6 (configuration of the image encoding device 100a) may be switched internally. In this case, when the processing speed is sufficient, encoding is performed with the configuration of FIG. 1, and when the processing speed is slow (for example, when recording a high-resolution image), encoding is performed with the configuration of FIG. Good.
  • skip information indicating that the filtering process is skipped may be described in the header information of the stream of the code string BS.
  • skip information it is possible to control ON / OFF of the filter processing according to the feature of the image, and it is possible to maintain the decoded image quality (image quality of the decoded image Rec) at a high image quality.
  • decoding method of the filter header information FltS will be described in detail in another embodiment.
  • the image decoding apparatus decodes the code string BS output from, for example, the image encoding apparatus 100 or 100a according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram of an image decoding apparatus using the image decoding method according to the present embodiment.
  • the image decoding apparatus 200 includes a reference picture memory 206, an inverse quantization / inverse transform unit 204, an adder unit 205, an in-plane prediction unit 207, a filter processing unit 208, and a variable length decoding unit. 203.
  • the reference picture memory 206 may be an external memory connected to the image decoding device 200.
  • the decoded picture Rec which is a decoded picture
  • the reference picture memory 206 it is assumed that the decoded picture Rec, which is a decoded picture, is already stored in the reference picture memory 206, and this is used as a reference picture when decoding the code string BS.
  • the code string BS is input to the variable length decoding unit 203.
  • the variable length decoding unit 203 performs variable length decoding on the encoded quantized signal Co, the quantization parameter QP, and the prediction mode Md.
  • the variable length decoding unit 203 outputs the quantized signal Co to the inverse quantization / inverse transform unit 204, outputs the quantization parameter QP to the filter processing unit 208, and outputs the prediction mode Md to the in-plane prediction unit 207. .
  • the inverse quantization / inverse transform unit 204 generates a decoded residual signal iRe by performing inverse quantization and inverse transform processing on the quantized signal Co, and outputs the decoded residual signal iRe to the adder unit 205.
  • the addition unit 205 generates a decoded image Rec by adding a filtered predicted image fPR described later and a decoded residual signal iRe, and outputs the decoded image Rec. Note that this decoded image Rec is also output to the reference picture memory 206 when it is used for decoding a subsequent block or frame.
  • the in-plane prediction unit 207 acquires the predictor Pre from the reference picture memory 206 based on the prediction mode Md, generates a predicted image PR, and outputs the predicted image PR to the filter processing unit 208.
  • the filter processing unit 208 generates a filtered predicted image fPR by performing a filtering process on the predicted image PR based on the quantization parameter QP, and outputs the filtered predicted image fPR to the adding unit 205.
  • the operation of the filter processing unit 208 here is exactly the same as the operation of the filter processing unit 108 shown in the first embodiment.
  • the functional block that performs inverse transformation in the filter processing unit 208 may be shared with the functional block that performs inverse transformation in the inverse quantization / inverse transformation unit 204. In this case, the circuit scale can be reduced. Further, the inverse transform in the filter processing unit 208 may be a simple type inverse transform (for example, Hadamard transform or the like) different from the inverse transform in the inverse quantization / inverse transform unit 204. Thereby, the processing amount can be reduced.
  • a simple type inverse transform for example, Hadamard transform or the like
  • the prediction image is subjected to the prediction image according to the quantization parameter QP. Filter processing is performed, and a decoded image Rec is generated using the filtered predicted image fPR.
  • the code string BS generated by the image encoding method of the first embodiment can be correctly decoded by using the image decoding method in the present embodiment.
  • the filtering process is turned on according to the characteristics of the image by decoding the skip information. / OFF can be controlled, and the decoded image quality (image quality of the decoded image Rec) can be maintained at a high image quality. Note that the decoding method of the filter header information FltS will be described in detail in another embodiment.
  • the image encoding apparatus describes and encodes filter header information FltS indicating information necessary for filter processing as stream header information, and the image decoding apparatus according to the present embodiment uses the filter header information. Decode FltS.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of the code string BS in the image coding method according to the present embodiment.
  • the code string BS is an encoded signal corresponding to a moving image sequence composed of at least one screen (one image), and includes sequence data SeqD that is data of the entire screen, A sequence header SeqH, which is data common to all data on the screen, is included.
  • the sequence header SeqH includes filter header information FltS.
  • the sequence data SeqD includes a plurality of picture signals PicS as shown in FIG.
  • This picture signal PicS is a coded signal of a picture that is a coded signal corresponding to one screen.
  • the picture signal PicS includes picture data PicD that is data of one screen and a picture header PicH that is data common to the entire screen.
  • the picture header PicH includes filter header information FltS.
  • the picture data PicD includes a plurality of slice signals SliS as shown in FIG.
  • This slice signal SliS is a coded signal of a slice formed by a set of a plurality of block units.
  • the slice signal SliS includes slice data SliD that is data of one slice and a slice header SliH that is data common to all data of one slice.
  • the slice header SliH includes filter header information FltS.
  • the filter header information FltS is included only in some picture headers PicH instead of including the filter header information FltS in all the picture headers PicH. Also good.
  • the filter header information FltS is included only in some slice headers SliH instead of including the filter header information FltS in all slice headers SliH. Also good.
  • the filter header information FltS of the slice header SliH is substituted with the filter header information FltS of another slice header SliH. May be. In this case, it is also possible to suppress an increase in the number of bits due to repetition of the filter header information FltS.
  • the header and the data other than the header may be separated and transmitted separately. In that case, as shown in FIG. 8, the header and the data are not included in one bit stream.
  • the header and the data corresponding to the header are not transmitted continuously but are transmitted as separate packets. There are basically the same effects as when transmitting in a stream.
  • the code string BS generated by the above method is decoded by the following procedure.
  • the image decoding apparatus acquires filter header information FltS included in the sequence header SeqH, and holds each piece of information including the filter header information FltS.
  • the image decoding apparatus acquires filter header information FltS included in the picture header PicH, and updates each piece of information including the filter header information FltS.
  • the filter header information FltS included in the slice header SliH is acquired, and each piece of information including the filter header information FltS is updated.
  • the image decoding apparatus can correctly decode the code string BS.
  • the storage medium may be any medium that can record a program, such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, an IC card, and a semiconductor memory.
  • FIG. 9 is a diagram showing an overall configuration of a content supply system ex100 that realizes a content distribution service.
  • a communication service providing area is divided into desired sizes, and base stations ex106, ex107, ex108, ex109, and ex110, which are fixed wireless stations, are installed in each cell.
  • This content supply system ex100 includes a computer ex111, a PDA (Personal Digital Assistant) ex112, a camera ex113, a mobile phone ex114, a game machine ex115 via the Internet ex101, the Internet service provider ex102, the telephone network ex104, and the base stations ex106 to ex110. Etc. are connected.
  • PDA Personal Digital Assistant
  • each device may be directly connected to the telephone network ex104 without going from the base station ex106, which is a fixed wireless station, to ex110.
  • the devices may be directly connected to each other via short-range wireless or the like.
  • the camera ex113 is a device that can shoot moving images such as a digital video camera
  • the camera ex116 is a device that can shoot still images and movies such as a digital camera.
  • the mobile phone ex114 is a GSM (Global System for Mobile Communications) system, a CDMA (Code Division Multiple Access) system, a W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access) system, an LTE (Long Terminal Evolution) system, an HSPA ( High-speed-Packet-Access) mobile phone or PHS (Personal-Handyphone System), etc.
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • W-CDMA Wideband-Code Division Multiple Access
  • LTE Long Terminal Evolution
  • HSPA High-speed-Packet-Access
  • PHS Personal-Handyphone System
  • the camera ex113 and the like are connected to the streaming server ex103 through the base station ex109 and the telephone network ex104, thereby enabling live distribution and the like.
  • live distribution the content (for example, music live video) captured by the user using the camera ex113 is encoded as described in the above embodiments, and transmitted to the streaming server ex103.
  • the streaming server ex103 stream-distributes the content data transmitted to the requested client. Examples of the client include a computer ex111, a PDA ex112, a camera ex113, a mobile phone ex114, and a game machine ex115 that can decode the encoded data. Each device that receives the distributed data decodes the received data and reproduces it.
  • the captured data may be encoded by the camera ex113, the streaming server ex103 that performs data transmission processing, or may be shared with each other.
  • the decryption processing of the distributed data may be performed by the client, the streaming server ex103, or may be performed in common with each other.
  • still images and / or moving image data captured by the camera ex116 may be transmitted to the streaming server ex103 via the computer ex111.
  • the encoding process in this case may be performed by any of the camera ex116, the computer ex111, and the streaming server ex103, or may be performed in a shared manner.
  • these encoding / decoding processes are generally performed in the computer ex111 and the LSI ex500 included in each device.
  • the LSI ex500 may be configured as a single chip or a plurality of chips.
  • moving image encoding / decoding software is incorporated into some recording medium (CD-ROM, flexible disk, hard disk, etc.) that can be read by the computer ex111, etc., and encoding / decoding processing is performed using the software. May be.
  • moving image data acquired by the camera may be transmitted.
  • the moving image data at this time is data encoded by the LSI ex500 included in the mobile phone ex114.
  • the streaming server ex103 may be a plurality of servers or a plurality of computers, and may process, record, and distribute data in a distributed manner.
  • the encoded data can be received and reproduced by the client.
  • the information transmitted by the user can be received, decrypted and reproduced by the client in real time, and personal broadcasting can be realized even for a user who does not have special rights or facilities.
  • the digital broadcasting system ex200 also includes at least the video encoding device or the video decoding device (image encoding device) of each of the above embodiments. Or an image decoding device).
  • the broadcast station ex201 multiplexed data obtained by multiplexing music data and the like on video data is transmitted to a communication or satellite ex202 via radio waves.
  • This video data is data encoded by the moving image encoding method described in the above embodiments.
  • the broadcasting satellite ex202 transmits a radio wave for broadcasting, and this radio wave is received by a home antenna ex204 capable of receiving satellite broadcasting.
  • the received multiplexed data is decoded and reproduced by a device such as the television (receiver) ex300 or the set top box (STB) ex217.
  • a reader / recorder ex218 that reads and decodes multiplexed data recorded on a recording medium ex215 such as a DVD or a BD, encodes a video signal on the recording medium ex215, and in some cases multiplexes and writes it with a music signal. It is possible to mount the moving picture decoding apparatus or moving picture encoding apparatus described in the above embodiments. In this case, the reproduced video signal is displayed on the monitor ex219, and the video signal can be reproduced in another device or system using the recording medium ex215 on which the multiplexed data is recorded.
  • a moving picture decoding apparatus may be mounted in a set-top box ex217 connected to a cable ex203 for cable television or an antenna ex204 for satellite / terrestrial broadcasting and displayed on the monitor ex219 of the television.
  • the moving picture decoding apparatus may be incorporated in the television instead of the set top box.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a television (receiver) ex300 that uses the video decoding method and the video encoding method described in each of the above embodiments.
  • the television ex300 obtains or outputs multiplexed data in which audio data is multiplexed with video data via the antenna ex204 or the cable ex203 that receives the broadcast, and demodulates the received multiplexed data.
  • the modulation / demodulation unit ex302 that modulates multiplexed data to be transmitted to the outside, and the demodulated multiplexed data is separated into video data and audio data, or the video data and audio data encoded by the signal processing unit ex306 Is provided with a multiplexing / demultiplexing unit ex303.
  • the television ex300 decodes the audio data and the video data, or encodes each information, the audio signal processing unit ex304, the signal processing unit ex306 including the video signal processing unit ex305, and the decoded audio signal.
  • the television ex300 includes an interface unit ex317 including an operation input unit ex312 that receives an input of a user operation.
  • the television ex300 includes a control unit ex310 that performs overall control of each unit, and a power supply circuit unit ex311 that supplies power to each unit.
  • the interface unit ex317 includes a bridge unit ex313 connected to an external device such as a reader / recorder ex218, a recording unit ex216 such as an SD card, and an external recording unit such as a hard disk.
  • a driver ex315 for connecting to a medium, a modem ex316 for connecting to a telephone network, and the like may be included.
  • the recording medium ex216 is capable of electrically recording information by using a nonvolatile / volatile semiconductor memory element to be stored.
  • Each part of the television ex300 is connected to each other via a synchronous bus.
  • the television ex300 receives a user operation from the remote controller ex220 or the like, and demultiplexes the multiplexed data demodulated by the modulation / demodulation unit ex302 by the multiplexing / demultiplexing unit ex303 based on the control of the control unit ex310 having a CPU or the like. Furthermore, in the television ex300, the separated audio data is decoded by the audio signal processing unit ex304, and the separated video data is decoded by the video signal processing unit ex305 using the decoding method described in each of the above embodiments.
  • the decoded audio signal and video signal are output from the output unit ex309 to the outside. At the time of output, these signals may be temporarily stored in the buffers ex318, ex319, etc. so that the audio signal and the video signal are reproduced in synchronization. Also, the television ex300 may read multiplexed data from recording media ex215 and ex216 such as a magnetic / optical disk and an SD card, not from broadcasting. Next, a configuration in which the television ex300 encodes an audio signal or a video signal and transmits the signal to the outside or to a recording medium will be described.
  • the television ex300 receives a user operation from the remote controller ex220 and the like, encodes an audio signal with the audio signal processing unit ex304, and converts the video signal with the video signal processing unit ex305 based on the control of the control unit ex310. Encoding is performed using the encoding method described in (1).
  • the encoded audio signal and video signal are multiplexed by the multiplexing / demultiplexing unit ex303 and output to the outside. When multiplexing, these signals may be temporarily stored in the buffers ex320, ex321, etc. so that the audio signal and the video signal are synchronized.
  • a plurality of buffers ex318, ex319, ex320, and ex321 may be provided as illustrated, or one or more buffers may be shared. Further, in addition to the illustrated example, data may be stored in the buffer as a buffer material that prevents system overflow and underflow, for example, between the modulation / demodulation unit ex302 and the multiplexing / demultiplexing unit ex303.
  • the television ex300 has a configuration for receiving AV input of a microphone and a camera, and performs encoding processing on the data acquired from them. Also good.
  • the television ex300 has been described as a configuration capable of the above-described encoding processing, multiplexing, and external output, but these processing cannot be performed, and only the above-described reception, decoding processing, and external output are possible. It may be a configuration.
  • the decoding process or the encoding process may be performed by either the television ex300 or the reader / recorder ex218.
  • the reader / recorder ex218 may share with each other.
  • FIG. 12 shows a configuration of the information reproducing / recording unit ex400 when data is read from or written to the optical disk.
  • the information reproducing / recording unit ex400 includes elements ex401, ex402, ex403, ex404, ex405, ex406, and ex407 described below.
  • the optical head ex401 irradiates a laser spot on the recording surface of the recording medium ex215 that is an optical disk to write information, and detects information reflected from the recording surface of the recording medium ex215 to read the information.
  • the modulation recording unit ex402 electrically drives a semiconductor laser built in the optical head ex401 and modulates the laser beam according to the recording data.
  • the reproduction demodulator ex403 amplifies the reproduction signal obtained by electrically detecting the reflected light from the recording surface by the photodetector built in the optical head ex401, separates and demodulates the signal component recorded on the recording medium ex215, and is necessary To play back information.
  • the buffer ex404 temporarily holds information to be recorded on the recording medium ex215 and information reproduced from the recording medium ex215.
  • the disk motor ex405 rotates the recording medium ex215.
  • the servo control unit ex406 moves the optical head ex401 to a predetermined information track while controlling the rotational drive of the disk motor ex405, and performs a laser spot tracking process.
  • the system control unit ex407 controls the entire information reproduction / recording unit ex400.
  • the system control unit ex407 uses various types of information held in the buffer ex404, and generates and adds new information as necessary.
  • the modulation recording unit ex402, the reproduction demodulation unit This is realized by recording / reproducing information through the optical head ex401 while operating the ex403 and the servo control unit ex406 in a coordinated manner.
  • the system control unit ex407 includes, for example, a microprocessor, and executes these processes by executing a read / write program.
  • the optical head ex401 has been described as irradiating a laser spot.
  • a configuration in which higher-density recording is performed using near-field light may be used.
  • FIG. 13 shows a schematic diagram of a recording medium ex215 that is an optical disk.
  • Guide grooves grooves
  • address information indicating the absolute position on the disc is recorded in advance on the information track ex230 by changing the shape of the groove.
  • This address information includes information for specifying the position of the recording block ex231 that is a unit for recording data, and the recording block is specified by reproducing the information track ex230 and reading the address information in a recording or reproducing apparatus.
  • the recording medium ex215 includes a data recording area ex233, an inner peripheral area ex232, and an outer peripheral area ex234.
  • the area used for recording user data is the data recording area ex233, and the inner circumference area ex232 and the outer circumference area ex234 arranged on the inner or outer circumference of the data recording area ex233 are used for specific purposes other than user data recording. Used.
  • the information reproducing / recording unit ex400 reads / writes encoded audio data, video data, or multiplexed data obtained by multiplexing these data with respect to the data recording area ex233 of the recording medium ex215.
  • an optical disk such as a single-layer DVD or BD has been described as an example.
  • the present invention is not limited to these, and an optical disk having a multilayer structure and capable of recording other than the surface may be used.
  • an optical disc with a multi-dimensional recording / reproducing structure such as recording information using light of different wavelengths in the same place on the disc, or recording different layers of information from various angles. It may be.
  • the car ex210 having the antenna ex205 can receive data from the satellite ex202 and the like, and the moving image can be reproduced on a display device such as the car navigation ex211 that the car ex210 has.
  • the configuration of the car navigation ex211 may be, for example, a configuration in which a GPS receiving unit is added in the configuration illustrated in FIG. 11, and the same may be considered for the computer ex111, the mobile phone ex114, and the like.
  • FIG. 14A is a diagram showing the mobile phone ex114 using the moving picture decoding method and the moving picture encoding method described in the above embodiment.
  • the mobile phone ex114 includes an antenna ex350 for transmitting and receiving radio waves to and from the base station ex110, a camera unit ex365 capable of capturing video and still images, a video captured by the camera unit ex365, a video received by the antenna ex350, and the like Is provided with a display unit ex358 such as a liquid crystal display for displaying the decrypted data.
  • the mobile phone ex114 further includes a main body unit having an operation key unit ex366, an audio output unit ex357 such as a speaker for outputting audio, an audio input unit ex356 such as a microphone for inputting audio, a captured video,
  • an audio input unit ex356 such as a microphone for inputting audio
  • a captured video In the memory unit ex367 for storing encoded data or decoded data such as still images, recorded audio, received video, still images, mails, or the like, or an interface unit with a recording medium for storing data
  • a slot ex364 is provided.
  • the mobile phone ex114 has a power supply circuit part ex361, an operation input control part ex362, and a video signal processing part ex355 with respect to a main control part ex360 that comprehensively controls each part of the main body including the display part ex358 and the operation key part ex366.
  • a camera interface unit ex363, an LCD (Liquid Crystal Display) control unit ex359, a modulation / demodulation unit ex352, a multiplexing / demultiplexing unit ex353, an audio signal processing unit ex354, a slot unit ex364, and a memory unit ex367 are connected to each other via a bus ex370. ing.
  • the power supply circuit unit ex361 starts up the mobile phone ex114 in an operable state by supplying power from the battery pack to each unit.
  • the cellular phone ex114 converts the audio signal collected by the audio input unit ex356 in the voice call mode into a digital audio signal by the audio signal processing unit ex354 based on the control of the main control unit ex360 having a CPU, a ROM, a RAM, and the like. Then, this is subjected to spectrum spread processing by the modulation / demodulation unit ex352, digital-analog conversion processing and frequency conversion processing are performed by the transmission / reception unit ex351, and then transmitted via the antenna ex350.
  • the mobile phone ex114 also amplifies the received data received via the antenna ex350 in the voice call mode, performs frequency conversion processing and analog-digital conversion processing, performs spectrum despreading processing by the modulation / demodulation unit ex352, and performs voice signal processing unit After being converted into an analog audio signal by ex354, this is output from the audio output unit ex357.
  • the text data of the e-mail input by operating the operation key unit ex366 of the main unit is sent to the main control unit ex360 via the operation input control unit ex362.
  • the main control unit ex360 performs spread spectrum processing on the text data in the modulation / demodulation unit ex352, performs digital analog conversion processing and frequency conversion processing in the transmission / reception unit ex351, and then transmits the text data to the base station ex110 via the antenna ex350.
  • almost the reverse process is performed on the received data and output to the display unit ex358.
  • the video signal processing unit ex355 compresses the video signal supplied from the camera unit ex365 by the moving image encoding method described in the above embodiments.
  • the encoded video data is sent to the multiplexing / separating unit ex353.
  • the audio signal processing unit ex354 encodes the audio signal picked up by the audio input unit ex356 while the camera unit ex365 images a video, a still image, etc., and sends the encoded audio data to the multiplexing / separating unit ex353. To do.
  • the multiplexing / demultiplexing unit ex353 multiplexes the encoded video data supplied from the video signal processing unit ex355 and the encoded audio data supplied from the audio signal processing unit ex354 by a predetermined method, and is obtained as a result.
  • the multiplexed data is subjected to spread spectrum processing by the modulation / demodulation circuit unit ex352, subjected to digital analog conversion processing and frequency conversion processing by the transmission / reception unit ex351, and then transmitted via the antenna ex350.
  • the multiplexing / separating unit ex353 separates the multiplexed data into a video data bit stream and an audio data bit stream, and performs video signal processing on the video data encoded via the synchronization bus ex370.
  • the encoded audio data is supplied to the audio signal processing unit ex354 while being supplied to the unit ex355.
  • the video signal processing unit ex355 decodes the video signal by decoding using the video decoding method corresponding to the video encoding method described in each of the above embodiments, and the display unit ex358 via the LCD control unit ex359. From, for example, video and still images included in a moving image file linked to a home page are displayed.
  • the audio signal processing unit ex354 decodes the audio signal, and the audio is output from the audio output unit ex357.
  • the terminal such as the mobile phone ex114 is referred to as a transmission terminal having only an encoder and a receiving terminal having only a decoder.
  • a transmission terminal having only an encoder
  • a receiving terminal having only a decoder.
  • multiplexed data in which music data is multiplexed with video data is received and transmitted.
  • character data related to video is multiplexed. It may be converted data, or may be video data itself instead of multiplexed data.
  • the moving picture encoding method or the moving picture decoding method shown in each of the above embodiments can be used in any of the above-described devices / systems. The described effect can be obtained.
  • multiplexed data obtained by multiplexing audio data or the like with video data is configured to include identification information indicating which standard the video data conforms to.
  • identification information indicating which standard the video data conforms to.
  • FIG. 15 is a diagram showing a structure of multiplexed data.
  • the multiplexed data is obtained by multiplexing one or more of a video stream, an audio stream, a presentation graphics stream (PG), and an interactive graphics stream.
  • the video stream indicates the main video and sub-video of the movie
  • the audio stream (IG) indicates the main audio portion of the movie and the sub-audio mixed with the main audio
  • the presentation graphics stream indicates the subtitles of the movie.
  • the main video indicates a normal video displayed on the screen
  • the sub-video is a video displayed on a small screen in the main video.
  • the interactive graphics stream indicates an interactive screen created by arranging GUI components on the screen.
  • the video stream is encoded by the moving image encoding method or apparatus shown in the above embodiments, or the moving image encoding method or apparatus conforming to the conventional standards such as MPEG-2, MPEG4-AVC, and VC-1. ing.
  • the audio stream is encoded by a method such as Dolby AC-3, Dolby Digital Plus, MLP, DTS, DTS-HD, or linear PCM.
  • Each stream included in the multiplexed data is identified by PID. For example, 0x1011 for video streams used for movie images, 0x1100 to 0x111F for audio streams, 0x1200 to 0x121F for presentation graphics, 0x1400 to 0x141F for interactive graphics streams, 0x1B00 to 0x1B1F are assigned to video streams used for sub-pictures, and 0x1A00 to 0x1A1F are assigned to audio streams used for sub-audio mixed with the main audio.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing how multiplexed data is multiplexed.
  • a video stream ex235 composed of a plurality of video frames and an audio stream ex238 composed of a plurality of audio frames are converted into PES packet sequences ex236 and ex239, respectively, and converted into TS packets ex237 and ex240.
  • the data of the presentation graphics stream ex241 and interactive graphics ex244 are converted into PES packet sequences ex242 and ex245, respectively, and further converted into TS packets ex243 and ex246.
  • the multiplexed data ex247 is configured by multiplexing these TS packets into one stream.
  • FIG. 17 shows in more detail how the video stream is stored in the PES packet sequence.
  • the first row in FIG. 17 shows a video frame sequence of the video stream.
  • the second level shows a PES packet sequence.
  • a plurality of Video Presentation Units in the video stream are divided into pictures, B pictures, and P pictures and stored in the payload of the PES packet.
  • Each PES packet has a PES header, and a PTS (Presentation Time-Stamp) that is a display time of a picture and a DTS (Decoding Time-Stamp) that is a decoding time of a picture are stored in the PES header.
  • PTS Presentation Time-Stamp
  • DTS Decoding Time-Stamp
  • FIG. 18 shows the format of TS packets that are finally written in the multiplexed data.
  • the TS packet is a 188-byte fixed-length packet composed of a 4-byte TS header having information such as a PID for identifying a stream and a 184-byte TS payload for storing data.
  • the PES packet is divided and stored in the TS payload.
  • a 4-byte TP_Extra_Header is added to a TS packet, forms a 192-byte source packet, and is written in multiplexed data.
  • TP_Extra_Header information such as ATS (Arrival_Time_Stamp) is described.
  • ATS indicates the transfer start time of the TS packet to the PID filter of the decoder.
  • source packets are arranged in the multiplexed data, and the number incremented from the head of the multiplexed data is called SPN (source packet number).
  • TS packets included in the multiplexed data include PAT (Program Association Table), PMT (Program Map Table), PCR (Program Clock Reference), and the like in addition to each stream such as video / audio / caption.
  • PAT indicates what the PID of the PMT used in the multiplexed data is, and the PID of the PAT itself is registered as 0.
  • the PMT has the PID of each stream such as video / audio / subtitles included in the multiplexed data and the attribute information of the stream corresponding to each PID, and has various descriptors related to the multiplexed data.
  • the descriptor includes copy control information for instructing permission / non-permission of copying of multiplexed data.
  • the PCR corresponds to the ATS in which the PCR packet is transferred to the decoder. Contains STC time information.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the data structure of the PMT in detail.
  • a PMT header describing the length of data included in the PMT is arranged at the head of the PMT.
  • a plurality of descriptors related to multiplexed data are arranged.
  • the copy control information and the like are described as descriptors.
  • a plurality of pieces of stream information regarding each stream included in the multiplexed data are arranged.
  • the stream information includes a stream descriptor in which a stream type, a stream PID, and stream attribute information (frame rate, aspect ratio, etc.) are described to identify a compression codec of the stream.
  • the multiplexed data is recorded together with the multiplexed data information file.
  • the multiplexed data information file is management information of multiplexed data, has a one-to-one correspondence with the multiplexed data, and includes multiplexed data information, stream attribute information, and an entry map.
  • the multiplexed data information includes a system rate, a reproduction start time, and a reproduction end time.
  • the system rate indicates a maximum transfer rate of multiplexed data to a PID filter of a system target decoder described later.
  • the ATS interval included in the multiplexed data is set to be equal to or less than the system rate.
  • the playback start time is the PTS of the first video frame of the multiplexed data
  • the playback end time is set by adding the playback interval for one frame to the PTS of the video frame at the end of the multiplexed data.
  • attribute information about each stream included in the multiplexed data is registered for each PID.
  • the attribute information has different information for each video stream, audio stream, presentation graphics stream, and interactive graphics stream.
  • the video stream attribute information includes the compression codec used to compress the video stream, the resolution of the individual picture data constituting the video stream, the aspect ratio, and the frame rate. It has information such as how much it is.
  • the audio stream attribute information includes the compression codec used to compress the audio stream, the number of channels included in the audio stream, the language supported, and the sampling frequency. With information. These pieces of information are used for initialization of the decoder before the player reproduces it.
  • the stream type included in the PMT is used.
  • video stream attribute information included in the multiplexed data information is used.
  • the video encoding shown in each of the above embodiments for the stream type or video stream attribute information included in the PMT.
  • FIG. 22 shows steps of the moving picture decoding method according to the present embodiment.
  • step exS100 the stream type included in the PMT or the video stream attribute information included in the multiplexed data information is acquired from the multiplexed data.
  • step exS101 it is determined whether or not the stream type or the video stream attribute information indicates multiplexed data generated by the moving picture encoding method or apparatus described in the above embodiments. To do.
  • step exS102 the above embodiments are performed. Decoding is performed by the moving picture decoding method shown in the form.
  • the conventional information Decoding is performed by a moving image decoding method compliant with the standard.
  • FIG. 23 shows a configuration of LSI ex500 that is made into one chip.
  • the LSI ex500 includes elements ex501, ex502, ex503, ex504, ex505, ex506, ex507, ex508, and ex509 described below, and each element is connected via a bus ex510.
  • the power supply circuit unit ex505 is activated to an operable state by supplying power to each unit when the power supply is on.
  • the LSI ex500 when performing the encoding process, performs the microphone ex117 and the camera ex113 by the AV I / O ex509 based on the control of the control unit ex501 including the CPU ex502, the memory controller ex503, the stream controller ex504, the drive frequency control unit ex512, and the like.
  • the AV signal is input from the above.
  • the input AV signal is temporarily stored in an external memory ex511 such as SDRAM.
  • the accumulated data is divided into a plurality of times as appropriate according to the processing amount and the processing speed and sent to the signal processing unit ex507, and the signal processing unit ex507 encodes an audio signal and / or video. Signal encoding is performed.
  • the encoding process of the video signal is the encoding process described in the above embodiments.
  • the signal processing unit ex507 further performs processing such as multiplexing the encoded audio data and the encoded video data according to circumstances, and outputs the result from the stream I / Oex 506 to the outside.
  • the output multiplexed data is transmitted to the base station ex107 or written to the recording medium ex215. It should be noted that data should be temporarily stored in the buffer ex508 so as to be synchronized when multiplexing.
  • the memory ex511 is described as an external configuration of the LSI ex500.
  • a configuration included in the LSI ex500 may be used.
  • the number of buffers ex508 is not limited to one, and a plurality of buffers may be provided.
  • the LSI ex500 may be made into one chip or a plurality of chips.
  • control unit ex501 includes the CPU ex502, the memory controller ex503, the stream controller ex504, the drive frequency control unit ex512, and the like, but the configuration of the control unit ex501 is not limited to this configuration.
  • the signal processing unit ex507 may further include a CPU.
  • the CPU ex502 may be configured to include a signal processing unit ex507 or, for example, an audio signal processing unit that is a part of the signal processing unit ex507.
  • the control unit ex501 is configured to include a signal processing unit ex507 or a CPU ex502 having a part thereof.
  • LSI LSI
  • IC system LSI
  • super LSI ultra LSI depending on the degree of integration
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • FIG. 24 shows a configuration ex800 in the present embodiment.
  • the drive frequency switching unit ex803 sets the drive frequency high when the video data is generated by the moving image encoding method or apparatus described in the above embodiments.
  • the decoding processing unit ex801 that executes the moving picture decoding method described in each of the above embodiments is instructed to decode the video data.
  • the video data is video data compliant with the conventional standard, compared to the case where the video data is generated by the moving picture encoding method or apparatus shown in the above embodiments, Set the drive frequency low. Then, it instructs the decoding processing unit ex802 compliant with the conventional standard to decode the video data.
  • the drive frequency switching unit ex803 includes the CPU ex502 and the drive frequency control unit ex512 in FIG.
  • the decoding processing unit ex801 that executes the video decoding method shown in each of the above embodiments and the decoding processing unit ex802 that complies with the conventional standard correspond to the signal processing unit ex507 in FIG.
  • the CPU ex502 identifies which standard the video data conforms to. Then, based on the signal from the CPU ex502, the drive frequency control unit ex512 sets the drive frequency. Further, based on the signal from the CPU ex502, the signal processing unit ex507 decodes the video data.
  • the identification information described in the fifth embodiment may be used.
  • the identification information is not limited to that described in the fifth embodiment, and any information that can identify which standard the video data conforms to may be used. For example, it is possible to identify which standard the video data conforms to based on an external signal that identifies whether the video data is used for a television or a disk. In some cases, identification may be performed based on such an external signal.
  • the selection of the driving frequency in the CPU ex502 may be performed based on, for example, a look-up table in which video data standards and driving frequencies are associated with each other as shown in FIG. The look-up table is stored in the buffer ex508 or the internal memory of the LSI, and the CPU ex502 can select the drive frequency by referring to the look-up table.
  • FIG. 25 shows steps for executing the method of the present embodiment.
  • the signal processing unit ex507 acquires identification information from the multiplexed data.
  • the CPU ex502 identifies whether the video data is generated by the encoding method or apparatus described in each of the above embodiments based on the identification information.
  • the CPU ex502 sends a signal for setting the drive frequency high to the drive frequency control unit ex512. Then, the drive frequency control unit ex512 sets a high drive frequency.
  • the CPU ex502 drives the signal for setting the drive frequency low in step exS203. This is sent to the frequency control unit ex512. Then, in the drive frequency control unit ex512, the drive frequency is set to be lower than that in the case where the video data is generated by the encoding method or apparatus described in the above embodiments.
  • the power saving effect can be further enhanced by changing the voltage applied to the LSI ex500 or the device including the LSI ex500 in conjunction with the switching of the driving frequency. For example, when the drive frequency is set low, it is conceivable that the voltage applied to the LSI ex500 or the device including the LSI ex500 is set low as compared with the case where the drive frequency is set high.
  • the setting method of the driving frequency may be set to a high driving frequency when the processing amount at the time of decoding is large, and to a low driving frequency when the processing amount at the time of decoding is small. It is not limited to the method.
  • the amount of processing for decoding video data compliant with the MPEG4-AVC standard is larger than the amount of processing for decoding video data generated by the moving picture encoding method or apparatus described in the above embodiments. It is conceivable that the setting of the driving frequency is reversed to that in the case described above.
  • the method for setting the drive frequency is not limited to the configuration in which the drive frequency is lowered.
  • the voltage applied to the LSIex500 or the apparatus including the LSIex500 is set high.
  • the driving of the CPU ex502 is stopped.
  • the CPU ex502 is temporarily stopped because there is room in processing. Is also possible. Even when the identification information indicates that the video data is generated by the moving image encoding method or apparatus described in each of the above embodiments, if there is a margin for processing, the CPU ex502 is temporarily driven. It can also be stopped. In this case, it is conceivable to set the stop time shorter than in the case where the video data conforms to the conventional standards such as MPEG-2, MPEG4-AVC, and VC-1.
  • a plurality of video data that conforms to different standards may be input to the above-described devices and systems such as a television and a mobile phone.
  • the signal processing unit ex507 of the LSI ex500 needs to support a plurality of standards in order to be able to decode even when a plurality of video data complying with different standards is input.
  • the signal processing unit ex507 corresponding to each standard is used individually, there is a problem that the circuit scale of the LSI ex500 increases and the cost increases.
  • a decoding processing unit for executing the moving picture decoding method shown in each of the above embodiments and a decoding conforming to a standard such as MPEG-2, MPEG4-AVC, or VC-1
  • the processing unit is partly shared.
  • An example of this configuration is shown as ex900 in FIG. 27A.
  • the moving picture decoding method shown in each of the above embodiments and the moving picture decoding method compliant with the MPEG4-AVC standard are processed in processes such as entropy coding, inverse quantization, deblocking filter, and motion compensation. Some contents are common.
  • the decoding processing unit ex902 corresponding to the MPEG4-AVC standard is shared, and for the other processing content unique to the present invention not corresponding to the MPEG4-AVC standard, the dedicated decoding processing unit ex901 is used.
  • Configuration is conceivable.
  • the decoding processing unit for executing the moving picture decoding method described in each of the above embodiments is shared, and the processing content specific to the MPEG4-AVC standard As for, a configuration using a dedicated decoding processing unit may be used.
  • ex1000 in FIG. 27B shows another example in which processing is partially shared.
  • a dedicated decoding processing unit ex1001 corresponding to processing content unique to the present invention
  • a dedicated decoding processing unit ex1002 corresponding to processing content specific to other conventional standards
  • a moving picture decoding method of the present invention A common decoding processing unit ex1003 corresponding to processing contents common to other conventional video decoding methods is used.
  • the dedicated decoding processing units ex1001 and ex1002 are not necessarily specialized in the processing content specific to the present invention or other conventional standards, and may be capable of executing other general-purpose processing.
  • the configuration of the present embodiment can be implemented by LSI ex500.
  • the circuit scale of the LSI can be reduced and the cost can be reduced. It is possible to reduce.
  • the image encoding method and the image decoding method according to the present invention have an effect that the subjective image quality can be greatly improved, and are applied to, for example, a mobile phone equipped with a camera, a personal computer, a recording / playback apparatus, and the like. be able to.

Abstract

　主観画質の向上を図った画像符号化方法は、入力画像に含まれる処理対象のブロックごとに予測画像を生成する予測画像生成ステップ（１０７）と、予測画像にフィルタ処理を行う予測画像フィルタステップ（１０８）と、フィルタ処理を行った予測画像と、その予測画像に対応するブロックとの差分である差分画像を生成する差分ステップ（１０１）と、前記差分画像を変換処理する変換ステップ（１０２）と、変換処理によって生成された信号を量子化する量子化処理ステップ（１０２）とを含み、予測画像フィルタステップ（１０８）では、量子化で用いた量子化パラメタに基づいて、予測画像にフィルタ処理を行う。

Description

画像符号化方法及び画像復号化方法
　本発明は、画像符号化方法、画像復号化方法、画像符号化装置、画像復号化装置、およびそれらの方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。本発明は特に、動画像信号を予測し、その予測によって得られる差分信号を周波数変換および量子化を用いて圧縮符号化する際の画像符号化方法および画像復号化方法に関するものである。
　現在、標準化された動画像符号化アルゴリズムの大多数は、ハイブリッド動画像符号化に基づくものである。ハイブリッド動画像符号化方法は、典型的には、所望の圧縮結果を得るために、いくつかの異なるロスが生じない圧縮方法とロスが生じる圧縮方法とを組み合わせたものである。ハイブリッド動画像符号化は、ＩＳＯ／ＩＥＣ規格（ＭＰＥＧ－１、ＭＰＥＧ－２、およびＭＰＥＧ－４などのＭＰＥＧ－Ｘ規格）のみならず、ＩＴＵ－Ｔ規格（Ｈ．２６１やＨ．２６３などのＨ．２６ｘ規格）の基礎でもある。最新の動画像符号化規格は、Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ－４　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ　（ＡＶＣ）と称される規格であり、これは、ＩＴＵ－ＴおよびＩＳＯ／ＩＥＣ　ＭＰＥＧグループのジョイントチームであるジョイントビデオチーム（ＪＶＴ）による標準化活動の成果である（非特許文献１参照）。
　エンコーダへ入力される動画像信号は、フレームと呼ばれる画像のシーケンスであり、各フレームは、２次元マトリックス状に配列された画素からなる。ハイブリッド動画像符号化に基づく上述の規格の全てにおいて、個々の動画像フレームは、複数の画素からなる、小ブロックへ細分化される。典型的には、マクロブロック（通常は１６×１６画素ブロックを意味する）は、基本的な画像エレメントであり、これに対して符号化がおこなわれる。しかしながら、より小さい画像エレメントに対してさまざまな特定の符号化ステップがおこなわれる場合があり、例として８×８、４×４、または１６×８画素などのサイズのサブマクロブロックや単にブロックが挙げられる。
　典型的には、ハイブリッド動画像符号化での符号化ステップには、空間的および／または時間的予測が含まれる。したがって、各符号化対象ブロックは、まず、既に符号化された動画像フレームから、空間的に周辺にあるブロックまたは時間的に周辺にあるブロックを用いて予測される。次に、符号化対象ブロックと、予測ブロックと呼ばれる予測結果との差分ブロックが残差ブロックとして求められる。次の符号化ステップでは、残差ブロックが、空間（画素）ドメインから周波数ドメインへ変換される。この変換の目的は、入力ブロックの冗長性を削減することである。次の符号化ステップにおいて、変換係数が量子化される。このステップで、実際にロスが生じる（非可逆的な）圧縮がおこなわれる。通常、圧縮変換係数は、エントロピー符号化によって、（ロスを生じさせずに）さらに圧縮される。また、符号化動画像信号を再構築するために必要な補助情報が符号化され、符号化動画像信号とともに出力される。この情報は、例えば、空間的および／または時間的予測や量子化量に関するものである。
ＩＳＯ／ＩＥＣ　１４４９６－１０「ＭＰＥＧ－４　Ｐａｒｔ　１０　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ」
　しかしながら、従来の画像符号化方法及び画像復号化方法では、画面内予測符号化（空間的予測を伴う符号化）のように予め決められた方法（例えば、隣接する画素を水平または垂直方向に引き伸ばすこと）により生成した予測画像内のパターンが、特に符号量の小さい場合にそのまま復号化画像に表れるという課題があった。その結果、主観画質が低下するという問題がある。
　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、主観画質の向上を図った画像符号化方法および画像復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方法は、入力画像を符号化して画像符号化信号を生成する画像符号化方法であって、前記入力画像に含まれる処理対象のブロックごとに当該ブロックの予測画像を生成する予測画像生成ステップと、生成した前記予測画像にフィルタ処理を行う予測画像フィルタステップと、前記フィルタ処理を行った予測画像と、当該予測画像に対応する前記入力画像内のブロックとの差分である差分画像を生成する差分ステップと、前記差分画像を変換処理する変換ステップと、前記変換処理によって生成された信号を量子化する量子化処理ステップとを含み、前記予測画像フィルタステップでは、前記量子化処理ステップの量子化で用いた量子化パラメタに基づいて、前記予測画像にフィルタ処理を行う。例えば、前記予測画像フィルタステップでは、前記量子化パラメタによって得られる、量子化幅の範囲内の値によって、前記フィルタ処理の前後の画素値を制限する。
　これにより、量子化パラメタに基づいて予測画像に対するフィルタ処理が行われるため、予測画像（予測信号）内のパターンによる歪み（特に、小さい符号量における歪み）を抑制することができる。これにより、主観画質を大きく向上することができるため、その実用的価値が高い。
　また、上記目的を達成するために、本発明に係る画像復号化方法は、画像が符号化された画像符号化信号を復号化する画像復号化方法であって、前記画像符号化信号を可変長復号化し、量子化パラメタおよび量子化信号を出力する可変長復号化ステップと、前記量子化信号を逆量子化する逆量子化処理ステップと、前記逆量子化によって生成された信号を逆変換処理して復号残差信号を出力する逆変換ステップと、前記復号残差信号ごとに当該復号残差信号に対する予測画像を生成する予測画像生成ステップと、生成した前記予測画像にフィルタ処理を行う予測画像フィルタステップと、前記フィルタ処理を行った予測画像と、前記復号残差信号とを加算する加算ステップとを含み、前記予測画像フィルタステップでは、前記可変長復号化ステップでの可変長復号によって生成された前記量子化パラメタに基づいて、前記予測画像にフィルタ処理を行う。例えば、前記予測画像フィルタステップでは、前記量子化パラメタによって得られる、量子化幅の範囲内の値によって、前記フィルタ処理の前後の画素値を制限する。
　これにより、上述と同様に、量子化パラメタに基づいて予測画像に対するフィルタ処理が行われるため、主観画質を大きく向上することができる。
　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、その画像符号化方法にしたがって画像を符号化する画像符号化装置、その集積回路、その画像復号化方法にしたがって画像を復号化する画像復号化装置、その集積回路、それらの方法にしたがった処理をコンピュータに実行させるプログラム、そのプログラムを格納する記録媒体としても実現することができる。
　本発明の画像符号化方法および画像復号化方法は、主観画質の向上を図ることができる。
図１は、本発明の実施の形態１における画像符号化方法を用いた画像符号化装置のブロック図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態１におけるフィルタ処理部の動作の流れを示すフローチャートである。 図２Ｂは、本発明の実施の形態１におけるフィルタ処理部の他の動作の流れ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における変動幅を説明するための概略図である。 図４は、本発明の実施の形態１におけるフィルタ処理の具体的な処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態１における具体的にフィルタ処理される画像を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１における画像符号化装置の変形例を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施の形態２における画像復号化方法を用いた画像復号化装置のブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態３における画像符号化方法の符号列の構成図である。 図９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１０は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図１１は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図１２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１３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１４Ａは、携帯電話の一例を示す図である。 図１４Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図１５は、多重化データの構成を示す図である。 図１６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１７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１８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１９は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。 図２０は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図２１は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図２２は、映像データを識別するステップを示す図である。 図２３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２４は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図２５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２６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２７Ａ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２７Ｂ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。
　（実施の形態１）
　図１は、本実施の形態における画像符号化方法を用いた画像符号化装置のブロック図である。図１に示すように、画像符号化装置１００は、参照ピクチャ用メモリ１０６、差分部１０１、変換／量子化部１０２、逆量子化／逆変換部１０４、加算部１０５、面内予測部１０７、フィルタ処理部１０８、および可変長符号化部１０３を備える。参照ピクチャ用メモリ１０６は、画像符号化装置１００に接続された外部メモリであってもよい。
　また、参照ピクチャ用メモリ１０６には、符号化済み画像の復号化画像Ｒｅｃが既に蓄積されており、これが入力画像を符号化する際の参照ピクチャとして用いられるものとする。
　入力画像は処理単位であるブロック（例えば、マクロブロックと呼ばれる水平１６画素および垂直１６画素の正方領域）毎に処理される。差分部１０１は、後述する方法で生成されるフィルタ済み予測画像ｆＰＲと入力画像（フィルタ済み予測画像ｆＰＲに対応する入力画像内のブロック）との差分をとることによって、差分画像Ｒｅｓを算出し、その差分画像Ｒｅｓを変換／量子化部１０２に対して出力する。
　変換／量子化部１０２は、入力される差分画像Ｒｅｓに対し、変換処理（周波数変換）と、量子化パラメタＱＰに基づく量子化処理とを施し、量子化信号Ｃｏを逆量子化／逆変換部１０４と可変長符号化部１０３に対して出力する。また、変換／量子化部１０２は、量子化処理に用いた量子化パラメタＱＰをフィルタ処理部１０８と可変長符号化部１０３に対して出力する。
　逆量子化／逆変換部１０４は、量子化信号Ｃｏに対して、逆量子化および逆変換処理（逆周波数変換）を施し、復号残差信号ｉＲｅを加算部１０５に対して出力する。加算部１０５は、後述するフィルタ処理部１０８より取得するフィルタ済み予測画像ｆＰＲと、復号残差信号ｉＲｅとを加算することによって復号化画像Ｒｅｃを生成し、その復号化画像Ｒｅｃを参照ピクチャ用メモリ１０６に対して出力する。
　面内予測部１０７は、参照ピクチャ用メモリ１０６より出力される予測子Ｐｒｅを用いて、予め決められた方法（例えば、隣接する画素を水平または垂直方向に引き伸ばすこと）の中の１つの方法に基づき予測画像ＰＲを生成し、その予測画像ＰＲをフィルタ処理部１０８に対して出力する。このとき、面内予測部１０７は、予測画像ＰＲを生成する方法を示す情報を予測モードＭｄとして可変長符号化部１０３に対して出力する。
　フィルタ処理部１０８は、入力された予測画像ＰＲに対して、量子化パラメタＱＰに基づいてフィルタ処理を行う。
　図２Ａおよび図２Ｂは、フィルタ処理部１０８の動作の流れを示す図である。
　フィルタ処理部１０８は、図２Ａに示すように、変換／量子化部１０２より、量子化処理に用いた量子化パラメタＱＰを取得するとともに、予測画像ＰＲを取得する（ステップＳ２０１）。次に、フィルタ処理部１０８は、量子化パラメタＱＰより量子化のステップ値（量子化ステップ）を計算する（ステップＳ２０２）。量子化のステップ値とは、量子化幅であって、変換処理したデータを整数値に丸めて量子化処理する際に、変換処理したデータを除算する際に用いられる値であり、量子化パラメタＱＰによって決定される。例えば、Ｈ．２６４の場合、量子化ステップは、量子化パラメタＱＰが６増加すると２倍となる値として定義されている。フィルタ処理部１０８は、さらに、この量子化ステップにより丸められる変動幅を算出する（ステップＳ２０２）。
　図３は、変動幅を説明するための概略図である。図３のａ－１、ａ、およびａ＋１は量子化値を示し、ＤｘおよびＤｙは変動幅を示すとする。このとき、変動幅ＤｘおよびＤｙは、量子化値ａの逆量子化値をＡとすると、Ａ－ＤｘからＡ＋Ｄｙの値の量子化値がａとなる値として定義される。次に、フィルタ処理部１０８は、算出した量子化ステップ（変動幅）を元にフィルタ処理を行う（ステップＳ２０３）。
　フィルタ処理では、算出した量子化ステップにより想定される変換処理後の変換係数の変動幅を取得し、フィルタ処理結果をこの変動幅の範囲内に制限することで、入力画像との差分信号（差分画像）との関係を維持することができる。
　図４は、フィルタ処理の具体的な処理の一例を示すフローチャートである。
　フィルタ処理部１０８は、予測画像ＰＲを変換処理する（ステップＳ４０１）。次に、フィルタ処理部１０８は、係数毎に、前述した方法で算出した変動幅を用いて高周波数領域の係数を変更する（ステップＳ４０２）。なお、ここでステップＳ４０２では、全ての変換係数に対して処理をしてもよいし、予め決めた方法（例えばフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳに記述した方法でもよいし、画像符号化方法または画像復号化方法であらかじめ決めておいても良い）により特定の係数（例えば、Ｎ×Ｎブロックサイズのうちの低周波数部分のＮ／２×Ｎ／２を除く高周波数部分の係数）に対してのみ処理をしても良い。
　全ての対象の係数の処理が終わった後に、フィルタ処理部１０８は、変更済みの係数（変更済み変換信号）に逆変換を施すことによって（ステップＳ４０３）、フィルタ済み予測画像ｆＰＲを生成して加算部１０５に対して出力する。
　上記の動作について具体的にブロックに対して適応した例について説明する。
　図５は、具体的にフィルタ処理される画像を示す図である。
　フィルタ処理部１０８は、予測画像ＰＲを変換処理することによって変換予測画像を生成する。その後、フィルタ処理部１０８は、変換予測画像のうちの高周波数領域の係数に対して、量子化ステップにより丸められる変動幅の分だけ抑制する処理（高周波数領域抑制処理）を行うことによって、フィルタ済み変換予測画像（変更済み変換信号）を生成する。次に、フィルタ処理部１０８は、そのフィルタ済み変換予測画像に対して逆変換処理を施すことによって、フィルタ済み予測画像ｆＰＲを取得する。
　高周波数領域抑制処理では、フィルタ処理部１０８は、４×４ブロックサイズの２×２部分（図５中、変換予測画像およびフィルタ済み変換予測画像において太枠で囲っている部分）を低周波数部分として変更せず、それ以外の変換係数に対して高周波数領域抑制処理を行う。なお、ここでは、前述の変動幅が±５である場合の高周波数領域抑制処理を図５に示す。また、フィルタ処理部１０８は、係数が０になる方向に、変動幅分だけ係数を変動させる。また、逆変換処理によって生成されたフィルタ済み予測画像ｆＰＲは、予測画像ＰＲと比較して滑らかになる。
　このように、フィルタ処理部１０８は、量子化パラメタによって得られる、量子化幅（量子化ステップ）の範囲内の値によって、そのフィルタ処理の前後の画素値を制限する。
　なお、フィルタ処理部１０８において変換を行う機能ブロックを、変換／量子化部１０２において変換を行う機能ブロックと共用化し、フィルタ処理部１０８において逆変換を行う機能ブロックを、逆量子化／逆変換部１０４において逆変換を行う機能ブロックと共用化してもよい。この場合、回路規模を削減することができる。また、フィルタ処理部１０８における変換および逆変換を、変換／量子化部１０２および逆量子化／逆変換部１０４のそれぞれにおける変換および逆変換とは異なる簡易型（例えば、アダマール変換など）の変換および逆変換としても良い。これにより、処理量を削減することができる。
　なお、ここでは変換処理を用いたフィルタ処理の方法について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、量子化パラメタＱＰより導出される量子化ステップに基づいて、空間的に変動可能な画素幅を算出し、その画素幅によって予測画像ＰＲに対するフィルタ処理を制限してもよい。この場合、フィルタ処理において、変換および逆変換を施す必要がなく、処理量を削減することができる。
　可変長符号化部１０３は、量子化に用いた量子化パラメタＱＰと、予測モードＭｄと、変換／量子化部１０２より出力される量子化信号Ｃｏとに対して可変長符号化処理を施し、その可変長符号化処理によって生成される信号を符号列ＢＳとして出力する。
　上記のように、本実施の形態では、量子化パラメタＱＰにより算出される量子化ステップによる変動幅に基づく制限値を考慮したフィルタ処理を施すことにより、量子化パラメタＱＰが大きく、量子化ステップが大きい場合には、フィルタ処理により予測画像ＰＲの高周波数領域に多く存在する人工的な歪みを抑制することができる。また、量子化パラメタＱＰが小さく、量子化ステップが小さい場合には、フィルタ処理による予測画像ＰＲの変化を抑えることで、フィルタ処理により復号化画像Ｒｅｃがボケることを抑制することができる。
　なお、画像符号化装置１００に、変換係数の係数位置ごとに量子化ステップを変調する量子化マトリックスが適応されている場合にも、本発明は適応可能である。この場合、フィルタ処理部１０８は、量子化パラメタＱＰと量子化マトリックスを取得し、変換係数位置ごとに、量子化ステップにより丸められる変動幅の算出時に、量子化マトリックスによって変調される値を加えて変動幅を算出する。このため、変動幅は係数位置によって異なる値を有する。この変動幅を用いて、前述と同様にフィルタ処理を施すことで、量子化マトリックスによる変動も考慮したフィルタ済み予測画像ｆＰＲを生成することができる。これにより、さらに主観的な画質を向上させることが可能となる。
　なお、画像符号化装置１００が量子化信号Ｃｏの値ごとに異なる量子化ステップを有する場合にも、本発明は適応可能である。この場合、変換／量子化部１０２は量子化信号Ｃｏをフィルタ処理部１０８に対して出力し、フィルタ処理部１０８は、取得した量子化信号Ｃｏの係数ごとの値に応じて、係数ごとの変動幅を算出する。このため、変動幅は係数位置によって異なる値を有する。この変動幅を用いて、前述と同様にフィルタ処理を施すことで、量子化信号Ｃｏの値によって量子化ステップが異なる場合であっても、適切にフィルタ済み予測画像ｆＰＲを生成することができる。これにより、さらに主観的な画質を向上させることが可能となる。
　なお、フィルタ処理部１０８は全ての量子化パラメタＱＰに対して、同じように動作するように説明したが、これに限らない。例えば、フィルタ処理部１０８は、図２Ｂに示すように、予測画像ＰＲおよび量子化パラメタＱＰを取得する（ステップＳ２０４）。次に、フィルタ処理部１０８は、量子化パラメタＱＰが閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２０５）。このときの閾値は、予め決められた方法（例えばフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳに記述した方法でもよいし、画像符号化方法および画像復号化方法であらかじめ決めておいても良い）で決めた値でよい。この値以上である場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、フィルタ処理部１０８は前述の通り処理を行う。具体的には、フィルタ処理部１０８は、量子化ステップを計算して変動幅を算出し（ステップＳ２０６）、算出された変動幅に基づきフィルタ処理を行う（ステップＳ２０７）。一方、量子化パラメタＱＰが閾値未満である場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、フィルタ処理部１０８は予測画像ＰＲに対してフィルタ処理を施さず、予測画像ＰＲをフィルタ済み予測画像ｆＰＲとして加算部１０５に対して出力する。
　これにより、量子化パラメタＱＰが一定値（閾値）以下または未満の場合には、面内予測による歪みを十分に補完することのできる量子化信号Ｃｏが伝送されると想定できるため、予測信号（予測画像ＰＲ）内のパターンによる歪みの発生確率が低いと想定でき、その場合のフィルタ処理に必要な処理量を大幅に削減することができる。
　なお、図１に示した画像符号化装置１００のブロック図では、フィルタ済み予測画像ｆＰＲを差分部１０１に入力していたが、予測画像ＰＲを差分部１０１に入力してもよい。
　図６は、本実施の形態における画像符号化装置の変形例を示すブロック図である。画像符号化装置１００ａは、図１に示す画像符号化装置１００の全ての構成要素を備える。ここで、面内予測部１０７は、フィルタ処理部１０８と差分部１０１に対して予測画像ＰＲを出力する。フィルタ処理部１０８は、前述の方法でフィルタ処理した結果をフィルタ済み予測画像ｆＰＲとして加算部１０５に対して出力する。差分部１０１は、入力画像と予測画像ＰＲの差分を計算し、差分画像（残差信号）Ｒｅｓを変換／量子化部１０２に対して出力する。
　このような構成をとることにより、差分部１０１および変換／量子化部１０２は、フィルタ処理が終わるのを待つ必要がなく、予測画像ＰＲが生成されると同時に処理を始めることができる。このため、フィルタ処理部１０８と、差分部１０１および変換／量子化部１０２とを並列に処理することが可能となり、全体の処理時間を短くすることが可能となる。なお、図１の構成（画像符号化装置１００の構成）と図６の構成（画像符号化装置１００ａの構成）とを内部的に切替えてもよい。この場合、処理速度が十分な場合には、図１の構成で符号化し、処理速度が遅くなる場合（例えば、高解像度の画像の記録時など）には、図６の構成で符号化してもよい。
　なお、フィルタ処理をスキップすることを示す情報（スキップ情報）を符号列ＢＳのストリームのヘッダ情報に記述してもよい。スキップ情報を記述することにより、画像の特徴に応じてフィルタ処理のＯＮ／ＯＦＦをコントロールすることができ、復号化画質（復号化画像Ｒｅｃの画質）を高画質に維持することが可能となる。なお、フィルタヘッダ情報ＦｌｔＳの復号化方法については、他の実施の形態で詳しく説明する。
　（実施の形態２）
　本実施の形態における画像復号化装置は、例えば、実施の形態１の画像符号化装置１００または１００ａから出力された符号列ＢＳを復号化するものである。
　図７は、本実施の形態における画像復号化方法を用いた画像復号化装置のブロック図である。図７に示すように、画像復号化装置２００は、参照ピクチャ用メモリ２０６、逆量子化／逆変換部２０４、加算部２０５、面内予測部２０７、フィルタ処理部２０８、および可変長復号化部２０３を備える。参照ピクチャ用メモリ２０６は、画像復号化装置２００に接続された外部メモリであってもよい。
　また、参照ピクチャ用メモリ２０６には、復号化済み画像である復号化画像Ｒｅｃが既に蓄積されており、これが符号列ＢＳを復号化する際の参照ピクチャとして用いられるものとする。
　符号列ＢＳは、可変長復号化部２０３に入力される。可変長復号化部２０３は、符号化された量子化信号Ｃｏ、量子化パラメタＱＰ、および予測モードＭｄに対して可変長復号化を施す。可変長復号化部２０３は、量子化信号Ｃｏを逆量子化／逆変換部２０４に出力し、量子化パラメタＱＰをフィルタ処理部２０８に出力し、予測モードＭｄを面内予測部２０７に出力する。
　逆量子化／逆変換部２０４は、量子化信号Ｃｏに対して逆量子化および逆変換処理を施すことによって復号残差信号ｉＲｅを生成して加算部２０５に対して出力する。
　加算部２０５は、後述するフィルタ済み予測画像ｆＰＲと、復号残差信号ｉＲｅとを加算することによって復号化画像Ｒｅｃを生成し、その復号化画像Ｒｅｃを出力する。なお、この復号化画像Ｒｅｃは、後続のブロックまたはフレームの復号化に用いられる場合には、参照ピクチャ用メモリ２０６に対しても出力される。
　面内予測部２０７は、予測モードＭｄに基づいて、参照ピクチャ用メモリ２０６から予測子Ｐｒｅを取得し、予測画像ＰＲを生成し、その予測画像ＰＲをフィルタ処理部２０８に出力する。
　フィルタ処理部２０８は、量子化パラメタＱＰに基づき、予測画像ＰＲに対してフィルタ処理を行うことによってフィルタ済み予測画像ｆＰＲを生成し、そのフィルタ済み予測画像ｆＰＲを加算部２０５に対して出力する。ここでのフィルタ処理部２０８の動作は、実施の形態１に示すフィルタ処理部１０８の動作と全く同じように動作する。
　なお、フィルタ処理部２０８において逆変換を行う機能ブロックを、逆量子化／逆変換部２０４において逆変換を行う機能ブロックと共用化してもよい。この場合、回路規模を削減することができる。また、フィルタ処理部２０８における逆変換を、逆量子化／逆変換化部２０４における逆変換とは異なる簡易型（例えば、アダマール変換など）の逆変換としても良い。これにより、処理量を削減することができる。
　以上のように、本実施の形態における画像復号化方法においては、実施の形態１の画像符号化方法により生成した符号列ＢＳを復号化する際に、量子化パラメタＱＰに応じて予測画像に対してフィルタ処理を施し、フィルタ済み予測画像ｆＰＲを用いて復号化画像Ｒｅｃを生成する。
　このような動作により、本実施の形態における画像復号化方法を用いることによって、実施の形態１の画像符号化方法により生成した符号列ＢＳを正しく復号化することができる。
　なお、フィルタ処理をスキップすることを示す情報（スキップ情報）が符号列ＢＳのストリームのヘッダ情報に記述されている場合、スキップ情報を復号化することにより、画像の特徴に応じてフィルタ処理のＯＮ／ＯＦＦをコントロールすることができ、復号化画質（復号化画像Ｒｅｃの画質）を高画質に維持することが可能となる。なお、フィルタヘッダ情報ＦｌｔＳの復号化方法については、他の実施の形態で詳しく説明する。
　（実施の形態３）
　本実施の形態の画像符号化装置は、フィルタ処理に必要な情報等を示すフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳをストリームのヘッダ情報として記述して符号化し、本実施の形態における画像復号化装置はそのフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを復号化する。
　図８は、本実施の形態の画像符号化方法における符号列ＢＳの構成図である。図８の（ａ）に示すように、符号列ＢＳは、少なくとも１画面（１画像）で構成される動画シーケンスに対応する符号化信号であり、全画面のデータであるシーケンスデータＳｅｑＤと、全画面の全データに共通のデータであるシーケンスヘッダＳｅｑＨとを含む。
　フィルタヘッダ情報ＦｌｔＳは、フィルタ処理の方法等を示す情報であり、例えば、面内予測画像内にフィルタ処理を適用するか否かを示す情報、つまりフィルタ処理をＯＮ／ＯＦＦするための情報（例えばＮＯ＿ＩＮＴＲＡ＿ＦＬＴ＿ＦＬＧ＝０（ＯＦＦ）または１（ＯＮ））を含む。また、フィルタヘッダ情報ＦｌｔＳは、フィルタ処理がＯＮの場合は、フィルタ処理の係数範囲を示す値、制限値へのＯＦＦＳＥＴ値、もしくはフィルタ強度の番号などを含むことができる。また、これらの全て含む必要はなく、一部の情報は予め画像符号化方法（画像符号化装置）および画像復号化方法（画像復号化装置）で決めた値を用いてもよい。また、シーケンスヘッダＳｅｑＨには、フィルタヘッダ情報ＦｌｔＳが含まれている。
　シーケンスデータＳｅｑＤは、図８の（ｂ）に示すように、複数のピクチャ信号ＰｉｃＳを含む。このピクチャ信号ＰｉｃＳは、１画面に対応する符号化信号であるピクチャの符号化信号である。
　ピクチャ信号ＰｉｃＳは、図８の（ｃ）に示すように、１画面のデータであるピクチャデータＰｉｃＤと、１画面全体に共通のデータであるピクチャヘッダＰｉｃＨとを含む。ピクチャヘッダＰｉｃＨはフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含む。
　ピクチャデータＰｉｃＤは、図８の（ｄ）に示すように、複数のスライス信号ＳｌｉＳを含む。このスライス信号ＳｌｉＳは、複数のブロック単位の集合で構成されるスライスの符号化信号である。 
　スライス信号ＳｌｉＳは、図８（ｅ)に示すように、１スライスのデータであるスライスデータＳｌｉＤと、１スライスの全データに共通のデータであるスライスヘッダＳｌｉＨとを含む。スライスヘッダＳｌｉＨはフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含む。これにより、画像復号化装置は、スライスデータＳｌｉＤ単位で受信した符号化信号を正しく復号化できる。
　なお、シーケンスデータＳｅｑＤに複数のピクチャ信号ＰｉｃＳが含まれている場合には、全てのピクチャヘッダＰｉｃＨにフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含む代わりに、一部のピクチャヘッダＰｉｃＨのみにフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含むようにしてもよい。同様に、ピクチャデータＰｉｃＤに複数のスライス信号ＳｌｉＳが含まれている場合は、全てのスライスヘッダＳｌｉＨにフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含む代わりに、一部のスライスヘッダＳｌｉＨのみにフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含むようにしてもよい。フィルタヘッダ情報ＦｌｔＳの内容が各スライスで共通であって、スライスヘッダＳｌｉＨにフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳが無い場合は、そのスライスヘッダＳｌｉＨのフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを他のスライスヘッダＳｌｉＨのフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳで代用してもよい。この場合、フィルタヘッダ情報ＦｌｔＳの繰り返しによるビット数の増加を抑えることも可能である。 
　また、符号列ＢＳを、連続したビットストリームでなく、細切れのデータの単位であるパケット等で伝送する場合は、ヘッダとヘッダ以外のデータを分離して別に伝送してもよい。その場合は、図８に示すように、ヘッダとデータが１つのビットストリームに含まれることはない。しかしながら、符号列ＢＳをパケットで伝送する場合であっても、ヘッダとそのヘッダに対応するデータとが連続せずに別々のパケットで伝送されるだけであり、符号列ＢＳを図８に示すビットストリームで伝送する場合と基本的に同じ効果がある。
　また、本実施の形態の画像復号化方法（画像復号化装置）では、上記の手法で生成された符号列ＢＳは、次の手順で復号化される。まず、画像復号化装置は、シーケンスヘッダＳｅｑＨに含まれるフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを取得し、そのフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含む各情報を保持する。次に、画像復号化装置は、ピクチャヘッダＰｉｃＨに含まれるフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを取得し、そのフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含む各情報を更新する。ここで、フィルタヘッダ情報ＦｌｔＳが無い場合、もしくは一部のフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳが無い場合には、シーケンスヘッダＳｅｑＨに含まれていた情報をそのまま保持する。同様に、スライスヘッダＳｌｉＨに含まれるフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを取得し、そのフィルタヘッダ情報ＦｌｔＳを含む各情報を更新する。
　このようにすることにより、画像復号化装置は上記符号列ＢＳを正しく復号化することができる。
　（実施の形態４）
　上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または動画像復号化方法（画像符号化方法または画像復号化方法）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９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９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１０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（画像符号化装置または画像復号化装置）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１１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１２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１３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１１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１４Ａ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１４Ｂを用いて説明する。携帯電話ex１１４は、表示部ex３５８及び操作キー部ex３６６を備えた本体部の各部を統括的に制御する主制御部ex３６０に対して、電源回路部ex３６１、操作入力制御部ex３６２、映像信号処理部ex３５５、カメラインタフェース部ex３６３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御部ex３５９、変調／復調部ex３５２、多重／分離部ex３５３、音声信号処理部ex３５４、スロット部ex３６４、メモリ部ex３６７がバスex３７０を介して互いに接続されている。
　電源回路部ex３６１は、ユーザの操作により終話及び電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することにより携帯電話ex１１４を動作可能な状態に起動する。
　携帯電話ex１１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する主制御部ex３６０の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を音声信号処理部ex３５４でデジタル音声信号に変換し、これを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理し、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。また携帯電話ex１１４は、音声通話モード時にアンテナex３５０を介して受信した受信データを増幅して周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理を施し、変調／復調部ex３５２でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ex３５４でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex３５７から出力する。
　さらにデータ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キー部ex３６６等の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex３６２を介して主制御部ex３６０に送出される。主制御部ex３６０は、テキストデータを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して基地局ex１１０へ送信する。電子メールを受信する場合は、受信したデータに対してこのほぼ逆の処理が行われ、表示部ex３５８に出力される。
　データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex３５５は、カメラ部ex３６５から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し、符号化された映像データを多重／分離部ex３５３に送出する。また、音声信号処理部ex３５４は、映像、静止画等をカメラ部ex３６５で撮像中に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重／分離部ex３５３に送出する。
　多重／分離部ex３５３は、映像信号処理部ex３５５から供給された符号化された映像データと音声信号処理部ex３５４から供給された符号化された音声データを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変調／復調回路部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１５は、多重化データの構成を示す図である。図１５に示すように多重化データは、ビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム（ＰＧ）、インタラクティブグラフィックスストリームのうち、１つ以上を多重化することで得られる。ビデオストリームは映画の主映像および副映像を、オーディオストリーム（ＩＧ）は映画の主音声部分とその主音声とミキシングする副音声を、プレゼンテーショングラフィックスストリームは、映画の字幕をそれぞれ示している。ここで主映像とは画面に表示される通常の映像を示し、副映像とは主映像の中に小さな画面で表示する映像のことである。また、インタラクティブグラフィックスストリームは、画面上にＧＵＩ部品を配置することにより作成される対話画面を示している。ビデオストリームは、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、従来のＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１などの規格に準拠した動画像符号化方法または装置によって符号化されている。オーディオストリームは、ドルビーＡＣ－３、Ｄｏｌｂｙ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｌｕｓ、ＭＬＰ、ＤＴＳ、ＤＴＳ－ＨＤ、または、リニアＰＣＭのなどの方式で符号化されている。
　多重化データに含まれる各ストリームはＰＩＤによって識別される。例えば、映画の映像に利用するビデオストリームには０ｘ１０１１が、オーディオストリームには０ｘ１１００から０ｘ１１１Ｆまでが、プレゼンテーショングラフィックスには０ｘ１２００から０ｘ１２１Ｆまでが、インタラクティブグラフィックスストリームには０ｘ１４００から０ｘ１４１Ｆまでが、映画の副映像に利用するビデオストリームには０ｘ１Ｂ００から０ｘ１Ｂ１Ｆまで、主音声とミキシングする副音声に利用するオーディオストリームには０ｘ１Ａ００から０ｘ１Ａ１Ｆが、それぞれ割り当てられている。
　図１６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１７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１７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１７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１８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１８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１９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２０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２０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２１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２２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６）
　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２３に１チップ化されたＬＳＩex５００の構成を示す。ＬＳＩex５００は、以下に説明する要素ex５０１、ex５０２、ex５０３、ex５０４、ex５０５、ex５０６、ex５０７、ex５０８、ex５０９を備え、各要素はバスex５１０を介して接続している。電源回路部ex５０５は電源がオン状態の場合に各部に対して電力を供給することで動作可能な状態に起動する。
　例えば符号化処理を行う場合には、ＬＳＩex５００は、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有する制御部ex５０１の制御に基づいて、ＡＶ　Ｉ／Ｏex５０９によりマイクex１１７やカメラex１１３等からＡＶ信号を入力する。入力されたＡＶ信号は、一旦ＳＤＲＡＭ等の外部のメモリex５１１に蓄積される。制御部ex５０１の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量や処理速度に応じて適宜複数回に分けるなどされ信号処理部ex５０７に送られ、信号処理部ex５０７において音声信号の符号化および／または映像信号の符号化が行われる。ここで映像信号の符号化処理は上記各実施の形態で説明した符号化処理である。信号処理部ex５０７ではさらに、場合により符号化された音声データと符号化された映像データを多重化するなどの処理を行い、ストリームＩ／Ｏex５０６から外部に出力する。この出力された多重化データは、基地局ex１０７に向けて送信されたり、または記録メディアex２１５に書き込まれたりする。なお、多重化する際には同期するよう、一旦バッファex５０８にデータを蓄積するとよい。
　なお、上記では、メモリex５１１がＬＳＩex５００の外部の構成として説明したが、ＬＳＩex５００の内部に含まれる構成であってもよい。バッファex５０８も１つに限ったものではなく、複数のバッファを備えていてもよい。また、ＬＳＩex５００は１チップ化されてもよいし、複数チップ化されてもよい。
　また、上記では、制御部ex５０１が、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有するとしているが、制御部ex５０１の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex５０７がさらにＣＰＵを備える構成であってもよい。信号処理部ex５０７の内部にもＣＰＵを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、ＣＰＵex５０２が信号処理部ex５０７、または信号処理部ex５０７の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex５０１は、信号処理部ex５０７、またはその一部を有するＣＰＵex５０２を備える構成となる。
　なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
　さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
　（実施の形態７）
　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２４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２３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２３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５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５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２６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２５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８）
　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２７Ａ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。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２７Ｂ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化方法は、主観画質を大きく向上することができるという効果を奏し、例えば、カメラなどを備えた携帯電話、パーソナルコンピュータ、および録画再生装置などに適用することができる。
　１００，１００ａ　　画像符号化装置
　１０１　　差分部
　１０２　　変換／量子化部
　１０３　　可変長符号化部
　１０４，２０４　　逆量子化／逆変換部
　１０５，２０５　　加算部
　１０６，２０６　　参照ピクチャ用メモリ
　１０７，２０７　　面内予測部
　１０８，２０８　　フィルタ処理部
　２００　　画像復号化装置
　２０３　　可変長復号化部

Claims (4)

  1. 　入力画像を符号化して画像符号化信号を生成する画像符号化方法であって、
    　前記入力画像に含まれる処理対象のブロックごとに当該ブロックの予測画像を生成する予測画像生成ステップと、
    　生成した前記予測画像にフィルタ処理を行う予測画像フィルタステップと、
    　前記フィルタ処理を行った予測画像と、当該予測画像に対応する前記入力画像内のブロックとの差分である差分画像を生成する差分ステップと、
    　前記差分画像を変換処理する変換ステップと、
    　前記変換処理によって生成された信号を量子化する量子化処理ステップとを含み、
    　前記予測画像フィルタステップでは、前記量子化処理ステップの量子化で用いた量子化パラメタに基づいて、前記予測画像にフィルタ処理を行う
    　画像符号化方法。
  2. 　前記予測画像フィルタステップでは、
    　前記量子化パラメタによって得られる、量子化幅の範囲内の値によって、前記フィルタ処理の前後の画素値を制限する
    　請求項１に記載の画像符号化方法。
  3. 　画像が符号化された画像符号化信号を復号化する画像復号化方法であって、
    　前記画像符号化信号を可変長復号化し、量子化パラメタおよび量子化信号を出力する可変長復号化ステップと、
    　前記量子化信号を逆量子化する逆量子化処理ステップと、
    　前記逆量子化によって生成された信号を逆変換処理して復号残差信号を出力する逆変換ステップと、
    　前記復号残差信号ごとに当該復号残差信号に対する予測画像を生成する予測画像生成ステップと、
    　生成した前記予測画像にフィルタ処理を行う予測画像フィルタステップと、
    　前記フィルタ処理を行った予測画像と、前記復号残差信号とを加算する加算ステップとを含み、
    　前記予測画像フィルタステップでは、前記可変長復号化ステップでの可変長復号によって生成された前記量子化パラメタに基づいて、前記予測画像にフィルタ処理を行う
    　画像復号化方法。
  4. 　前記予測画像フィルタステップでは、
    　前記量子化パラメタによって得られる、量子化幅の範囲内の値によって、前記フィルタ処理の前後の画素値を制限する
    　請求項３に記載の画像復号化方法。
PCT/JP2011/002269 2010-04-22 2011-04-19 画像符号化方法及び画像復号化方法 WO2011132400A1 (ja)

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