WO2012108205A1 - 画像符号化方法、画像符号化装置、画像復号方法、画像復号装置および画像符号化復号装置 - Google Patents

画像符号化方法、画像符号化装置、画像復号方法、画像復号装置および画像符号化復号装置 Download PDF

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WO2012108205A1
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WO
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context
unit
encoding
decoding
coefficient
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PCT/JP2012/000886
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寿郎 笹井
西　孝啓
陽司 柴原
敏康 杉尾
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パナソニック株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/40—Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code
    • H03M7/4006—Conversion to or from arithmetic code
    • H03M7/4012—Binary arithmetic codes
    • H03M7/4018—Context adapative binary arithmetic codes [CABAC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/13—Adaptive entropy coding, e.g. adaptive variable length coding [AVLC] or context adaptive binary arithmetic coding [CABAC]

Definitions

  • the present invention relates to an image encoding method, an image encoding device, an image decoding method, an image decoding device, and an image encoding / decoding device, and in particular, an image encoding method that performs one or both of arithmetic encoding and arithmetic decoding, and image encoding
  • the present invention relates to an encoding device, an image decoding method, an image decoding device, and an image encoding / decoding device.
  • Such a video coding standard is, for example, H.264. ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) standard indicated by 26x and ISO / IEC standard indicated by MPEG-x.
  • ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector
  • ISO / IEC ISO / IEC standard
  • MPEG-x MPEG-x
  • the latest and most advanced video coding standard is currently H.264. H.264 / AVC or MPEG-4 AVC (see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
  • arithmetic coding is a method for determining an output code while calculating the probability of occurrence of a symbol.
  • the code since the code is determined according to the characteristics of image data, it is known that the coding efficiency is higher than Huffman coding using a fixed coding table.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • CABAC CABAC
  • An object of the present invention is to provide an image encoding method, an image decoding method, and the like that can improve the conversion efficiency.
  • an image encoding method for compressing and encoding image data, and includes a plurality of image data included in a frequency domain processing unit of the image data.
  • a plurality of coefficients based on a binarization step of generating a binary signal by binarizing the coefficients, and a position of the last non-zero coefficient in the scan order among the non-zero coefficients included in the processing unit;
  • an image encoding device is an image encoding device that compresses and encodes image data, and has a frequency domain obtained by frequency-converting the image data.
  • a binarization unit that generates a binary signal by binarizing a plurality of coefficients included in the processing unit, and a position of the last non-zero coefficient in the scan order among the non-zero coefficients included in the processing unit
  • a context control unit that determines a context for arithmetically encoding the plurality of coefficients, and updates probability information corresponding to the determined context based on the binary signal, and the determined context
  • a binary arithmetic encoding unit that arithmetically encodes the binary signal using probability information corresponding to.
  • an image decoding method is an image decoding method for decoding compression-encoded image data, and is included in a frequency domain processing unit of the image data.
  • a context determining step for determining a context for arithmetically decoding an input signal corresponding to a plurality of coefficients included in the processing unit based on a position of the last non-zero coefficient in the scan order among the zero coefficients;
  • An arithmetic decoding step for generating a binary signal by arithmetically decoding the input signal using probability information corresponding to the context, and probability information corresponding to the context determined based on the binary signal.
  • An updating step for updating, and a coefficient restoring step for restoring a plurality of coefficients included in the processing unit using the binary signal.
  • an image decoding device is an image decoding device that decodes compression-encoded image data, and is included in a frequency domain processing unit of the image data. Based on the position of the last non-zero coefficient in the scan order among the zero coefficients, a context for arithmetic decoding of input signals corresponding to a plurality of coefficients included in the processing unit is determined, and based on the binary signal A binary that generates a binary signal by arithmetically decoding the input signal using the probability information corresponding to the determined context, and a context control unit that updates the probability information corresponding to the determined context An arithmetic decoding unit; and a coefficient restoration unit that restores a plurality of coefficients included in the processing unit using the binary signal.
  • an image encoding / decoding device includes the image encoding device and the image decoding device.
  • a context for arithmetic coding can be appropriately determined, and coding efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional arithmetic coding apparatus.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a conventional arithmetic coding method.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a conventional arithmetic coding method.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the arithmetic coding unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing operation of the arithmetic coding unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the symbol occurrence probability table according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional arithmetic coding apparatus.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a conventional arithmetic coding method.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a conventional arithmetic
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a context table according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of the binarization method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9A is a diagram showing an example of the binarization result of the terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9B is a diagram showing an example of the binarization result of the terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9C is a diagram showing an example of the binarization result of the terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9D is a diagram showing an example of the binarization result of the terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the arithmetic coding method of the terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of an arithmetic coding method for terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart showing another example of the arithmetic coding method of the terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the coefficient information arithmetic coding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram showing an example of the configuration of the image coding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of an arithmetic coding method for terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart showing another example of the arithmetic
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an arithmetic encoding unit according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a processing operation of the arithmetic encoding unit according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 17 is a block diagram showing an example of the configuration of the arithmetic decoding unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 18 is a flowchart showing an example of the processing operation of the arithmetic decoding unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of the arithmetic decoding method of the terminal position information according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 20 is a flowchart showing another example of the terminal position information arithmetic decoding method according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of the coefficient information arithmetic decoding method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a block diagram showing an example of the configuration of the image decoding apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an arithmetic decoding unit according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating an example of processing operations of the arithmetic decoding unit according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 25 is an overall configuration diagram of a content supply system that realizes a content distribution service.
  • FIG. 26 is an overall configuration diagram of a digital broadcasting system.
  • FIG. 27 is a block diagram illustrating a configuration example of a television.
  • FIG. 28 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. 29 is a diagram illustrating a structure example of a recording medium that is an optical disk.
  • FIG. 30A illustrates an example of a mobile phone.
  • FIG. 30B is a block diagram illustrating a configuration example of a mobile phone.
  • FIG. 31 shows a structure of multiplexed data.
  • FIG. 32 is a diagram schematically showing how each stream is multiplexed in the multiplexed data.
  • FIG. 33 is a diagram showing in more detail how the video stream is stored in the PES packet sequence.
  • FIG. 34 is a diagram showing the structure of TS packets and source packets in multiplexed data.
  • FIG. 35 shows the data structure of the PMT.
  • FIG. 36 is a diagram showing an internal configuration of multiplexed data information.
  • FIG. 37 shows the internal structure of stream attribute information.
  • FIG. 38 is a diagram showing steps for identifying video data.
  • FIG. 39 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. 40 is a diagram illustrating a configuration for switching the driving frequency.
  • FIG. 40 is a diagram illustrating a configuration for switching the driving frequency.
  • FIG. 41 is a diagram illustrating steps for identifying video data and switching between driving frequencies.
  • FIG. 42 is a diagram illustrating an example of a look-up table in which video data standards are associated with driving frequencies.
  • FIG. 43A is a diagram illustrating an example of a configuration for sharing a module of the signal processing unit.
  • FIG. 43B is a diagram illustrating another example of a configuration for sharing a module of the signal processing unit.
  • Figure 1 shows the conventional H.264.
  • 2 is a block diagram illustrating a configuration of an arithmetic coding unit in H.264 / AVC.
  • the arithmetic encoding unit 500 arithmetically encodes the quantized coefficient.
  • the arithmetic coding unit 500 includes a quantized coefficient acquisition unit 501, a coefficient binarization unit 502, a context control unit 503, and a binary arithmetic coding unit 504.
  • the context control unit 503 includes a memory for storing a symbol occurrence probability corresponding to the context.
  • the quantization coefficient acquisition unit 501 first acquires a coefficient signal Coeff (step S901).
  • the coefficient signal Coeff includes a plurality of quantized coefficients corresponding to a block (processing unit) to be encoded. That is, the coefficient signal Coeff corresponds to a processing unit in the frequency domain.
  • the coefficient signal Coeff indicates, for example, a quantized coefficient group illustrated in (a) of FIG.
  • the quantization coefficient acquisition unit 501 outputs the acquired coefficient signal Coeff to the coefficient binarization unit 502.
  • the coefficient binarization unit 502 reads a plurality of quantization coefficients included in the acquired coefficient signal Coeff in a predetermined order (scan order SC, for example, zigzag order shown in FIG. 3A). Then, the coefficient binarization unit 502 performs binarization (binarization) of the read quantization coefficient (processing target coefficient).
  • the coefficient binarization unit 502 is information (Significant Flag) indicating whether the processing target coefficient is a zero coefficient or a non-zero coefficient (for example, binary information indicating 1 for a non-zero coefficient and 0 for a zero coefficient). (Symbol)) is generated as part of the binary signal. Then, the coefficient binarizing unit 502 outputs the Significant Flag to the binary arithmetic coding unit 504.
  • the context control unit 503 acquires coefficient position information CS and signal type information SE (for example, block size information) of the processing target coefficient. Based on the coefficient position information CS and the signal type information SE, the context control unit 503 outputs the symbol occurrence probability necessary for arithmetic coding of the Significant Flag to the binary arithmetic coding unit 504.
  • coefficient position information CS and signal type information SE for example, block size information
  • the binary arithmetic encoding unit 504 arithmetically encodes the Significant Flag using the symbol occurrence probability described above (step S902).
  • the coefficient binarization unit 502 arithmetically codes the Significant Flag for the next quantization coefficient in the scan order in the same manner as described above.
  • the coefficient binarizing unit 502 selects the last non-zero coefficient in the scan order among the non-zero coefficients included in the coefficient signal Coeff.
  • Information indicating whether the coefficient is a zero coefficient (LastFlag) (for example, binary information indicating 1 if the last non-zero coefficient is 0, and 0 if not the last non-zero coefficient) is another part of the binary signal.
  • the coefficient binarization unit 502 outputs LastFlag to the binary arithmetic coding unit 504.
  • the context control unit 503 outputs, to the binary arithmetic encoding unit 504, the symbol occurrence probability necessary for the arithmetic encoding of the Last Flag, as in the case of the Significant Flag.
  • the binary arithmetic encoding unit 504 arithmetically encodes the LastFlag using the symbol occurrence probability described above (step S904). If the processing target coefficient is not the last non-zero coefficient (NO in step S905), the coefficient binarizing unit 502 arithmetically encodes the Significant Flag for the next quantized coefficient in the scan order in the same manner as described above. On the other hand, when the processing target coefficient is the last non-zero coefficient (YES in step S905), the encoding of the Significant Flag and the Last Flag for the coefficient signal Coeff is terminated.
  • the binary signal shown in (b) of FIG. 3 is binary arithmetically encoded.
  • the signal shown in the upper stage is the Significant Flag
  • the signal shown in the lower stage is the Last Flag.
  • This binary signal is binary arithmetic coded in order from left to right.
  • the context control unit 503 acquires a binary signal from the coefficient binarization unit 502. Each time the binary symbol included in the binary signal is binary arithmetic encoded, the context control unit 503 performs a symbol corresponding to the context used for the binary arithmetic encoding based on the binary symbol. Update the probability of occurrence.
  • the coefficient signal Coeff is arithmetically encoded.
  • the context control unit 503 it is very difficult for the context control unit 503 to appropriately determine the context from the signal type information of the target signal.
  • a different context is determined for each position in the block of the quantized coefficient.
  • the context is determined for each position.
  • an image encoding method is an image encoding method for compressing and encoding image data, and binarizes a plurality of coefficients included in a frequency domain processing unit of the image data.
  • a context determination step for determining a context of the input signal
  • an arithmetic encoding step for arithmetically encoding the binary signal using probability information corresponding to the determined context, and a determination based on the binary signal Updating the probability information corresponding to the context.
  • a context for arithmetically encoding a plurality of coefficients based on the position of the last non-zero coefficient in the scan order.
  • the symbol occurrence probability of a binary signal obtained by binarizing a plurality of coefficients included in a processing unit often differs. Accordingly, by determining the context based on the position of the last non-zero coefficient, arithmetic coding can be performed using more appropriate probability information, and the coding efficiency can be improved.
  • the position of the last non-zero coefficient is represented by a two-dimensional orthogonal coordinate system, and in the context determination step, the last non-zero coefficient
  • the context is preferably determined based on at least one of two coordinate values indicating the position.
  • the context can be easily determined using the coordinate value.
  • the context is determined based on a sum of the two coordinate values in the context determination step.
  • the context can be determined based on the sum of coordinate values. That is, the context can be appropriately determined based on the magnitude of the frequency component corresponding to the position of the last non-zero coefficient.
  • the context is determined based on only a larger coordinate value of the two coordinate values in the context determination step.
  • the context can be determined based on the maximum coordinate value. That is, the context can be appropriately determined based on the magnitude of the high frequency component included in the frequency component corresponding to the position of the last non-zero coefficient.
  • the level indicating the magnitude of the non-zero coefficient included in the processing unit is binarized in the reverse order of the scan order.
  • the binary signal is generated, and the context determining step determines, for each non-zero coefficient included in the processing unit, a predetermined value among non-zero coefficients positioned before the non-zero coefficient in the reverse order of the scan order.
  • the context for arithmetically encoding the non-zero coefficient is determined based on the number of non-zero coefficients having a level value exceeding and the position of the last non-zero coefficient.
  • the number of non-zero coefficients having a level value exceeding a predetermined value among the non-zero coefficients positioned before the non-zero coefficient in the reverse order of the scan order can be determined.
  • the context is determined based on the number of non-zero coefficients having a level value exceeding a predetermined value, the position of the non-zero coefficient that is read first in the reverse order of the scan order (that is, the last in the scan order).
  • the position of the non-zero coefficient of () has a great influence on the symbol occurrence probability.
  • an arithmetic code with more appropriate probability information is determined by determining the context based on the combination of the position of the last non-zero coefficient in scan order and the number of non-zero coefficients having a level value exceeding a predetermined value.
  • the encoding efficiency can be improved.
  • An image encoding apparatus is an image encoding apparatus that compresses and encodes image data, and is included in a plurality of frequency domain processing units obtained by performing frequency conversion on the image data.
  • a binarization unit that generates a binary signal by binarizing the coefficients of the plurality of coefficients based on the position of the last non-zero coefficient in the scan order among the non-zero coefficients included in the processing unit.
  • a context control unit that determines a context for arithmetically coding a coefficient and updates probability information corresponding to the determined context based on the binary signal, and probability information corresponding to the determined context
  • a binary arithmetic encoding unit that arithmetically encodes the binary signal.
  • An image decoding method is an image decoding method for decoding compression-encoded image data, the scan order of non-zero coefficients included in a frequency domain processing unit of the image data.
  • a context determining step for determining a context for arithmetically decoding an input signal corresponding to a plurality of coefficients included in the processing unit based on a position of the last non-zero coefficient, and a probability corresponding to the determined context
  • a coefficient restoration step of restoring a plurality of coefficients included in the processing unit using the binary signal.
  • the position of the last non-zero coefficient is represented by a two-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the position of the last non-zero coefficient Preferably, the context is determined based on at least one of the two coordinate values indicating.
  • the context can be easily determined using the coordinate value.
  • the context is determined based on a sum of the two coordinate values in the context determination step.
  • the context can be determined based on the sum of coordinate values. That is, the context can be appropriately determined based on the magnitude of the frequency component corresponding to the position of the last non-zero coefficient.
  • the context is determined based on only the larger coordinate value of the two coordinate values in the context determination step.
  • the context can be determined based on the maximum coordinate value. That is, the context can be appropriately determined based on the magnitude of the high frequency component included in the frequency component corresponding to the position of the last non-zero coefficient.
  • the input signal includes a signal corresponding to a level indicating a magnitude of a non-zero coefficient included in the processing unit in the reverse order of the scan order.
  • the context determining step includes, for each non-zero coefficient included in the processing unit, a non-zero value having a level value exceeding a predetermined value among non-zero coefficients positioned before the non-zero coefficient in the reverse order of the scan order.
  • a context for arithmetic decoding of an input signal corresponding to the non-zero coefficient is determined based on the number of coefficients and the position of the last non-zero coefficient.
  • the number of non-zero coefficients having a level value exceeding a predetermined value among the non-zero coefficients positioned before the non-zero coefficient in the reverse order of the scan order can be determined.
  • the context is determined based on the number of non-zero coefficients having a level value exceeding a predetermined value, the position of the non-zero coefficient that is read first in the reverse order of the scan order (that is, the last in the scan order).
  • the position of the non-zero coefficient of () has a great influence on the symbol occurrence probability.
  • an arithmetic code with more appropriate probability information is determined by determining the context based on the combination of the position of the last non-zero coefficient in scan order and the number of non-zero coefficients having a level value exceeding a predetermined value.
  • the converted input signal can be arithmetically decoded. Therefore, it is possible to appropriately decode an input signal encoded with high encoding efficiency.
  • An image decoding apparatus is an image decoding apparatus that decodes compression-encoded image data, and includes a scan order of non-zero coefficients included in a frequency domain processing unit of the image data. Determining a context for arithmetic decoding of an input signal corresponding to a plurality of coefficients included in the processing unit based on the position of the last non-zero coefficient, and determining the context based on the binary signal.
  • a context control unit that updates probability information corresponding to the context information, a binary arithmetic decoding unit that generates a binary signal by arithmetically decoding the input signal using the probability information corresponding to the determined context, and And a coefficient restoration unit that restores a plurality of coefficients included in the processing unit using a binary signal.
  • an image encoding / decoding device includes the image encoding device and the image decoding device.
  • Embodiment 1 An outline of the arithmetic coding method according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
  • the arithmetic encoding method according to the present embodiment when arithmetically encoding a plurality of coefficients included in a processing unit (block) in the frequency domain, the position (end position) of the last non-zero coefficient in the scan order is indicated. Based on the end position information, a context for arithmetic coding of a plurality of coefficients is determined. Then, a plurality of coefficients are arithmetically encoded using the symbol occurrence probability corresponding to the context thus determined. Thereby, the symbol occurrence probability based on the statistical information can be used, and the encoding efficiency can be improved. Furthermore, since the number of contexts can be set appropriately, the number of symbol occurrence probabilities to be held can be set appropriately, and the memory size at the time of mounting can be reduced.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the arithmetic coding unit 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the arithmetic encoding unit 100 according to Embodiment 1 of the present invention corresponds to a part of an image encoding device that compresses and encodes image data.
  • the arithmetic coding unit 100 includes a quantized coefficient acquisition unit 101, a terminal position binarization unit 102, a coefficient binarization unit 103, a context control unit 104, and a binary arithmetic coding.
  • Unit 105 the arithmetic coding unit 100 includes a quantized coefficient acquisition unit 101, a terminal position binarization unit 102, a coefficient binarization unit 103, a context control unit 104, and a binary arithmetic coding.
  • the arithmetic encoding unit 100 generates and outputs an output signal OB by arithmetically encoding the coefficient signal Coeff to be encoded.
  • signal information SE corresponding to the coefficient signal Coeff is input to the arithmetic coding unit 100.
  • the quantization coefficient acquisition unit 101 acquires the coefficient signal Coeff and outputs the coefficient related signal CS to the terminal position binarization unit 102 and the context control unit 104.
  • the end position binarization unit 102 binarizes the position information (end position information) of the last non-zero coefficient in a predetermined order (scan order) based on the acquired coefficient related signal CS.
  • the end position binarization unit 102 outputs binarized end position information (binary signal corresponding to the end position information) to the binary arithmetic coding unit 105.
  • the end position is the position of the last non-zero coefficient in the scan order among the non-zero coefficients included in the coefficient signal Coeff. That is, the end position is the position of the non-zero coefficient that is read last when a plurality of coefficients included in the coefficient signal Coeff are read in a predetermined order.
  • the coefficient binarization unit 103 binarizes a plurality of coefficients included in the coefficient signal Coeff. Specifically, the coefficient binarization unit 103 reads a plurality of coefficients in a predetermined scan order, and uses information (Significant Flag) indicating whether the read coefficients are zero coefficients or non-zero coefficients as a binary signal. Output.
  • the coefficient binarization unit 103 binarizes information (Level) indicating the magnitude of the non-zero coefficient and outputs it as a binary signal. Further, when the read coefficient is a non-zero coefficient, the coefficient binarization unit 103 outputs information (Sign) indicating the sign of the non-zero coefficient as a binary signal.
  • the context control unit 104 calculates a context for arithmetically encoding the binary signal output from the terminal position binarizing unit 102 and the coefficient binarizing unit 103. decide. Then, the context control unit 104 outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic coding unit 105.
  • the symbol occurrence probability is probability information used for arithmetic coding of a binary signal.
  • the probability information is, for example, an index indicating a symbol occurrence probability value or a symbol occurrence probability value.
  • the plurality of symbol occurrence probabilities are stored in a memory (not shown) included in the context control unit 104.
  • the context control unit 104 specifies a symbol occurrence probability corresponding to a context from among a plurality of symbol occurrence probabilities stored in the memory, for example, by referring to a symbol occurrence probability table.
  • the symbol occurrence probability table is a table for associating context with probability information. Details of the symbol occurrence probability table and context determination will be described later in detail.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the binary signal acquired from the terminal position binarizing unit 102 and the coefficient binarizing unit 103 using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 104.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing operation of the arithmetic coding unit 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes a binary signal corresponding to the terminal position information acquired from the terminal position binarizing unit 102 using the symbol occurrence probability (step S101). Then, the binary arithmetic encoding unit 105 outputs the arithmetic encoding result as an output signal OB.
  • the coefficient binarization unit 103 acquires the coefficient related signal CS. Then, the coefficient binarization unit 103 reads a plurality of quantized coefficients indicated by the acquired coefficient related signal CS in a predetermined order (scan order), and the read coefficient is a zero coefficient or a non-zero coefficient. Information indicating whether there is (Significant Flag) (for example, binary information (symbol) indicating that the non-zero coefficient is 1 and the zero coefficient is 0) is output as a binary signal.
  • Signal for example, binary information (symbol) indicating that the non-zero coefficient is 1 and the zero coefficient is 0
  • the context control unit 104 determines a context for arithmetically encoding the Significant Flag from the signal information SE and the coefficient-related signal CS based on the end position information (Step S102). That is, the context control unit 104 determines a context for arithmetically coding the coefficient based on the end position. Then, the context control unit 104 outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic coding unit 105. Details of the context determination will be described later in detail.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the Significant Flag (binary signal) acquired from the coefficient binarizing unit 103 using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 104 (step S103). Then, the binary arithmetic encoding unit 105 outputs the arithmetic encoding result as an output signal OB.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the symbol occurrence probability table according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the symbol occurrence probability table is a table in which contexts and symbol occurrence probabilities are associated with each other.
  • the context index (ctxIdx) in FIG. 6 is an index representing a context. Specifically, the context index is an index that is determined according to information around the macroblock being encoded, information that has already been encoded in the block, or the bit position of the binary signal to be encoded. .
  • each index includes probability information (pStateIdx) indicating a symbol occurrence probability and a symbol (valMPS) indicating a symbol having a high occurrence probability (Most Probable Symbol).
  • pStateIdx probability information
  • valMPS symbol indicating a symbol having a high occurrence probability
  • pStateIdx is an index indicating the value of symbol occurrence probability.
  • the context control unit 104 further holds a table indicating symbol occurrence probability values corresponding to pStateIdx.
  • the symbol occurrence probability is managed as a table in which an index (pStateIdx) indicating the symbol occurrence probability is associated with a context (ctxIdx), but may be managed in association with a context directly.
  • pStateIdx an index indicating the symbol occurrence probability is associated with a context
  • ctxIdx a context directly.
  • the symbol occurrence probability value by expressing the symbol occurrence probability value with, for example, 16-bit precision (0-65535), it is possible to handle more detailed values than managing with the above table.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a context table according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Context table is a table that associates multiple types with contexts.
  • a context index is associated with a type SE ′ obtained by adding a condition to the signal type information SE.
  • the context control unit 104 determines the context by referring to the context table.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of the binarization method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8A shows an example of the coefficient signal Coeff and the scan order SC.
  • the coefficient signal Coeff indicates a frequency domain processing unit obtained by frequency-converting image data.
  • the processing unit a plurality of coefficients are arranged in a matrix according to the frequency components.
  • the processing unit is also called a quantization coefficient value group.
  • the scan order SC is a predetermined order for reading a plurality of coefficients.
  • a zigzag order is shown as an example of the scan order SC.
  • FIG. 8B shows a coefficient sequence (Val) obtained by reading all the coefficients included in the processing unit shown in FIG. 8A in the scan order SC.
  • FIG. 8C shows a signal (Sig) in which information (Significant Flag) indicating whether each coefficient included in the coefficient sequence is a zero coefficient or a non-zero coefficient is arranged.
  • the Significant Flag at the end position (the position indicated by Last) may not be encoded. That is, in FIG. 8C, the binary signal from the leftmost symbol to the symbol to the left of the terminal position is arithmetically encoded. Thereby, binary information for 1 bit can be reduced, and encoding efficiency can be improved.
  • (D) of FIG. 8 shows information (Level) indicating the magnitude of the non-zero coefficient and information (Sign) indicating the sign of the non-zero coefficient.
  • Sign information
  • positive (+) is represented as “0”
  • negative ( ⁇ ) is represented as “1”.
  • the level when arithmetically encoding the level, the level may be read in the reverse order of the scan order from the end position. In this case, every time the level value exceeds a certain value, the context for arithmetic coding may be switched.
  • the coefficient binarization unit 103 may generate a binary signal by binarizing the Level in the reverse order of the scan order.
  • the context control unit 104 for each non-zero coefficient, the number of non-zero coefficients having a Level exceeding a predetermined value among the non-zero coefficients positioned before the non-zero coefficient in the reverse order of the scan order, and the last Based on the position of the non-zero coefficient, a context for arithmetically encoding the level of the non-zero coefficient may be determined.
  • the arithmetic encoding unit 100 can arithmetically encode the Level using an appropriate context, and the encoding efficiency Can be improved.
  • the context based also on the position of the last non-zero coefficient, it is possible to appropriately determine the context based also on the distribution of the non-zero coefficient, and to further improve the encoding efficiency.
  • FIG. 8A the end position is represented by (3, 2) in a two-dimensional orthogonal coordinate system in which the position of the DC component is represented as the origin (0, 0).
  • the X coordinate value and the Y coordinate value indicating the end position are each binarized.
  • the X coordinate value “3” is binarized to “0001”
  • the Y coordinate value “2” is binarized to “001”.
  • the X coordinate value and the Y coordinate value are not necessarily binarized in this way.
  • the X coordinate value “3” may be binarized as “1110”
  • the Y coordinate value “2” may be binarized as “110”.
  • the short coordinate value is binarized first.
  • a short coordinate is a coordinate having a shorter code length when the value is binarized among the X coordinate and the Y coordinate indicating the end position.
  • the coordinates on the opposite side to the short coordinates are called long coordinates. If the values of the X coordinate and the Y coordinate are the same, either coordinate may be a short coordinate.
  • difference coordinate a difference coordinate (diff coordinate).
  • short coordinate flag which is information indicating which of the X coordinate and the Y coordinate is the short coordinate is added.
  • the code length of the binary signal can be made shorter than when the long coordinate value is binarized.
  • the range of possible values of the difference coordinate value encoded next to the short coordinate value is limited by the already encoded short coordinate value. For example, when the short coordinate value is small, the difference coordinate value can take a large value, but when the short coordinate value is large, the difference coordinate value can take only a small value, so the range of possible values is Get smaller. Therefore, the context control unit 104 can appropriately determine a context for the differential coordinate value by using the context control for the differential coordinate value described later based on the short coordinate value. As described above, encoding efficiency can be improved by arithmetically encoding difference coordinate values instead of long coordinate values.
  • the encoding of the short coordinate flag can be omitted. For this reason, the code length of a binary signal can be shortened and encoding efficiency can be improved.
  • 9A to 9D each show an example of the binarization result of the end position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the binarization method in FIG. 8E is referred to as a first binarization method
  • the binarization method in FIG. 8F is referred to as a second binarization method.
  • 9A to 9D (a) shows the result of binarization by the first binarization method
  • (b) shows the result of binarization by the second binarization method. .
  • FIG. 9A shows an example of the binarization result when the coordinates of the end position are (4, 5).
  • the code length of the binary signal is “11”.
  • the code length of the binary signal is “8”. This is because, in the case of FIG. 9A, the sum of the code length of the difference value and the code length of the short coordinate flag is shorter than the code length of the long coordinate value.
  • FIG. 9B shows an example of the binarization result when the coordinates of the end position are (2, 2).
  • the code length of the binary signal is “6”.
  • the code length of the binary signal is “4”.
  • FIG. 9C shows an example of the binarization result when the coordinates of the end position are (3, 1).
  • the code length of the binary signal is “6”.
  • the code length of the binary signal is “6”. That is, the binary signal (a) and the binary signal (b) have the same code length.
  • the second binarization method can improve the encoding efficiency over the first binarization method by context control described later.
  • FIG. 9D shows an example of the binarization result when the coordinates of the end position are (2, 0).
  • the code length of the binary signal is “4”
  • the code length of the binary signal is “5”. That is, the code length of the second binarization method is longer than that of the first binarization method. This occurs only when one coordinate value is “0”.
  • the second binarization method can improve the encoding efficiency over the first binarization method by context control described later.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the arithmetic encoding method of the terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes a binary signal corresponding to the X coordinate using the symbol occurrence probability output from the context control unit 104 (step S201).
  • the context control unit 104 determines a context for arithmetically encoding the binary signal corresponding to the X coordinate, and the symbol occurrence probability obtained from the probability information corresponding to the determined context is the binary arithmetic encoding unit.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the binary signal corresponding to the Y coordinate by using the symbol occurrence probability output from the context control unit 104 (step). S202). Also in this case, as in the case of the X coordinate, the context control unit 104 determines a context for arithmetically encoding the binary signal corresponding to the Y coordinate, and generates a symbol generated from the probability information corresponding to the determined context. The probability is output to the binary arithmetic encoding unit 105.
  • the context control unit 104 determines a context based on the order (bit position) of the symbol. At this time, for example, the context control unit 104 may determine the context based on the bit position from the context set corresponding to the size of the processing target block.
  • the context set is a set of contexts including at least one context.
  • the context control unit 104 may determine different contexts for symbols having the same bit position but different block sizes. In this case, the context control unit 104 does not necessarily have to determine the context in this way for symbols at all bit positions.
  • the context control unit 104 may determine the same context for symbols at bit positions after a predetermined order as long as the bit positions are the same even if the block sizes are different. That is, the context control unit 104 determines a different context for each block size for symbols at bit positions up to a predetermined order, and determines a common context with a plurality of block sizes for symbols after the predetermined order. . In this case, it is possible to reduce the number of contexts and to realize a reduction in memory capacity for holding probability information and the like, compared to the case where different contexts are determined for each block size for symbols at all bit positions. it can.
  • the context control unit 104 determines a different context for each bit position, for example, for symbols at bit positions from the leftmost to a certain order (for example, second), and the bit positions after that certain number.
  • a common context may be determined for the symbols. In this case, it is possible to reduce the number of contexts compared to the case where different contexts are assigned to all bit positions, and it is possible to realize a reduction in memory capacity for holding probability information and the like.
  • the context control unit 104 further determines a fixed symbol occurrence probability (for example, 50% or the like) without determining a context for a symbol having a certain number (for example, tenth) or more from the leftmost position. ) May be output to the binary arithmetic encoding unit 105.
  • a fixed symbol occurrence probability for example, 50% or the like
  • the context control unit 104 may determine a context for arithmetically encoding a binary signal corresponding to the Y coordinate by a method different from that for the X coordinate. For example, the context control unit 104 may determine a context for arithmetically encoding a binary signal corresponding to the Y coordinate based on the already encoded X coordinate value. Specifically, the context control unit 104 may determine a context for encoding the Y coordinate value according to a level (for example, one of small, medium, and large) corresponding to the X coordinate value, for example. Good.
  • a level for example, one of small, medium, and large
  • the Y coordinate value is often highly correlated with the X coordinate value. For example, when the X coordinate value is small, the Y coordinate value is often small, and when the X coordinate value is large, the Y coordinate value is often large.
  • the symbol occurrence probability can be derived in detail, and the coding efficiency can be improved.
  • the context determination method for arithmetically encoding the binary signal corresponding to the X coordinate or the Y coordinate is not limited to the above method.
  • the context control unit 104 may determine a context for a binary signal corresponding to the other based on a symbol included in the binary signal corresponding to one of the X coordinate and the Y coordinate.
  • the context control unit 104 determines the first symbol from the left of the binary signal corresponding to the Y coordinate based on the first symbol value from the left of the binary signal corresponding to the X coordinate. The context may be determined. Further, the context control unit 104 determines a context for the second symbol from the left of the binary signal corresponding to the X coordinate based on the first symbol value from the left of the binary signal corresponding to the Y coordinate. May be. The flow of processing when the symbols included in the binary signal corresponding to the X coordinate and the symbols included in the binary signal corresponding to the Y coordinate are alternately arithmetically encoded will be described with reference to FIG. .
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of the arithmetic encoding method of the terminal position information according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the end position information is (1, 2)
  • the binary signal corresponding to the X coordinate is “01”
  • the binary signal corresponding to the Y coordinate is “001”.
  • the context control unit 104 determines a context for the first symbol included in the binary signal corresponding to the X coordinate, and outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic encoding unit 105. . Then, the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the first symbol included in the binary signal corresponding to the X coordinate, using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 104 (step S251). The context control unit 104 updates the symbol occurrence probability corresponding to the determined context based on the first symbol included in the binary signal corresponding to the X coordinate.
  • the context for the first symbol included in the binary signal corresponding to the Y coordinate is determined, and the symbol occurrence probability corresponding to the determined context Is output to the binary arithmetic encoding unit 105.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the first symbol included in the binary signal corresponding to the Y coordinate, using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 104 (step S252).
  • the context control unit 104 updates the symbol occurrence probability corresponding to the determined context based on the first symbol included in the binary signal corresponding to the Y coordinate.
  • the context control unit 104 determines the first symbol included in the binary signal corresponding to the Y coordinate.
  • one context “CTX-0” is selected from a plurality of predetermined contexts. For example, when the first symbol included in the binary signal of the X coordinate is “1”, the context control unit 104 preliminarily serves as a context for the first symbol included in the binary signal corresponding to the Y coordinate.
  • Another context “CTX-1” is selected from a plurality of defined contexts.
  • the context control unit 104 determines a context for the second symbol from the left included in the binary signal corresponding to the X coordinate based on the first symbol included in the binary signal corresponding to the Y coordinate, The symbol occurrence probability corresponding to the determined context is output to the binary arithmetic encoding unit 105. Then, the binary arithmetic coding unit 105 uses the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 104 to arithmetically code the second symbol from the left included in the binary signal corresponding to the X coordinate (step S253). ). Furthermore, the context control unit 104 updates the symbol occurrence probability corresponding to the determined context based on the second symbol from the left included in the binary signal corresponding to the X coordinate.
  • the context control unit 104 determines a context for the second signal from the left included in the binary signal corresponding to the Y coordinate based on the second symbol from the left included in the binary signal corresponding to the X coordinate.
  • the symbol occurrence probability corresponding to the determined context is output to the binary arithmetic coding unit 105.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 performs arithmetic encoding on the second symbol from the left included in the binary signal corresponding to the Y coordinate, using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 104 (step S254).
  • the context control unit 104 updates the symbol occurrence probability corresponding to the determined context based on the second symbol from the left included in the binary signal corresponding to the Y coordinate.
  • the context control unit 104 determines the third symbol from the left included in the binary signal corresponding to the Y coordinate based on the information that there is no third symbol from the left included in the binary signal corresponding to the X coordinate. , And the symbol occurrence probability corresponding to the determined context is output to the binary arithmetic encoding unit 105. Then, the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the third symbol from the left included in the binary signal corresponding to the Y coordinate, using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 104 (step S255). ). Further, the context control unit 104 updates the symbol occurrence probability corresponding to the determined context based on the third symbol from the left included in the binary signal corresponding to the Y coordinate.
  • the context of the encoding target symbol is switched based on the symbol that is arithmetically encoded immediately before, but the context determination method is not limited to this.
  • the context control unit 104 may switch the context based on only the first symbol included in the binary signal corresponding to the X coordinate among the plurality of symbols included in the binary signal.
  • the context may be switched based on the first symbol included in each of the binary signals corresponding to the X coordinate and the Y coordinate.
  • the processing for context switching can be reduced as compared with the case of switching the context based on each symbol, so that the circuit scale can be reduced.
  • FIG. 12 is a flowchart showing another example of the end position information arithmetic coding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the binary signal corresponding to the short coordinates using the symbol occurrence probability output from the context control unit 104 (step S301).
  • the context control unit 104 determines a context for arithmetically encoding the binary signal corresponding to the short coordinates, and the symbol occurrence probability obtained from the probability information corresponding to the determined context is the binary arithmetic encoding unit.
  • the context control unit 104 determines a context based on the order (bit position) of the symbol. Further, the context control unit 104 may determine the context based on the size of the processing target block in addition to the bit position, for example. That is, the context control unit 104 may determine the context so that the context is different if the block size is different even if the bit position is the same.
  • the context control unit 104 determines a different context for each bit position, for example, for symbols at bit positions from the leftmost to a certain number (for example, the second), and after that certain number A common context may be determined for symbols in bit positions. In this case, it is possible to reduce the number of contexts compared to the case where different contexts are assigned to all bit positions, and it is possible to realize a reduction in memory capacity for holding probability information and the like.
  • the context control unit 104 further determines a fixed symbol occurrence probability (for example, 50% or the like) without determining a context for a symbol having a certain number (for example, tenth) or more from the leftmost position. ) May be output to the binary arithmetic encoding unit 105.
  • a fixed symbol occurrence probability for example, 50% or the like
  • the terminal position binarization unit 102 calculates a difference coordinate value by subtracting the short coordinate value from the long coordinate value (step S302). Then, the terminal position binarization unit 102 generates a binary signal corresponding to the difference coordinate value by binarizing the difference coordinate value. The generated binary signal is output to the context control unit 104 and the binary arithmetic coding unit 105.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the binary signal corresponding to the difference coordinate value using the symbol occurrence probability output from the context control unit 104 (step S303).
  • the context control unit 104 determines a context for arithmetically encoding the binary signal corresponding to the difference coordinate, and calculates the symbol occurrence probability obtained from the probability information corresponding to the determined context as the binary arithmetic encoding unit. To 105.
  • the context control unit 104 is based on the order (bit position) of the symbols as in the case of encoding the short coordinate value described above. To determine the context. Further, the context control unit 104 may determine the context based on the size of the processing target block in addition to the bit position, for example. That is, the context control unit 104 may determine the context so that the context is different if the block size is different even if the bit position is the same.
  • the context control unit 104 may determine a context common to some of the block sizes as a context for the difference coordinate value.
  • a common context may be used for a 16x16 block size and a 32x32 block size.
  • the context control unit 104 determines a different context for each bit position, for example, for symbols at bit positions from the leftmost to a certain number (for example, the second), and after that certain number A common context may be determined for symbols in bit positions. In this case, it is possible to reduce the number of contexts compared to the case where different contexts are assigned to all bit positions, and it is possible to realize a reduction in memory capacity for holding probability information and the like.
  • the context control unit 104 further determines a fixed symbol occurrence probability (for example, 50% or the like) without determining a context for a symbol having a certain number (for example, tenth) or more from the leftmost position. ) May be output to the binary arithmetic encoding unit 105.
  • a fixed symbol occurrence probability for example, 50% or the like
  • the context control unit 104 may determine a context for the difference coordinate value based on the already encoded short coordinate value. For example, when the short coordinate value is equal to or smaller than a certain value (for example, “3”), the difference coordinate value may be a large value. On the other hand, when the short coordinate value is a certain value or more (for example, “10”), the difference coordinate value is likely to be a small value. For this reason, it is possible to more appropriately estimate the symbol occurrence probability by using another context depending on the size of the short coordinate value.
  • the threshold value constant value in this case may be changed according to the block size. This is because the possible range of coordinate values varies depending on the block size. Thereby, further improvement in encoding efficiency can be expected.
  • the binary arithmetic encoding unit 105 is information indicating whether the previously encoded short coordinate value was the X coordinate or the Y coordinate.
  • a certain short coordinate flag (for example, “0” for the X coordinate and “1” for the Y coordinate) is binary arithmetic encoded (step S305).
  • the context control unit 104 may determine the context for the short coordinate flag so that the context is different for each block size, but it is not necessary to be limited to this. For example, even if the block sizes are different, if the tendency of the coefficients in the horizontal direction and the vertical direction is the same, the tendency of which of the X coordinate and the Y coordinate is the short coordinate is often the same. For this reason, the context control unit 104 may determine the context for the short coordinate flag so that the same context is determined even if the block sizes are different. In this case, it is possible to reduce the number of contexts compared to the case of assigning different contexts to all block sizes, and it is possible to realize a reduction in memory capacity for holding probability information and the like.
  • the context control unit 104 may determine a context for the short coordinate flag so that a common context is determined by a part of the block sizes. For example, the context control unit 104 may determine the context for the short coordinate flag so that the context for the 4 ⁇ 4 size block is different from the common context for the other size blocks. Further, the context control unit 104 may switch contexts with three types of block sizes (4 ⁇ 4), (8 ⁇ 8), and (16 ⁇ 16 and 32 ⁇ 32). By determining the context in this way, it is possible to realize further improvement in encoding efficiency.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the coefficient information arithmetic coding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the arithmetic encoding unit 100 encodes the end position information (LastPos) by the method described above (step S401).
  • the context control unit 104 selects a specialized context set when the non-zero coefficient exists only in the low frequency region (step S402). S403).
  • the context control unit 104 selects a specialized context set when a non-zero coefficient exists also in the high frequency region (step S402). S404).
  • the context control unit 104 determines a context for the Significant Flag from the selected context set by a predetermined means. Then, the binary arithmetic encoding unit 105 arithmetically encodes the Significant Flag using the symbol occurrence probability corresponding to the determined context (step S405).
  • LastPos is represented by a two-dimensional orthogonal coordinate system
  • the value obtained from LastPos is a value obtained from at least one of the two coordinate values indicating LastPos. That is, the context control unit 104 determines the context based on at least one of the two coordinate values indicating the position of the last non-zero coefficient.
  • the value obtained from LastPos is, for example, the sum of two coordinate values indicating LastPos. That is, the context control unit 104 determines a context based on the sum of two coordinate values. In this case, the context control unit 104 may compare (X coordinate value + Y coordinate value) with the threshold value TH in step S402. Thereby, for example, when the threshold value TH is “5”, the context control unit 104 (0, 5), (1, 4), (2, 3), (3, 2), (4, 1), Context sets can be switched using the diagonal line connecting (5, 0) as a boundary.
  • the value obtained from LastPos may be, for example, the larger coordinate value of the two coordinate values indicating LastPos. That is, the context control unit 104 may determine the context based only on the larger coordinate value of the two coordinate values. In this case, the context control unit 104 may compare MAX (X coordinate value, Y coordinate value) with the threshold value TH in step S402. For example, when the threshold value TH is “5”, the context control unit 104 calculates a straight line connecting (0, 5) and (5, 5) and a straight line connecting (5, 0) and (5, 5). As a boundary, context sets can be switched.
  • MAX X coordinate value, Y coordinate value
  • the value obtained from LastPos may be an arithmetic average value or a geometric average value of two coordinate values, for example.
  • the threshold value TH is one here, the threshold value TH may be plural. By setting a plurality of threshold values TH, it is possible to switch between three or more context sets based on LastPos. In this case, since the symbol occurrence probability can be predicted more finely, an improvement in coding efficiency can be expected.
  • step S405 the binary arithmetic encoding unit 105 may arithmetically encode the symbol sequence preceding the position indicated by Last in (c) of FIG.
  • the reason why the Significant Flag at the position indicated by Last is not arithmetically encoded is that it is obvious by LastPos that the coefficient at the position indicated by Last is a non-zero coefficient.
  • the context control unit 104 determines a context for arithmetically encoding the Significant Flag from the context set determined in step S403 or S404. Specifically, the context control unit 104 determines a context based on, for example, the coefficient position of the Significant Flag. Further, for example, the context control unit 104 is based on the number of zero coefficients or non-zero coefficients (hereinafter simply referred to as “adjacent zero coefficient” or “adjacent non-zero coefficient”) adjacent to the processing target coefficient in the frequency domain processing unit. The context may be determined.
  • the context control unit 104 may determine the context based on both the coefficient position and the number of adjacent zero coefficients or adjacent non-zero coefficients. More specifically, for example, the context control unit 104 determines the context based on the coefficient position in the low frequency region, and determines the context based on the number of adjacent zero coefficients or adjacent non-zero coefficients in the high frequency region. Also good.
  • the arithmetic encoding unit 100 may arithmetically encode the Significant Flag in reverse scan order from the end position.
  • the context control unit 104 may determine a context for the Significant Flag based on the encoding order. In this case, it is preferable that the initial value of the symbol occurrence probability corresponding to each context is set according to the above assumption. Thereby, encoding efficiency can be improved more.
  • the context control unit 104 first determines the context after selecting the context set, but it is not always necessary to select the context set in this way. That is, the context control unit 104 may determine one context from among a plurality of contexts as a context for arithmetically encoding the Significant Flag based on the end position without selecting a context set.
  • the threshold information described above or the information indicating the binarization method or context determination method may be recorded at the head (stream header) of the bit stream. By doing so, the binarization method or the combination of contexts can be changed depending on the characteristics of the image, and further improvement in encoding efficiency can be expected.
  • the unit recorded in the header may be a unit corresponding to a slice or a picture instead of a stream unit.
  • the arithmetic coding method can be controlled more finely than in the case of recording in units of streams, further improvement in coding efficiency can be expected.
  • the arithmetic coding of the Significant Flag has been described.
  • the Level and the Sign may be arithmetic coded in the same manner as the Significant Flag. That is, the context control unit 104 may determine a context for arithmetically encoding at least one of Significant Flag, Level, and Sign based on the position of the last non-zero coefficient.
  • FIG. 14 is a block diagram showing an example of the configuration of the image encoding device 200 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the image encoding device 200 compresses and encodes image data. For example, image data is input to the image encoding device 200 as an input signal for each block.
  • the image encoding device 200 generates an encoded signal by performing transformation, quantization, and entropy encoding on the input signal that has been input.
  • the image encoding device 200 includes a subtracter 205, a transform / quantization unit 210, an entropy encoding unit 220, an inverse quantization / inverse transform unit 230, an adder 235, a demultiplexer, A blocking filter 240, a memory 250, an intra prediction unit 260, a motion detection unit 270, a motion compensation unit 280, and an intra / inter switch 290 are provided.
  • the subtracter 205 calculates a difference between the input signal and the prediction signal, that is, a prediction error.
  • the transform / quantization unit 210 generates a frequency domain transform coefficient by transforming a spatial domain prediction error. For example, the transform / quantization unit 210 generates a transform coefficient by performing DCT (Discrete Cosine Transform) transform on the prediction error. Furthermore, the transform / quantization unit 210 generates a quantized coefficient by quantizing the transform coefficient.
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • the entropy encoding unit 220 generates an encoded signal by entropy encoding the quantization coefficient.
  • the entropy encoding unit 220 encodes the motion data (for example, a motion vector) detected by the motion detection unit 270, and outputs the encoded data by including it in the encoded signal.
  • the inverse quantization / inverse transform unit 230 restores the transform coefficient by inverse quantization of the quantized coefficient. Further, the inverse quantization / inverse transform unit 230 restores the prediction error by inversely transforming the restored transform coefficient. Note that the restored prediction error does not match the prediction error generated by the subtractor 205 because information is lost due to quantization. That is, the restored prediction error includes a quantization error.
  • the adder 235 generates a local decoded image by adding the restored prediction error and the prediction signal.
  • the deblocking filter 240 performs deblocking filter processing on the generated local decoded image.
  • the memory 250 is a memory for storing a reference image used for motion compensation. Specifically, the memory 250 stores a local decoded image that has been subjected to deblocking filter processing.
  • the intra prediction unit 260 generates a prediction signal (intra prediction signal) by performing intra prediction. Specifically, the intra prediction unit 260 performs intra prediction with reference to an image around the block to be encoded (input signal) in the local decoded image generated by the adder 235, thereby obtaining an intra prediction signal. Generate.
  • the motion detector 270 detects motion data (for example, a motion vector) between the input signal and the reference image stored in the memory 250.
  • motion data for example, a motion vector
  • the motion compensation unit 280 generates a prediction signal (inter prediction signal) by performing motion compensation based on the detected motion data.
  • the intra / inter switch 290 selects either the intra prediction signal or the inter prediction signal, and outputs the selected signal to the subtracter 205 and the adder 235 as a prediction signal.
  • the image encoding device 200 compresses and encodes image data.
  • the arithmetic encoding unit 100 is provided in the entropy encoding unit 220. That is, the arithmetic encoding unit 100 binarizes and arithmetically encodes the quantization coefficient as the input signal SI.
  • the signal type information SE is information indicating the coefficient position of the quantization coefficient, the motion data shown in FIG. 14, the intra prediction direction used by the intra prediction unit 260, and the like.
  • binarization is performed by appropriately performing binarization when encoding the end position information and the coefficient information.
  • the context for arithmetically encoding the result can be appropriately determined.
  • the code length of the binary signal to be encoded can be shortened, and the probability information reflecting the overall statistical information can be used as the encoding probability information while reducing the number of contexts.
  • Efficiency can be increased. That is, it is possible to increase the coding efficiency while reducing the memory size for holding the probability information stored for each context.
  • characteristic processing is included in both the arithmetic encoding of the end position information and the arithmetic encoding of the coefficient information.
  • a characteristic processing may be included in only one of them. I do not care.
  • the arithmetic encoding unit may determine a context for arithmetically encoding a plurality of coefficients based on the end position, and arithmetically encode the binary signal using the context corresponding to the context.
  • arithmetic coding unit will be described.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the arithmetic encoding unit 10 according to an aspect of the present invention.
  • the arithmetic encoding unit 10 compresses and encodes image data.
  • the arithmetic encoding unit 10 includes a binarizing unit 11, a context control unit 12, and a binary arithmetic encoding unit 13. Each component of the arithmetic encoding part 10 is demonstrated in detail using FIG.
  • FIG. 16 is a flowchart showing the processing operation of the arithmetic encoding unit 10 according to an aspect of the present invention.
  • the binarization unit 11 generates a binary signal by binarizing a plurality of coefficients included in a frequency domain processing unit (S11). Specifically, the binarization unit 11 generates binary signals respectively corresponding to, for example, Significant Flag, Level, and Sign.
  • the context control unit 12 determines a context for arithmetically encoding a plurality of coefficients based on the position of the last non-zero coefficient in the scan order among the non-zero coefficients included in the processing unit (S12).
  • a context is information for specifying probability information indicating the probability of occurrence of a symbol value included in a binary signal.
  • the context control unit 12 holds probability information in association with each of a plurality of contexts.
  • the binary arithmetic encoding unit 13 arithmetically encodes the binary signal using the probability information corresponding to the determined context (S13). Specifically, the binary arithmetic encoding unit 13 acquires, from the context control unit 12, probability information corresponding to the determined context among a plurality of pieces of probability information held in the memory. Then, the binary arithmetic encoding unit 13 arithmetically encodes the binary signal using the acquired probability information.
  • the context control unit 12 updates the probability information corresponding to the determined context based on the binary signal (S14). That is, the context control unit 12 updates the probability information held in the memory and corresponding to the determined context based on the value of the symbol included in the binary signal.
  • Embodiment 2 Next, an outline of the arithmetic decoding method according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
  • the arithmetic processing is performed on the plurality of coefficients based on end position information indicating the position of the last non-zero coefficient in the scan order. Determine the context for decoding.
  • a plurality of coefficients are arithmetically decoded using the symbol occurrence probability corresponding to the determined context.
  • the symbol occurrence probability based on the statistical information can be used, and the encoding efficiency can be improved.
  • the number of contexts can be set appropriately, the number of symbol occurrence probabilities to be held can be set appropriately, and the memory size at the time of mounting can be reduced.
  • the symbol generation probability can be appropriately used in the arithmetic decoding of the terminal position information, so that the encoding efficiency can be improved.
  • FIG. 17 is a block diagram showing an example of the configuration of the arithmetic decoding unit 300 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • arithmetic decoding section 300 according to Embodiment 2 of the present invention corresponds to a part of an image decoding apparatus that decodes compression-encoded encoded image data.
  • Arithmetic decoding section 300 receives input signal BS corresponding to the quantization coefficient to be decoded and signal type information SE of input signal BS as inputs.
  • the arithmetic decoding unit 300 restores the coefficient signal Coeff by decoding the input signal BS.
  • the arithmetic decoding unit 300 includes a binary arithmetic decoding unit 301, a context control unit 302, and a quantized coefficient restoration unit 303.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 uses the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 302 to arithmetically decode the input signal BS corresponding to the terminal position information and the coefficient information, thereby generating a binary signal.
  • the context control unit 302 includes a memory (not shown) that holds a plurality of symbol occurrence probabilities.
  • the context control unit 302 refers to a symbol occurrence probability table, and identifies a symbol occurrence probability corresponding to the context from a plurality of symbol occurrence probabilities stored in the memory.
  • the symbol occurrence probability table is a table for associating context with probability information.
  • the symbol occurrence probability table is, for example, the table shown in FIG. Since the details of the symbol occurrence probability table are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the context control unit 302 further holds a context table.
  • the context table is a table in which the type of the decoding target signal is associated with the context.
  • the context table is, for example, the table shown in FIG. Details of the context table are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the quantization coefficient restoration unit 303 restores a plurality of coefficients (frequency domain processing units) using the binary signal generated by the binary arithmetic decoding unit 301.
  • FIG. 18 is a flowchart showing an example of the processing operation of the arithmetic decoding unit 300 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 first acquires an input signal (bit stream) corresponding to the termination coefficient information (LastPos).
  • the context control unit 302 acquires a signal type signal SE corresponding to the acquired input signal. Then, the context control unit 302 determines a context for arithmetically decoding the end position information based on the signal type. Further, the context control unit 302 outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic decoding unit 301.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 performs arithmetic decoding on the acquired input signal based on the symbol occurrence probability, and decodes the end position information (step S501).
  • the decoded termination coefficient information is output to the quantization coefficient restoration unit 303.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 arithmetically decodes symbols included in the arithmetically encoded binary signal one by one. Accordingly, the decoding process is repeated until all symbols have decoded the termination coefficient information.
  • the context control method is the same as the method used at the time of encoding. Specifically, the context control method is the same as the method described in the first embodiment.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 acquires an input signal (bit stream) corresponding to the Significant Flag.
  • the context control unit 302 acquires a signal type signal SE corresponding to the acquired input signal. Then, the context control unit 302 determines a context for arithmetic decoding of the Significant Flag based on the signal type. Further, the context control unit 302 outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic decoding unit 301.
  • the context control unit 302 determines the context based on the terminal position information that has already been decoded (step S502). That is, the context control unit 302 determines a context for arithmetic decoding of input signals corresponding to a plurality of coefficients included in a processing unit, based on the position of the last non-zero coefficient in the scan order.
  • the context control method is the same as the method used at the time of encoding. Specifically, the context control method is the same as the method described in the first embodiment.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 performs arithmetic decoding on the acquired input signal based on the symbol occurrence probability, and decodes the Significant Flag (step S503).
  • the decrypted Significant Flag is output to the quantized coefficient restoration unit 303. Specifically, the binary arithmetic decoding unit 301 decodes the Significant Flag included in the arithmetically encoded binary signal one by one. Therefore, the decoding process is repeated until all the Significant Flags are decoded.
  • the quantization coefficient restoration unit 303 restores the coefficient signal Coeff based on the acquired terminal position information and the Significant Flag. More specifically, the quantization coefficient restoration unit 303 restores a plurality of quantization coefficients by combining Level and Sign in addition to these pieces of information.
  • This Level and Sign decoding method is described, for example, in H.264. The method determined by the H.264 standard may be used.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of the arithmetic decoding method of terminal position information according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the context control unit 302 determines a context by a method similar to the method described in the first embodiment. Then, the context control unit 302 outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic decoding unit 301.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 arithmetically decodes the input signal corresponding to the X coordinate using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 302 (step S601).
  • the context control unit 302 determines a context by a method similar to the method described in the first embodiment. Then, the context control unit 302 outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic decoding unit 301.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 arithmetically decodes the input signal corresponding to the Y coordinate using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 302 (step S602).
  • the step of FIG. S601 and S602 are repeated for each symbol.
  • the details of the context determination method are the same as those described in the first embodiment.
  • FIG. 20 is a flowchart showing another example of the terminal position information arithmetic decoding method according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the context control unit 302 determines a context for arithmetic decoding of an input signal corresponding to a short coordinate by a method similar to the method described in the first embodiment. Then, the context control unit 302 outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic decoding unit 301.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 arithmetically decodes the input signal corresponding to the short coordinates using the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 302 (step S701).
  • the context control unit 302 determines a context for arithmetic decoding of the input signal corresponding to the difference coordinates by the same method as that shown in the first embodiment. Then, the context control unit 302 outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic decoding unit 301.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 uses the symbol occurrence probability acquired from the context control unit 302 to arithmetically decode the input signal corresponding to the difference coordinates (step S702).
  • step S703 when the difference coordinate value obtained by arithmetic decoding of the input signal corresponding to the difference coordinate is “0” (YES in step S703), the decoding process is terminated. This is because since the X coordinate value and the Y coordinate value are the same, it is not necessary to distinguish whether the coordinate value obtained by decoding in step S701 is an X coordinate value or a Y coordinate value.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 arithmetically decodes the input signal corresponding to the short coordinate flag (step S704).
  • the context control unit 302 determines the context as in the first embodiment, and outputs the symbol occurrence probability corresponding to the determined context to the binary arithmetic decoding unit 301.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of the coefficient information arithmetic decoding method according to the second embodiment of the present invention.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 decodes the end position information (LastPos) by the method described above (step S801).
  • the context control unit 302 selects a specialized context set when the non-zero coefficient exists only in the low frequency region (step S802). S803).
  • the context control unit 302 selects a specialized context set when a non-zero coefficient also exists in the high frequency region (step S802). S804).
  • the context control unit 302 determines a context for arithmetically decoding the input signal corresponding to the SignificantFlag from a selected context set by a predetermined means. Then, the binary arithmetic decoding unit 301 arithmetically decodes the input signal corresponding to the Significant Flag using the symbol occurrence probability corresponding to the determined context (Step S805).
  • LastPos is represented by a two-dimensional orthogonal coordinate system
  • the value obtained from LastPos is a value obtained from at least one of the two coordinate values indicating LastPos. That is, the context control unit 302 determines the context based on at least one of the two coordinate values indicating the position of the last non-zero coefficient.
  • the value obtained from LastPos is, for example, the sum of two coordinate values indicating LastPos. That is, the context control unit 302 determines a context based on the sum of two coordinate values. In this case, the context control unit 104 may compare (X coordinate value + Y coordinate value) with the threshold value TH in step S402. Thereby, for example, when the threshold value TH is “5”, the context control unit 302 (0, 5), (1, 4), (2, 3), (3, 2), (4, 1), Context sets can be switched using the diagonal line connecting (5, 0) as a boundary.
  • the value obtained from LastPos may be, for example, the larger one of the two coordinate values indicating LastPos. That is, the context control unit 302 may determine the context based only on the larger coordinate value of the two coordinate values. In this case, the context control unit 104 may compare MAX (X coordinate value, Y coordinate value) with the threshold value TH in step S402. For example, when the threshold value TH is “5”, the context control unit 302 calculates a straight line connecting (0, 5) and (5, 5) and a straight line connecting (5, 0) and (5, 5). As a boundary, context sets can be switched.
  • MAX X coordinate value, Y coordinate value
  • threshold value TH is one here, there may be a plurality of threshold values. By setting a plurality of threshold values TH, it is possible to switch between three or more context sets based on LastPos. In this case, since the symbol occurrence probability can be predicted more finely, an improvement in coding efficiency can be expected.
  • the binary arithmetic decoding unit 301 may arithmetically decode an input signal obtained by arithmetically encoding the symbol sequence preceding the position indicated by Last in FIG.
  • the context control unit 302 determines the context based on the coefficient position, as described in the first embodiment. For example, the context control unit 302 may determine a context based on the number of adjacent zero coefficients or adjacent non-zero coefficients.
  • the context control unit 302 may determine the context based on both the coefficient position and the number of adjacent zero coefficients or adjacent non-zero coefficients. More specifically, for example, the context control unit 302 determines the context based on the coefficient position in the low frequency region, and determines the context based on the number of adjacent zero coefficients or adjacent non-zero coefficients in the high frequency region. Also good.
  • the arithmetic decoding unit 300 may similarly perform the decoding process in the reverse scan order.
  • the context control unit 302 may determine the context for the input signal corresponding to the Significant Flag based on the coding order. In this case, it is preferable that the initial value of the symbol occurrence probability corresponding to each context is set according to the above assumption. Thereby, encoding efficiency can be improved more.
  • the context control unit 302 first determines the context after selecting the context set, but it is not always necessary to select the context set in this way. That is, the context control unit 302 determines one context from a plurality of contexts as a context for arithmetic decoding of an input signal corresponding to the SignificantFlag based on the end position without selecting a context set. It doesn't matter.
  • the context control unit 302 may determine a context for arithmetic decoding of an input signal corresponding to at least one of Significant Flag, Level, and Sign based on the position of the last non-zero coefficient.
  • the context control unit 302 acquires a binary signal obtained by decoding from the binary arithmetic decoding unit 301, and each time a binary arithmetic decoding is performed, the symbol occurrence probability corresponding to the context used for the arithmetic decoding Update processing is performed.
  • the symbol occurrence probability update process is, for example, H.264. The same method as shown in the H.264 standard is used.
  • FIG. 22 is a block diagram showing an exemplary configuration of an image decoding apparatus 400 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the image decoding apparatus 400 decodes the encoded image data that has been compression encoded. For example, the image decoding apparatus 400 receives encoded image data as a decoding target signal for each block. The image decoding apparatus 400 restores image data by performing entropy decoding, inverse quantization, and inverse transformation on the input decoding target signal.
  • the image decoding apparatus 400 includes an entropy decoding unit 410, an inverse quantization / inverse conversion unit 420, an adder 425, a deblocking filter 430, a memory 440, an intra prediction unit 450, A motion compensation unit 460 and an intra / inter switch 470 are provided.
  • the entropy decoding unit 410 restores the quantization coefficient by entropy decoding the input signal (input stream).
  • the input signal (input stream) is a signal to be decoded and corresponds to data for each block of the encoded image data.
  • the entropy decoding unit 410 acquires motion data from the input signal and outputs the acquired motion data to the motion compensation unit 460.
  • the inverse quantization / inverse transform unit 420 restores the transform coefficient by inversely quantizing the quantized coefficient restored by the entropy decoding unit 410. Then, the inverse quantization / inverse transform unit 420 restores the prediction error by inversely transforming the restored transform coefficient.
  • the adder 425 generates a decoded image by adding the restored prediction error and the prediction signal.
  • the deblocking filter 430 performs deblocking filter processing on the generated decoded image.
  • the decoded image subjected to the deblocking filter process is output as a decoded signal.
  • the memory 440 is a memory for storing a reference image used for motion compensation. Specifically, the memory 440 stores a decoded image that has been subjected to deblocking filter processing.
  • the intra prediction unit 450 generates a prediction signal (intra prediction signal) by performing intra prediction. Specifically, the intra prediction unit 450 generates an intra prediction signal by performing intra prediction with reference to images around the block to be decoded (input signal) in the decoded image generated by the adder 425. .
  • the motion compensation unit 460 generates a prediction signal (inter prediction signal) by performing motion compensation based on the motion data output from the entropy decoding unit 410.
  • the intra / inter switch 470 selects either the intra prediction signal or the inter prediction signal, and outputs the selected signal to the adder 425 as a prediction signal.
  • the image decoding apparatus 400 decodes encoded image data that has been compression-encoded.
  • the arithmetic decoding unit 300 according to Embodiment 2 of the present invention is provided in the entropy decoding unit 410. That is, the arithmetic decoding unit 300 performs arithmetic decoding and multi-value coding on encoded image data that has been subjected to predictive encoding as an input stream IS.
  • the signal type information SE is information indicating the position of the quantization coefficient, the motion data, the intra prediction direction used by the intra prediction unit 450, and the like.
  • the arithmetic decoding unit 300 records the information.
  • the combination of the binarization method and the context may be changed by reading the processed information. As a result, it is possible to decode an encoded stream with further improved encoding efficiency.
  • the unit recorded in the header is a unit corresponding to a slice or a picture, it can be decoded in the same manner.
  • the context is appropriately determined when arithmetically decoding the input signal corresponding to the terminal position information and the coefficient information. Can do.
  • Embodiment 1 Since probability information reflecting the entire statistical information can be used as probability information, encoding efficiency can be increased. That is, it is possible to increase the encoding efficiency while reducing the memory size stored for each context.
  • the image decoding apparatus and the image decoding method according to Embodiment 2 of the present invention can correctly decode a signal with improved encoding efficiency in this way.
  • characteristic arithmetic decoding is performed on both the terminal position information and the coefficient information, but characteristic arithmetic decoding may be performed on only one of the information, for example.
  • the arithmetic decoding unit may determine a context for arithmetic decoding of an input signal corresponding to a plurality of coefficients based on the end position, and arithmetically decode the input signal using the context corresponding to the context.
  • arithmetic decoding unit will be described.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the arithmetic decoding unit 20 according to an aspect of the present invention.
  • the arithmetic decoding unit 20 decodes the compressed and encoded image data.
  • the arithmetic decoding unit 20 includes a binary arithmetic decoding unit 21, a context control unit 22, and a coefficient restoration unit 23. Each component of the arithmetic decoding part 20 is demonstrated in detail using FIG.
  • FIG. 24 is a flowchart showing the processing operation of the arithmetic decoding unit 20 according to an aspect of the present invention.
  • the context control unit 22 performs arithmetic operations on input signals corresponding to a plurality of coefficients included in the processing unit based on the position of the last non-zero coefficient in the scan order among the non-zero coefficients included in the processing unit in the frequency domain.
  • a context for decoding is determined (S21).
  • An input signal corresponding to a plurality of coefficients is a signal obtained by arithmetically encoding a binary signal corresponding to each of, for example, Significant Flag, Level, and Sign.
  • the binary arithmetic decoding unit 21 generates a binary signal by arithmetically decoding the input signal using probability information corresponding to the determined context (S22). Specifically, the binary arithmetic decoding unit 21 acquires, from the context control unit 22, probability information corresponding to the determined context among a plurality of pieces of probability information held in the memory. Then, the binary arithmetic decoding unit 21 arithmetically decodes the input signal using the acquired probability information.
  • the context control unit 22 updates the probability information corresponding to the determined context based on the binary signal (S23). That is, the context control unit 22 updates the probability information held in the memory and corresponding to the determined context based on the value of the symbol included in the binary signal.
  • the coefficient restoration unit 23 restores a plurality of coefficients included in the processing unit using the binary signal (S24). Specifically, the coefficient restoration unit 23 restores the level by multi-leveling the binary signal corresponding to the level. Then, the coefficient restoring unit 23 restores the processing unit based on the position of the last non-zero coefficient, the Significant Flag, the Level, and the Sign.
  • the arithmetic decoding unit 20 As described above, even the arithmetic decoding unit 20 as shown in FIGS. 23 and 24 performs arithmetic decoding on input signals corresponding to a plurality of coefficients based on the position of the last non-zero coefficient in the scan order.
  • the context can be appropriately determined. Therefore, the arithmetic decoding unit 20 can appropriately decode the input signal encoded with high encoding efficiency.
  • 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.
  • the system has an image encoding / decoding device including an image encoding device using an image encoding method and an image decoding device using an image decoding method.
  • image encoding / decoding device including an image encoding device using an image encoding method and an image decoding device using an image decoding method.
  • Other configurations in the system can be appropriately changed according to circumstances.
  • FIG. 25 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 (registered trademark) (Global System for Mobile Communications) system, a CDMA (Code Division Multiple Access) system, a W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access) system, or an LTE (Long Term Evolution). It is possible to use any of the above-mentioned systems, HSPA (High Speed Packet Access) mobile phone, PHS (Personal Handyphone System), or the like.
  • 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 (that is, the image encoding of the present invention).
  • Function as a device Function as a device) and transmit 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 (that is, functions as the image decoding device of the present invention).
  • 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 moving image encoding device (image encoding device) or the moving image decoding according to each of the above embodiments. Any of the devices (image decoding devices) can be incorporated.
  • 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 (that is, data encoded by the image encoding apparatus of the present invention).
  • 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 an apparatus such as the television (receiver) ex300 or the set top box (STB) ex217 (that is, functions as the image decoding apparatus of the present invention).
  • a reader / recorder ex218 that reads and decodes multiplexed data recorded on a recording medium ex215 such as a DVD or a BD, or 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. 27 is a diagram illustrating a television (receiver) ex300 that uses the moving picture decoding method and the moving picture encoding method described in 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 each of the audio data and the video data, or encodes the respective information, the audio signal processing unit ex304, the video signal processing unit ex305 (function as the image encoding device or the image decoding device of the present invention). ), A speaker ex307 for outputting the decoded audio signal, and an output unit ex309 having a display unit ex308 such as a display for displaying the decoded video 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. 28 shows the configuration of the information reproducing / recording unit ex400 when data is read from or written to an 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 reflected light 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 controller 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 kinds of information held in the buffer ex404, and generates and adds new information as necessary, and 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 is composed of, 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. 29 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 include a configuration in which a GPS receiving unit is added to the configuration illustrated in FIG. 27, and the same may be applied to the computer ex111, the mobile phone ex114, and the like.
  • FIG. 30 (a) is a diagram showing a 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 voices, received images, 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 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. Encode (that is, function as the image encoding apparatus of the present invention), and send the encoded video data to the multiplexing / demultiplexing 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 unit (modulation / demodulation circuit unit) ex352, digital-analog conversion processing and frequency conversion processing by the transmission / reception unit ex351, and then transmitted through 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 shown in each of the above embodiments (that is, functions as the image decoding device of the present invention).
  • video and still images included in the moving image file linked to the home page are displayed from the display unit ex358 via the LCD control unit ex359.
  • 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 or the like is multiplexed with video data is received and transmitted, but data in which character data or the like related to video is multiplexed in addition to audio data It 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.
  • Embodiment 4 The moving picture coding method or apparatus shown in the above embodiments and the moving picture coding method or apparatus compliant with different standards such as MPEG-2, MPEG4-AVC, and VC-1 are appropriately switched as necessary. Thus, it is also possible to generate video data.
  • 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. 31 is a diagram showing a structure of multiplexed data.
  • 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. 32 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. 33 shows in more detail how the video stream is stored in the PES packet sequence.
  • the first row in FIG. 33 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 are 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. 34 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 as shown in the lower part of FIG. 34, 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. 35 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 is composed of 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. 38 shows the 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. 39 shows a configuration of the 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. 40 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 of 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 conforms to the conventional standard correspond to the signal processing unit ex507 in FIG.
  • the CPU ex502 identifies which standard the video data conforms to.
  • the drive frequency control unit ex512 sets the drive frequency.
  • the signal processing unit ex507 decodes the video data.
  • identification information described in the fourth embodiment may be used.
  • the identification information is not limited to that described in the fourth 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 lookup 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. 41 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.
  • step exS203 the CPU ex502 drives the signal for setting the drive frequency low. 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.
  • 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.
  • a dedicated decoding processing unit ex901 is used for entropy decoding, and other inverse frequency transform, inverse quantization, deblocking filter, motion, It is conceivable to share the decoding processing unit for any or all of the compensation.
  • 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. 43 (b) 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 is reduced, and the cost is reduced. It is possible to reduce.
  • the image encoding method and the image decoding method according to the present invention can be used for various purposes.
  • high-resolution information display such as a television, a digital video recorder, a car navigation, a mobile phone, a digital camera, and a digital video camera. It can be used for equipment and imaging equipment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

　画像データを圧縮符号化する画像符号化方法は、画像データの周波数領域の処理単位に含まれる複数の係数を２値化することで、２値信号を生成する２値化ステップ（Ｓ１１）と、処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定するコンテキスト決定ステップ（Ｓ１２）と、決定されたコンテキストに対応する確率情報を用いて、２値信号を算術符号化する算術符号化ステップ（Ｓ１３）と、２値信号に基づいて、決定されたコンテキストに対応する確率情報を更新する更新ステップ（Ｓ１４）とを含む。

Description

画像符号化方法、画像符号化装置、画像復号方法、画像復号装置および画像符号化復号装置
　本発明は、画像符号化方法、画像符号化装置、画像復号方法、画像復号装置および画像符号化復号装置に関し、特に、算術符号化および算術復号の一方または両方を行う画像符号化方法、画像符号化装置、画像復号方法、画像復号装置および画像符号化復号装置に関する。
　近年、インターネットを介したサービス（例えば、ビデオ会議、デジタルビデオ放送、および映像コンテンツのストリーミングを含むビデオ・オン・デマンドタイプのサービス）を提供するためのアプリケーションが増えている。これらのアプリケーションは、映像データの送信に頼っている。これらのアプリケーションによって映像データが送信される時、映像データの多くは、限られたバンド幅を有する従来の伝送路を介して送信される。また、これらのアプリケーションによって映像データが記録される時、映像データの多くは、限られた記録容量を有する従来の記録媒体に記録される。従来の伝送路を介して映像データを送信する、または従来の記録媒体に映像データを記録するためには、映像データのデータ量を圧縮または削減することが不可欠である。
　そこで、映像データの圧縮のために、複数の映像符号化規格が開発されている。このような映像符号化規格は、例えばＨ．２６ｘで示されるＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合電気通信標準化部門）規格、および、ＭＰＥＧ－ｘで示されるＩＳＯ／ＩＥＣ規格である。最新かつ最も進んだ映像符号化規格は、現在、Ｈ．２６４／ＡＶＣ、またはＭＰＥＧ－４　ＡＶＣで示される規格である（非特許文献１および非特許文献２参照）。
　Ｈ．２６４／ＡＶＣ規格では、符号化処理は、大きく分けると、予測、変換、量子化、およびエントロピー符号化で構成される。エントロピー符号化は、予測に用いられる情報や、量子化された情報から冗長な情報を削減する。エントロピー符号化としては、可変長符号化、適応符号化、固定長符号化等が知られている。可変長符号化には、ハフマン符号化、ランレングス符号化、および算術符号化等が含まれる。
　このうち、算術符号化は、シンボルの発生確率を計算しながら出力符号を決める方式である。算術符号化では、画像データの特徴に応じて符号が決められるため、固定した符号化テーブルを使用するハフマン符号化等に比べて符号化効率が高いことが知られている。
　特に、コンテキスト適応型２値算術符号化方式（ＣＡＢＡＣ：Ｃｏｎｔｅｘｔ－ｂａｓｅｄ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｂｉｎａｒｙ　Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ　Ｃｏｄｉｎｇ）は、画像データの特徴に基づいて決定されるコンテキスト毎にシンボル発生確率を更新しながら２値信号を算術符号化することにより、高い符号化効率を実現する。
ＩＳＯ／ＩＥＣ　１４４９６－１０　「ＭＰＥＧ－４　Ｐａｒｔ１０　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ」 Ｔｈｏｍａｓ　Ｗｉｅｇａｎｄ　ｅｔ　ａｌ、"Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈ．２６４／ＡＶＣ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ　Ｓｔａｎｄａｒｄ"、ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＣＩＲＣＵＩＴＳ　ＡＮＤ　ＳＹＳＴＥＭＳ　ＦＯＲ　ＶＩＤＥＯ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、ＪＵＬＹ　２００３、ＰＰ．１－１９．
　しかしながら、ＣＡＢＡＣにおいてコンテキストを適切に決定することは難しい。例えば、シンボル発生確率が大きく異なる２値信号に対して同じコンテキストが用いられた場合、シンボル発生確率の予測の精度が低下してしまう。その結果、符号化効率が悪化してしまうという課題がある。
　そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、コンテキスト適応型２値算術符号化方式において、算術符号化のためのコンテキストを適切に決定することができ、符号化効率を向上させることができる画像符号化方法および画像復号方法など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、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、画像データを圧縮符号化する画像符号化方法であって、前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる複数の係数を２値化することで、２値信号を生成する２値化ステップと、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定するコンテキスト決定ステップと、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて、前記２値信号を算術符号化する算術符号化ステップと、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新する更新ステップとを含む。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、画像データを圧縮符号化する画像符号化装置であって、前記画像データを周波数変換することにより得られる周波数領域の処理単位に含まれる複数の係数を２値化することで、２値信号を生成する２値化部と、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定し、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新するコンテキスト制御部と、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて、前記２値信号を算術符号化する２値算術符号化部とを備える。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る画像復号方法は、圧縮符号化された画像データを復号する画像復号方法であって、前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記処理単位に含まれる複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定するコンテキスト決定ステップと、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて前記入力信号を算術復号することにより、２値信号を生成する算術復号ステップと、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新する更新ステップと、前記２値信号を用いて、前記処理単位に含まれる複数の係数を復元する係数復元ステップとを含む。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る画像復号装置は、圧縮符号化された画像データを復号する画像復号装置であって、前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記処理単位に含まれる複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定し、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新するコンテキスト制御部と、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて前記入力信号を算術復号することにより、２値信号を生成する２値算術復号部と、前記２値信号を用いて、前記処理単位に含まれる複数の係数を復元する係数復元部とを備える。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る画像符号化復号装置は、上記画像符号化装置と、上記画像復号装置とを備える。
　本発明によれば、コンテキスト適応型２値算術符号化方式において、算術符号化のためのコンテキストを適切に決定することができ、符号化効率を向上させることができる。
図１は、従来の算術符号化装置の構成を示すブロック図である。 図２は、従来の算術符号化方法を示すフローチャートである。 図３は、従来の算術符号化方法を説明するための模式図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る算術符号化部の構成の一例を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る算術符号化部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態１に係るシンボル発生確率テーブルの一例を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係るコンテキストテーブルの一例を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る２値化方法の一例を説明するための模式図である。 図９Ａは、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の２値化結果の一例を示す図である。 図９Ｂは、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の２値化結果の一例を示す図である。 図９Ｃは、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の２値化結果の一例を示す図である。 図９Ｄは、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の２値化結果の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の算術符号化方法の一例を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の算術符号化方法の一例を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の算術符号化方法の別の一例を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態１に係る係数情報の算術符号化方法の一例を示すフローチャートである。 図１４は、本発明の実施の形態１に係る画像符号化装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１５は、本発明の一態様に係る算術符号化部の構成の一例を示すブロック図である。 図１６は、本発明の一態様に係る算術符号化部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１７は、本発明の実施の形態２に係る算術復号部の構成の一例を示すブロック図である。 図１８は、本発明の実施の形態２に係る算術復号部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１９は、本発明の実施の形態２に係る終端位置情報の算術復号方法の一例を示すフローチャートである。 図２０は、本発明の実施の形態２に係る終端位置情報の算術復号方法の他の一例を示すフローチャートである。 図２１は、本発明の実施の形態２に係る係数情報の算術復号方法の一例を示すフローチャートである。 図２２は、本発明の実施の形態２に係る画像復号装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２３は、本発明の一態様に係る算術復号部の構成の一例を示すブロック図である。 図２４は、本発明の一態様に係る算術復号部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図２５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２６は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図２７は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図２８は、光ディスクである記録メディア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２９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３０の（ａ）は、携帯電話の一例を示す図である。図３０の（ｂ）は、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図３１は、多重化データの構成を示す図である。 図３２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３３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３４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３５は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。 図３６は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図３７は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図３８は、映像データを識別するステップを示す図である。 図３９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４０は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図４１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４２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４３の（ａ）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４３の（ｂ）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。
　はじめに、本発明に至った経緯について説明する。
　まず、図１～３を用いて、従来の量子化された係数情報（すなわち量子化係数）に対する算術符号化の動作を説明する。ここでは、量子化係数の算術符号化のうち、特にどの値がゼロである係数（ゼロ係数）か、値がゼロではない係数（非ゼロ係数）かを示す情報の算術符号化について説明する。
　図１は、従来のＨ．２６４／ＡＶＣにおける算術符号化部の構成を示すブロック図である。算術符号化部５００は、量子化係数を算術符号化する。図１に示されるように、算術符号化部５００は、量子化係数取得部５０１と、係数２値化部５０２と、コンテキスト制御部５０３と、２値算術符号化部５０４とを含んでいる。なお、コンテキスト制御部５０３には、コンテキストに対応するシンボル発生確率を格納するためのメモリが含まれている。
　図２に示すように、量子化係数取得部５０１は、まず、係数信号Ｃｏｅｆｆを取得する（ステップＳ９０１）。ここで、係数信号Ｃｏｅｆｆは、符号化対象となるブロック（処理単位）に対応する複数の量子化係数を含む。つまり、係数信号Ｃｏｅｆｆは、周波数領域の処理単位に相当する。具体的には、係数信号Ｃｏｅｆｆは、例えば図３の（ａ）に示す量子化係数群を示す。
　次に、量子化係数取得部５０１は、取得した係数信号Ｃｏｅｆｆを係数２値化部５０２に出力する。続いて、係数２値化部５０２は、取得した係数信号Ｃｏｅｆｆに含まれる複数の量子化係数をあらかじめ決められた順番（スキャン順ＳＣ、例えば図３の（ａ）に示すジグザグ順）で読み出す。そして、係数２値化部５０２は、読み出された量子化係数（処理対象係数）の２値化（Ｂｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）を行う。
　ここでは、係数２値化部５０２は、処理対象係数がゼロ係数であるか、非ゼロ係数であるかを示す情報（ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ）（例えば非ゼロ係数を１、ゼロ係数を０と示す２値情報（シンボル））を２値信号の一部として生成する。そして、係数２値化部５０２は、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを２値算術符号化部５０４に出力する。
　なお、コンテキスト制御部５０３は、処理対象係数の係数位置情報ＣＳと信号種別情報ＳＥ（例えばブロックサイズ情報）とを取得する。そして、コンテキスト制御部５０３は、係数位置情報ＣＳと信号種別情報ＳＥとに基づいて、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇの算術符号化に必要なシンボル発生確率を２値算術符号化部５０４に出力する。
　２値算術符号化部５０４は、上記で説明したシンボル発生確率を用いてＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術符号化する（ステップＳ９０２）。処理対象係数がゼロ係数である場合（ステップＳ９０３でＮＯ）、係数２値化部５０２は、スキャン順で次の量子化係数に対するＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを上記と同様に算術符号化する。
　一方、処理対象係数が非ゼロ係数である場合（ステップＳ９０３でＹＥＳ）、係数２値化部５０２は、係数信号Ｃｏｅｆｆに含まれる非ゼロ係数のうち、この処理対象係数がスキャン順で最後の非ゼロ係数であるかどうかを示す情報（ＬａｓｔＦｌａｇ）（例えば最後の非ゼロ係数である場合を１、最後の非ゼロ係数ではない場合を０と示す２値情報）を２値信号の他の一部として生成する。そして、係数２値化部５０２は、ＬａｓｔＦｌａｇを２値算術符号化部５０４に出力する。
　なお、コンテキスト制御部５０３は、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇの場合と同様に、ＬａｓｔＦｌａｇの算術符号化に必要なシンボル発生確率を２値算術符号化部５０４に出力する。
　２値算術符号化部５０４は、上記で説明したシンボル発生確率を用いてＬａｓｔＦｌａｇを算術符号化する（ステップＳ９０４）。ここで、処理対象係数が最後の非ゼロ係数ではない場合（ステップＳ９０５でＮＯ）、係数２値化部５０２は、スキャン順で次の量子化係数に対するＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを上記と同様に算術符号化する。一方、処理対象係数が最後の非ゼロ係数である場合（ステップＳ９０５でＹＥＳ）、係数信号Ｃｏｅｆｆに対するＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇおよびＬａｓｔＦｌａｇの符号化を終了する。
　なお、例えば図３の（ａ）で示す係数信号Ｃｏｅｆｆが上記の説明のように算術符号化される場合、図３の（ｂ）に示す２値信号が２値算術符号化される。ここで、上段に示す信号はＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇであり、下段に示す信号はＬａｓｔＦｌａｇである。この２値信号は、左から右へと順番に２値算術符号化される。
　なお、コンテキスト制御部５０３は、係数２値化部５０２から２値信号を取得する。そして、コンテキスト制御部５０３は、２値信号に含まれる２値シンボルが２値算術符号化される毎に、当該２値シンボルに基づいて、２値算術符号化に使用されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を更新する。
　以上のように、係数信号Ｃｏｅｆｆは算術符号化される。しかしながら、上記の算術符号化では、コンテキスト制御部５０３は、対象信号の信号種別情報から適切にコンテキストを決定することは非常に難しい。
　例えば、ブロックサイズ単位の量子化係数を算術符号化する場合、量子化係数のブロック内の位置毎に異なるコンテキストが決定される。ブロックサイズが大きくなった場合も、同様に位置毎にコンテキストが決定される。このようにコンテキストが細分化された場合、そのコンテキストに対する確率情報の更新処理の発生頻度が低下し、算術符号化の利点である画像データの特徴に適応した制御が困難になり、符号化効率が悪化する。
　また、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇの符号化とＬａｓｔＦｌａｇの符号化とが交互に行われるので、処理ステップの切り替えが頻繁に発生し、処理効率が低下する。
　そこで、ＬａｓｔＦｌａｇの代わりに、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置を示す情報を、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇよりも前に符号化することが考えられる。このような場合にも、コンテキストを適切に制御し、符号化効率を向上させる必要がある。
　そこで、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、画像データを圧縮符号化する画像符号化方法であって、前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる複数の係数を２値化することで、２値信号を生成する２値化ステップと、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定するコンテキスト決定ステップと、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて、前記２値信号を算術符号化する算術符号化ステップと、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新する更新ステップとを含む。
　これによれば、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定することができる。一般的に、最後の非ゼロ係数の位置が異なれば、処理単位に含まれる複数の係数を２値化して得られる２値信号のシンボル発生確率も異なることが多い。したがって、最後の非ゼロ係数の位置に基づいてコンテキストを決定することにより、より適切な確率情報を用いて算術符号化することができ、符号化効率を向上させることが可能となる。
　また、本発明の別の一態様に係る画像符号化方法において、前記最後の非ゼロ係数の位置は、２次元の直交座標系で表され、前記コンテキスト決定ステップでは、前記最後の非ゼロ係数の位置を示す２つの座標値のうちの少なくとも一方に基づいて、前記コンテキストを決定することが好ましい。
　これによれば、最後の非ゼロ係数の位置が２次元の直交座標系で表される場合に、座標値を用いて容易にコンテキストを決定することができる。
　また、本発明の別の一態様に係る画像符号化方法において、前記コンテキスト決定ステップでは、前記２つの座標値の和に基づいて、前記コンテキストを決定することが好ましい。
　これによれば、座標値の和に基づいてコンテキストを決定することができる。つまり、最後の非ゼロ係数の位置に対応する周波数成分の大きさに基づいて、コンテキストを適切に決定することができる。
　また、本発明の別の一態様に係る画像符号化方法において、前記コンテキスト決定ステップでは、前記２つの座標値のうち大きい方の座標値のみに基づいて、前記コンテキストを決定することが好ましい。
　これによれば、座標値の最大値に基づいてコンテキストを決定することができる。つまり、最後の非ゼロ係数の位置に対応する周波数成分に含まれる高周波数成分の大きさに基づいて、コンテキストを適切に決定することができる。
　また、本発明の別の一態様に係る画像符号化方法において、前記２値化ステップでは、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数の大きさを示すレベルを前記スキャン順の逆順で２値化することにより前記２値信号を生成し、前記コンテキスト決定ステップは、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数毎に、前記スキャン順の逆順で当該非ゼロ係数以前に位置する非ゼロ係数のうち所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数と、前記最後の非ゼロ係数の位置とに基づいて、当該非ゼロ係数を算術符号化するためのコンテキストを決定することが好ましい。
　これによれば、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に加えて、スキャン順の逆順で当該非ゼロ係数以前に位置する非ゼロ係数のうち所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数にも基づいて、コンテキストを決定することができる。このように、所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数に基づいてコンテキストが決定される場合には、スキャン順の逆順で最初に読み出される非ゼロ係数の位置（つまり、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置）がシンボル発生確率に大きな影響を与える。したがって、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置と所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数との組み合わせに基づいて、コンテキストを決定することにより、より適切な確率情報を用いて算術符号化することができ、符号化効率を向上させることが可能となる。
　また、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、画像データを圧縮符号化する画像符号化装置であって、前記画像データを周波数変換することにより得られる周波数領域の処理単位に含まれる複数の係数を２値化することで、２値信号を生成する２値化部と、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定し、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新するコンテキスト制御部と、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて、前記２値信号を算術符号化する２値算術符号化部とを備える。
　この構成によれば、上記画像符号化方法と同様の効果を奏することができる。
　また、本発明の一態様に係る画像復号方法は、圧縮符号化された画像データを復号する画像復号方法であって、前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記処理単位に含まれる複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定するコンテキスト決定ステップと、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて前記入力信号を算術復号することにより、２値信号を生成する算術復号ステップと、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新する更新ステップと、前記２値信号を用いて、前記処理単位に含まれる複数の係数を復元する係数復元ステップとを含む。
　これによれば、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定することができる。一般的に、最後の非ゼロ係数の位置が異なれば、処理単位に含まれる複数の係数を２値化して得られる２値信号のシンボル発生確率も異なることが多い。したがって、最後の非ゼロ係数の位置に基づいてコンテキストを決定することにより、より適切な確率情報を用いて算術符号化された入力信号を算術復号することができる。したがって、高い符号化効率で符号化された入力信号を適切に復号することが可能となる。
　また、本発明の別の一態様に係る画像復号方法において、前記最後の非ゼロ係数の位置は、２次元の直交座標系で表され、前記コンテキスト決定ステップでは、前記最後の非ゼロ係数の位置を示す２つの座標値のうちの少なくとも一方に基づいて、前記コンテキストを決定することが好ましい。
　これによれば、最後の非ゼロ係数の位置が２次元の直交座標系で表される場合に、座標値を用いて容易にコンテキストを決定することができる。
　また、本発明の別の一態様に係る画像復号方法において、前記コンテキスト決定ステップでは、前記２つの座標値の和に基づいて、前記コンテキストを決定することが好ましい。
　これによれば、座標値の和に基づいてコンテキストを決定することができる。つまり、最後の非ゼロ係数の位置に対応する周波数成分の大きさに基づいて、コンテキストを適切に決定することができる。
　また、本発明の別の一態様に係る画像復号方法において、前記コンテキスト決定ステップでは、前記２つの座標値のうち大きい方の座標値のみに基づいて、前記コンテキストを決定することが好ましい。
　これによれば、座標値の最大値に基づいてコンテキストを決定することができる。つまり、最後の非ゼロ係数の位置に対応する周波数成分に含まれる高周波数成分の大きさに基づいて、コンテキストを適切に決定することができる。
　また、本発明の別の一態様に係る画像復号方法において、前記入力信号には、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数の大きさを示すレベルに対応する信号が前記スキャン順の逆順で含まれており、前記コンテキスト決定ステップは、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数毎に、前記スキャン順の逆順で当該非ゼロ係数以前に位置する非ゼロ係数のうち所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数と、前記最後の非ゼロ係数の位置とに基づいて、当該非ゼロ係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定することが好ましい。
　これによれば、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に加えて、スキャン順の逆順で当該非ゼロ係数以前に位置する非ゼロ係数のうち所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数にも基づいて、コンテキストを決定することができる。このように、所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数に基づいてコンテキストが決定される場合には、スキャン順の逆順で最初に読み出される非ゼロ係数の位置（つまり、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置）がシンボル発生確率に大きな影響を与える。したがって、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置と所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数との組み合わせに基づいて、コンテキストを決定することにより、より適切な確率情報を用いて算術符号化された入力信号を算術復号することができる。したがって、高い符号化効率で符号化された入力信号を適切に復号することが可能となる。
　また、本発明の一態様に係る画像復号装置は、圧縮符号化された画像データを復号する画像復号装置であって、前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記処理単位に含まれる複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定し、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新するコンテキスト制御部と、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて前記入力信号を算術復号することにより、２値信号を生成する２値算術復号部と、前記２値信号を用いて、前記処理単位に含まれる複数の係数を復元する係数復元部とを備える。
　この構成によれば、上記画像復号方法と同様の効果を奏することができる。
　また、本発明の一態様に係る画像符号化復号装置は、上記画像符号化装置と、上記画像復号装置とを備える。
　この構成によれば、上記画像符号化方法および上記画像復号方法と同様の効果を奏することができる。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。つまり、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、本発明の一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１に係る算術符号化方法の概要について説明する。本実施の形態に係る算術符号化方法では、周波数領域の処理単位（ブロック）に含まれる複数の係数を算術符号化する際に、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置（終端位置）を示す終端位置情報に基づいて、複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定する。そして、このように決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を用いて、複数の係数を算術符号化する。これにより、統計情報に基づくシンボル発生確率を使用することができ、符号化効率の向上が可能となる。さらに、コンテキストの数を適切に設定できるので、保持すべきシンボル発生確率の数を適切に設定することができ、実装時のメモリサイズを削減することが可能となる。
　また、終端位置情報の算術符号化においても、適切にシンボル発生確率を用いることができるため、符号化効率を向上することができる。
　以上が、本実施の形態に係る算術符号化方法の概要についての説明である。
　次に、本実施の形態に係る算術符号化部の構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る算術符号化部１００の構成の一例を示すブロック図である。なお、後述するように、本発明の実施の形態１に係る算術符号化部１００は、画像データを圧縮符号化する画像符号化装置の一部に相当する。
　図４に示すように、算術符号化部１００は、量子化係数取得部１０１と、終端位置２値化部１０２と、係数２値化部１０３と、コンテキスト制御部１０４と、２値算術符号化部１０５とを備える。
　算術符号化部１００は、符号化対象となる係数信号Ｃｏｅｆｆを算術符号化することで出力信号ＯＢを生成して出力する。また、算術符号化部１００には、係数信号Ｃｏｅｆｆに対応する信号情報ＳＥが入力される。
　量子化係数取得部１０１は、係数信号Ｃｏｅｆｆを取得し、終端位置２値化部１０２とコンテキスト制御部１０４とに係数関連信号ＣＳを出力する。
　終端位置２値化部１０２は、取得した係数関連信号ＣＳに基づいて、あらかじめ決められた順番（スキャン順）で最後となる非ゼロ係数の位置情報（終端位置情報）を２値化する。終端位置２値化部１０２は、２値化された終端位置情報（終端位置情報に対応する２値信号）を２値算術符号化部１０５に出力する。
　ここで、終端位置とは、係数信号Ｃｏｅｆｆに含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置である。つまり、終端位置とは、係数信号Ｃｏｅｆｆに含まれる複数の係数が所定の順序で読み取られた場合に、最後に読み取られる非ゼロ係数の位置である。
　なお、終端位置情報の２値化の方法については、後で詳しく説明する。
　係数２値化部１０３は、係数信号Ｃｏｅｆｆに含まれる複数の係数を２値化する。具体的には、係数２値化部１０３は、複数の係数を所定のスキャン順で読み出し、読み出した係数がゼロ係数であるか非ゼロ係数であるかを示す情報（ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ）を２値信号として出力する。
　さらに、係数２値化部１０３は、読み出した係数が非ゼロ係数である場合に、当該非ゼロ係数の大きさを示す情報（Ｌｅｖｅｌ）を２値化して２値信号として出力する。また、係数２値化部１０３は、読み出した係数が非ゼロ係数である場合に、当該非ゼロ係数の正負を示す情報（Ｓｉｇｎ）を２値信号として出力する。
　コンテキスト制御部１０４は、信号情報ＳＥと、係数関連信号ＣＳとに基づいて、終端位置２値化部１０２および係数２値化部１０３から出力される２値信号を算術符号化するためのコンテキストを決定する。そして、コンテキスト制御部１０４は、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。
　ここで、シンボル発生確率とは、２値信号の算術符号化に用いる確率情報である。なお、確率情報は、例えば、シンボル発生確率の値を示すインデックス、または、シンボル発生確率の値である。
　また、複数のシンボル発生確率は、コンテキスト制御部１０４が有するメモリ（図示せず）に格納されている。コンテキスト制御部１０４は、例えば、シンボル発生確率テーブルを参照することにより、メモリに格納されている複数のシンボル発生確率の中からコンテキストに対応するシンボル発生確率を特定する。シンボル発生確率テーブルは、コンテキストと確率情報とを対応付けるためのテーブルである。なお、シンボル発生確率テーブルおよびコンテキストの決定の詳細については、後で詳しく説明する。
　２値算術符号化部１０５は、コンテキスト制御部１０４から取得したシンボル発生確率を用いて、終端位置２値化部１０２および係数２値化部１０３から取得した２値信号を算術符号化する。
　次に、以上のように構成された算術符号化部１００の動作について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る算術符号化部１００の処理動作の一例を示すフローチャートである。
　まず、２値算術符号化部１０５は、シンボル発生確率を用いて、終端位置２値化部１０２から取得した終端位置情報に対応する２値信号を算術符号化する（ステップＳ１０１）。そして、２値算術符号化部１０５は、算術符号化結果を出力信号ＯＢとして出力する。
　次に、係数２値化部１０３は、係数関連信号ＣＳを取得する。そして、係数２値化部１０３は、取得した係数関連信号ＣＳが示す複数の量子化係数をあらかじめ決められた順番（スキャン順）で読み出し、読み出した係数がゼロ係数であるか、非ゼロ係数であるかを示す情報（ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ）（例えば非ゼロ係数を１、ゼロ係数を０と示す２値情報（シンボル））を２値信号として出力する。
　コンテキスト制御部１０４は、信号情報ＳＥと、係数関連信号ＣＳとから、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術符号化するためのコンテキストを終端位置情報に基づいて決定する（ステップＳ１０２）。つまり、コンテキスト制御部１０４は、終端位置に基づいて、係数を算術符号化するためのコンテキストを決定する。そして、コンテキスト制御部１０４は、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。ここでコンテキストの決定の詳細については、後で詳しく説明する。
　２値算術符号化部１０５は、コンテキスト制御部１０４から取得したシンボル発生確率を用いて、係数２値化部１０３から取得したＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ（２値信号）を算術符号化する（ステップＳ１０３）。そして、２値算術符号化部１０５は、算術符号化結果を出力信号ＯＢとして出力する。
　ここで、コンテキスト制御部１０４が保持するシンボル発生確率テーブルについて説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係るシンボル発生確率テーブルの一例を示す図である。
　シンボル発生確率テーブルは、コンテキストとシンボル発生確率とを対応付けたテーブルである。図６におけるコンテキストインデックス（ｃｔｘＩｄｘ）は、コンテキストを表すインデックスである。具体的には、コンテキストインデックスは、符号化中のマクロブロックの周辺の情報、または、ブロック内の既に符号化済みの情報、または、符号化する２値信号のビット位置に応じて決まるインデックスである。
　各インデックスが示すエントリは、シンボル発生確率を示す確率情報（ｐＳｔａｔｅＩｄｘ）と、発生確率の高いシンボル（Ｍｏｓｔ　Ｐｒｏｂａｂｌｅ　Ｓｙｍｂｏｌ）を示すシンボル（ｖａｌＭＰＳ）とを含んでいる。これらのエントリは、Ｈ．２６４規格に示されるエントリと同等である。すなわち、ｐＳｔａｔｅＩｄｘは、シンボル発生確率の値を示すインデックスである。コンテキスト制御部１０４は、さらに、ｐＳｔａｔｅＩｄｘに対応するシンボル発生確率の値を示すテーブルを保持している。
　なお、ここでは、シンボル発生確率は、シンボル発生確率を示すインデックス（ｐＳｔａｔｅＩｄｘ）とコンテキスト（ｃｔｘＩｄｘ）とを対応付けたテーブルとして管理されているが、コンテキストと直接対応付けて管理されてもよい。この場合、シンボル発生確率の値を、例えば、１６ビット精度（０－６５５３５）で表すことにより、上記テーブルで管理するよりも、詳細な値を扱うことができる。
　次に、コンテキスト制御部１０４が保持するコンテキストテーブルについて説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係るコンテキストテーブルの一例を示す図である。
　コンテキストテーブルは、複数の種別とコンテキストとを対応付けたテーブルである。図７のコンテキストテーブルでは、信号種別情報ＳＥに条件を加えた種別ＳＥ’に対してコンテキストインデックスが対応付けられている。コンテキスト制御部１０４は、このコンテキストテーブルを参照することにより、コンテキストを決定する。
　次に、本実施の形態における２値化方法について説明する。図８は、本発明の実施の形態１に係る２値化方法の一例を説明するための模式図である。
　図８の（ａ）は、係数信号Ｃｏｅｆｆおよびスキャン順ＳＣの一例を示す。図８の（ａ）に示すように、係数信号Ｃｏｅｆｆは、画像データを周波数変換することにより得られる周波数領域の処理単位を示す。ここでは、処理単位には、複数の係数が周波数成分に応じて行列状に配置されている。処理単位に含まれる係数が量子化係数である場合には、処理単位は量子化係数値群とも呼ばれる。
　また、図８の（ａ）に示すように、スキャン順ＳＣは、複数の係数を読み出すために予め定められた順番である。ここでは、スキャン順ＳＣの一例として、ジグザグ順が示されている。
　図８の（ｂ）は、図８の（ａ）に示す処理単位に含まれる全ての係数をスキャン順ＳＣで読み出すことにより得られる係数列（Ｖａｌ）を示す。また、図８の（ｃ）は、係数列に含まれる各係数がゼロ係数および非ゼロ係数のいずれであるかを示す情報（ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ）が配列された信号（Ｓｉｇ）を示す。
　なお、本実施の形態では、終端位置情報が先に符号化されるので、終端位置（Ｌａｓｔで示す位置）のＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇは符号化されなくてもよい。つまり、図８の（ｃ）では、左端のシンボルから終端位置の１つ左側のシンボルまでの２値信号が算術符号化される。これにより、１ビット分の２値情報を削減することができ、符号化効率を向上させることができる。
　図８の（ｄ）は、非ゼロ係数の大きさを示す情報（Ｌｅｖｅｌ）と、非ゼロ係数の正負を示す情報（Ｓｉｇｎ）とを示す。ここでは、Ｓｉｇｎの一例として、正（＋）を“０”として表し、負（－）を“１”として表す。
　なお、ここでＬｅｖｅｌの符号化では、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇによって既に非ゼロであることがわかっているので、図８の（ｄ）に示す値から１を引いた値が２値化され、符号化されればよい。
　また、Ｌｅｖｅｌを算術符号化する際に、Ｌｅｖｅｌは、終端位置からスキャン順の逆順で読み出されてもよい。この場合、レベル値が一定値を超えるたびに、算術符号化のためのコンテキストが切り替えられてもよい。
　つまり、係数２値化部１０３は、Ｌｅｖｅｌをスキャン順の逆順で２値化することにより２値信号を生成してもよい。この場合に、コンテキスト制御部１０４は、非ゼロ係数毎に、スキャン順の逆順で当該非ゼロ係数以前に位置する非ゼロ係数のうち所定値を超えるＬｅｖｅｌを有する非ゼロ係数の数と、最後の非ゼロ係数の位置とに基づいて、当該非ゼロ係数のＬｅｖｅｌを算術符号化するためのコンテキストを決定してもよい。
　このように、係数値の大きさが所定の大きさを超えるたびにコンテキストを切り替えることで、算術符号化部１００は、適切なコンテキストを用いてＬｅｖｅｌを算術符号化することができ、符号化効率を向上させることができる。このとき、最後の非ゼロ係数の位置にも基づいてコンテキストを決定することにより、非ゼロ係数の分布にも基づいてコンテキストを適切に決定することができ、さらに符号化効率を向上させることができる。
　図８の（ｅ）および（ｆ）は、終端位置情報（ＬａｓｔＰｏｓ）の２値化の一例をそれぞれ示す。図８の（ａ）において、終端位置は、直流成分の位置が原点（０，０）として表された２次元の直交座標系において、（３，２）で表される。
　図８の（ｅ）に示す２値化方法では、この終端位置を示すＸ座標値およびＹ座標値がそれぞれ２値化される。ここでは、Ｘ座標値“３”が“０００１”と２値化され、Ｙ座標値“２”が“００１”と２値化されている。なお、Ｘ座標値およびＹ座標値は、必ずしもこのように２値化される必要はない。例えば、Ｘ座標値“３”が“１１１０”と２値化され、Ｙ座標値“２”が“１１０”と２値化されてもよい。
　図８の（ｆ）に示す別の２値化方法では、最初に短座標値が２値化される。短座標（ｓｈｏｒｔ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）とは、終端位置を示すＸ座標およびＹ座標のうち、値が２値化されたときに符号長が短い側の座標である。短座標と逆側の座標を長座標（ｌｏｎｇ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）と呼ぶ。なお、Ｘ座標およびＹ座標の値が同じ場合は、どちらの座標が短座標であっても構わない。
　次に、Ｘ座標およびＹ座標の差分が２値化される。以下において、この差分を差分座標（ｄｉｆｆ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）と呼ぶ。
　最後に、Ｘ座標およびＹ座標のどちらが短座標であるかを示す情報である短座標フラグ（ｓｈｏｒｔ　ｆｌａｇ）が付加される。
　図８の（ｆ）に示すように、短座標値が２値化されることにより、長座標値が２値化される場合よりも、２値信号の符号長を短くすることができる。さらに、短座標値の次に符号化される差分座標値は、既に符号化された短座標値によって、取り得る値の範囲が限定される。例えば、短座標値が小さい場合には、差分座標値は、大きい値を取り得るが、短座標値が大きい場合には、差分座標値は、小さな値しか取り得ないため、取り得る値の範囲は小さくなる。そこで、コンテキスト制御部１０４は、短座標値に基づいて、後述する差分座標値のコンテキスト制御に利用することにより、差分座標値のためのコンテキストを適切に決定することができる。以上のように、長座標値ではなく差分座標値を算術符号化することにより、符号化効率を向上させることができる。
　また、前述した差分座標値を、短座標フラグよりも先に符号化することにより、例えば差分座標値がゼロである場合に短座標フラグの符号化を省略することができる。このため、２値信号の符号長を短くすることができ、符号化効率を向上させることができる。
　ここで、図８の（ｅ）および（ｆ）の２値化方法で様々な終端位置情報を２値化したときの具体例について、さらに詳しく説明する。
　図９Ａ～図９Ｄの各々は、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の２値化結果の一例を示す。以下において、図８の（ｅ）の２値化方法を第１の２値化方法と呼び、図８の（ｆ）の２値化方法を第２の２値化方法と呼ぶ。図９Ａ～図９Ｄにおいて、（ａ）は、第１の２値化方法で２値化された結果を示し、（ｂ）は、第２の２値化方法で２値化された結果を示す。
　図９Ａは、終端位置の座標が（４，５）である場合における２値化結果の例を示す。この場合、（ａ）では、２値信号の符号長は“１１”となる。一方、（ｂ）では、２値信号の符号長は“８”となる。これは、図９Ａの場合、差分値の符号長と短座標フラグの符号長との和が長座標値の符号長よりも短いからである。
　図９Ｂは、終端位置の座標が（２，２）である場合における２値化結果の例を示す。この場合、（ａ）では、２値信号の符号長は“６”となる。一方、（ｂ）では、短座標フラグが不要であるため、２値信号の符号長は“４”となる。
　図９Ｃは、終端位置の座標が（３，１）である場合における２値化結果の例を示す。この場合、（ａ）では、２値信号の符号長は“６”となる。また、（ｂ）では、２値信号の符号長は“６”となる。つまり、（ａ）の２値信号と（ｂ）の２値信号とが同じ符号長を有する。ただし、この場合であっても、後述するコンテキスト制御により、第１の２値化方法より第２の２値化方法の方が符号化効率を向上させることができる。
　図９Ｄは、終端位置の座標が（２，０）である場合における２値化結果の例を示す。この場合、（ａ）では、２値信号の符号長は“４”となる一方、（ｂ）では、２値信号の符号長は“５”となる。つまり、第２の２値化方法の方が第１の２値化方法よりも符号長が長くなる。これは、一方の座標値が“０”の場合にのみ発生する。ただし、この場合であっても、後述するコンテキスト制御により、第１の２値化方法より第２の２値化方法の方が符号化効率を向上させることは可能である。
　次に、終端位置情報の符号化の手順について説明する。まず、前述の第１の２値化方法で終端位置情報を２値化した場合の符号化方法について説明する。
　図１０は、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の算術符号化方法の一例を示すフローチャートである。
　まず、２値算術符号化部１０５は、Ｘ座標に対応する２値信号を、コンテキスト制御部１０４から出力されるシンボル発生確率を用いて算術符号化する（ステップＳ２０１）。その場合、コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標に対応する２値信号を算術符号化するためのコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応する確率情報から得られるシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。
　次に、２値算術符号化部１０５は、Ｘ座標の場合と同様に、Ｙ座標に対応する２値信号を、コンテキスト制御部１０４から出力されるシンボル発生確率を用いて算術符号化する（ステップＳ２０２）。この場合もＸ座標の場合と同様に、コンテキスト制御部１０４は、Ｙ座標に対応する２値信号を算術符号化するためのコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応する確率情報から得られるシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。
　ここで、ステップＳ２０１およびＳ２０２におけるコンテキストの決定について詳細に説明する。
　例えば、２値信号に含まれるシンボルを左から順番に算術符号化する場合、コンテキスト制御部１０４は、当該シンボルの順番（ビット位置）に基づいてコンテキストを決定する。このとき、コンテキスト制御部１０４は、例えば、処理対象ブロックのサイズに対応するコンテキストセットの中から、ビット位置に基づいてコンテキストを決定してもよい。ここで、コンテキストセットとは、少なくとも１つのコンテキストを含むコンテキストの集合である。
　つまり、コンテキスト制御部１０４は、ビット位置が同じであってもブロックサイズが異なるシンボルについては、互いに異なるコンテキストを決定してもよい。この場合に、コンテキスト制御部１０４は、必ずしもすべてのビット位置のシンボルについて、このようにコンテキストを決定する必要はない。
　例えば、コンテキスト制御部１０４は、所定の順番以降のビット位置のシンボルについては、ブロックサイズが異なっていてもビット位置が同じであれば、同一のコンテキストを決定してもよい。つまり、コンテキスト制御部１０４は、所定の順番までのビット位置のシンボルについては、ブロックサイズ毎に異なるコンテキストを決定し、所定の順番以降のシンボルについては、複数のブロックサイズで共通のコンテキストを決定する。この場合、すべてのビット位置のシンボルについてブロックサイズ毎に異なるコンテキストを決定する場合よりも、コンテキストの数を削減することができ、確率情報などを保持するためのメモリ容量の削減を実現することができる。
　なお、コンテキスト制御部１０４は、例えば、１番左からある一定の順番（例えば２番目）までのビット位置のシンボルについては、ビット位置毎に異なるコンテキストを決定し、その一定の数以降のビット位置のシンボルに対しては、共通のコンテキストを決定してもよい。この場合、全てのビット位置に対して互いに異なるコンテキストを割り当てる場合に比べて、コンテキストの数を削減することができ、確率情報などを保持するためのメモリ容量の削減を実現することができる。
　また例えば、コンテキスト制御部１０４は、さらに１番左からある一定の数（例えば１０番目）以上のビット位置のシンボルに対しては、コンテキストを決定せずに、固定シンボル発生確率（例えば５０％など）を２値算術符号化部１０５に出力してもよい。
　なお、コンテキスト制御部１０４は、Ｙ座標に対応する２値信号を算術符号化するためのコンテキストを、Ｘ座標の場合とは異なる方法で決定してもよい。例えば、コンテキスト制御部１０４は、既に符号化済みのＸ座標値に基づいて、Ｙ座標に対応する２値信号を算術符号化するためのコンテキストを決定してもよい。具体的には、コンテキスト制御部１０４は、例えばＸ座標値に対応するレベル（例えば、小、中、大のいずれか）に応じて、Ｙ座標値の符号化のためのコンテキストを決定してもよい。
　これにより、コンテキストを決定する際に、Ｘ座標値とＹ座標値との間の相関を利用することができる。一般的に、Ｙ座標値がＸ座標値とは相関が高いことが多い。例えば、Ｘ座標値が小さい場合には、Ｙ座標値も小さいことが多く、Ｘ座標値が大きい場合には、Ｙ座標値も大きいことが多い。このようなＸ座標値とＹ座標値との間の相関を利用してコンテキストを決定することにより、シンボル発生確率を詳細に導出することができ、符号化効率を向上させることができる。
　また、Ｘ座標またはＹ座標に対応する２値信号を算術符号化するためのコンテキストの決定方法は上記の方法には限らない。例えば、コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標およびＹ座標の一方に対応する２値信号に含まれるシンボルに基づいて、他方に対応する２値信号のためのコンテキストを決定してもよい。
　具体的には例えば、コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標に対応する２値信号の左から１番目のシンボル値に基づいて、Ｙ座標に対応する２値信号の左から１番目のシンボルのためのコンテキストを決定してもよい。さらに、コンテキスト制御部１０４は、Ｙ座標に対応する２値信号の左から１番目のシンボル値に基づいて、Ｘ座標に対応する２値信号の左から２番目のシンボルのためのコンテキストを決定してもよい。このようにＸ座標に対応する２値信号に含まれるシンボルとＹ座標に対応する２値信号に含まれるシンボルとを交互に算術符号化する場合の処理の流れを、図１１を用いて説明する。
　図１１は、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の算術符号化方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、終端位置情報が（１，２）である場合を一例として説明する。終端位置情報が（１，２）である場合、Ｘ座標に対応する２値信号は“０１”、Ｙ座標に対応する２値信号は“００１”となる。
　まず、コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルに対してコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。そして、２値算術符号化部１０５は、コンテキスト制御部１０４から取得したシンボル発生確率を用いて、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルを算術符号化する（ステップＳ２５１）。コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルに基づいて、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を更新する。
　次に、このＸ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルに基づき、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルに対するコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。そして、２値算術符号化部１０５は、コンテキスト制御部１０４から取得したシンボル発生確率を用いて、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルを算術符号化する（ステップＳ２５２）。さらに、コンテキスト制御部１０４は、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルに基づいて、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を更新する。
　具体的には、コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルが“０”であるので、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルのためのコンテキストとして、予め定められた複数のコンテキストの中から１つのコンテキスト“ＣＴＸ－０”を選択する。例えば、Ｘ座標の２値信号に含まれる最初のシンボルが“１”の場合には、コンテキスト制御部１０４は、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルのためのコンテキストとして、予め定められた複数のコンテキストの中から別のコンテキスト“ＣＴＸ－１”を選択する。
　次に、コンテキスト制御部１０４は、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルに基づいて、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる左から２番目のシンボルに対するコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。そして、２値算術符号化部１０５は、コンテキスト制御部１０４から取得したシンボル発生確率を用いて、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる左から２番目のシンボルを算術符号化する（ステップＳ２５３）。さらに、コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる左から２番目のシンボルに基づいて、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を更新する。
　次に、コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる左から２番目のシンボルに基づいて、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる左から２番目の信号に対するコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。そして、２値算術符号化部１０５は、コンテキスト制御部１０４から取得したシンボル発生確率を用いて、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる左から２番目のシンボルを算術符号化する（ステップＳ２５４）。さらに、コンテキスト制御部１０４は、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる左から２番目のシンボルに基づいて、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を更新する。
　ここで、Ｘ座標に対応する２値信号の符号化は、既に終了している。そこで、コンテキスト制御部１０４は、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる左から３番目のシンボルが無いという情報に基づいて、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる左から３番目のシンボルに対するコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。そして、２値算術符号化部１０５は、コンテキスト制御部１０４から取得したシンボル発生確率を用いて、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる左から３番目のシンボルを算術符号化する（ステップＳ２５５）。さらに、コンテキスト制御部１０４は、Ｙ座標に対応する２値信号に含まれる左から３番目のシンボルに基づいて、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を更新する。
　なお、図１１では、直前に算術符号化されるシンボルに基づいて、符号化対象シンボルのコンテキストを切り替えていたが、コンテキストの決定方法はこれに限らない。例えば、コンテキスト制御部１０４は、２値信号に含まれる複数のシンボルのうち、Ｘ座標に対応する２値信号に含まれる最初のシンボルのみに基づいてコンテキストを切り替えてもよい。また、Ｘ座標およびＹ座標に対応する２値信号のそれぞれに含まれる最初のシンボルに基づいてコンテキストを切り替えてもよい。これにより、各シンボルに基づいてコンテキストを切り替える場合よりも、コンテキスト切り替えのための処理を削減することができるため、回路規模を縮小することができる。
　次に、前述の第２の２値化方法で終端位置情報を２値化した場合の符号化方法について説明する。
　図１２は、本発明の実施の形態１に係る終端位置情報の算術符号化方法の別の一例を示すフローチャートである。
　まず、２値算術符号化部１０５は、短座標に対応する２値信号を、コンテキスト制御部１０４から出力されるシンボル発生確率を用いて算術符号化する（ステップＳ３０１）。その場合、コンテキスト制御部１０４は、短座標に対応する２値信号を算術符号化するためのコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応する確率情報から得られるシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。
　例えば、２値信号に含まれるシンボルを左から順番に算術符号化する場合、コンテキスト制御部１０４は、当該シンボルの順番（ビット位置）に基づいてコンテキストを決定する。また、コンテキスト制御部１０４は、例えば、ビット位置に加えて処理対象ブロックのサイズに基づいて、コンテキストを決定してもよい。つまり、コンテキスト制御部１０４は、ビット位置が同じであってもブロックサイズが異なればコンテキストも異なるように、コンテキストを決定してもよい。
　なお、コンテキスト制御部１０４は、例えば、１番左からある一定の数（例えば２番目）までのビット位置のシンボルに対しては、ビット位置毎に異なるコンテキストを決定し、その一定の数以降のビット位置のシンボルに対しては、共通のコンテキストを決定してもよい。この場合、全てのビット位置に対して互いに異なるコンテキストを割り当てる場合に比べて、コンテキストの数を削減することができ、確率情報などを保持するためのメモリ容量の削減を実現することができる。
　また例えば、コンテキスト制御部１０４は、さらに１番左からある一定の数（例えば１０番目）以上のビット位置のシンボルに対しては、コンテキストを決定せずに、固定シンボル発生確率（例えば５０％など）を２値算術符号化部１０５に出力してもよい。
　次に、終端位置２値化部１０２は、長座標値から短座標値を減算することにより、差分座標値を算出する（ステップＳ３０２）。そして、終端位置２値化部１０２は、差分座標値を２値化することにより、差分座標値に対応する２値信号を生成する。生成された２値信号は、コンテキスト制御部１０４および２値算術符号化部１０５に出力される。
　次に、２値算術符号化部１０５は、差分座標値に対応する２値信号を、コンテキスト制御部１０４から出力されるシンボル発生確率を用いて算術符号化する（ステップＳ３０３）。この場合、コンテキスト制御部１０４は、差分座標に対応する２値信号を算術符号化するためのコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応する確率情報から得られるシンボル発生確率を２値算術符号化部１０５に出力する。
　例えば、２値信号に含まれるシンボルを左から順番に算術符号化する場合、コンテキスト制御部１０４は、前述の短座標値の符号化の場合と同様に、当該シンボルの順番（ビット位置）に基づいてコンテキストを決定する。また、コンテキスト制御部１０４は、例えば、ビット位置に加えて処理対象ブロックのサイズに基づいて、コンテキストを決定してもよい。つまり、コンテキスト制御部１０４は、ビット位置が同じであってもブロックサイズが異なればコンテキストも異なるように、コンテキストを決定してもよい。
　ただし、差分座標値の算術符号化であるので、コンテキスト制御部１０４は、複数のブロックサイズのうちの一部のブロックサイズで共通のコンテキストを、差分座標値のためのコンテキストとして決定してもよい。例えば、１６ｘ１６のブロックサイズと３２ｘ３２のブロックサイズとに対しては、共通のコンテキストが用いられてもよい。これにより、全てのブロックサイズに対して互いに異なるコンテキストを割り当てる場合に比べて、コンテキストの数を削減することができ、確率情報などを保持するためのメモリ容量の削減を実現することができる。
　なお、コンテキスト制御部１０４は、例えば、１番左からある一定の数（例えば２番目）までのビット位置のシンボルに対しては、ビット位置毎に異なるコンテキストを決定し、その一定の数以降のビット位置のシンボルに対しては、共通のコンテキストを決定してもよい。この場合、全てのビット位置に対して互いに異なるコンテキストを割り当てる場合に比べて、コンテキストの数を削減することができ、確率情報などを保持するためのメモリ容量の削減を実現することができる。
　また例えば、コンテキスト制御部１０４は、さらに１番左からある一定の数（例えば１０番目）以上のビット位置のシンボルに対しては、コンテキストを決定せずに、固定シンボル発生確率（例えば５０％など）を２値算術符号化部１０５に出力してもよい。
　また、コンテキスト制御部１０４は、既に符号化された短座標値に基づいて、差分座標値のためのコンテキストを決定してもよい。例えば、短座標値がある一定値以下（例えば“３”）である場合、差分座標値は大きな値となる可能性がある。一方、短座標値が一定値以上（例えば“１０”）である場合には、差分座標値は、小さい値となる可能性が高い。このため、短座標値の大きさによって別のコンテキストを用いる方が、シンボル発生確率をより適切に推定することができる。なお、この場合の閾値（一定値）は、ブロックサイズによって変えてもよい。これは、ブロックサイズにより座標値の取りうる範囲が異なるためである。これにより、一層の符号化効率の向上が期待できる。
　ここで、差分座標値が“０”である場合（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、短座標値と長座標値とを区別する必要がないので符号化処理を終了する。一方、差分座標値が“０”でない場合（ステップＳ３０４でＮＯ）、２値算術符号化部１０５は、先に符号化済みの短座標値がＸ座標およびＹ座標のどちらであったかを示す情報である短座標フラグ（例えばＸ座標の場合に“０”、Ｙ座標の場合に“１”）を２値算術符号化する（ステップＳ３０５）。
　この場合、コンテキスト制御部１０４は、ブロックサイズ毎にコンテキストが異なるように、短座標フラグのためのコンテキストを決定してもよいが、これに限る必要はない。例えば、ブロックサイズが異なっていても、水平方向と垂直方向とにおける係数の傾向が同じであれば、Ｘ座標およびＹ座標のどちらが短座標であるかの傾向は同じであることが多い。このため、コンテキスト制御部１０４は、ブロックサイズが異なっていても同じコンテキストが決定されるように、短座標フラグのためのコンテキストを決定してもよい。この場合、全てのブロックサイズに対して互いに異なるコンテキストを割り当てる場合に比べて、コンテキストの数を削減することができ、確率情報などを保持するためのメモリ容量の削減を実現することができる。
　また、コンテキスト制御部１０４は、複数のブロックサイズのうちの一部のブロックサイズで共通のコンテキストが決定されるように、短座標フラグのためのコンテキストを決定してもよい。例えば、コンテキスト制御部１０４は、４ｘ４サイズのブロックに対するコンテキストと、それ以外のサイズのブロックで共通のコンテキストとが異なるように、短座標フラグのためのコンテキストを決定してもよい。また、コンテキスト制御部１０４は、（４ｘ４）、（８ｘ８）、および（１６ｘ１６と３２ｘ３２）の３種類のブロックサイズでコンテキストを切り替えてもよい。このようにコンテキストを決定することで、さらなる符号化効率の向上を実現することができる。
　次に、係数情報の一例であるＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術符号化する場合の処理について図１３を用いて詳しく説明する。
　図１３は、本発明の実施の形態１に係る係数情報の算術符号化方法の一例を示すフローチャートである。
　まず、算術符号化部１００は、前述した方法により終端位置情報（ＬａｓｔＰｏｓ）を符号化する（ステップＳ４０１）。次に、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値が閾値ＴＨ以下の場合（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、コンテキスト制御部１０４は、非ゼロ係数が低周波数領域にしか存在しない場合に特化したコンテキストセットを選択する（ステップＳ４０３）。
　一方、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値が閾値ＴＨよりも大きい場合（ステップＳ４０２でＮＯ）、コンテキスト制御部１０４は、高周波数領域にも非ゼロ係数が存在する場合に特化したコンテキストセットを選択する（ステップＳ４０４）。
　次に、コンテキスト制御部１０４は、選択されたコンテキストセットから、あらかじめ決められた手段によりＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇのためのコンテキストを決定する。そして、２値算術符号化部１０５は、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を用いて、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術符号化する（ステップＳ４０５）。
　ここで、ＬａｓｔＰｏｓが２次元の直交座標系で表される場合、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値は、ＬａｓｔＰｏｓを示す２つの座標値のうちの少なくとも一方から得られる値である。つまり、コンテキスト制御部１０４は、最後の非ゼロ係数の位置を示す２つの座標値のうちの少なくとも一方に基づいてコンテキストを決定する。
　より具体的には、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値は、例えば、ＬａｓｔＰｏｓを示す２つの座標値の和である。つまり、コンテキスト制御部１０４は、２つの座標値の和に基づいてコンテキストを決定する。この場合、コンテキスト制御部１０４は、ステップＳ４０２において、（Ｘ座標値＋Ｙ座標値）と閾値ＴＨとを比較すればよい。これにより、コンテキスト制御部１０４は、例えば閾値ＴＨが“５”である場合、（０，５）、（１，４）、（２，３）、（３，２）、（４，１）、（５，０）を結ぶ斜め線を境界として、コンテキストセットを切り替えることができる。
　また、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値は、例えば、ＬａｓｔＰｏｓを示す２つの座標値のうちの大きい方の座標値であってもよい。つまり、コンテキスト制御部１０４は、２つの座標値のうち大きい方の座標値のみに基づいてコンテキストを決定してもよい。この場合、コンテキスト制御部１０４は、ステップＳ４０２において、ＭＡＸ（Ｘ座標値、Ｙ座標値）と閾値ＴＨとを比較すればよい。例えば、閾値ＴＨが“５”である場合、コンテキスト制御部１０４は、（０，５）および（５，５）を結ぶ直線と、（５，０）および（５，５）を結ぶ直線とを境界として、コンテキストセットを切り替えることができる。
　なお、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値は、例えば、２つの座標値の算術平均値または幾何平均値などであってもよい。
　また、ここでは閾値ＴＨは１つであったが、閾値ＴＨは複数であっても構わない。閾値ＴＨを複数にすることで、ＬａｓｔＰｏｓに基づいて、３つ以上のコンテキストセットを切り替えることも可能となる。この場合、より細かくシンボル発生確率を予測することができるため、符号化効率の向上が期待できる。
　また、ステップＳ４０５において、２値算術符号化部１０５は、図８の（ｃ）のＬａｓｔで示す位置より前のシンボル列をスキャン順に算術符号化すればよい。Ｌａｓｔで示す位置のＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術符号化しないのは、ＬａｓｔＰｏｓによって、Ｌａｓｔで示す位置の係数が非ゼロ係数であることが自明であるからである。
　なお、ステップＳ４０５において、コンテキスト制御部１０４は、ステップＳ４０３またはＳ４０４で決定されたコンテキストセットの中から、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術符号化するためのコンテキストを決定する。具体的には、コンテキスト制御部１０４は、例えば、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇの係数位置に基づいてコンテキストを決定する。また例えば、コンテキスト制御部１０４は、周波数領域の処理単位において処理対象係数と隣接するゼロ係数または非ゼロ係数（以下、単に「隣接ゼロ係数」または「隣接非ゼロ係数」という）の数に基づいてコンテキストを決定してもよい。
　また例えば、コンテキスト制御部１０４は、係数位置と隣接ゼロ係数または隣接非ゼロ係数の数との両方に基づいてコンテキストを決定してもよい。より具体的には、コンテキスト制御部１０４は、例えば、低周波数領域では係数位置に基づいてコンテキストを決定し、高周波数領域では隣接ゼロ係数または隣接非ゼロ係数の数に基づいてコンテキストを決定してもよい。
　また、算術符号化部１００は、終端位置から逆スキャン順でＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術符号化してもよい。この場合、非ゼロ係数を符号化する毎に、非ゼロ係数が発生する確率がより高くなると想定される。そこで、コンテキスト制御部１０４は、符号化順に基づいて、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇのためのコンテキストを決定してもよい。この場合、上記のような想定に従って、各コンテキストに対応するシンボル発生確率の初期値が設定されることが好ましい。これにより、より符号化効率を向上することができる。
　なお、上記において、コンテキスト制御部１０４は、まずコンテキストセットを選択した後にコンテキストを決定していたが、必ずしもこのようにコンテキストセットを選択する必要はない。つまり、コンテキスト制御部１０４は、コンテキストセットを選択せずに、終端位置に基づいて、複数のコンテキストの中から１つのコンテキストを、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術符号化するためのコンテキストとして決定しても構わない。
　なお、上記で説明した閾値の情報、または、２値化の方法もしくはコンテキストの決定方法を示す情報は、ビットストリームの先頭（ストリームヘッダ）に記録されていてもよい。このようにすることで、画像の特徴によって、２値化方法、あるいはコンテキストの組み合わせを変えることができ、さらなる符号化効率の向上が期待できる。
　なお、前記ヘッダに記録する単位は、ストリーム単位ではなく、スライスまたはピクチャに対応する単位としてもよい。この場合、ストリーム単位に記録する場合と比べて、より細かく算術符号化方法を制御することができるため、さらなる符号化効率の向上が期待できる。
　なお、上記では、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇの算術符号化について説明したが、ＬｅｖｅｌおよびＳｉｇｎもＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇと同様に算術符号化されてもよい。つまり、コンテキスト制御部１０４は、最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ、Ｌｅｖｅｌ、およびＳｉｇｎのうちの少なくとも１つを算術符号化するためのコンテキストを決定すればよい。
　なお、本発明の実施の形態１に係る算術符号化部１００は、画像データを圧縮符号化する画像符号化装置に備えられる。図１４は、本発明の実施の形態１に係る画像符号化装置２００の構成の一例を示すブロック図である。
　画像符号化装置２００は、画像データを圧縮符号化する。例えば、画像符号化装置２００には、画像データがブロック毎に入力信号として入力される。画像符号化装置２００は、入力された入力信号に、変換、量子化およびエントロピー符号化を行うことで、符号化信号を生成する。
　図１４に示すように、画像符号化装置２００は、減算器２０５と、変換・量子化部２１０と、エントロピー符号化部２２０と、逆量子化・逆変換部２３０と、加算器２３５と、デブロッキングフィルタ２４０と、メモリ２５０と、イントラ予測部２６０と、動き検出部２７０と、動き補償部２８０と、イントラ／インター切換スイッチ２９０とを備える。
　減算器２０５は、入力信号と予測信号との差分、すなわち、予測誤差を算出する。
　変換・量子化部２１０は、空間領域の予測誤差を変換することで、周波数領域の変換係数を生成する。例えば、変換・量子化部２１０は、予測誤差に対してＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）変換を行うことで、変換係数を生成する。さらに、変換・量子化部２１０は、変換係数を量子化することで、量子化係数を生成する。
　エントロピー符号化部２２０は、量子化係数をエントロピー符号化することで、符号化信号を生成する。また、エントロピー符号化部２２０は、動き検出部２７０によって検出された動きデータ（例えば、動きベクトル）を符号化し、符号化信号に含めて出力する。
　逆量子化・逆変換部２３０は、量子化係数を逆量子化することで、変換係数を復元する。さらに、逆量子化・逆変換部２３０は、復元した変換係数を逆変換することで、予測誤差を復元する。なお、復元された予測誤差は、量子化により情報が失われているので、減算器２０５が生成する予測誤差とは一致しない。すなわち、復元された予測誤差は、量子化誤差を含んでいる。
　加算器２３５は、復元された予測誤差と予測信号とを加算することで、ローカル復号画像を生成する。
　デブロッキングフィルタ２４０は、生成されたローカル復号画像にデブロッキングフィルタ処理を行う。
　メモリ２５０は、動き補償に用いられる参照画像を格納するためのメモリである。具体的には、メモリ２５０は、デブロッキングフィルタ処理が施されたローカル復号画像を格納する。
　イントラ予測部２６０は、イントラ予測を行うことで、予測信号（イントラ予測信号）を生成する。具体的には、イントラ予測部２６０は、加算器２３５によって生成されたローカル復号画像における、符号化対象ブロック（入力信号）の周囲の画像を参照してイントラ予測を行うことで、イントラ予測信号を生成する。
　動き検出部２７０は、入力信号と、メモリ２５０に格納された参照画像との間の動きデータ（例えば、動きベクトル）を検出する。
　動き補償部２８０は、検出された動きデータに基づいて動き補償を行うことで、予測信号（インター予測信号）を生成する。
　イントラ／インター切換スイッチ２９０は、イントラ予測信号およびインター予測信号のいずれかを選択し、選択した信号を予測信号として減算器２０５および加算器２３５に出力する。
　以上の構成により、本発明の実施の形態１に係る画像符号化装置２００は、画像データを圧縮符号化する。
　なお、図１４において、本発明の実施の形態１に係る算術符号化部１００は、エントロピー符号化部２２０に備えられる。すなわち、算術符号化部１００は、入力信号ＳＩとして量子化係数を２値化および算術符号化する。また、信号種別情報ＳＥは、量子化係数の係数位置、図１４に示す動きデータ、または、イントラ予測部２６０が用いたイントラ予測方向などを示す情報である。
　以上のように、本発明の実施の形態１に係る画像符号化装置および画像符号化方法によれば、終端位置情報と係数情報との符号化時に、適切に２値化を行い、２値化結果を算術符号化するためのコンテキストを適切に決定することができる。
　これにより、符号化対象の２値信号の符号長を短くすることができ、コンテキストの数を削減しつつ、全体の統計情報を反映した確率情報を符号化確率情報として用いることができるので、符号化効率を高めることができる。つまり、コンテキスト毎に保存される確率情報を保持するためのメモリサイズを縮小しつつ、符号化効率を高めることができる。
　なお、上記の算術符号化方法に含まれるすべての処理が実行される必要はない。つまり、本実施の形態では、終端位置情報の算術符号化および係数情報の算術符号化の両方に特徴的な処理が含まれていたが、例えば、一方にのみ特徴的な処理が含まれても構わない。
　例えば、算術符号化部は、終端位置に基づいて、複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定し、当該コンテキストに対応するコンテキストを用いて２値信号を算術符号化すればよい。以下に、このような算術符号化部について説明する。
　図１５は、本発明の一態様に係る算術符号化部１０の構成の一例を示すブロック図である。算術符号化部１０は、画像データを圧縮符号化する。図１５に示すように、算術符号化部１０は、２値化部１１と、コンテキスト制御部１２と、２値算術符号化部１３とを備える。算術符号化部１０の各構成要素について図１６を用いて詳細に説明する。
　図１６は、本発明の一態様に係る算術符号化部１０の処理動作を示すフローチャートである。
　まず、２値化部１１は、周波数領域の処理単位に含まれる複数の係数を２値化することにより２値信号を生成する（Ｓ１１）。具体的には、２値化部１１は、例えば、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ、Ｌｅｖｅｌ、およびＳｉｇｎにそれぞれ対応する２値信号を生成する。
　コンテキスト制御部１２は、処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定する（Ｓ１２）。コンテキストとは、２値信号に含まれるシンボル値の発生確率を示す確率情報を特定するための情報である。コンテキスト制御部１２は、複数のコンテキストの各々に対応付けて確率情報を保持している。
　２値算術符号化部１３は、決定されたコンテキストに対応する確率情報を用いて、２値信号を算術符号化する（Ｓ１３）。具体的には、２値算術符号化部１３は、メモリに保持されている複数の確率情報のうち、決定されたコンテキストに対応する確率情報を、コンテキスト制御部１２から取得する。そして、２値算術符号化部１３は、取得した確率情報を用いて、２値信号を算術符号化する。
　コンテキスト制御部１２は、２値信号に基づいて、決定されたコンテキストに対応する確率情報を更新する（Ｓ１４）。つまり、コンテキスト制御部１２は、２値信号に含まれるシンボルの値に基づいて、メモリに保持されている確率情報であって、決定されたコンテキストに対応する確率情報を更新する。
　以上のように、図１５および図１６に示すような算術符号化部１０であっても、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを適切に決定することができるので、符号化効率を向上させることが可能となる。
　（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２に係る算術復号方法の概要について説明する。本実施の形態に係る算術復号方法では、算術符号化された複数の係数を算術復号する際に、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置を示す終端位置情報に基づいて、複数の係数を算術復号するためのコンテキストを決定する。そして、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を用いて、複数の係数を算術復号する。これにより、統計情報に基づくシンボル発生確率を使用することができ、符号化効率の向上が可能となる。さらに、コンテキストの数を適切に設定できるので、保持すべきシンボル発生確率の数を適切に設定することができ、実装時のメモリサイズを削減することが可能となる。
　また、終端位置情報の算術復号においても、適切にシンボル発生確率を用いることができるため、符号化効率を向上することができる。
　以上が、本実施の形態に係る算術復号方法の概要についての説明である。
　次に、本実施の形態に係る算術復号部の構成について説明する。図１７は本発明の実施の形態２に係る算術復号部３００の構成の一例を示すブロック図である。なお、後述するように、本発明の実施の形態２に係る算術復号部３００は、圧縮符号化された符号化画像データを復号する画像復号装置の一部に相当する。
　算術復号部３００は、復号対象となる量子化係数に対応する入力信号ＢＳと、入力信号ＢＳの信号種別情報ＳＥとを入力として受信する。算術復号部３００は、入力信号ＢＳの復号処理を行うことにより、係数信号Ｃｏｅｆｆを復元する。
　図１７に示すように、算術復号部３００は、２値算術復号部３０１と、コンテキスト制御部３０２と、量子化係数復元部３０３とを備える。
　２値算術復号部３０１は、コンテキスト制御部３０２から取得したシンボル発生確率を用いて、終端位置情報および係数情報に対応する入力信号ＢＳを算術復号することにより、２値信号を生成する。
　コンテキスト制御部３０２は、複数のシンボル発生確率を保持するメモリ（図示せず）などを備える。コンテキスト制御部３０２は、例えば、シンボル発生確率テーブルを参照することにより、メモリに格納されている複数のシンボル発生確率の中からコンテキストに対応するシンボル発生確率を特定する。シンボル発生確率テーブルは、コンテキストと確率情報とを対応付けるためのテーブルである。シンボル発生確率テーブルは、例えば、図５に示すテーブルである。シンボル発生確率テーブルの詳細は、実施の形態１と同様であるので詳細な説明を省略する。
　また、コンテキスト制御部３０２は、さらに、コンテキストテーブルを保持している。コンテキストテーブルは、復号対象信号の種別とコンテキストとを対応付けたテーブルである。コンテキストテーブルは、例えば、図６に示すテーブルである。コンテキストテーブルの詳細は、実施の形態１と同様であるので詳細な説明を省略する。
　量子化係数復元部３０３は、２値算術復号部３０１によって生成された２値信号を用いて、複数の係数（周波数領域の処理単位）を復元する。
　次に、以上のように構成された算術復号部３００の動作について、図１８を用いて説明する。図１８は、本発明の実施の形態２に係る算術復号部３００の処理動作の一例を示すフローチャートである。
　２値算術復号部３０１は、まず、終端係数情報（ＬａｓｔＰｏｓ）に対応する入力信号（ビットストリーム）を取得する。コンテキスト制御部３０２は、取得された入力信号に対応する信号種別信号ＳＥを取得する。そして、コンテキスト制御部３０２は、信号種別に基づいて、終端位置情報を算術復号するためのコンテキストを決定する。さらに、コンテキスト制御部３０２は、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術復号部３０１に出力する。
　２値算術復号部３０１は、取得した入力信号をシンボル発生確率に基づき算術復号を施し、終端位置情報を復号する（ステップＳ５０１）。復号した終端係数情報は、量子化係数復元部３０３に出力される。具体的には、２値算術復号部３０１は、算術符号化された２値信号に含まれるシンボルを１つずつ算術復号する。したがって、全てのシンボルが終端係数情報を復号するまで、復号処理は繰り返される。この場合のコンテキストの制御方法は、符号化時に用いられた方法と同じ方法である。具体的には、コンテキストの制御方法は、実施の形態１で説明した方法と同じである。
　次に、２値算術復号部３０１は、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇに対応する入力信号（ビットストリーム）を取得する。コンテキスト制御部３０２は、取得された入力信号に対応する信号種別信号ＳＥを取得する。そして、コンテキスト制御部３０２は、信号種別に基づいて、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを算術復号するためのコンテキストを決定する。さらに、コンテキスト制御部３０２は、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術復号部３０１に出力する。
　なお、この場合に、コンテキスト制御部３０２は、既に復号済みの終端位置情報に基づいて、コンテキストを決定する（ステップＳ５０２）。つまり、コンテキスト制御部３０２は、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、処理単位に含まれる複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定する。なお、コンテキストの制御方法は、符号化時に用いられた方法と同じ方法である。具体的には、コンテキストの制御方法は、実施の形態１で説明した方法と同じである。
　２値算術復号部３０１は、取得した入力信号をシンボル発生確率に基づき算術復号を施し、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを復号する（ステップＳ５０３）。復号したＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇは、量子化係数復元部３０３に出力される。具体的には、２値算術復号部３０１は、算術符号化された２値信号に含まれるＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを１つずつ復号する。したがって、全てのＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇを復号するまで、復号処理は繰り返される。
　最後に、量子化係数復元部３０３は、取得した終端位置情報とＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇとに基づいて、係数信号Ｃｏｅｆｆを復元する。より具体的には、量子化係数復元部３０３は、これらの情報の他に、ＬｅｖｅｌおよびＳｉｇｎを組み合わせることで、複数の量子化係数を復元する。このＬｅｖｅｌおよびＳｉｇｎの復号方法は、例えばＨ．２６４規格で決められた方法であってもよい。
　以上が、本実施の形態に係る算術復号部３００の構成についての説明である。
　次に、終端位置情報（ＬａｓｔＰｏｓ）に対応する入力信号の算術復号方法について説明する。まず、符号化時に、第１の２値化方法（実施の形態１の図８の（ｅ））で終端位置情報が２値化されている場合の算術復号方法について説明する。
　図１９は、本発明の実施の形態２に係る終端位置情報の算術復号方法の一例を示すフローチャートである。
　まず、コンテキスト制御部３０２は、実施の形態１で示した方法と同様の方法でコンテキストを決定する。そして、コンテキスト制御部３０２は、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術復号部３０１に出力する。２値算術復号部３０１は、コンテキスト制御部３０２から取得したシンボル発生確率を用いて、Ｘ座標に対応する入力信号を算術復号する（ステップＳ６０１）。
　次に、コンテキスト制御部３０２は、実施の形態１で示した方法と同様の方法でコンテキストを決定する。そして、コンテキスト制御部３０２は、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術復号部３０１に出力する。２値算術復号部３０１は、コンテキスト制御部３０２から取得したシンボル発生確率を用いて、Ｙ座標に対応する入力信号を算術復号する（ステップＳ６０２）。
　また符号化時に、Ｘ座標およびＹ座標の一方に対応する２値信号に含まれるシンボルに基づいて、他方に対応する２値信号のためのコンテキストが決定されている場合には、図１９のステップＳ６０１とＳ６０２とがシンボル毎に繰り返される。なお、コンテキストの決定方法の詳細は、実施の形態１で説明した方法と同じである。
　次に、符号化時に、第２の２値化方法（実施の形態１の図８の（ｆ））で終端位置情報が２値化されている場合の算術復号方法について説明する。
　図２０は、本発明の実施の形態２に係る終端位置情報の算術復号方法の他の一例を示すフローチャートである。
　まず、コンテキスト制御部３０２は、実施の形態１で示した方法と同様の方法で、短座標に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定する。そして、コンテキスト制御部３０２は、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術復号部３０１に出力する。２値算術復号部３０１は、コンテキスト制御部３０２から取得したシンボル発生確率を用いて、短座標に対応する入力信号を算術復号する（ステップＳ７０１）。
　次に、このとき、コンテキスト制御部３０２は、実施の形態１で示した方法と同様の方法で、差分座標に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定する。そして、コンテキスト制御部３０２は、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術復号部３０１に出力する。２値算術復号部３０１は、コンテキスト制御部３０２から取得したシンボル発生確率を用いて、差分座標に対応する入力信号を算術復号する（ステップＳ７０２）。
　ここで、差分座標に対応する入力信号を算術復号して得られる差分座標値が“０”である場合（ステップＳ７０３でＹＥＳ）、復号処理を終了する。これは、Ｘ座標値とＹ座標値とが同じであるので、ステップＳ７０１で復号して得られる座標値がＸ座標値であるかＹ座標値であるかを区別する必要がないからである。
　一方、差分座標値が“０”でない場合（ステップＳ７０３でＮＯ）、２値算術復号部３０１は、短座標フラグに対応する入力信号を算術復号する（ステップＳ７０４）。このとき、コンテキスト制御部３０２は、実施の形態１と同様にコンテキストを決定し、決定したコンテキストに対応するシンボル発生確率を２値算術復号部３０１に出力している。
　次に、係数情報の一例であるＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇに対応する入力信号の算術復号方法について説明する。
　図２１は、本発明の実施の形態２に係る係数情報の算術復号方法の一例を示すフローチャートである。
　まず、２値算術復号部３０１は、前述した方法により終端位置情報（ＬａｓｔＰｏｓ）を復号する（ステップＳ８０１）。次に、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値が閾値ＴＨ以下の場合（ステップＳ８０２でＹＥＳ）、コンテキスト制御部３０２は、非ゼロ係数が低周波数領域にしか存在しない場合に特化したコンテキストセットを選択する（ステップＳ８０３）。
　一方、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値が閾値ＴＨよりも大きい場合（ステップＳ８０２でＮＯ）、コンテキスト制御部３０２は、高周波数領域にも非ゼロ係数が存在する場合に特化したコンテキストセットを選択する（ステップＳ８０４）。
　次に、コンテキスト制御部３０２は、選択されたコンテキストセットから、あらかじめ決められた手段によりＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇに対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定する。そして、２値算術復号部３０１は、決定されたコンテキストに対応するシンボル発生確率を用いて、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇに対応する入力信号を算術復号する（ステップＳ８０５）。
　ここで、ＬａｓｔＰｏｓが２次元の直交座標系で表される場合、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値は、ＬａｓｔＰｏｓを示す２つの座標値のうちの少なくとも一方から得られる値である。つまり、コンテキスト制御部３０２は、最後の非ゼロ係数の位置を示す２つの座標値のうちの少なくとも一方に基づいて、コンテキストを決定する。
　具体的には、ＬａｓｔＰｏｓから得られる値は、例えば、ＬａｓｔＰｏｓを示す２つの座標値の和である。つまり、コンテキスト制御部３０２は、２つの座標値の和に基づいてコンテキストを決定する。この場合、コンテキスト制御部１０４は、ステップＳ４０２において、（Ｘ座標値＋Ｙ座標値）と閾値ＴＨとを比較すればよい。これにより、コンテキスト制御部３０２は、例えば閾値ＴＨが“５”である場合、（０，５）、（１，４）、（２，３）、（３，２）、（４，１）、（５，０）を結ぶ斜め線を境界として、コンテキストセットを切り替えることができる。
　またＬａｓｔＰｏｓから得られる値は、例えば、ＬａｓｔＰｏｓを示す２つの座標値のうちの大きい方の座標値であってもよい。つまり、コンテキスト制御部３０２は、２つの座標値のうち大きい方の座標値のみに基づいてコンテキストを決定してもよい。この場合、コンテキスト制御部１０４は、ステップＳ４０２において、ＭＡＸ（Ｘ座標値、Ｙ座標値）と閾値ＴＨとを比較すればよい。例えば、閾値ＴＨが“５”である場合、コンテキスト制御部３０２は、（０，５）および（５，５）を結ぶ直線と、（５，０）および（５，５）を結ぶ直線とを境界として、コンテキストセットを切り替えることができる。
　また、ここでは閾値ＴＨは１つであったが、閾値は複数であっても構わない。閾値ＴＨを複数にすることで、ＬａｓｔＰｏｓに基づいて、３つ以上のコンテキストセットを切り替えることも可能となる。この場合、より細かくシンボル発生確率を予測することができるため、符号化効率の向上が期待できる。
　なお、コンテキストの決定方法は、符号化時に用いられた方法と同一の方法でなければならない。
　また、ステップＳ８０５において、２値算術復号部３０１は、図８の（ｃ）のＬａｓｔで示す位置より前のシンボル列をスキャン順に算術符号化して得られる入力信号を算術復号すればよい。この場合、コンテキスト制御部３０２は、実施の形態１で説明したように、係数位置に基づいてコンテキストを決定する。また例えば、コンテキスト制御部３０２は、隣接ゼロ係数または隣接非ゼロ係数の数に基づいて、コンテキストを決定してもよい。
　また例えば、コンテキスト制御部３０２は、係数位置と隣接ゼロ係数または隣接非ゼロ係数の数との両方に基づいて、コンテキストを決定してもよい。より具体的には、コンテキスト制御部３０２は、例えば、低周波数領域では係数位置に基づいてコンテキストを決定し、高周波数領域では隣接ゼロ係数または隣接非ゼロ係数の数に基づいてコンテキストを決定してもよい。
　また、終端位置から逆スキャン順でＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇが符号化されている場合には、算術復号部３００は、同様に逆スキャン順で復号処理をすればよい。この場合、非ゼロ係数を符号化する毎に、非ゼロ係数が発生する確率が高くなると想定される。そこで、コンテキスト制御部３０２は、符号化順に基づいて、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇに対応する入力信号のためのコンテキストを決定してもよい。この場合、上記のような想定に従って、各コンテキストに対応するシンボル発生確率の初期値が設定されることが好ましい。これにより、より符号化効率を向上することができる。
　なお、上記において、コンテキスト制御部３０２は、まずコンテキストセットを選択した後にコンテキストを決定していたが、必ずしもこのようにコンテキストセットを選択する必要はない。つまり、コンテキスト制御部３０２は、コンテキストセットを選択せずに、終端位置に基づいて、複数のコンテキストの中から１つのコンテキストを、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇに対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストとして決定しても構わない。
　なお、上記では、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇに対応する入力信号の算術復号について説明したが、ＬｅｖｅｌまたはＳｉｇｎに対応する入力信号も、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇと同様に算術復号されてもよい。つまり、コンテキスト制御部３０２は、最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ、Ｌｅｖｅｌ、およびＳｉｇｎのうちの少なくとも１つに対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定すればよい。
　なお、コンテキスト制御部３０２は、２値算術復号部３０１より復号して得られた２値信号を取得し、２値化算術復号を実施する毎に算術復号に使用したコンテキストに対応するシンボル発生確率の更新処理を行う。シンボル発生確率の更新処理は、例えばＨ．２６４規格で示された方法と同じものを用いる。
　上記の方法をとることにより、符号化効率を向上した符号化信号を復号することが可能になる。
　なお、本発明の実施の形態２に係る算術復号部３００は、圧縮符号化された符号化画像データを復号する画像復号装置に備えられる。図２２は、本発明の実施の形態３に係る画像復号装置４００の構成の一例を示すブロック図である。
　画像復号装置４００は、圧縮符号化された符号化画像データを復号する。例えば、画像復号装置４００は、符号化画像データがブロック毎に復号対象信号として入力される。画像復号装置４００は、入力された復号対象信号に、エントロピー復号、逆量子化および逆変換を行うことで、画像データを復元する。
　図２２に示すように、画像復号装置４００は、エントロピー復号部４１０と、逆量子化・逆変換部４２０と、加算器４２５と、デブロッキングフィルタ４３０と、メモリ４４０と、イントラ予測部４５０と、動き補償部４６０と、イントラ／インター切換スイッチ４７０とを備える。
　エントロピー復号部４１０は、入力信号（入力ストリーム）をエントロピー復号することで、量子化係数を復元する。なお、ここで、入力信号（入力ストリーム）は、復号対象信号であり、符号化画像データのブロック毎のデータに相当する。また、エントロピー復号部４１０は、入力信号から動きデータを取得し、取得した動きデータを動き補償部４６０に出力する。
　逆量子化・逆変換部４２０は、エントロピー復号部４１０によって復元された量子化係数を逆量子化することで、変換係数を復元する。そして、逆量子化・逆変換部４２０は、復元した変換係数を逆変換することで、予測誤差を復元する。
　加算器４２５は、復元された予測誤差と予測信号とを加算することで、復号画像を生成する。
　デブロッキングフィルタ４３０は、生成された復号画像にデブロッキングフィルタ処理を行う。デブロッキングフィルタ処理された復号画像は、復号信号として出力される。
　メモリ４４０は、動き補償に用いられる参照画像を格納するためのメモリである。具体的には、メモリ４４０は、デブロッキングフィルタ処理が施された復号画像を格納する。
　イントラ予測部４５０は、イントラ予測を行うことで、予測信号（イントラ予測信号）を生成する。具体的には、イントラ予測部４５０は、加算器４２５によって生成された復号画像における、復号対象ブロック（入力信号）の周囲の画像を参照してイントラ予測を行うことで、イントラ予測信号を生成する。
　動き補償部４６０は、エントロピー復号部４１０から出力された動きデータに基づいて動き補償を行うことで、予測信号（インター予測信号）を生成する。
　イントラ／インター切換スイッチ４７０は、イントラ予測信号およびインター予測信号のいずれかを選択し、選択した信号を予測信号として加算器４２５に出力する。
　以上の構成により、本発明の実施の形態２に係る画像復号装置４００は、圧縮符号化された符号化画像データを復号する。
　なお、図２２において、本発明の実施の形態２に係る算術復号部３００は、エントロピー復号部４１０に備えられる。すなわち、算術復号部３００は、入力ストリームＩＳとして、予測符号化が実行された符号化画像データを算術復号および多値化する。また、信号種別情報ＳＥは、量子化係数の位置、動きデータ、または、イントラ予測部４５０が用いるイントラ予測方向などを示す情報である。
　なお、上記で説明した閾値の情報、または、２値化の方法もしくはコンテキストの選択方法を示す情報が、ビットストリームの先頭（ストリームヘッダ）に記録されている場合、算術復号部３００は、その記録された情報を読み取って、２値化方法とコンテキストとの組み合わせを変えてもよい。これにより、さらなる符号化効率を向上した符号化ストリームを復号することができる。
　なお、前記ヘッダに記録する単位は、スライス、ピクチャに対応する単位であっても、同様に復号できる。
　以上のように、本発明の実施の形態２に係る画像復号装置および画像復号方法によれば、終端位置情報と係数情報とに対応する入力信号を算術復号する際にコンテキストを適切に決定することができる。
　これにより、符号化効率が向上された入力信号を正しく復号することができる。具体的には、実施の形態１に示したように、全体の統計情報を反映した確率情報を確率情報として用いることができるので、符号化効率を高めることができる。つまり、コンテキスト毎に保存されるメモリサイズを縮小しつつ、符号化効率を高めることができる。
　このようにして符号化効率が向上された信号を、本発明の実施の形態２に係る画像復号装置および画像復号方法は、正しく復号することができる。
　なお、上記の算術復号方法のすべてが実行される必要はない。つまり、本実施の形態では、終端位置情報および係数情報の両方に対して特徴的な算術復号が行われていたが、例えば一方に対してのみ特徴的な算術復号が行われてもよい。
　例えば、算術復号部は、終端位置に基づいて、複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定し、当該コンテキストに対応するコンテキストを用いて入力信号を算術復号すればよい。以下に、このような算術復号部について説明する。
　図２３は、本発明の一態様に係る算術復号部２０の構成の一例を示すブロック図である。算術復号部２０は、圧縮符号化された画像データを復号する。図２３に示すように、算術復号部２０は、２値算術復号部２１と、コンテキスト制御部２２と、係数復元部２３とを備える。算術復号部２０の各構成要素について図２４を用いて詳細に説明する。
　図２４は、本発明の一態様に係る算術復号部２０の処理動作を示すフローチャートである。
　まず、コンテキスト制御部２２は、周波数領域の処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、処理単位に含まれる複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定する（Ｓ２１）。複数の係数に対応する入力信号とは、例えば、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇ、Ｌｅｖｅｌ、およびＳｉｇｎにそれぞれ対応する２値信号を算術符号化して得られる信号である。
　２値算術復号部２１は、決定されたコンテキストに対応する確率情報を用いて入力信号を算術復号することにより、２値信号を生成する（Ｓ２２）。具体的には、２値算術復号部２１は、メモリに保持されている複数の確率情報のうち、決定されたコンテキストに対応する確率情報を、コンテキスト制御部２２から取得する。そして、２値算術復号部２１は、取得した確率情報を用いて、入力信号を算術復号する。
　コンテキスト制御部２２は、２値信号に基づいて、決定されたコンテキストに対応する確率情報を更新する（Ｓ２３）。つまり、コンテキスト制御部２２は、２値信号に含まれるシンボルの値に基づいて、メモリに保持されている確率情報であって、決定されたコンテキストに対応する確率情報を更新する。
　係数復元部２３は、２値信号を用いて、処理単位に含まれる複数の係数を復元する（Ｓ２４）。具体的には、係数復元部２３は、Ｌｅｖｅｌに対応する２値信号を多値化することにより、Ｌｅｖｅｌを復元する。そして、係数復元部２３は、最後の非ゼロ係数の位置と、ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＦｌａｇと、Ｌｅｖｅｌと、Ｓｉｇｎとに基づいて、処理単位を復元する。
　以上のように、図２３および図２４に示すような算術復号部２０であっても、スキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを適切に決定することができる。したがって、算術復号部２０は、高い符号化効率で符号化された入力信号を適切に復号することが可能となる。
　（実施の形態３）
　上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）または動画像復号方法（画像復号方法）の構成を実現するためのプログラムを記憶メディアに記録することにより、上記各実施の形態で示した処理を独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。記憶メディアは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、半導体メモリ等、プログラムを記録できるものであればよい。
　さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）や動画像復号化方法（画像復号方法）の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、及び画像復号方法を用いた画像復号装置からなる画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。
　図２５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２５のような構成に限定されず、いずれかの要素を組合せて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex１０６からex１１０を介さずに、各機器が電話網ex１０４に直接接続されてもよい。また、各機器が近距離無線等を介して直接相互に接続されていてもよい。
　カメラex１１３はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器であり、カメラex１１６はデジタルカメラ等の静止画撮影、動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話ex１１４は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）方式、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ－ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式、若しくはＬＴＥ（Long Term Evolution）方式、ＨＳＰＡ(High Speed Packet Access)の携帯電話機、またはＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であり、いずれでも構わない。
　コンテンツ供給システムex１００では、カメラex１１３等が基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じてストリーミングサーバex１０３に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex１１３を用いて撮影するコンテンツ（例えば、音楽ライブの映像等）に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い（即ち、本発明の画像符号化装置として機能する）、ストリーミングサーバex１０３に送信する。一方、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する（即ち、本発明の画像復号装置として機能する）。
　なお、撮影したデータの符号化処理はカメラex１１３で行っても、データの送信処理をするストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。同様に配信されたデータの復号化処理はクライアントで行っても、ストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。また、カメラex１１３に限らず、カメラex１１６で撮影した静止画像および／または動画像データを、コンピュータex１１１を介してストリーミングサーバex１０３に送信してもよい。この場合の符号化処理はカメラex１１６、コンピュータex１１１、ストリーミングサーバex１０３のいずれで行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。
　また、これら符号化・復号化処理は、一般的にコンピュータex１１１や各機器が有するＬＳＩex５００において処理する。ＬＳＩex５００は、ワンチップであっても複数チップからなる構成であってもよい。なお、動画像符号化・復号化用のソフトウェアをコンピュータex１１１等で読み取り可能な何らかの記録メディア（ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスクなど）に組み込み、そのソフトウェアを用いて符号化・復号化処理を行ってもよい。さらに、携帯電話ex１１４がカメラ付きである場合には、そのカメラで取得した動画データを送信してもよい。このときの動画データは携帯電話ex１１４が有するＬＳＩex５００で符号化処理されたデータである。
　また、ストリーミングサーバex１０３は複数のサーバや複数のコンピュータであって、データを分散して処理したり記録したり配信するものであってもよい。
　以上のようにして、コンテンツ供給システムex１００では、符号化されたデータをクライアントが受信して再生することができる。このようにコンテンツ供給システムex１００では、ユーザが送信した情報をリアルタイムでクライアントが受信して復号化し、再生することができ、特別な権利や設備を有さないユーザでも個人放送を実現できる。
　なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図２６に示すように、デジタル放送用システムex２００にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置（画像符号化装置）または動画像復号化装置（画像復号装置）のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex２０１では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex２０２に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである（即ち、本発明の画像符号化装置によって符号化されたデータである）。これを受けた放送衛星ex２０２は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex２０４が受信する。受信した多重化データを、テレビ（受信機）ex３００またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex２１７等の装置が復号化して再生する（即ち、本発明の画像復号装置として機能する）。
　また、ＤＶＤ、ＢＤ等の記録メディアex２１５に記録した多重化データを読み取り復号化する、または記録メディアex２１５に映像信号を符号化し、さらに場合によっては音楽信号と多重化して書き込むリーダ／レコーダex２１８にも上記各実施の形態で示した動画像復号化装置または動画像符号化装置を実装することが可能である。この場合、再生された映像信号はモニタex２１９に表示され、多重化データが記録された記録メディアex２１５により他の装置やシステムにおいて映像信号を再生することができる。また、ケーブルテレビ用のケーブルex２０３または衛星／地上波放送のアンテナex２０４に接続されたセットトップボックスex２１７内に動画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex２１９で表示してもよい。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に動画像復号化装置を組み込んでもよい。
　図２７は、上記各実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いたテレビ（受信機）ex３００を示す図である。テレビex３００は、上記放送を受信するアンテナex２０４またはケーブルex２０３等を介して映像データに音声データが多重化された多重化データを取得、または出力するチューナex３０１と、受信した多重化データを復調する、または外部に送信する多重化データに変調する変調／復調部ex３０２と、復調した多重化データを映像データと、音声データとに分離する、または信号処理部ex３０６で符号化された映像データ、音声データを多重化する多重／分離部ex３０３を備える。
　また、テレビex３００は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex３０４、映像信号処理部ex３０５（本発明の画像符号化装置または画像復号装置として機能する）を有する信号処理部ex３０６と、復号化した音声信号を出力するスピーカex３０７、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex３０８を有する出力部ex３０９とを有する。さらに、テレビex３００は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex３１２等を有するインタフェース部ex３１７を有する。さらに、テレビex３００は、各部を統括的に制御する制御部ex３１０、各部に電力を供給する電源回路部ex３１１を有する。インタフェース部ex３１７は、操作入力部ex３１２以外に、リーダ／レコーダex２１８等の外部機器と接続されるブリッジex３１３、ＳＤカード等の記録メディアex２１６を装着可能とするためのスロット部ex３１４、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex３１５、電話網と接続するモデムex３１６等を有していてもよい。なお記録メディアex２１６は、格納する不揮発性／揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex３００の各部は同期バスを介して互いに接続されている。
　まず、テレビex３００がアンテナex２０４等により外部から取得した多重化データを復号化し、再生する構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、ＣＰＵ等を有する制御部ex３１０の制御に基づいて、変調／復調部ex３０２で復調した多重化データを多重／分離部ex３０３で分離する。さらにテレビex３００は、分離した音声データを音声信号処理部ex３０４で復号化し、分離した映像データを映像信号処理部ex３０５で上記各実施の形態で説明した復号化方法を用いて復号化する。復号化した音声信号、映像信号は、それぞれ出力部ex３０９から外部に向けて出力される。出力する際には、音声信号と映像信号が同期して再生するよう、バッファex３１８、ex３１９等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。また、テレビex３００は、放送等からではなく、磁気／光ディスク、ＳＤカード等の記録メディアex２１５、ex２１６から多重化データを読み出してもよい。次に、テレビex３００が音声信号や映像信号を符号化し、外部に送信または記録メディア等に書き込む構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、制御部ex３１０の制御に基づいて、音声信号処理部ex３０４で音声信号を符号化し、映像信号処理部ex３０５で映像信号を上記各実施の形態で説明した符号化方法を用いて符号化する。符号化した音声信号、映像信号は多重／分離部ex３０３で多重化され外部に出力される。多重化する際には、音声信号と映像信号が同期するように、バッファex３２０、ex３２１等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。なお、バッファex３１８、ex３１９、ex３２０、ex３２１は図示しているように複数備えていてもよいし、１つ以上のバッファを共有する構成であってもよい。さらに、図示している以外に、例えば変調／復調部ex３０２や多重／分離部ex３０３の間等でもシステムのオーバフロー、アンダーフローを避ける緩衝材としてバッファにデータを蓄積することとしてもよい。
　また、テレビex３００は、放送等や記録メディア等から音声データ、映像データを取得する以外に、マイクやカメラのＡＶ入力を受け付ける構成を備え、それらから取得したデータに対して符号化処理を行ってもよい。なお、ここではテレビex３００は上記の符号化処理、多重化、および外部出力ができる構成として説明したが、これらの処理を行うことはできず、上記受信、復号化処理、外部出力のみが可能な構成であってもよい。
　また、リーダ／レコーダex２１８で記録メディアから多重化データを読み出す、または書き込む場合には、上記復号化処理または符号化処理はテレビex３００、リーダ／レコーダex２１８のいずれで行ってもよいし、テレビex３００とリーダ／レコーダex２１８が互いに分担して行ってもよい。
　一例として、光ディスクからデータの読み込みまたは書き込みをする場合の情報再生／記録部ex４００の構成を図２８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２９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２７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３０（ａ）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、また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３０（ｂ）を用いて説明する。携帯電話ex１１４は、表示部ex３５８および操作キー部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および電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することにより携帯電話ex１１４を動作可能な状態に起動する。
　携帯電話ex１１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する主制御部ex３６０の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を音声信号処理部ex３５４でデジタル音声信号に変換し、これを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理し、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。また携帯電話ex１１４は、音声通話モード時にアンテナex３５０を介して受信した受信データを増幅して周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理を施し、変調／復調部ex３５２でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ex３５４でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex３５７から出力する。
　さらにデータ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キー部ex３６６等の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex３６２を介して主制御部ex３６０に送出される。主制御部ex３６０は、テキストデータを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して基地局ex１１０へ送信する。電子メールを受信する場合は、受信したデータに対してこのほぼ逆の処理が行われ、表示部ex３５８に出力される。
　データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex３５５は、カメラ部ex３６５から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し（即ち、本発明の画像符号化装置として機能する）、符号化された映像データを多重／分離部ex３５３に送出する。また、音声信号処理部ex３５４は、映像、静止画等をカメラ部ex３６５で撮像中に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重／分離部ex３５３に送出する。
　多重／分離部ex３５３は、映像信号処理部ex３５５から供給された符号化された映像データと音声信号処理部ex３５４から供給された符号化された音声データを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変調／復調部（変調／復調回路部）ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理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。
　データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、または映像およびもしくは音声が添付された電子メールを受信する場合、アンテナex３５０を介して受信された多重化データを復号化するために、多重／分離部ex３５３は、多重化データを分離することにより映像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスex３７０を介して符号化された映像データを映像信号処理部ex３５５に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ex３５４に供給する。映像信号処理部ex３５５は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって復号化することにより映像信号を復号し（即ち、本発明の画像復号装置として機能する）、ＬＣＤ制御部ex３５９を介して表示部ex３５８から、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる映像、静止画が表示される。また音声信号処理部ex３５４は、音声信号を復号し、音声出力部ex３５７から音声が出力される。
　また、上記携帯電話ex１１４等の端末は、テレビex３００と同様に、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末という３通りの実装形式が考えられる。さらに、デジタル放送用システムex２００において、映像データに音楽データなどが多重化された多重化データを受信、送信するとして説明したが、音声データ以外に映像に関連する文字データなどが多重化されたデータであってもよいし、多重化データではなく映像データ自体であってもよい。
　このように、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法あるいは動画像復号化方法を上述したいずれの機器・システムに用いることは可能であり、そうすることで、上記各実施の形態で説明した効果を得ることができる。
　また、本発明はかかる上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。
　（実施の形態４）
　上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置と、ＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１など異なる規格に準拠した動画像符号化方法または装置とを、必要に応じて適宜切替えることにより、映像データを生成することも可能である。
　ここで、それぞれ異なる規格に準拠する複数の映像データを生成した場合、復号する際に、それぞれの規格に対応した復号方法を選択する必要がある。しかしながら、復号する映像データが、どの規格に準拠するものであるか識別できないため、適切な復号方法を選択することができないという課題を生じる。
　この課題を解決するために、映像データに音声データなどを多重化した多重化データは、映像データがどの規格に準拠するものであるかを示す識別情報を含む構成とする。上記各実施の形態で示す動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを含む多重化データの具体的な構成を以下説明する。多重化データは、ＭＰＥＧ－２トランスポートストリーム形式のデジタルストリームである。
　図３１は、多重化データの構成を示す図である。図３１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３２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３３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３３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３３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３４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３４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３５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３６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３６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３７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３８に示す。ステップexＳ１００において、多重化データからＰＭＴに含まれるストリームタイプ、または、多重化データ情報に含まれるビデオストリーム属性情報を取得する。次に、ステップexＳ１０１において、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された多重化データであることを示しているか否かを判断する。そして、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものであると判断された場合には、ステップexＳ１０２において、上記各実施の形態で示した動画像復号方法により復号を行う。また、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が、従来のＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１などの規格に準拠するものであることを示している場合には、ステップexＳ１０３において、従来の規格に準拠した動画像復号方法により復号を行う。
　このように、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に新たな固有値を設定することにより、復号する際に、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法または装置で復号可能であるかを判断することができる。従って、異なる規格に準拠する多重化データが入力された場合であっても、適切な復号化方法または装置を選択することができるため、エラーを生じることなく復号することが可能となる。また、本実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、または、動画像復号方法または装置を、上述したいずれの機器・システムに用いることも可能である。
　（実施の形態５）
　上記各実施の形態で示した動画像符号化方法および装置、動画像復号化方法および装置は、典型的には集積回路であるＬＳＩで実現される。一例として、図３９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６）
　上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、ＬＳＩex５００において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のＣＰＵex５０２の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。
　この課題を解決するために、テレビex３００、ＬＳＩex５００などの動画像復号化装置は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別し、規格に応じて駆動周波数を切替える構成とする。図４０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３９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３９の信号処理部ex５０７に該当する。ＣＰＵex５０２は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別する。そして、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、駆動周波数制御部ex５１２は、駆動周波数を設定する。また、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、信号処理部ex５０７は、映像データの復号を行う。ここで、映像データの識別には、例えば、実施の形態４で記載した識別情報を利用することが考えられる。識別情報に関しては、実施の形態４で記載したものに限られず、映像データがどの規格に準拠するか識別できる情報であればよい。例えば、映像データがテレビに利用されるものであるか、ディスクに利用されるものであるかなどを識別する外部信号に基づいて、映像データがどの規格に準拠するものであるか識別可能である場合には、このような外部信号に基づいて識別してもよい。また、ＣＰＵex５０２における駆動周波数の選択は、例えば、図４２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４１は、本実施の形態の方法を実施するステップを示している。まず、ステップexＳ２００では、信号処理部ex５０７において、多重化データから識別情報を取得する。次に、ステップexＳ２０１では、ＣＰＵex５０２において、識別情報に基づいて映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものであるか否かを識別する。映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、ステップexＳ２０２において、駆動周波数を高く設定する信号を、ＣＰＵex５０２が駆動周波数制御部ex５１２に送る。そして、駆動周波数制御部ex５１２において、高い駆動周波数に設定される。一方、従来のＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ステップexＳ２０３において、駆動周波数を低く設定する信号を、ＣＰＵex５０２が駆動周波数制御部ex５１２に送る。そして、駆動周波数制御部ex５１２において、映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、低い駆動周波数に設定される。
　さらに、駆動周波数の切替えに連動して、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を変更することにより、省電力効果をより高めることが可能である。例えば、駆動周波数を低く設定する場合には、これに伴い、駆動周波数を高く設定している場合に比べ、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を低く設定することが考えられる。
　また、駆動周波数の設定方法は、復号する際の処理量が大きい場合に、駆動周波数を高く設定し、復号する際の処理量が小さい場合に、駆動周波数を低く設定すればよく、上述した設定方法に限らない。例えば、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に準拠する映像データを復号する処理量の方が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置により生成された映像データを復号する処理量よりも大きい場合には、駆動周波数の設定を上述した場合の逆にすることが考えられる。
　さらに、駆動周波数の設定方法は、駆動周波数を低くする構成に限らない。例えば、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を高く設定し、従来のＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を低く設定することも考えられる。また、他の例としては、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、ＣＰＵex５０２の駆動を停止させることなく、従来のＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、処理に余裕があるため、ＣＰＵex５０２の駆動を一時停止させることも考えられる。識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合であっても、処理に余裕があれば、ＣＰＵex５０２の駆動を一時停止させることも考えられる。この場合は、従来のＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合に比べて、停止時間を短く設定することが考えられる。
　このように、映像データが準拠する規格に応じて、駆動周波数を切替えることにより、省電力化を図ることが可能になる。また、電池を用いてＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置を駆動している場合には、省電力化に伴い、電池の寿命を長くすることが可能である。
　（実施の形態７）
　テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、ＬＳＩex５００の信号処理部ex５０７が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex５０７を個別に用いると、ＬＳＩex５００の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。
　この課題を解決するために、上記各実施の形態で示した動画像復号方法を実行するための復号処理部と、従来のＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ、ＶＣ－１などの規格に準拠する復号処理部とを一部共有化する構成とする。この構成例を図４３（ａ）のex９００に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に対応する復号処理部ex９０２を共有し、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に対応しない、本発明特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。特に、本発明は、エントロピー復号に特徴を有していることから、例えば、エントロピー復号については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外の逆周波数変換、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償のいずれか、または、全ての処理については、復号処理部を共有することが考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。
　また、処理を一部共有化する他の例を図４３（ｂ）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。
　本発明に係る画像符号化方法および画像復号方法は、さまざまな用途に利用可能であり、例えば、テレビ、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の高解像度の情報表示機器や撮像機器に利用可能である。
　１０、１００、５００　算術符号化部
　１１　２値化部
　１２、２２、１０４、３０２、５０３　コンテキスト制御部
　１３、１０５、５０４　２値算術符号化部
　２０、３００　算術復号部
　２１、３０１　２値算術復号部
　２３　係数復元部
　１０１、５０１　量子化係数取得部
　１０２　終端位置２値化部
　１０３、５０２　係数２値化部
　２００　画像符号化装置
　２０５　減算器
　２１０　量子化部
　２２０　エントロピー符号化部
　２３０、４２０　逆変換部
　２３５、４２５　加算器
　２４０、４３０　デブロッキングフィルタ
　２５０、４４０　メモリ
　２６０、４５０　イントラ予測部
　２７０　動き検出部
　２８０、４６０　動き補償部
　２９０、４７０　イントラ／インター切換スイッチ
　３０３　量子化係数復元部
　４００　画像復号装置
　４１０　エントロピー復号部

Claims (13)

  1. 　画像データを圧縮符号化する画像符号化方法であって、
    　前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる複数の係数を２値化することで、２値信号を生成する２値化ステップと、
    　前記処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定するコンテキスト決定ステップと、
    　決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて、前記２値信号を算術符号化する算術符号化ステップと、
    　前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新する更新ステップとを含む
    　画像符号化方法。
  2. 　前記最後の非ゼロ係数の位置は、２次元の直交座標系で表され、
    　前記コンテキスト決定ステップでは、前記最後の非ゼロ係数の位置を示す２つの座標値のうちの少なくとも一方に基づいて、前記コンテキストを決定する、
    　請求項１に記載の画像符号化方法。
  3. 　前記コンテキスト決定ステップでは、前記２つの座標値の和に基づいて、前記コンテキストを決定する、
    　請求項２に記載の画像符号化方法。
  4. 　前記コンテキスト決定ステップでは、前記２つの座標値のうち大きい方の座標値のみに基づいて、前記コンテキストを決定する、
    　請求項２に記載の画像符号化方法。
  5. 　前記２値化ステップでは、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数の大きさを示すレベルを前記スキャン順の逆順で２値化することにより前記２値信号を生成し、
    　前記コンテキスト決定ステップは、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数毎に、前記スキャン順の逆順で当該非ゼロ係数以前に位置する非ゼロ係数のうち所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数と、前記最後の非ゼロ係数の位置とに基づいて、当該非ゼロ係数を算術符号化するためのコンテキストを決定する、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の画像符号化方法。
  6. 　画像データを圧縮符号化する画像符号化装置であって、
    　前記画像データを周波数変換することにより得られる周波数領域の処理単位に含まれる複数の係数を２値化することで、２値信号を生成する２値化部と、
    　前記処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記複数の係数を算術符号化するためのコンテキストを決定し、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新するコンテキスト制御部と、
    　決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて、前記２値信号を算術符号化する２値算術符号化部とを備える
    　画像符号化装置。
  7. 　圧縮符号化された画像データを復号する画像復号方法であって、
    　前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記処理単位に含まれる複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定するコンテキスト決定ステップと、
    　決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて前記入力信号を算術復号することにより、２値信号を生成する算術復号ステップと、
    　前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新する更新ステップと、
    　前記２値信号を用いて、前記処理単位に含まれる複数の係数を復元する係数復元ステップとを含む
    　画像復号方法。
  8. 　前記最後の非ゼロ係数の位置は、２次元の直交座標系で表され、
    　前記コンテキスト決定ステップでは、前記最後の非ゼロ係数の位置を示す２つの座標値のうちの少なくとも一方に基づいて、前記コンテキストを決定する、
    　請求項７に記載の画像復号方法。
  9. 　前記コンテキスト決定ステップでは、前記２つの座標値の和に基づいて、前記コンテキストを決定する、
    　請求項８に記載の画像復号方法。
  10. 　前記コンテキスト決定ステップでは、前記２つの座標値のうち大きい方の座標値のみに基づいて、前記コンテキストを決定する、
    　請求項８に記載の画像復号方法。
  11. 　前記入力信号には、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数の大きさを示すレベルに対応する信号が前記スキャン順の逆順で含まれており、
    　前記コンテキスト決定ステップは、前記処理単位に含まれる非ゼロ係数毎に、前記スキャン順の逆順で当該非ゼロ係数以前に位置する非ゼロ係数のうち所定値を超えるレベル値を有する非ゼロ係数の数と、前記最後の非ゼロ係数の位置とに基づいて、当該非ゼロ係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定する、
    　請求項７～１０のいずれか１項に記載の画像復号方法。
  12. 　圧縮符号化された画像データを復号する画像復号装置であって、
    　前記画像データの周波数領域の処理単位に含まれる非ゼロ係数のうちスキャン順で最後の非ゼロ係数の位置に基づいて、前記処理単位に含まれる複数の係数に対応する入力信号を算術復号するためのコンテキストを決定し、前記２値信号に基づいて、決定された前記コンテキストに対応する確率情報を更新するコンテキスト制御部と、
    　決定された前記コンテキストに対応する確率情報を用いて前記入力信号を算術復号することにより、２値信号を生成する２値算術復号部と、
    　前記２値信号を用いて、前記処理単位に含まれる複数の係数を復元する係数復元部とを備える
    　画像復号装置。
  13. 　請求項６に記載の画像符号化装置と、
    　請求項１２に記載の画像復号装置とを備える
    　画像符号化復号装置。
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