WO2012164886A1 - 動画像符号化方法、動画像符号化装置、動画像復号化方法、動画像復号化装置、および動画像符号化復号化装置 - Google Patents

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candidate
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西　孝啓
陽司 柴原
京子 谷川
寿郎 笹井
徹 松延
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a moving image encoding method and a moving image decoding method.
  • the amount of information is compressed using redundancy in the spatial direction and temporal direction of a moving image.
  • redundancy in the spatial direction conversion to the frequency domain is used.
  • temporal redundancy inter-picture prediction (hereinafter referred to as “inter prediction”) encoding processing is used.
  • inter prediction inter-picture prediction
  • the inter prediction encoding process when a certain picture is encoded, an encoded picture that is ahead or behind in the display time order with respect to the encoding target picture is used as a reference picture. Then, a motion vector is derived by detecting the motion of the encoding target picture with respect to the reference picture.
  • an object of the present invention is to provide a moving picture coding method and a moving picture decoding method capable of improving error tolerance of moving picture coding and decoding using inter prediction.
  • the moving picture coding method calculates a prediction motion vector used when coding a motion vector of a coding target block, and codes the bit stream by coding the coding target block.
  • a moving image encoding method to be generated a determination step for determining a maximum number of prediction motion vector candidates that are candidates for the prediction motion vector, a first derivation step for deriving a first prediction motion vector candidate, A determination step of determining whether or not the number of one motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number, and a second motion vector predictor when it is determined that the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number
  • a second derivation step for deriving a candidate and the motion of the coding target block from the first motion vector predictor candidate and the second motion vector predictor candidate.
  • a recording medium such as a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory). You may implement
  • FIG. 1A is a diagram for explaining an example of a reference picture list in a B picture.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating an example of a reference picture list in a prediction direction 0 in a B picture.
  • FIG. 1C is a diagram illustrating an example of a reference picture list in a prediction direction 1 in a B picture.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining motion vectors in the temporal prediction motion vector mode.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a motion vector of an adjacent block used in the predicted motion vector designation mode.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1.
  • FIG. 1A is a diagram for explaining an example of a reference picture list in a B picture.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating an example of a reference picture list in a prediction direction 0 in a B picture.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of assignment of a bit string to a motion vector predictor index.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of an encoding process when the predicted motion vector designation mode is used.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a calculation example of a predicted motion vector.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating a calculation example of a predicted motion vector.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a moving image encoding apparatus that encodes a moving image using the predicted motion vector designation mode.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a decoding process when the predicted motion vector designation mode is used.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a decoding process when the predicted motion vector designation mode is used.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a moving image decoding apparatus that decodes a moving image encoded using the predicted motion vector designation mode.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a syntax when a predicted motion vector index is added to a bitstream.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the video encoding apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the processing operation of the video encoding apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0 in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 17 is a flowchart showing calculation processing of a motion vector predictor candidate and a motion vector predictor candidate list size according to the first embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart showing update processing of the number of predictable candidates in the first embodiment.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a new candidate addition process in the first embodiment.
  • FIG. 20 is a flowchart showing processing related to selection of a motion vector predictor candidate in the first embodiment.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a video encoding apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 22 is a flowchart showing the processing operation of the video encoding apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of the video decoding apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 24 is a flowchart showing the processing operation of the video decoding apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating a process for calculating the number of predictable candidates according to the third embodiment.
  • FIG. 26 is a flowchart showing calculation processing of a motion vector predictor candidate according to the third embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of syntax when a motion vector predictor index is added to a bitstream.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example of syntax when the motion vector predictor candidate list size is fixed to the maximum number of motion vector predictor candidates.
  • FIG. 29 is a block diagram showing a configuration of a video decoding apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. 30 is a flowchart showing the processing operation of the video decoding apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. 31 is an overall configuration diagram of a content supply system that implements a content distribution service.
  • FIG. 32 is an overall configuration diagram of a digital broadcasting system.
  • FIG. 33 is a block diagram illustrating a configuration example of a television.
  • FIG. 34 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. 35 is a diagram showing an example of the structure of a recording medium that is an optical disk.
  • FIG. 36A is a diagram illustrating an example of a mobile phone.
  • FIG. 36B is a block diagram illustrating a configuration example of a mobile phone.
  • FIG. 36A is a diagram illustrating an example of a mobile phone.
  • FIG. 37 is a diagram showing a structure of multiplexed data.
  • FIG. 38 is a diagram schematically showing how each stream is multiplexed in the multiplexed data.
  • FIG. 39 is a diagram showing in more detail how the video stream is stored in the PES packet sequence.
  • FIG. 40 is a diagram showing the structure of TS packets and source packets in multiplexed data.
  • FIG. 41 shows the data structure of the PMT.
  • FIG. 42 shows an internal structure of multiplexed data information.
  • FIG. 43 shows the internal structure of stream attribute information.
  • FIG. 44 is a diagram showing steps for identifying video data.
  • FIG. 45 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. 45 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. 46 is a diagram showing a configuration for switching the drive frequency.
  • FIG. 47 is a diagram illustrating steps for identifying video data and switching between driving frequencies.
  • FIG. 48 is a diagram showing an example of a look-up table in which video data standards are associated with drive frequencies.
  • FIG. 49A is a diagram illustrating an example of a configuration for sharing a module of a signal processing unit.
  • FIG. 49B is a diagram illustrating another example of a configuration for sharing a module of a signal processing unit.
  • the I picture is not encoded by the inter prediction encoding process. That is, an I picture is encoded by intra-picture prediction (hereinafter referred to as “intra prediction”) encoding processing.
  • the P picture is inter-predictively encoded with reference to one already encoded picture in front of or behind the current picture in display time order.
  • the B picture is inter-predictively encoded with reference to two already encoded pictures that are in front of or behind the current picture in display time order.
  • a reference picture list for specifying a reference picture is generated.
  • the reference picture list is a list in which a reference picture index is assigned to an encoded reference picture that is referred to in inter prediction. For example, since B picture can be encoded with reference to two pictures, two reference picture lists (L0, L1) are generated.
  • FIG. 1A is a diagram for explaining an example of a reference picture list in a B picture.
  • FIG. 1B shows an example of reference picture list 0 (L0) in prediction direction 0 in bidirectional prediction.
  • the value 0 of the reference picture index 0 is assigned to the reference picture 0 in the display order 2.
  • the value 1 of the reference picture index 0 is assigned to the reference picture 1 in the display order 1.
  • the value 2 of the reference picture index 0 is assigned to the reference picture 2 in the display order 0. That is, a reference picture index having a smaller value is assigned to a reference picture that is closer in time to the encoding target picture in display order.
  • FIG. 1C shows an example of the reference picture list 1 (L1) in the prediction direction 1 in bidirectional prediction.
  • the value 0 of the reference picture index 1 is assigned to the reference picture 1 in the display order 1.
  • the value 1 of the reference picture index 1 is assigned to the reference picture 0 in the display order 2.
  • the value 2 of the reference picture index 2 is assigned to the reference picture 2 in display order 0.
  • reference picture index values can be assigned to each reference picture for each prediction direction (reference pictures 0 and 1 in FIG. 1A), or the same reference picture index value can be assigned ( Reference picture 2 in FIG. 1A).
  • a motion vector detection mode is used as an inter prediction coding mode for each coding target block in a B picture.
  • the motion vector detection mode the difference value between the predicted image data and the image data of the encoding target block and the motion vector used to generate the predicted image data are encoded.
  • bidirectional prediction and unidirectional prediction can be selected as the prediction direction.
  • bi-directional prediction a predicted image is generated with reference to two already encoded pictures that are in front of or behind the current picture.
  • the unidirectional prediction a prediction image is generated with reference to one already encoded picture in front or rear.
  • a motion vector when a motion vector is derived in coding a B picture, a coding mode called a temporal prediction motion vector mode can be selected.
  • An inter prediction encoding method in the temporal prediction motion vector mode will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a motion vector in the temporal motion vector predictor mode. Specifically, FIG. 2 illustrates a case where the block a of the picture B2 is encoded in the temporal prediction motion vector mode.
  • a motion vector vb used for encoding a block b (hereinafter referred to as a “co-located block”) in the same position as the block a in the picture P3 which is a reference picture behind the picture B2 is It's being used.
  • the motion vector vb is a motion vector used when the block b is encoded with reference to the picture P1.
  • the motion vector used when coding the block a is the motion vector va1 for the picture P1 and the motion vector va2 for the picture P3.
  • a predictive motion vector designation mode has been studied as a method of coding the motion vector of each coding target block in a B picture or P picture (Non-patent Document 2).
  • a predicted motion vector candidate is generated from the motion vector used when coding the adjacent block of the encoding target block.
  • a motion vector predictor is selected from the motion vector predictor candidates, and the motion vector of the encoding target block is encoded.
  • the index of the selected motion vector predictor is added to the bitstream. This makes it possible to select a motion vector predictor that is the same as the motion vector predictor used at the time of decoding. A specific example will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a motion vector of an adjacent block used in the predicted motion vector designation mode.
  • an adjacent block A is an encoded block on the left side of the encoding target block.
  • the adjacent block B is an encoded block that is adjacent to the encoding target block.
  • the adjacent block C is an encoded block adjacent to the upper right of the encoding target block.
  • the adjacent block D is an encoded block adjacent to the lower left of the encoding target block.
  • the encoding target block has a motion vector MvL0 in the prediction direction 0 as a motion vector for the reference picture indicated by the reference picture index RefL0 in the prediction direction 0 as a result of motion detection or the like, and the reference in the prediction direction 1
  • This is a block encoded by bidirectional prediction having a motion vector MvL1 in the prediction direction 1 as a motion vector for the reference picture indicated by the picture index RefL1.
  • MvL0 is a motion vector that refers to a reference picture specified by reference picture list 0 (L0).
  • MvL1 is a motion vector that refers to a reference picture specified by reference picture list 1 (L1).
  • the adjacent block A is a block encoded by unidirectional prediction with the prediction direction 0.
  • the adjacent block A has a motion vector MvL0_A in the prediction direction 0 as a motion vector for the reference picture indicated by the reference picture index RefL0_A in the prediction direction 0.
  • Adjacent block B is a block encoded by unidirectional prediction in prediction direction 1.
  • the adjacent block B has a motion vector MvL1_B in the prediction direction 1 as a motion vector for the reference picture indicated by the reference picture index RefL1_B in the prediction direction 1.
  • Adjacent block C is a block encoded by intra prediction.
  • the adjacent block D is a block encoded by unidirectional prediction in the prediction direction 0.
  • the adjacent block D has a motion vector MvL0_D in the prediction direction 0 as a motion vector for the reference picture indicated by the reference picture index RefL0_D in the prediction direction 0.
  • motion vectors of adjacent blocks A, B, C, and D, and motion vectors in the temporal prediction motion vector mode obtained using the co-located block are used as the prediction motion vectors of the encoding target block.
  • the motion vector predictor that can encode the motion vector of the current block to be encoded most efficiently is selected from the motion vector predictor candidates generated from.
  • a motion vector predictor index representing the selected motion vector predictor is added to the bitstream. For example, when encoding the motion vector MvL0 in the prediction direction 0 of the encoding target block, when the motion vector MvL0_A in the prediction direction 0 of the adjacent block A is selected as the prediction motion vector, as shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0.
  • FIG. 4 in the motion vector predictor designation mode, candidates for which motion vector generation is impossible (hereinafter referred to as “unpredictable candidates”) or other motion vector predictor candidates and values are not included.
  • the matching candidate hereinafter referred to as “duplicate candidate” is deleted from the predicted motion vector candidates.
  • the generation of a motion vector predictor is impossible, that is, the neighboring block is (1) a block encoded by intra prediction, and (2) is outside the slice or picture boundary including the encoding target block. Or (3) a block that has not been encoded yet.
  • the adjacent block C is encoded by intra prediction. Therefore, a prediction candidate having a motion vector predictor index value “3” is an unpredictable candidate and is deleted from the motion vector predictor candidate list. Also, since the predicted motion vector in the prediction direction 0 generated from the adjacent block D has the same value as the predicted motion vector in the prediction direction 0 generated from the adjacent block A, the value of the predicted motion vector index is “4”. ”Is deleted from the motion vector predictor candidate list. As a result, the number of motion vector predictor candidates in the prediction direction 0 is finally set to 3, and the list size of the motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0 is set to 3.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1.
  • the number of motion vector predictor candidates in the prediction direction 1 is finally reduced by deleting the unpredictable candidates and the duplicate candidates, and the list size of the motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1 is set to 2.
  • the predicted motion vector index As the predicted motion vector index, a bit string is assigned according to the size of the predicted motion vector candidate list size, and variable length coding is performed as shown in FIG.
  • the predicted motion vector candidate list size is 1, the predicted motion vector index is not attached to the bit stream, and the value 0 is estimated on the decoding side.
  • the bit amount assigned to the motion vector predictor index is changed according to the size of the motion vector predictor candidate list size, thereby reducing the code amount.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of an encoding process when the predicted motion vector designation mode is used.
  • a prediction motion vector candidate in the prediction direction X is calculated from the adjacent block and the co-located block (hereinafter referred to as “prediction block candidate”).
  • X takes a value of “0” or “1”, and represents the prediction direction 0 or the prediction direction 1, respectively.
  • the prediction motion vector candidate sMvLX in the prediction direction X is calculated by the following equation using the motion vector MvLX_N of the prediction block candidate, the reference picture index RefLX_N, and the reference picture index RefLX of the current block.
  • POC indicates the display order of the reference picture indicated by the reference picture index RefLX
  • POC (RefLX_N) indicates the display order of the reference picture indicated by the reference picture index RefLX_N
  • curPOC indicates the display order of the encoding target picture. Indicates the order.
  • the prediction block candidate does not have the motion vector MvLX_N in the prediction direction X
  • the motion vector MvL (1-X) _N in the prediction direction (1-X) and the reference picture index RefL (1-X) _N are used.
  • the predicted motion vector sMvLX is calculated by Equation 2.
  • FIG. 8A and FIG. 8B are diagrams illustrating an example of calculating a predicted motion vector according to Equations 1 and 2.
  • step S1002 overlapping candidates and unpredictable candidates are deleted from the predicted motion vector candidates in the prediction direction X.
  • step S1003 the number of motion vector predictor candidates after the deletion process is set to the motion vector predictor candidate list size.
  • step S1004 a motion vector predictor index used for motion vector coding in the prediction direction X of the current block is determined.
  • step S1005 the determined motion vector predictor index is variable-length encoded using a bit string determined by the motion vector predictor candidate list size.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a moving image encoding apparatus 1000 that encodes a moving image using the predicted motion vector designation mode.
  • the moving image encoding apparatus 1000 includes a subtraction unit 1001, an orthogonal transform unit 1002, a quantization unit 1003, an inverse quantization unit 1004, an inverse orthogonal transform unit 1005, an addition unit 1006, A block memory 1007, a frame memory 1008, an intra prediction unit 1009, an inter prediction unit 1010, an inter prediction control unit 1011, a picture type determination unit 1012, a switch 1013, a prediction motion vector candidate calculation unit 1014, and colPic A memory 1015 and a variable length coding unit 1016 are provided.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 1014 calculates motion vector predictor candidates. Then, the motion vector predictor candidate calculation unit 1014 transmits the calculated number of motion vector predictor candidates to the variable length coding unit 1016.
  • the variable length coding unit 1016 sets the number of motion vector predictor candidates to the motion vector predictor candidate list size that is a coding parameter. Then, the variable length coding unit 1016 performs variable length coding by assigning a bit string corresponding to the motion vector predictor candidate list size to the motion vector predictor index used for coding.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a decoding process when the predicted motion vector designation mode is used.
  • step S2001 a prediction motion vector candidate in the prediction direction X is calculated from the adjacent block and the co-located block (prediction block candidate).
  • step S2002 duplicate candidates and unpredictable candidates are deleted from the motion vector predictor candidates.
  • step S2003 the number of motion vector predictor candidates after the deletion process is set to the motion vector predictor candidate list size.
  • step S2004 the motion vector predictor index used for decoding the current block is decoded from the bitstream using the motion vector predictor candidate list size.
  • step S2005 a motion vector is calculated by adding a difference motion vector to the motion vector predictor candidate indicated by the decoded motion vector predictor index, and a predicted image is generated using the motion vector thus calculated. Processing is performed.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a moving picture decoding apparatus that decodes a moving picture encoded using the predicted motion vector designation mode.
  • the moving image decoding apparatus 2000 includes a variable length decoding unit 2001, an inverse quantization unit 2002, an inverse orthogonal transform unit 2003, an addition unit 2004, a block memory 2005, a frame memory 2006, An intra prediction unit 2007, an inter prediction unit 2008, an inter prediction control unit 2009, a switch 2010, a predicted motion vector candidate calculation unit 2011, and a colPic memory 2012 are provided.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 2011 calculates motion vector predictor candidates. Then, the motion vector predictor candidate calculation unit 2011 transmits the calculated number of motion vector predictor candidates to the variable length decoding unit 2001.
  • the variable length decoding unit 2001 sets the number of motion vector predictor candidates to the motion vector predictor candidate list size that is a decoding parameter. Then, the variable length decoding unit 2001 decodes the predicted motion vector index included in the bitstream using the predicted motion vector candidate list size.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a syntax when a motion vector predictor index is added to a bitstream.
  • inter_pred_flag represents a prediction direction flag for inter prediction.
  • mvp_idx represents a predicted motion vector index.
  • NumMVPCand represents the predicted motion vector candidate list size. In this NumMVPCand, the number of motion vector predictor candidates after the unpredictable candidate and the overlap candidate are deleted from the motion vector predictor candidates is set.
  • a moving image is encoded or decoded using the predicted motion vector designation mode.
  • the number of predicted motion vector candidates is set to the predicted motion vector candidate list size used when the predicted motion vector index is encoded or decoded.
  • This number of motion vector predictor candidates is obtained after deleting unpredictable candidates or duplicate candidates using reference picture information including a co-located block or the like. For this reason, when a mismatch occurs in the number of motion vector predictor candidates between the video encoding device and the video decoding device, the video encoding device and the video decoding device add a bit string assigned to the predicted motion vector index. A discrepancy occurs. As a result, the moving picture decoding apparatus may not be able to correctly decode the bitstream.
  • the motion vector or reference picture index of the co-located block is unknown. For this reason, information on the motion vector predictor candidate generated from the co-located block is unknown. In such a case, unpredictable candidates and duplicate candidates cannot be correctly deleted from the predicted motion vector candidates at the time of decoding. As a result, the moving picture decoding apparatus cannot correctly obtain the predicted motion vector candidate list size, and cannot correctly decode the predicted motion vector index.
  • the present invention calculates error motion resistance by calculating the motion vector predictor candidate list size used when encoding or decoding a motion vector predictor index by a method independent of reference picture information including a co-located block or the like.
  • An object of the present invention is to provide a moving picture encoding method that improves the above.
  • a prediction motion vector used when encoding the motion vector of the encoding target block is calculated, and the encoding target block is encoded to generate a bit.
  • a video encoding method for generating a stream wherein a determination step for determining a maximum number of motion vector predictor candidates that are candidates for the motion vector predictor, a first derivation step for deriving first motion vector predictor candidates, A determination step of determining whether the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number, and a second prediction when it is determined that the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number.
  • a second derivation step for deriving a motion vector candidate; and the encoding target block from the first prediction motion vector candidate and the second prediction motion vector candidate The selection step of selecting the prediction motion vector used for encoding the motion vector, and an index for specifying the selected prediction motion vector is encoded using the determined maximum number and encoded.
  • an index for specifying a motion vector predictor candidate can be encoded using the determined maximum number. That is, the index can be encoded without depending on the number of predicted motion vector candidates actually derived. Therefore, even when information necessary for deriving a motion vector predictor candidate (for example, information such as a co-located block) is lost, an index can be decoded on the decoding side, and error tolerance can be improved. Become. On the decoding side, the index can be decoded without depending on the number of predicted motion vector candidates actually derived. That is, the decoding side can perform the index decoding process without waiting for the prediction motion vector candidate derivation process. That is, it is possible to generate a bitstream capable of performing prediction motion vector candidate derivation processing and index decoding processing in parallel.
  • second motion vector predictor candidates when it is determined that the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number, second motion vector predictor candidates can be derived. Therefore, the number of motion vector predictor candidates can be increased within a range not exceeding the maximum number, and the encoding efficiency can be improved.
  • a predicted motion vector candidate that does not overlap with a first predicted motion vector candidate from which a motion vector has already been derived may be derived as the first predicted motion vector candidate.
  • the overlapping first motion vector predictor candidate can be deleted.
  • the number of second predicted motion vector candidates can be increased, and the types of selectable motion vectors can be increased. Therefore, the encoding efficiency can be further improved.
  • the first predicted motion vector candidate may be derived based on a motion vector used for encoding a block spatially or temporally adjacent to the encoding target block.
  • the first predicted motion vector candidate based on the motion vector used for coding the block spatially or temporally adjacent to the coding target block.
  • a motion vector used for encoding blocks excluding blocks that have not yet been encoded may be derived as the first motion vector predictor candidate.
  • a motion vector predictor candidate having a motion vector different from that of the first motion vector predictor candidate may be derived as the second motion vector predictor candidate.
  • a motion vector predictor candidate having a motion vector different from that of the first motion vector predictor candidate can be derived as the second motion vector predictor candidate. Therefore, it is possible to increase the number of predicted motion vector candidates having different motion vectors, and further improve the encoding efficiency.
  • information indicating the determined maximum number may be added to the bitstream.
  • the maximum number can be switched in an appropriate unit, and the encoding efficiency can be improved.
  • the moving image encoding method is further switched to a first encoding process that conforms to the first standard, or a switching step that switches the encoding process to a second encoding process that conforms to the second standard.
  • the determination step, the first derivation step, the determination step, the second derivation step, the selection step, and the encoding step may be performed as the first encoding process.
  • the moving picture decoding method calculates a prediction motion vector used when decoding a motion vector of a decoding target block included in a bitstream, and decodes the decoding target block.
  • the index decoding process can be performed without waiting for the prediction motion vector candidate derivation process, and the prediction motion vector candidate derivation process and the index decoding process can be performed in parallel.
  • second motion vector predictor candidates when it is determined that the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number, second motion vector predictor candidates can be derived. Therefore, the number of motion vector predictor candidates can be increased within a range not exceeding the maximum number, and an encoded image with improved encoding efficiency can be decoded.
  • a predicted motion vector candidate that does not overlap with a first predicted motion vector candidate from which a motion vector has already been derived may be derived as the first predicted motion vector candidate.
  • the overlapping first motion vector predictor candidate can be deleted.
  • the number of second predicted motion vector candidates can be increased, and the types of selectable motion vectors can be increased. Therefore, it is possible to decode an encoded image with further improved encoding efficiency.
  • the first predicted motion vector candidate may be derived based on a motion vector used for decoding a block spatially or temporally adjacent to the decoding target block.
  • the first predicted motion vector candidate based on the motion vector used for decoding the block spatially or temporally adjacent to the decoding target block.
  • the first derivation step out of block candidates spatially adjacent to the decoding target block, a block decoded by intra prediction, a block including the decoding target block, or a block located outside a picture boundary, and You may derive
  • a motion vector predictor candidate having a motion vector different from that of the first motion vector predictor candidate may be derived as the second motion vector predictor candidate.
  • a motion vector predictor candidate having a motion vector different from that of the first motion vector predictor candidate can be derived as the second motion vector predictor candidate. Accordingly, it is possible to increase the number of motion vector predictor candidates having different motion vectors, and it is possible to decode a coded image with improved coding efficiency.
  • the maximum number may be determined based on information indicating the maximum number added to the bitstream.
  • the maximum number can be determined based on the information added to the bit stream. Therefore, it is possible to decode an encoded image by switching the maximum number in an appropriate unit.
  • the video decoding method may further include a first decoding process based on the first standard, or the second decoding according to identification information indicating the first standard or the second standard added to the bitstream.
  • the second decoding process compliant with the standard includes a switching step for switching the decoding process.
  • the determination step and the first derivation are performed as the first decoding process.
  • the step, the determination step, the second derivation step, the decoding step, and the selection step may be performed.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of video encoding apparatus 100 according to Embodiment 1.
  • the moving image coding apparatus 100 includes a subtraction unit 101, an orthogonal transformation unit 102, a quantization unit 103, an inverse quantization unit 104, an inverse orthogonal transformation unit 105, an addition unit 106, a block memory 107, a frame A memory 108, an intra prediction unit 109, an inter prediction unit 110, an inter prediction control unit 111, a picture type determination unit 112, a switch 113, a motion vector predictor candidate calculation unit 114, a colPic memory 115, and a variable length coding unit 116 are provided. Yes.
  • the subtraction unit 101 generates prediction error data by subtracting predicted image data from input image data included in the input image sequence for each block.
  • the orthogonal transformation unit 102 performs transformation from the image domain to the frequency domain on the generated prediction error data.
  • the quantization unit 103 performs a quantization process on the prediction error data converted into the frequency domain.
  • the inverse quantization unit 104 performs inverse quantization processing on the prediction error data quantized by the quantization unit 103.
  • the inverse orthogonal transform unit 105 performs transform from the frequency domain to the image domain on the prediction error data subjected to the inverse quantization process.
  • the addition unit 106 generates reconstructed image data by adding the prediction image data and the prediction error data subjected to the inverse quantization processing by the inverse orthogonal transform unit 105 for each encoding target block.
  • the block memory 107 stores the reconstructed image data in units of blocks.
  • the frame memory 108 stores the reconstructed image data in units of frames.
  • the picture type determining unit 112 determines which of the I picture, B picture, and P picture is used to encode the input image data. Then, the picture type determination unit 112 generates picture type information.
  • the intra prediction unit 109 generates intra prediction image data of the encoding target block by performing intra prediction using the reconstructed image data in units of blocks stored in the block memory 107.
  • the inter prediction unit 110 performs inter prediction using the reconstructed image data in units of frames stored in the frame memory 108 and the motion vector derived by motion detection or the like, so that the inter prediction image of the encoding target block Generate data.
  • the switch 113 When the encoding target block is subjected to intra prediction encoding, the switch 113 outputs the intra prediction image data generated by the intra prediction unit 109 to the subtraction unit 101 and the addition unit 106 as prediction image data of the encoding target block. To do. On the other hand, when the encoding target block is subjected to inter prediction encoding, the switch 113 uses the inter prediction image data generated by the inter prediction unit 110 as the prediction image data of the encoding target block. Output to.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 uses the colPic information such as the motion vector of the adjacent block of the encoding target block and the motion vector of the co-located block stored in the colPic memory 115 to specify the motion vector predictor.
  • the mode motion vector predictor candidates are derived.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 calculates the number of predictable candidates by a method described later.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 assigns the value of the motion vector predictor index to the derived motion vector predictor candidate.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 sends the motion vector predictor candidate and the motion vector predictor index to the inter prediction control unit 111. Further, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 transmits the calculated number of predictable candidates to the variable length coding unit 116.
  • the inter prediction control unit 111 controls the inter prediction unit 110 to perform inter prediction encoding using an inter prediction image generated using a motion vector derived by motion detection.
  • the inter prediction control unit 111 selects a motion vector predictor candidate that is optimal for coding the motion vector used for the inter prediction coding by a method described later.
  • the inter prediction control unit 111 sends a prediction motion vector index corresponding to the selected prediction motion vector candidate and prediction error information (difference motion vector) to the variable length encoding unit 116.
  • the inter prediction control unit 111 transfers colPic information including the motion vector of the encoding target block to the colPic memory 115.
  • variable length coding unit 116 generates a bitstream by performing variable length coding processing on the prediction error data, the prediction direction flag, the picture type information, and the differential motion vector that have been quantized. In addition, the variable length coding unit 116 sets the number of predictable candidates to the predicted motion vector candidate list size. Then, the variable length coding unit 116 performs variable length coding by assigning a bit string corresponding to the motion vector predictor candidate list size to the motion vector predictor index used for motion vector coding.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the processing operation of the moving picture coding apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the inter prediction control unit 111 determines the prediction direction, the reference picture index, and the motion vector of the encoding target block by motion detection.
  • motion detection for example, a difference value between a block to be encoded in the encoded picture and a block in the reference picture is calculated, and a block in the reference picture having the smallest difference value is determined as a reference block. .
  • a motion vector is obtained from a coding target block position and a reference block position using a method for obtaining a motion vector.
  • the inter prediction control unit 111 performs motion detection on the reference pictures of the prediction direction 0 and the prediction direction 1 respectively, and determines whether or not to select the prediction direction 0, the prediction direction 1, or the bidirectional prediction. For example, it is calculated by the following equation of the RD optimization model.
  • D represents encoding distortion, and a pixel value obtained by encoding and decoding a block to be encoded using a prediction image generated with a certain motion vector, and an original pixel value of the block to be encoded The sum of absolute differences is used.
  • R represents the amount of generated code, and the amount of code necessary for encoding the motion vector used for predictive image generation is used.
  • ⁇ is a Lagrange multiplier.
  • step S102 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 derives motion vector predictor candidates from the adjacent block and the co-located block of the encoding target block. Further, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 calculates the motion vector predictor candidate list size by a method described later.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 selects, for example, motion vectors of adjacent blocks A, B, C, and D as motion vector predictor candidates for the encoding target block. Further, the predicted motion vector candidate calculation unit 114 calculates a motion vector or the like calculated by the temporal prediction mode from the motion vector of the co-located block as a predicted motion vector candidate.
  • the prediction motion vector candidate calculation unit 114 assigns a prediction motion vector index to the prediction motion vector candidates in the prediction direction 0 and the prediction direction 1 as shown in FIGS. 15 (a) and 16 (a). Then, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 performs prediction as shown in FIGS. 15B and 16B by deleting unpredictable candidates and duplicate candidates and adding new candidates by a method described later. The motion vector candidate list and the predicted motion vector candidate list size are calculated.
  • the predicted motion vector index is assigned a shorter code as the value is smaller. That is, when the value of the motion vector predictor index is small, the amount of information required for the motion vector predictor index is reduced. On the other hand, as the value of the motion vector predictor index increases, the amount of information required for the motion vector predictor index increases. Therefore, when a motion vector predictor index having a small value is assigned to a motion vector predictor candidate that is likely to be a motion vector predictor with higher accuracy, the coding efficiency is increased.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 measures, for example, the number of times selected as a motion vector predictor for each motion vector predictor candidate, and assigns a motion vector predictor index having a small value to the motion vector predictor candidate with a large number of times. It may be assigned. Specifically, it is conceivable that the predicted motion vector selected in the adjacent block is specified, and the value of the predicted motion vector index for the specified predicted motion vector candidate is reduced when the target block is encoded.
  • the adjacent block has no information such as a motion vector (if it is a block encoded by intra prediction, if it is a block located outside the boundary of a picture or slice, etc., the block that has not been encoded yet In the case of (or the like), it cannot be used as a motion vector predictor candidate.
  • the fact that it cannot be used as a motion vector predictor candidate is called an unpredictable candidate. Also, the fact that it can be used as a motion vector predictor candidate is called a predictable candidate. In addition, among a plurality of motion vector predictor candidates, a candidate whose value matches that of any other motion vector predictor is referred to as a duplicate candidate.
  • the prediction motion vector sMvL0_D in the prediction direction 0 generated from the adjacent block D has the same value as the prediction motion vector MvL0_A in the prediction direction 0 generated from the adjacent block A, and is assumed to be a duplication candidate.
  • step S103 the inter prediction control unit 111 determines the value of the motion vector predictor index used for motion vector coding in the prediction direction X by a method described later.
  • step S104 the variable length coding unit 116 assigns a bit string corresponding to the predicted motion vector candidate list size as shown in FIG. 6 to the predicted motion vector index of the predicted motion vector candidate used for motion vector coding in the prediction direction X. Then, variable length coding is performed.
  • “0” is assigned as the value of the motion vector predictor index corresponding to the adjacent block A.
  • “1” is assigned as the value of the motion vector predictor index corresponding to the adjacent block B.
  • “2” is assigned as the value of the motion vector predictor index corresponding to the co-located block.
  • “3” is assigned as the value of the predicted motion vector index corresponding to the adjacent block C.
  • “4” is assigned as the value of the predicted motion vector index corresponding to the adjacent block D.
  • variable length coding unit 116 may assign a small value to the original motion vector predictor candidate and assign a large value to the new candidate. Good. That is, the variable-length encoding unit 116 may assign a predicted motion vector index having a smaller value in preference to the original predicted motion vector candidate.
  • the motion vector predictor candidates are not necessarily limited to the positions of adjacent blocks A, B, C, and D.
  • an adjacent block or the like located above the lower left adjacent block D may be used as a predicted motion vector candidate.
  • not all adjacent blocks need to be used as motion vector predictor candidates.
  • only adjacent blocks A and B may be used as motion vector predictor candidates.
  • the adjacent block may be scanned in order, such as using the adjacent block A.
  • variable length coding unit 116 adds the motion vector predictor index to the bitstream in step S104 of FIG. 14, but it is not always necessary to add the motion vector predictor index to the bitstream. For example, when the predicted motion vector candidate list size is 1, the variable length encoding unit 116 may not add the predicted motion vector index to the bitstream. Thereby, the information amount of a motion vector predictor index can be reduced.
  • FIG. 17 is a flowchart showing detailed processing of step S102 of FIG. Specifically, FIG. 17 illustrates a method of calculating a motion vector predictor candidate and a motion vector predictor candidate list size. Hereinafter, FIG. 17 will be described.
  • step S111 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 determines whether or not the prediction block candidate [N] is a predictable candidate by a method described later. Then, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 updates the number of predictable candidates according to the determination result.
  • N is an index value for representing each prediction block candidate.
  • N takes a value from 0 to 4.
  • the adjacent block A in FIG. 3 is allocated to the prediction block candidate [0].
  • the adjacent block B in FIG. 3 is allocated to the prediction block candidate [1].
  • a co-located block is allocated to the prediction block candidate [2].
  • the adjacent block C in FIG. 3 is allocated to the prediction block candidate [3].
  • the adjacent block D of FIG. 3 is allocated to prediction block candidate [4].
  • step S112 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 calculates a motion vector predictor candidate in the prediction direction X from the prediction block candidate [N] using the above formulas 1 and 2, and the motion vector predictor candidate list.
  • step S113 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 searches for the unpredictable candidates and the overlap candidates from the motion vector predictor candidate list and deletes them as shown in FIGS.
  • step S114 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds a new candidate to the motion vector predictor candidate list by a method described later.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 recalculates the value of the motion vector predictor index so that a smaller motion vector predictor index is assigned in preference to the original motion vector predictor candidate. Allocation may be performed. That is, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 may reassign the motion vector predictor value so that a new motion vector index with a larger value is assigned to the new candidate. Thereby, the code amount of the prediction motion vector index can be reduced.
  • step S115 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 sets the number of predictable candidates calculated in step S111 as the motion vector predictor candidate list size.
  • the number of predictable candidates in the prediction direction 0 is calculated as “4” by the method described later, and “4” is set as the prediction motion vector candidate list size in the prediction direction 0.
  • the number of predictable candidates in the prediction direction 1 is calculated as “4”, and the predicted motion vector candidate list size in the prediction direction 1 is set to “4”.
  • the new candidate in step S114 is a candidate that is newly added to the motion vector predictor candidate when the number of motion vector predictor candidates has not reached the number of predictable candidates by the method described later.
  • the new candidate may be a predicted motion vector generated from an adjacent block located above the lower left adjacent block D in FIG.
  • the new candidate may be, for example, a predicted motion vector generated from blocks corresponding to adjacent blocks A, B, C, and D of the co-located block.
  • the new candidate may be a predicted motion vector calculated from, for example, the motion picture statistics of the entire reference picture screen or a certain region.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 improves the coding efficiency by adding a new motion vector predictor as a new candidate. it can.
  • FIG. 18 is a flowchart showing detailed processing of step S111 of FIG. Specifically, FIG. 18 illustrates a method of determining whether or not the prediction block candidate [N] is a predictable candidate and updating the number of predictable candidates. Hereinafter, FIG. 18 will be described.
  • step S121 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 determines that the prediction block candidate [N] is outside the slice or picture boundary including (1) a block encoded by intra prediction, or (2) a block to be encoded. It is determined whether the block is located or (3) a block that has not been encoded yet.
  • step S121 determines whether the prediction result in step S121 is true (Yes in S121) or not. If the determination result in step S121 is true (Yes in S121), in step S122, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 sets the prediction block candidate [N] as an unpredictable candidate. On the other hand, if the determination result in step S121 is false (No in S121), in step S123, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 sets the prediction block candidate [N] as a predictable candidate.
  • step S124 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 determines whether the prediction block candidate [N] is a predictable candidate or a co-located block candidate. If the determination result in step S124 is true (Yes in S124), the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds 1 to the number of predictable candidates and updates the number of motion vector predictor candidates in step S5. . On the other hand, if the determination result in step S124 is false (No in S124), the motion vector predictor candidate calculation unit 114 does not update the number of predictable candidates.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 sets the number of predictable candidates regardless of whether the co-located block is a predictable candidate or a non-predictable candidate. Add one. Thereby, even when the information of the co-located block is lost due to packet loss or the like, there is no mismatch in the number of predictable candidates between the moving picture coding apparatus and the moving picture decoding apparatus.
  • the number of predictable candidates is set to the predicted motion vector candidate list size in step S115 in FIG. Furthermore, in S104 of FIG. 14, the motion vector predictor candidate list size is used for variable length coding of the motion vector predictor index. As a result, even when reference picture information including a co-located block or the like is lost, the video encoding apparatus 100 can generate a bitstream that can normally decode the predicted motion vector index.
  • FIG. 19 is a flowchart showing detailed processing of step S114 of FIG. Specifically, FIG. 19 shows a method of adding a new candidate. Hereinafter, FIG. 19 will be described.
  • step S131 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 determines whether or not the number of motion vector predictor candidates is smaller than the number of predictable candidates. That is, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 determines whether or not the number of motion vector predictor candidates has reached the number of predictable candidates.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 includes a new candidate that can be added to the motion vector predictor candidate list as a motion vector predictor candidate in step S132. Determine whether or not. If the determination result in step S132 is true (Yes in S132), in step S133, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 assigns the value of the motion vector predictor index to the new candidate, and the new motion vector candidate list is newly added. Add candidates. Furthermore, in step S134, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds 1 to the number of motion vector predictor candidates.
  • step S131 or step S132 determines whether the new candidate addition process is based on the number of motion vector predictor candidates reaches the number of predictable candidates, or when there is no new candidate.
  • FIG. 20 is a flowchart showing detailed processing of step S103 of FIG. Specifically, FIG. 20 shows processing related to selection of a predicted motion vector candidate. Hereinafter, FIG. 20 will be described.
  • step S141 the inter prediction control unit 111 sets 0 as the motion vector predictor candidate index mvp_idx and sets the maximum value of the minimum differential motion vector as initialization.
  • step S142 the inter prediction control unit 111 determines whether or not the value of the motion vector predictor candidate index mvp_idx is smaller than the number of motion vector predictor candidates. That is, the inter prediction control unit 111 determines whether or not the differential motion vectors of all motion vector predictor candidates have been calculated.
  • step S143 the inter prediction control unit 111 selects motion vector predictor candidates from motion vectors (motion detection result vectors) obtained by motion detection. By subtracting, a differential motion vector is calculated.
  • step S144 the inter prediction control unit 111 determines whether or not the difference motion vector obtained in step S143 is smaller than the minimum difference motion vector.
  • step S145 the inter prediction control unit 111 updates the values of the minimum difference motion vector and the predicted motion vector index.
  • the determination result in step S144 is false (No in S144)
  • the inter prediction control unit 111 does not update the values of the minimum difference motion vector and the predicted motion vector index.
  • step S146 the inter prediction control unit 111 updates the motion vector predictor candidate index by +1, and returns to step S142 to determine whether there is a next motion vector predictor candidate.
  • step S2 if it is determined in step S2 that differential motion vectors have been calculated for all prediction motion vector candidates (No in S142), the inter prediction control unit 111 finally sets the minimum set in step S147. A differential motion vector and a predicted motion vector index are determined.
  • the predicted motion vector candidate list size used when encoding or decoding the predicted motion vector index is referred to including a co-located block or the like. It can be calculated by a method that does not depend on picture information. As a result, the moving picture encoding apparatus 100 can improve error tolerance.
  • the moving picture coding apparatus 100 always predictable candidates if the predicted block candidate is a co-located block regardless of whether the co-located block is a predictable candidate. Add 1 to the number. Then, the video encoding apparatus 100 determines a bit string to be assigned to the motion vector predictor index using the number of predictable candidates calculated in this way. Accordingly, the moving picture encoding apparatus 100 can generate a bitstream that can normally decode a predicted motion vector index even when reference picture information including a co-located block is lost.
  • moving picture coding apparatus 100 uses a new candidate having a new motion vector predictor as a motion vector predictor candidate. By adding, encoding efficiency can be improved.
  • moving picture coding apparatus 100 adds a new candidate having a new predicted motion vector as a predicted motion vector candidate when the number of predicted motion vector candidates has not reached the number of predictable candidates.
  • the moving image encoding apparatus 100 sets a new candidate having a new motion vector predictor as an initial value of all motion vector predictor candidates on the motion vector predictor candidate list. It does not matter. In this case, the moving picture coding apparatus 100 overwrites the new candidate which is the initial value when calculating the motion vector predictor candidate and adding it to the motion vector predictor candidate list.
  • the video encoding device 100 determines whether the motion vector predictor candidate is an unpredictable candidate or a duplication candidate. . As a result, when there are unpredictable candidates or duplicate candidates, new candidates that are initial values remain in the motion vector predictor candidate list. By such a method, it is also possible to add a new candidate as a predicted motion vector candidate.
  • a motion vector predictor mode is generated that generates a motion vector predictor candidate from an adjacent block of a block to be encoded and encodes a motion vector of the block to be encoded. It is not necessarily limited to this.
  • direct mode or skip mode may be used. In the direct mode or the skip merge mode, a predicted motion vector is selected from the predicted motion vector candidates created as shown in FIGS. 15B and 16B, and a directly predicted image is generated using the selected predicted motion vector as a motion vector. Thus, the motion vector difference may not be added to the bitstream.
  • the moving picture coding apparatus performs calculation by always adding 1 if a predicted block candidate is a co-located block, regardless of whether or not the co-located block is a predictable candidate.
  • the bit string assigned to the motion vector predictor index is determined using the number of predictable candidates, the present invention is not limited to this.
  • the video encoding apparatus uses the number of predictable candidates calculated by always adding 1 to the prediction block candidates other than the co-located block in step S124 in FIG.
  • a bit string assigned to the motion vector index may be determined. That is, the video encoding apparatus may assign a bit string to a motion vector predictor index using a motion vector predictor candidate list size fixed to the maximum number N of motion vector predictor candidates. That is, the video encoding apparatus regards all prediction block candidates as predictable candidates, fixes the prediction motion vector candidate list size to the maximum number N of prediction motion vector candidates, and encodes the prediction motion vector index. It doesn't matter.
  • the apparatus may always set the predicted motion vector candidate list size to 5 and encode the predicted motion vector index.
  • the moving picture coding apparatus when the maximum value N of the number of motion vector predictor candidates is 4 (adjacent block A, adjoining block B, adjoining block C, adjoining block D), the moving picture coding apparatus always performs the prediction motion vector candidate list.
  • the predicted motion vector index may be encoded by setting the size to 4.
  • the moving picture encoding apparatus may determine the predicted motion vector candidate list size according to the maximum number of predicted motion vector candidates.
  • the variable length decoding unit of the video decoding device generates a bitstream that can decode the predicted motion vector index in the bitstream without referring to the information of the adjacent block or the co-located block.
  • the processing amount of the variable length decoding unit can be reduced.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of the moving picture coding apparatus 200 according to Embodiment 2.
  • the moving image encoding apparatus 200 generates a bit stream by encoding an image for each block.
  • the moving picture coding apparatus 200 includes a motion vector predictor candidate derivation unit 210, a prediction control unit 220, and a coding unit 230.
  • the motion vector predictor candidate derivation unit 210 corresponds to the motion vector predictor candidate calculation unit 114 in the first embodiment.
  • the motion vector predictor candidate derivation unit 210 derives motion vector predictor candidates. Then, the motion vector predictor candidate derivation unit 210 associates, for example, each derived motion vector predictor candidate with an index for identifying the motion vector predictor candidate (hereinafter referred to as a “motion vector predictor index”).
  • a predicted motion vector candidate list is generated.
  • the motion vector predictor candidate is a motion vector that is a motion vector predictor candidate used for encoding the current block.
  • the motion vector predictor candidate deriving unit 210 includes a determining unit 211, a first deriving unit 212, a specifying unit 213, a determining unit 214, and a second deriving unit 215.
  • the determining unit 211 determines the maximum number of motion vector predictor candidates. That is, the determination unit 211 determines the maximum value N of the number of prediction block candidates.
  • the determination unit 211 determines the maximum number of motion vector predictor candidates based on the characteristics of the input image sequence (sequence, picture, slice, block, or the like). For example, the determination unit 211 may determine a predetermined number as the maximum number of motion vector predictor candidates.
  • the first deriving unit 212 derives a first predicted motion vector candidate. Specifically, the first deriving unit 212 derives first motion vector predictor candidates so that the number of first motion vector predictor candidates does not exceed the maximum number. More specifically, the first deriving unit 212 derives a first predicted motion vector candidate based on, for example, a motion vector used for coding a block spatially or temporally adjacent to the current block. . Then, for example, the first deriving unit 212 registers the first predicted motion vector candidate derived in this way in the predicted motion vector candidate list in association with the predicted motion vector index.
  • a spatially adjacent block is a block in a picture that includes an encoding target block, and is a block adjacent to the encoding target block.
  • spatially adjacent blocks are, for example, adjacent blocks A to D shown in FIG.
  • the temporally adjacent block is a block that is included in a picture different from the picture that includes the encoding target block, and that corresponds to the encoding target block.
  • the temporally adjacent blocks are, for example, co-located blocks.
  • temporally adjacent blocks do not necessarily have to be the same position as the coding target block (co-located block).
  • the temporally adjacent block may be an adjacent block to the co-located block.
  • the first derivation unit 212 uses, for example, the first predicted motion vector as a motion vector used for coding a block excluding a block that is an unpredictable candidate among blocks spatially adjacent to the coding target block. You may derive as a candidate.
  • a block that is an unpredictable candidate is a block that is encoded by intra prediction, a block that is located outside a slice or picture boundary that includes a block to be encoded, or a block that has not been encoded yet.
  • the first motion vector predictor candidate can be derived from an appropriate block in order to obtain a motion vector predictor candidate.
  • the identifying unit 213 identifies a first predicted motion vector candidate (overlapping candidate) whose motion vector overlaps with another first predicted motion vector candidate when a plurality of first predicted motion vector candidates are derived. Then, the specifying unit 213 deletes the specified overlapping candidate from the predicted motion vector candidate list.
  • the determination unit 214 determines whether or not the number of first predicted motion vector candidates is smaller than the determined maximum number. Here, the determination unit 214 determines whether or not the number of first predicted motion vector candidates excluding the identified overlapping first predicted motion vector candidates is smaller than the determined maximum number.
  • the second deriving unit 215 derives second predicted motion vector candidates when it is determined that the number of first predicted motion vector candidates is smaller than the determined maximum number. Specifically, the second deriving unit 215 derives second motion vector predictor candidates so that the sum of the number of first motion vector predictor candidates and the number of second motion vector predictor candidates does not exceed the maximum number. Here, the second deriving unit 215 derives second motion vector predictor candidates so that the sum of the number of first motion vector predictor candidates excluding overlapping candidates and the number of second motion vector predictor candidates does not exceed the maximum number. To do.
  • This second predicted motion vector candidate corresponds to the new candidate in the first embodiment. Therefore, the second deriving unit 215 may derive the second motion vector predictor candidate based on, for example, a motion vector used for encoding an adjacent block different from the first motion vector predictor candidate.
  • the second deriving unit 215 may derive a predicted motion vector candidate having a motion vector different from the first predicted motion vector candidate as the second predicted motion vector candidate. Thereby, it is possible to increase the number of motion vector predictor candidates having different motion vectors, and to further improve the encoding efficiency.
  • the second deriving unit 215 does not necessarily have to derive a predicted motion vector candidate that does not overlap with the first predicted motion vector candidate as the second predicted motion vector candidate. That is, as a result, the second deriving unit 215 may derive a predicted motion vector candidate that overlaps with the first predicted motion vector candidate as the second predicted motion vector candidate.
  • the second deriving unit 215 registers the second predicted motion vector candidate derived in this way in the predicted motion vector candidate list in association with the predicted motion vector index.
  • the second deriving unit 215 assigns a predicted motion vector index having a value smaller than that of the second predicted motion vector candidate to the first predicted motion vector candidate.
  • Vector candidates may be registered in the motion vector predictor candidate list.
  • the moving picture coding apparatus 200 reduces the amount of code when the first predicted motion vector candidate is more likely to be selected as a predicted motion vector candidate used for coding than the second predicted motion vector candidate. Encoding efficiency can be improved.
  • the second derivation unit 215 does not necessarily select the second motion vector predictor candidate so that the sum of the number of first motion vector predictor candidates and the number of second motion vector predictor candidates matches the determined maximum number. There is no need to derive. When the sum of the number of first motion vector predictor candidates and the number of second motion vector predictor candidates is smaller than the determined maximum number, for example, the value of a motion vector predictor index that is not associated with a motion vector predictor candidate May be present.
  • the prediction control unit 220 selects a prediction motion vector used for encoding the encoding target block from the first prediction motion vector candidate and the second prediction motion vector candidate. That is, the prediction control unit 220 selects a motion vector predictor used for encoding the current block from the motion vector predictor candidate list.
  • the encoding unit 230 encodes an index (predicted motion vector index) for identifying the selected predicted motion vector candidate using the determined maximum number. Specifically, as illustrated in FIG. 6, the encoding unit 230 performs variable-length encoding on the bit string assigned to the index value of the selected motion vector predictor candidate. Furthermore, the encoding unit 230 adds the encoded index to the bitstream.
  • the encoding unit 230 may further add information indicating the maximum number determined by the determination unit 211 to the bitstream. Specifically, the encoding unit 230 may write information indicating the maximum number in, for example, a slice header. Thereby, the maximum number can be switched in an appropriate unit, and the encoding efficiency can be improved.
  • the encoding unit 230 does not necessarily need to add information indicating the maximum number to the bitstream. For example, when the maximum number is predetermined by the standard, or when the maximum number is the same as the default value, the encoding unit 230 may not add information indicating the maximum number to the bitstream.
  • FIG. 22 is a flowchart showing the processing operation of the moving picture encoding apparatus 200 according to the second embodiment.
  • the determination unit 211 determines the maximum number of motion vector predictor candidates (S201).
  • the first deriving unit 212 derives a first motion vector predictor candidate (S202).
  • the specifying unit 213 specifies first motion vector predictor candidates whose motion vectors overlap with other first motion vector predictor candidates (S203).
  • the determination unit 214 determines whether or not the number of first motion vector predictor candidates excluding overlapping candidates is smaller than the determined maximum number (S204).
  • the second deriving unit 215 derives the second predicted motion vector candidate. (S205).
  • the second deriving unit 215 derives second motion vector predictor candidates. do not do.
  • the prediction control unit 220 selects a prediction motion vector used for encoding the encoding target block from the first prediction motion vector candidate and the second prediction motion vector candidate (S206). For example, as in the first embodiment, the prediction control unit 220 selects a prediction motion vector that minimizes the difference motion vector from the prediction motion vector candidate list.
  • the encoding unit 230 encodes an index for specifying the selected prediction motion vector candidate using the determined maximum number (S207). Furthermore, the encoding unit 230 adds the encoded index to the bitstream.
  • the moving picture coding apparatus 200 it is possible to code an index for specifying a predicted motion vector candidate using the determined maximum number. That is, the index can be encoded without depending on the number of predicted motion vector candidates actually derived. Therefore, even when information necessary for deriving a motion vector predictor candidate (for example, information such as a co-located block) is lost, an index can be decoded on the decoding side, and error tolerance can be improved. Become. On the decoding side, the index can be decoded without depending on the number of predicted motion vector candidates actually derived. That is, the decoding side can perform the index decoding process without waiting for the prediction motion vector candidate derivation process. That is, it is possible to generate a bitstream capable of performing prediction motion vector candidate derivation processing and index decoding processing in parallel.
  • moving image coding apparatus 200 it is possible to derive second motion vector predictor candidates when it is determined that the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number. . Therefore, the number of motion vector predictor candidates can be increased within a range not exceeding the maximum number, and the encoding efficiency can be improved.
  • the video encoding apparatus 200 it is possible to derive the second motion vector predictor candidate according to the number of first motion vector predictor candidates excluding overlapping first motion vector predictor candidates. it can. As a result, the number of second predicted motion vector candidates can be increased, and the types of selectable motion vectors can be increased. Therefore, the encoding efficiency can be further improved.
  • step S203 is not necessarily included in the flowchart shown in FIG. Even in such a case, the video encoding apparatus 200 can encode an index for specifying a motion vector predictor candidate using the determined maximum number, thereby improving error resistance. It becomes possible.
  • the identifying unit 213 identifies the overlapping candidate. There is no need to be processed. For example, in the process of deriving the first prediction motion vector candidate, the first derivation unit 212 identifies the overlap candidate, and the first prediction motion vector is not included in the first prediction motion vector candidate.
  • Vector candidates may be derived. That is, the first deriving unit 212 may derive a predicted motion vector candidate that does not overlap with the first predicted motion vector candidate from which the motion vector has already been derived as the first predicted motion vector candidate.
  • the motion vector predictor candidate based on the upper adjacent block is predicted motion based on the left adjacent block. If it does not overlap with the vector candidate, the first deriving unit 212 may derive the predicted motion vector candidate based on the upper adjacent block as the first predicted motion vector candidate.
  • FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of video decoding apparatus 300 according to Embodiment 3.
  • the moving picture decoding apparatus 300 includes a variable length decoding unit 301, an inverse quantization unit 302, an inverse orthogonal transform unit 303, an addition unit 304, a block memory 305, a frame memory 306, and an intra prediction unit 307. , An inter prediction unit 308, an inter prediction control unit 309, a switch 310, a motion vector predictor candidate calculation unit 311, and a colPic memory 312.
  • variable length decoding unit 301 performs variable length decoding processing on the input bitstream to generate picture type information, a prediction direction flag, a quantization coefficient, and a difference motion vector. In addition, the variable length decoding unit 301 performs a variable length decoding process of the motion vector predictor index using the number of predictable candidates described later.
  • the inverse quantization unit 302 performs an inverse quantization process on the quantized coefficient obtained by the variable length decoding process.
  • the inverse orthogonal transform unit 303 generates prediction error data by transforming the orthogonal transform coefficient obtained by the inverse quantization process from the frequency domain to the image domain.
  • the block memory 305 stores decoded image data generated by adding the prediction error data and the prediction image data in units of blocks.
  • the frame memory 306 stores decoded image data in units of frames.
  • the intra prediction unit 307 generates predicted image data of the decoding target block by performing intra prediction using the decoded image data in units of blocks stored in the block memory 305.
  • the inter prediction unit 308 generates predicted image data of a decoding target block by performing inter prediction using the decoded image data in units of frames stored in the frame memory 306.
  • the switch 310 When the decoding target block is subjected to intra prediction decoding, the switch 310 outputs the intra prediction image data generated by the intra prediction unit 307 to the adding unit 304 as prediction image data of the decoding target block. On the other hand, when the decoding target block is subjected to inter prediction decoding, the switch 310 outputs the inter prediction image data generated by the inter prediction unit 308 to the adding unit 304 as prediction image data of the decoding target block.
  • the predicted motion vector candidate calculation unit 311 uses the colPic information such as the motion vector of the adjacent block of the decoding target block and the motion vector of the co-located block stored in the colPic memory 312 to specify a predicted motion vector.
  • the mode predicted motion vector candidates are derived by the method described later.
  • the predicted motion vector candidate calculation unit 311 assigns a value of the predicted motion vector index to each derived predicted motion vector candidate. Then, the predicted motion vector candidate calculation unit 311 sends the predicted motion vector candidate and the predicted motion vector index to the inter prediction control unit 309.
  • the inter prediction control unit 309 selects a prediction motion vector used for inter prediction based on the decoded prediction motion vector index from the prediction motion vector candidates. Then, the inter prediction control unit 309 calculates a motion vector of the decoding target block from the prediction motion vector and the difference motion vector. Then, the inter prediction control unit 309 causes the inter prediction unit 308 to generate an inter prediction image using the calculated motion vector. Also, the inter prediction control unit 309 transfers colPic information including the motion vector of the decoding target block to the colPic memory 312.
  • the adding unit 304 generates decoded image data by adding the predicted image data and the prediction error data.
  • FIG. 24 is a flowchart showing the processing operation of the video decoding apparatus 300 according to Embodiment 3.
  • step S301 the variable length decoding unit 301 decodes the prediction direction flag and the reference picture index. Then, the value of the prediction direction X is determined according to the decoded prediction direction flag, and the following processing from step S302 to step S305 is performed.
  • step S302 the motion vector predictor candidate calculation unit 311 calculates the number of predictable candidates by a method described later. Then, the motion vector predictor candidate calculation unit 311 sets the calculated number of predictable candidates as the motion vector predictor candidate list size.
  • step S303 the variable length decoding unit 301 performs variable length decoding on the motion vector predictor index in the bitstream using the calculated motion vector predictor candidate list size.
  • step S304 the motion vector predictor candidate calculation unit 311 generates a motion vector predictor candidate from an adjacent block and a co-located block of the decoding target block by a method described later.
  • step S305 the inter prediction control unit 309 adds the decoded differential motion vector to the predicted motion vector candidate indicated by the decoded predicted motion vector index, and calculates a motion vector. Then, the inter prediction control unit 309 causes the inter prediction unit 308 to generate an inter prediction image using the calculated motion vector.
  • the predicted motion vector index may be estimated as 0 without being decoded.
  • FIG. 25 is a flowchart showing detailed processing of step S302 of FIG. Specifically, FIG. 25 illustrates a method of determining whether or not the prediction block candidate [N] is a predictable candidate and calculating the number of predictable candidates. Hereinafter, FIG. 25 will be described.
  • step S311 the motion vector predictor candidate calculation unit 311 determines that the predicted block candidate [N] is (1) a block decoded by intra prediction, or (2) outside a slice or picture boundary including a decoding target block. It is determined whether the block is located or (3) a block that has not been decoded yet.
  • step S312 the motion vector predictor candidate calculation unit 311 sets the prediction block candidate [N] as an unpredictable candidate.
  • the determination result in step S311 is false (No in S311), the motion vector predictor candidate calculation unit 311 sets the prediction block candidate [N] as a predictable candidate in step S313.
  • step S314 the motion vector predictor candidate calculation unit 311 determines whether the prediction block candidate [N] is a predictable candidate or a co-located block candidate. If the determination result in step S314 is true (Yes in S314), the motion vector predictor candidate calculation unit 311 adds 1 to the number of predictable candidates and updates the value in step S5. On the other hand, if step S314 is false (No in S314), the motion vector predictor candidate calculation unit 311 does not update the number of predictable candidates.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 311 determines the number of predictable candidates regardless of whether the co-located block is a predictable candidate or a non-predictable candidate. Add one. Thereby, even when the information of the co-located block is lost due to packet loss or the like, there is no mismatch in the number of predictable candidates between the moving picture coding apparatus and the moving picture decoding apparatus.
  • the number of predictable candidates is set to the predicted motion vector candidate list size in step S302 of FIG. Furthermore, in S303 of FIG. 24, the motion vector predictor candidate list size is used for variable length decoding of the motion vector predictor index. As a result, even when reference picture information including a co-located block or the like is lost, the moving picture decoding apparatus 300 can normally decode the predicted motion vector index.
  • FIG. 26 is a flowchart showing detailed processing of step S304 of FIG. Specifically, FIG. 26 illustrates a method for calculating a motion vector predictor candidate. Hereinafter, FIG. 26 will be described.
  • step S321 the motion vector predictor candidate calculation unit 311 calculates a motion vector predictor candidate in the prediction direction X from the prediction block candidate [N] using the above formulas 1 and 2, and the motion vector predictor candidate list.
  • step S322 as shown in FIGS. 15 and 16, the motion vector predictor candidate calculation unit 311 searches the motion vector predictor candidate list for unpredictable candidates and duplicate candidates and deletes them.
  • step S323 the motion vector predictor candidate calculation unit 311 adds a new candidate to the motion vector predictor candidate list in the same manner as in FIG.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of syntax when a motion vector predictor index is added to a bitstream.
  • inter_pred_flag represents a prediction direction flag
  • mvp_idx represents a prediction motion vector index.
  • NumMVPCand represents the predicted motion vector candidate list size, and in this embodiment, the number of predictable candidates calculated in the processing flow of FIG. 25 is set.
  • the prediction motion vector candidate list size used when encoding or decoding the prediction motion vector index is referred to including the co-located block and the like. It can be calculated by a method that does not depend on picture information. Thus, the moving picture decoding apparatus 300 can appropriately decode a bit stream with improved error tolerance.
  • the moving picture decoding apparatus 300 can always predict a predictable candidate if the predicted block candidate is a co-located block regardless of whether or not the co-located block is a predictable candidate. Add 1 to the number. Then, the moving picture decoding apparatus 300 determines a bit string to be allocated to the motion vector predictor index using the number of predictable candidates calculated in this way. Accordingly, the moving picture decoding apparatus 300 can normally decode the predicted motion vector index even when the reference picture information including the co-located block is lost.
  • the moving picture decoding apparatus 300 uses a new candidate having a new motion vector predictor as a motion vector predictor candidate. By adding, it becomes possible to appropriately decode a bitstream with improved encoding efficiency.
  • moving picture decoding apparatus 300 adds a new candidate having a new predicted motion vector as a predicted motion vector candidate when the number of predicted motion vector candidates has not reached the number of predictable candidates.
  • the moving picture decoding apparatus 300 when creating the motion vector predictor candidate list, creates a new initial value of all motion vector predictor candidates on the motion vector predictor candidate list.
  • a new candidate having a predicted motion vector may be set.
  • the moving picture decoding apparatus performs calculation by always adding 1 if the predicted block candidate is a co-located block, regardless of whether the co-located block is a predictable candidate or not.
  • the bit string assigned to the motion vector predictor index is determined using the number of predictable candidates, the present invention is not limited to this.
  • the moving picture decoding apparatus uses the number of predictable candidates calculated by always adding 1 to the prediction block candidates other than the co-located block in step S314 in FIG.
  • a bit string assigned to the motion vector index may be determined. That is, the moving picture decoding apparatus may assign a bit string to a motion vector predictor index using a motion vector predictor candidate list size fixed to the maximum number N of motion vector predictor candidates. That is, the moving picture decoding apparatus regards all prediction block candidates as predictable candidates, fixes the prediction motion vector candidate list size to the maximum value N of the number of prediction motion vector candidates, and decodes the prediction motion vector index. It doesn't matter.
  • moving picture decoding since the maximum value N of the number of motion vector predictor candidates is 5 (adjacent block A, adjacent block B, co-located block, adjacent block C, adjacent block D), moving picture decoding
  • the apparatus may always set the predicted motion vector candidate list size to 5 and decode the predicted motion vector index.
  • the variable length decoding unit of the video decoding device can decode the predicted motion vector index in the bitstream without referring to the information of the adjacent block or the co-located block.
  • the processing in step S314 and step S315 in FIG. 25 can be omitted, and the processing amount of the variable length decoding unit can be reduced.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example of syntax when the motion vector predictor candidate list size is fixed to the maximum number of motion vector predictor candidates. As shown in FIG. 28, when the predicted motion vector candidate list size is fixed to the maximum number of predicted motion vector candidates, NumMVPCand can be deleted from the syntax.
  • FIG. 29 is a block diagram showing a configuration of the moving picture decoding apparatus 400 according to the fourth embodiment.
  • the moving picture decoding apparatus 400 decodes the encoded image included in the bit stream for each block. Specifically, the moving picture decoding apparatus 400 decodes, for example, an encoded picture included in the bitstream generated by the moving picture encoding apparatus 200 according to Embodiment 2 for each block.
  • the moving picture decoding apparatus 400 includes a motion vector predictor candidate derivation unit 410, a decoding unit 420, and a prediction control unit 430.
  • the motion vector predictor candidate derivation unit 410 corresponds to the motion vector predictor candidate calculation unit 311 in the third embodiment.
  • the motion vector predictor candidate deriving unit 410 derives motion vector predictor candidates. Then, the motion vector predictor candidate derivation unit 410, for example, generates a motion vector predictor candidate list in which each derived motion vector predictor candidate is associated with an index (predicted motion vector index) for identifying the motion vector predictor candidate. Generate.
  • the motion vector predictor candidate deriving unit 410 includes a determining unit 411, a first deriving unit 412, a specifying unit 413, a determining unit 414, and a second deriving unit 415.
  • the determining unit 411 determines the maximum number of motion vector predictor candidates. That is, the determination unit 211 determines the maximum value N of the number of prediction block candidates.
  • the determination unit 411 determines the maximum number of motion vector predictor candidates by the same method as the determination unit 211 in the second embodiment. For example, the determination unit 411 may determine the maximum number based on information indicating the maximum number added to the bitstream.
  • the determination unit 411 is provided in the motion vector predictor candidate derivation unit 410, but may be provided in the decoding unit 420.
  • the first deriving unit 412 derives a first motion vector predictor candidate. Specifically, the first deriving unit 412 derives a first motion vector predictor candidate in the same manner as the first deriving unit 212 in the second embodiment. For example, the first deriving unit 412 derives first motion vector predictor candidates so that the number of first motion vector predictor candidates does not exceed the maximum number. More specifically, the first deriving unit 412 derives a first predicted motion vector candidate based on a motion vector used for decoding a block spatially or temporally adjacent to the decoding target block, for example. . Then, for example, the first deriving unit 412 registers the first predicted motion vector candidate derived in this way in the predicted motion vector candidate list in association with the predicted motion vector index.
  • the first derivation unit 412 uses, for example, the motion vector used for decoding the block excluding the block that is a non-predictable candidate among the blocks spatially adjacent to the decoding target block as the first predicted motion vector. You may derive as a candidate. Thereby, the first motion vector predictor candidate can be derived from an appropriate block in order to obtain a motion vector predictor candidate.
  • the identifying unit 413 identifies first predicted motion vector candidates (overlapping candidates) whose motion vectors overlap with other first predicted motion vector candidates when a plurality of first predicted motion vector candidates are derived. Then, the specifying unit 413 deletes the specified overlap candidate from the predicted motion vector candidate list.
  • the determination unit 414 determines whether the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the determined maximum number. Here, the determination unit 414 determines whether or not the number of first predicted motion vector candidates excluding the identified overlapping first predicted motion vector candidates is smaller than the determined maximum number.
  • the second deriving unit 415 derives second predicted motion vector candidates when it is determined that the number of first predicted motion vector candidates is smaller than the determined maximum number. Specifically, the second deriving unit 415 derives second motion vector predictor candidates in the same manner as the second deriving unit 215 in the second embodiment.
  • the second deriving unit 415 may derive a motion vector predictor candidate having a motion vector different from that of the first motion vector predictor candidate as the second motion vector predictor candidate. As a result, it is possible to increase the number of motion vector predictor candidates having different motion vectors, and it is possible to decode an encoded image with improved encoding efficiency.
  • the second deriving unit 415 associates the second motion vector predictor candidate thus derived with the motion vector predictor index in the same manner as the second deriving unit 215 in the second embodiment, for example. Register to the list.
  • the decoding unit 420 decodes an encoded index added to the bitstream, which is an index for specifying a motion vector predictor candidate, using the determined maximum number.
  • the prediction control unit 430 selects a prediction motion vector used for decoding the decoding target block from the first prediction motion vector candidate and the second prediction motion vector candidate based on the decoded index. That is, the prediction control unit 430 selects a prediction motion vector used for decoding the decoding target block from the prediction motion vector candidate list.
  • FIG. 30 is a flowchart showing the processing operation of the moving picture decoding apparatus 400 according to the fourth embodiment.
  • the determination unit 411 determines the maximum number of motion vector predictor candidates (S401).
  • the first deriving unit 412 derives a first motion vector predictor candidate (S402).
  • the identifying unit 413 identifies first motion vector predictor candidates whose motion vectors overlap with other first motion vector predictor candidates (S403).
  • the determining unit 414 determines whether or not the number of first motion vector predictor candidates excluding overlapping candidates is smaller than the determined maximum number (S404).
  • the second deriving unit 415 derives second predicted motion vector candidates. (S405).
  • the second deriving unit 415 derives second motion vector predictor candidates. do not do.
  • the decoding unit 420 decodes an encoded index added to the bitstream and used to identify a motion vector predictor candidate using the determined maximum number (S406).
  • the prediction control unit 430 selects a prediction motion vector used for decoding the decoding target block from the first prediction motion vector candidate and the second prediction motion vector candidate based on the decoded index (S407). .
  • the index decoding process (S406) is performed after the motion vector predictor candidate is derived, but it is not necessarily performed in this order.
  • the prediction motion vector candidate derivation process (S402 to S405) may be performed after the index decoding process (S406).
  • the index decoding process (S406) and the prediction motion vector candidate derivation process (S402 to S405) may be performed in parallel. Thereby, the processing speed of decoding can be improved.
  • the moving picture decoding apparatus 400 it is possible to decode an index for specifying a predicted motion vector candidate using the determined maximum number. That is, the index can be decoded without depending on the number of predicted motion vector candidates actually derived. Therefore, even when information necessary for derivation of a motion vector predictor candidate (for example, information such as a co-located block) is lost, the index can be decoded, and error tolerance can be improved. Furthermore, the index decoding process can be performed without waiting for the prediction motion vector candidate derivation process, and the prediction motion vector candidate derivation process and the index decoding process can be performed in parallel.
  • moving picture decoding apparatus 400 it is possible to derive second motion vector predictor candidates when it is determined that the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number. . Therefore, the number of motion vector predictor candidates can be increased within a range not exceeding the maximum number, and a coded image with improved coding efficiency can be decoded.
  • the video decoding device 400 it is possible to derive the second motion vector predictor candidate according to the number of first motion vector predictor candidates excluding overlapping first motion vector predictor candidates. it can. As a result, the number of second prediction motion vector candidates can be increased, and the types of combinations of prediction directions, motion vectors, and reference picture indexes that can be selected can be increased. Therefore, it is possible to decode an encoded image with further improved encoding efficiency.
  • the moving picture decoding apparatus 400 includes the specifying unit 413.
  • the specifying unit 413 it is not always necessary to include the specifying unit 413. That is, step S403 is not necessarily included in the flowchart shown in FIG. Even in such a case, the moving picture decoding apparatus 400 can decode the index for identifying the motion vector predictor candidate using the determined maximum number, thereby improving error resistance. It becomes possible.
  • the identifying unit 413 identifies the duplication candidate. There is no need to be processed.
  • the first deriving unit 412 may derive a predicted motion vector candidate that does not overlap with the first predicted motion vector candidate from which the motion vector has already been derived as the first predicted motion vector candidate.
  • each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the software that realizes the moving picture encoding apparatus or the moving picture decoding apparatus according to each of the above embodiments is the following program.
  • this program calculates a motion vector for use in encoding a motion vector of a block to be encoded to a computer, and generates a bitstream by encoding the block to be encoded.
  • a determining step for determining a maximum number of motion vector predictor candidates that are candidates for the motion vector predictor, a first derivation step for deriving a first motion vector predictor candidate, and the first motion vector predictor candidate A determination step of determining whether the number of motion vectors is smaller than the maximum number; and a step of deriving second motion vector predictor candidates when it is determined that the number of first motion vector predictor candidates is smaller than the maximum number.
  • a selection step of selecting the prediction motion vector used for encoding the motion vector, and an index for specifying the selected prediction motion vector is encoded using the determined maximum number and encoded.
  • a coding step of adding to the bitstream is
  • the program calculates a prediction motion vector used when decoding a motion vector of a decoding target block included in a bit stream to a computer, and decodes the decoding target block.
  • a selection step of selecting a motion vector predictor used for decoding the block
  • 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. 31 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 content that is shot by a user using the camera ex113 (for example, music live video) is encoded as described in each of the above embodiments (that is, in one aspect of the present invention).
  • 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 an image decoding device according to one embodiment 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 video encoding device (video encoding device) or video decoding of each of the above embodiments. Any of the devices (image decoding devices) can be incorporated.
  • video encoding device video encoding device
  • 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 each of the above embodiments (that is, data encoded by the image encoding apparatus according to one aspect 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 an image decoding apparatus according to one embodiment 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. 33 is a diagram illustrating a television (receiver) ex300 that uses the video decoding method and the video encoding method described in each of the above embodiments.
  • the television ex300 obtains or outputs multiplexed data in which audio data is multiplexed with video data via the antenna ex204 or the cable ex203 that receives the broadcast, and demodulates the received multiplexed data.
  • the modulation / demodulation unit ex302 that modulates multiplexed data to be transmitted to the outside, and the demodulated multiplexed data is separated into video data and audio data, or the video data and audio data encoded by the signal processing unit ex306 Is provided with a multiplexing / demultiplexing unit ex303.
  • the television ex300 also decodes the audio data and the video data, or encodes the information, the audio signal processing unit ex304, the video signal processing unit ex305 (the image encoding device or the image according to one embodiment of the present invention) A signal processing unit ex306 that functions as a decoding device), a speaker ex307 that outputs the decoded audio signal, and an output unit ex309 that includes a display unit ex308 such as a display that displays the decoded video signal. Furthermore, the television ex300 includes an interface unit ex317 including an operation input unit ex312 that receives an input of a user operation. Furthermore, 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. 34 shows the configuration of the information reproducing / recording unit ex400 when data is read from or written to the optical disk.
  • the information reproducing / recording unit ex400 includes elements ex401, ex402, ex403, ex404, ex405, ex406, and ex407 described below.
  • the optical head ex401 irradiates a laser spot on the recording surface of the recording medium ex215 that is an optical disk to write information, and detects 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. 35 shows a schematic diagram of a recording medium ex215 that is an optical disk.
  • Guide grooves grooves
  • address information indicating the absolute position on the disc is recorded in advance on the information track ex230 by changing the shape of the groove.
  • This address information includes information for specifying the position of the recording block ex231 that is a unit for recording data, and the recording block is specified by reproducing the information track ex230 and reading the address information in a recording or reproducing apparatus.
  • the recording medium ex215 includes a data recording area ex233, an inner peripheral area ex232, and an outer peripheral area ex234.
  • the area used for recording user data is the data recording area ex233, and the inner circumference area ex232 and the outer circumference area ex234 arranged on the inner or outer circumference of the data recording area ex233 are used for specific purposes other than user data recording. Used.
  • the information reproducing / recording unit ex400 reads / writes encoded audio data, video data, or multiplexed data obtained by multiplexing these data with respect to the data recording area ex233 of the recording medium ex215.
  • an optical disk such as a single-layer DVD or BD has been described as an example.
  • the present invention is not limited to these, and an optical disk having a multilayer structure and capable of recording other than the surface may be used.
  • an optical disc with a multi-dimensional recording / reproducing structure such as recording information using light of different wavelengths in the same place on the disc, or recording different layers of information from various angles. It may be.
  • the car ex210 having the antenna ex205 can receive data from the satellite ex202 and the like, and the moving image can be reproduced on a display device such as the car navigation ex211 that the car ex210 has.
  • the configuration of the car navigation ex211 may be, for example, a configuration in which a GPS receiving unit is added in the configuration illustrated in FIG. 33, and the same may be considered for the computer ex111, the mobile phone ex114, and the like.
  • FIG. 36A is a diagram showing the mobile phone ex114 using the moving picture decoding method and the moving picture encoding method described in the above embodiment.
  • the mobile phone ex114 includes an antenna ex350 for transmitting and receiving radio waves to and from the base station ex110, a camera unit ex365 capable of capturing video and still images, a video captured by the camera unit ex365, a video received by the antenna ex350, and the like Is provided with a display unit ex358 such as a liquid crystal display for displaying the decrypted data.
  • the mobile phone ex114 further includes a main body unit having an operation key unit ex366, an audio output unit ex357 such as a speaker for outputting audio, an audio input unit ex356 such as a microphone for inputting audio, a captured video,
  • an audio input unit ex356 such as a microphone for inputting audio
  • a captured video In the memory unit ex367 for storing encoded data or decoded data such as still images, recorded audio, received video, still images, mails, or the like, or an interface unit with a recording medium for storing data
  • a slot ex364 is provided.
  • the mobile phone ex114 has a power supply circuit part ex361, an operation input control part ex362, and a video signal processing part ex355 with respect to a main control part ex360 that comprehensively controls each part of the main body including the display part ex358 and the operation key part ex366.
  • a camera interface unit ex363, an LCD (Liquid Crystal Display) control unit ex359, a modulation / demodulation unit ex352, a multiplexing / demultiplexing unit ex353, an audio signal processing unit ex354, a slot unit ex364, and a memory unit ex367 are connected to each other via a bus ex370. ing.
  • the power supply circuit unit ex361 starts up the mobile phone ex114 in an operable state by supplying power from the battery pack to each unit.
  • the cellular phone ex114 converts the audio signal collected by the audio input unit ex356 in the voice call mode into a digital audio signal by the audio signal processing unit ex354 based on the control of the main control unit ex360 having a CPU, a ROM, a RAM, and the like. Then, this is subjected to spectrum spread processing by the modulation / demodulation unit ex352, digital-analog conversion processing and frequency conversion processing are performed by the transmission / reception unit ex351, and then transmitted via the antenna ex350.
  • the mobile phone ex114 also amplifies the received data received via the antenna ex350 in the voice call mode, performs frequency conversion processing and analog-digital conversion processing, performs spectrum despreading processing by the modulation / demodulation unit ex352, and performs voice signal processing unit After being converted into an analog audio signal by ex354, this is output from the audio output unit ex357.
  • the text data of the e-mail input by operating the operation key unit ex366 of the main unit is sent to the main control unit ex360 via the operation input control unit ex362.
  • the main control unit ex360 performs spread spectrum processing on the text data in the modulation / demodulation unit ex352, performs digital analog conversion processing and frequency conversion processing in the transmission / reception unit ex351, and then transmits the text data to the base station ex110 via the antenna ex350.
  • almost the reverse process is performed on the received data and output to the display unit ex358.
  • the video signal processing unit ex355 compresses the video signal supplied from the camera unit ex365 by the moving image encoding method described in the above embodiments. Encode (that is, function as an image encoding device according to an aspect 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 via the antenna ex350.
  • the multiplexing / separating unit ex353 separates the multiplexed data into a video data bit stream and an audio data bit stream, and performs video signal processing on the video data encoded via the synchronization bus ex370.
  • the encoded audio data is supplied to the audio signal processing unit ex354 while being supplied to the unit ex355.
  • the video signal processing unit ex355 decodes the video signal by decoding using the video decoding method corresponding to the video encoding method described in each of the above embodiments (that is, an image according to an aspect 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.
  • 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. 37 shows the 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. 38 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. 39 shows in more detail how the video stream is stored in the PES packet sequence.
  • the first row in FIG. 39 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. 40 shows the format of the TS packet that is finally written into the multiplexed data.
  • the TS packet is a 188-byte fixed-length packet composed of a 4-byte TS header having information such as a PID for identifying a stream and a 184-byte TS payload for storing data.
  • the PES packet is divided and stored in the TS payload.
  • a 4-byte TP_Extra_Header is added to a TS packet, forms a 192-byte source packet, and is written in multiplexed data.
  • TP_Extra_Header information such as ATS (Arrival_Time_Stamp) is described.
  • ATS indicates the transfer start time of the TS packet to the PID filter of the decoder.
  • source packets are arranged in the multiplexed data, and the number incremented from the head of the multiplexed data is called SPN (source packet number).
  • TS packets included in the multiplexed data include PAT (Program Association Table), PMT (Program Map Table), PCR (Program Clock Reference), and the like in addition to each stream such as video / audio / caption.
  • PAT indicates what the PID of the PMT used in the multiplexed data is, and the PID of the PAT itself is registered as 0.
  • the PMT has the PID of each stream such as video / audio / subtitles included in the multiplexed data and the attribute information of the stream corresponding to each PID, and has various descriptors related to the multiplexed data.
  • the descriptor includes copy control information for instructing permission / non-permission of copying of multiplexed data.
  • the PCR corresponds to the ATS in which the PCR packet is transferred to the decoder. Contains STC time information.
  • FIG. 41 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. 44 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. 45 shows a configuration of LSI ex500 that is made into one chip.
  • the LSI ex500 includes elements ex501, ex502, ex503, ex504, ex505, ex506, ex507, ex508, and ex509 described below, and each element is connected via a bus ex510.
  • the power supply circuit unit ex505 is activated to an operable state by supplying power to each unit when the power supply is on.
  • the LSI ex500 when performing the encoding process, performs the microphone ex117 and the camera ex113 by the AV I / O ex509 based on the control of the control unit ex501 including the CPU ex502, the memory controller ex503, the stream controller ex504, the drive frequency control unit ex512, and the like.
  • the AV signal is input from the above.
  • the input AV signal is temporarily stored in an external memory ex511 such as SDRAM.
  • the accumulated data is divided into a plurality of times as appropriate according to the processing amount and the processing speed and sent to the signal processing unit ex507, and the signal processing unit ex507 encodes an audio signal and / or video. Signal encoding is performed.
  • the encoding process of the video signal is the encoding process described in the above embodiments.
  • the signal processing unit ex507 further performs processing such as multiplexing the encoded audio data and the encoded video data according to circumstances, and outputs the result from the stream I / Oex 506 to the outside.
  • the output multiplexed data is transmitted to the base station ex107 or written to the recording medium ex215. It should be noted that data should be temporarily stored in the buffer ex508 so as to be synchronized when multiplexing.
  • the memory ex511 is described as an external configuration of the LSI ex500.
  • a configuration included in the LSI ex500 may be used.
  • the number of buffers ex508 is not limited to one, and a plurality of buffers may be provided.
  • the LSI ex500 may be made into one chip or a plurality of chips.
  • control unit ex501 includes the CPU ex502, the memory controller ex503, the stream controller ex504, the drive frequency control unit ex512, and the like, but the configuration of the control unit ex501 is not limited to this configuration.
  • the signal processing unit ex507 may further include a CPU.
  • the CPU ex502 may be configured to include a signal processing unit ex507 or, for example, an audio signal processing unit that is a part of the signal processing unit ex507.
  • the control unit ex501 is configured to include a signal processing unit ex507 or a CPU ex502 having a part thereof.
  • LSI LSI
  • IC system LSI
  • super LSI ultra LSI depending on the degree of integration
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • FIG. 46 shows a configuration ex800 in the present embodiment.
  • the drive frequency switching unit ex803 sets the drive frequency high when the video data is generated by the moving image encoding method or apparatus described in the above embodiments.
  • the decoding processing unit ex801 that executes the moving picture decoding method described in each of the above embodiments is instructed to decode the video data.
  • the video data is video data compliant with the conventional standard, compared to the case where the video data is generated by the moving picture encoding method or apparatus shown in the above embodiments, Set the drive frequency low. Then, it instructs the decoding processing unit ex802 compliant with the conventional standard to decode the video data.
  • the drive frequency switching unit ex803 includes the CPU ex502 and the drive frequency control unit ex512 in FIG.
  • the decoding processing unit ex801 that executes the moving picture decoding method described in each of the above embodiments and the decoding processing unit ex802 that complies with the conventional standard correspond to the signal processing unit ex507 in FIG.
  • the CPU ex502 identifies which standard the video data conforms to. Then, based on the signal from the CPU ex502, the drive frequency control unit ex512 sets the drive frequency. Further, based on the signal from the CPU ex502, the signal processing unit ex507 decodes the video data.
  • the identification information described in the sixth embodiment can be used for identifying the video data.
  • the identification information is not limited to that described in the sixth 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 drive frequency in the CPU ex502 may be performed based on, for example, a lookup table in which video data standards and drive 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. 47 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. 49A.
  • 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 other processing contents specific to one aspect of the present invention that do not correspond to the MPEG4-AVC standard, a dedicated decoding processing unit A configuration using ex901 is conceivable.
  • a dedicated decoding processing unit ex901 is used for motion compensation, and other entropy decoding, deblocking filter, and inverse quantization are performed. For any or all of these processes, it is conceivable to share the decoding processing unit.
  • 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. 49B shows another example in which processing is partially shared.
  • a dedicated decoding processing unit ex1001 corresponding to the processing content specific to one aspect of the present invention
  • a dedicated decoding processing unit ex1002 corresponding to the processing content specific to another conventional standard
  • a common decoding processing unit ex1003 corresponding to the processing contents common to the moving image decoding method according to the above and other conventional moving image decoding methods.
  • the dedicated decoding processing units ex1001 and ex1002 are not necessarily specialized in one aspect of the present invention or processing content specific to other conventional standards, and can execute other general-purpose processing. Also good.
  • the configuration of the present embodiment can be implemented by LSI ex500.
  • the processing content common to the moving picture decoding method according to one aspect of the present invention and the moving picture decoding method of the conventional standard reduces the circuit scale of the LSI by sharing the decoding processing unit, In addition, the cost can be reduced.
  • the moving picture coding method and the moving picture decoding method according to the present invention can be applied to any multimedia data, and can improve error tolerance of moving picture coding and decoding. It is useful as a moving image encoding method and a moving image decoding method in storage, transmission, communication, etc. using a DVD device and a personal computer.

Landscapes

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Abstract

　動画像符号化装置（１００）は、予測動きベクトル候補および予測可能候補数を算出する予測動きベクトル候補算出部（１１４）と、最適な予測動きベクトル候補を選択するインター予測制御部（１１１）と、予測可能候補数を予測動きベクトル候補リストサイズに設定し、動きベクトル符号化に用いた予測動きベクトルインデックスに、予測動きベクトル候補リストサイズに応じたビット列を割り当てて可変長符号化を行う可変長符号化部（１１６）とを備える。

Description

動画像符号化方法、動画像符号化装置、動画像復号化方法、動画像復号化装置、および動画像符号化復号化装置
　本発明は、動画像符号化方法および動画像復号化方法に関する。
　動画像符号化処理では、一般に、動画像が有する空間方向および時間方向の冗長性を利用して情報量の圧縮が行われる。ここで一般に、空間方向の冗長性を利用する方法としては、周波数領域への変換が用いられる。また、時間方向の冗長性を利用する方法としては、ピクチャ間予測（以降、「インター予測」と呼ぶ）符号化処理が用いられる。インター予測符号化処理では、あるピクチャを符号化する際に、符号化対象ピクチャに対して表示時間順で前方または後方にある符号化済みのピクチャが、参照ピクチャとして用いられる。そして、その参照ピクチャに対する符号化対象ピクチャの動き検出により、動きベクトルが導出される。そして、導出された動きベクトルに基づいて動き補償を行って得られた予測画像データと符号化対象ピクチャの画像データとの差分を算出することにより、時間方向の冗長性が取り除かれる（例えば、非特許文献１参照）。ここで、動き検出では、符号化ピクチャ内の符号化対象ブロックと、参照ピクチャ内のブロックとの差分値を算出し、最も差分値の小さい参照ピクチャ内のブロックが参照ブロックとして決定される。そして、符号化対象ブロックと、参照ブロックとを用いて、動きベクトルが検出される。
ＩＴＵ－Ｔ　Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ　Ｈ．２６４「Ａｄｖａｎｃｅｄ　ｖｉｄｅｏ　ｃｏｄｉｎｇ　ｆｏｒ　ｇｅｎｅｒｉｃ　ａｕｄｉｏｖｉｓｕａｌ　ｓｅｒｖｉｃｅｓ」、２０１０年３月 ＪＣＴ－ＶＣ，"ＷＤ３：Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｄｒａｆｔ　３　ｏｆ　Ｈｉｇｈ－Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ"，ＪＣＴＶＣ－Ｅ６０３，Ｍａｒｃｈ　２０１１．
　しかしながら、上記従来の技術では、インター予測を用いた動画像符号化及び復号化のエラー耐性を向上させることが望まれている。
　そこで、本発明の目的は、インター予測を用いた動画像符号化及び復号化のエラー耐性を向上させることができる動画像符号化方法及び動画像復号化方法を提供することである。
　本発明の一態様に係る動画像符号化方法は、符号化対象ブロックの動きベクトルを符号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記符号化対象ブロックを符号化することでビットストリームを生成する動画像符号化方法であって、前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定ステップと、第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出ステップと、前記第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から前記符号化対象ブロックの前記動きベクトルの符号化に用いる前記予測動きベクトルを選択する選択ステップと、選択された前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて符号化し、符号化した前記インデックスを前記ビットストリームに付加する符号化ステップとを含む。
　なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本発明の一態様によれば、インター予測を用いた動画像符号化及び復号化のエラー耐性を向上させることが可能になる。
図１Ａは、Ｂピクチャにおける参照ピクチャリストの一例を説明するための図である。 図１Ｂは、Ｂピクチャにおける予測方向０の参照ピクチャリストの一例を示す図である。 図１Ｃは、Ｂピクチャにおける予測方向１の参照ピクチャリストの一例を示す図である。 図２は、時間予測動きベクトルモードにおける動きベクトルを説明するための図である。 図３は、予測動きベクトル指定モードにおいて用いられる隣接ブロックの動きベクトルの一例を示す図である。 図４は、予測方向０の予測動きベクトル候補リストの一例を説明するための図である。 図５は、予測方向１の予測動きベクトル候補リストの一例を説明するための図である。 図６は、予測動きベクトルインデックスへのビット列の割り当ての一例を示す図である。 図７は、予測動きベクトル指定モードを用いる場合の符号化処理の一例を示すフローチャートである。 図８Ａは、予測動きベクトルの算出例を示す図である。 図８Ｂは、予測動きベクトルの算出例を示す図である。 図９は、予測動きベクトル指定モードを用いて動画像を符号化する動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１０は、予測動きベクトル指定モードを用いる場合の復号化処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、予測動きベクトル指定モードを用いて符号化された動画像を復号化する動画像復号化装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１２は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加する際のシンタックスを示す図である。 図１３は、実施の形態１に係る動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図１４は、実施の形態１に係る動画像符号化装置の処理動作を示すフローチャートである。 図１５は、実施の形態１における予測方向０の予測動きベクトル候補リストの一例を示す図である。 図１６は、実施の形態１における予測方向１の予測動きベクトル候補リストの一例を示す図である。 図１７は、実施の形態１における予測動きベクトル候補、および、予測動きベクトル候補リストサイズの算出処理を示すフローチャートである。 図１８は、実施の形態１における予測可能候補数の更新処理を示すフローチャートである。 図１９は、実施の形態１における新規候補の追加処理を示すフローチャートである。 図２０は、実施の形態１における予測動きベクトル候補の選択に関する処理を示すフローチャートである。 図２１は、実施の形態２に係る動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図２２は、実施の形態２に係る動画像符号化装置の処理動作を示すフローチャートである。 図２３は、実施の形態３に係る動画像復号化装置の構成を示すブロック図である。 図２４は、実施の形態３に係る動画像復号化装置の処理動作を示すフローチャートである。 図２５は、実施の形態３における予測可能候補数の算出処理を示すフローチャートである。 図２６は、実施の形態３における予測動きベクトル候補の算出処理を示すフローチャートである。 図２７は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加する際のシンタックスの一例を示す図である。 図２８は、予測動きベクトル候補リストサイズを予測動きベクトル候補数の最大値に固定した場合のシンタックスの一例を示す図である。 図２９は、実施の形態４に係る動画像復号化装置の構成を示すブロック図である。 図３０は、実施の形態４に係る動画像復号化装置の処理動作を示すフローチャートである。 図３１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３２は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図３３は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図３４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３５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３６Ａは、携帯電話の一例を示す図である。 図３６Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図３７は、多重化データの構成を示す図である。 図３８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３９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４０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４１は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。 図４２は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図４３は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図４４は、映像データを識別するステップを示す図である。 図４５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４６は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図４７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４８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４９Ａ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４９Ｂは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の他の一例を示す図である。
　（本発明の基礎となった知見）
　既に標準化されている、Ｈ．２６４と呼ばれる動画像符号化方式では、情報量の圧縮のために、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャという３種類のピクチャタイプが用いられている。
　Ｉピクチャは、インター予測符号化処理で符号化されない。すなわち、Ｉピクチャは、ピクチャ内予測（以降、「イントラ予測」と呼ぶ）符号化処理で符号化される。Ｐピクチャは、表示時間順で、符号化対象ピクチャの前方または後方にある既に符号化済みの１つのピクチャを参照してインター予測符号化される。Ｂピクチャは、表示時間順で、符号化対象ピクチャの前方または後方にある既に符号化済みの２つのピクチャを参照してインター予測符号化される。
　インター予測符号化においては、参照ピクチャを特定するための参照ピクチャリストが生成される。参照ピクチャリストは、インター予測で参照する符号化済みの参照ピクチャに参照ピクチャインデックスを割り当てたリストである。例えば、Ｂピクチャでは、２つのピクチャを参照して符号化を行えるため、２つの参照ピクチャリスト（Ｌ０、Ｌ１）が生成される。
　図１Ａは、Ｂピクチャにおける参照ピクチャリストの一例を説明するための図である。図１Ｂは、双方向予測における予測方向０の参照ピクチャリスト０（Ｌ０）の一例を示す。ここでは、参照ピクチャリスト０において、参照ピクチャインデックス０の値０は、表示順２の参照ピクチャ０に割り当てられている。また、参照ピクチャインデックス０の値１は、表示順１の参照ピクチャ１に割り当てられている。また、参照ピクチャインデックス０の値２は、表示順０の参照ピクチャ２に割り当てられている。つまり、符号化対象ピクチャに対して表示順で時間的に近い参照ピクチャほど、小さい値を有する参照ピクチャインデックスが割り当てられている。
　一方、図１Ｃは、双方向予測における予測方向１の参照ピクチャリスト１（Ｌ１）の一例を示す。ここでは、参照ピクチャリスト１において、参照ピクチャインデックス１の値０は、表示順１の参照ピクチャ１に割り当てられている。また、参照ピクチャインデックス１の値１は、表示順２の参照ピクチャ０に割り当てられている。また、参照ピクチャインデックス２の値２は、表示順０の参照ピクチャ２に割り当てられている。
　このように、各参照ピクチャに対して、予測方向毎に異なる参照ピクチャインデックスの値を割り当てること（図１Ａの参照ピクチャ０、１）、あるいは同じ参照ピクチャインデックスの値を割り当てることが可能である（図１Ａの参照ピクチャ２）。
　また、Ｈ．２６４と呼ばれる動画像符号化方式（非特許文献１）では、Ｂピクチャにおける各符号化対象ブロックのインター予測の符号化モードとして、動きベクトル検出モードが用いられる。動きベクトル検出モードでは、予測画像データおよび符号化対象ブロックの画像データの差分値と、予測画像データ生成に用いた動きベクトルとが符号化される。また、動きベクトル検出モードでは、予測方向として、双方向予測と片方向予測とを選択することができる。双方向予測では、符号化対象ピクチャの前方または後方にある既に符号化済みの２つのピクチャを参照して予測画像が生成される。片方向予測では、前方または後方にある既に符号化済みの１つのピクチャを参照して予測画像が生成される。
　また、Ｈ．２６４と呼ばれる動画像符号化方式では、Ｂピクチャの符号化において、動きベクトルを導出する際に、時間予測動きベクトルモードと呼ばれる符号化モードを選択することができる。時間予測動きベクトルモードにおけるインター予測符号化方法を、図２を用いて説明する。
　図２は、時間予測動きベクトルモードにおける動きベクトルを説明するための図である。具体的には、図２は、ピクチャＢ２のブロックａを時間予測動きベクトルモードで符号化する場合を示している。
　ここでは、ピクチャＢ２の後方にある参照ピクチャであるピクチャＰ３内の、ブロックａと同じ位置にあるブロックｂ（以下、「ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック」と呼ぶ）の符号化に用いられた動きベクトルｖｂが利用されている。動きベクトルｖｂは、ブロックｂがピクチャＰ１を参照して符号化された際に用いられた動きベクトルである。
　動きベクトルｖｂに平行な動きベクトルを用いて、前方向参照ピクチャであるピクチャＰ１と、後方参照ピクチャであるピクチャＰ３とから、ブロックａのための２つの参照ブロックが取得される。そして、取得された２つの参照ブロックに基づいて２方向予測を行うことにより、ブロックａが符号化される。すなわち、ブロックａを符号化する際に用いられる動きベクトルは、ピクチャＰ１に対しては動きベクトルｖａ１であり、ピクチャＰ３に対しては動きベクトルｖａ２である。
　また、ＢピクチャあるいはＰピクチャにおける各符号化対象ブロックの動きベクトルを符号化する方法として、予測動きベクトル指定モードが検討されている（非特許文献２）。予測動きベクトル指定モードでは、符号化対象ブロックの隣接ブロックを符号化する際に用いられた動きベクトルから予測動きベクトル候補を生成する。そして、予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択して、符号化対象ブロックの動きベクトルの符号化が行われる。この際に、選択された予測動きベクトルのインデックス等がビットストリームに付加される。これによって、復号化時にも、符号化時に用いられた予測動きベクトルと同一の予測動きベクトルを選択できるようになる。具体例を、図３を参照して説明する。
　図３は、予測動きベクトル指定モードにおいて用いられる隣接ブロックの動きベクトルの一例を示す図である。図３において、隣接ブロックＡは、符号化対象ブロックの左隣接の符号化済みブロックである。隣接ブロックＢは、符号化対象ブロックの上隣接の符号化済みブロックである。隣接ブロックＣは、符号化対象ブロックの右上隣接の符号化済みブロックである。隣接ブロックＤは、符号化対象ブロックの左下隣接の符号化済みブロックである。
　また、図３において、符号化対象ブロックは、動き検出等の結果、予測方向０の参照ピクチャインデックスＲｅｆＬ０が示す参照ピクチャに対する動きベクトルとして、予測方向０の動きベクトルＭｖＬ０を持ち、予測方向１の参照ピクチャインデックスＲｅｆＬ１が示す参照ピクチャに対する動きベクトルとして、予測方向１の動きベクトルＭｖＬ１を持つ、双方向予測で符号化されたブロックである。ここで、ＭｖＬ０とは、参照ピクチャリスト０（Ｌ０）により特定される参照ピクチャを参照する動きベクトルである。また、ＭｖＬ１とは、参照ピクチャリスト１（Ｌ１）により特定される参照ピクチャを参照する動きベクトルである。
　また、隣接ブロックＡは、予測方向０の片方向予測で符号化されたブロックである。隣接ブロックＡは、予測方向０の参照ピクチャインデックスＲｅｆＬ０＿Ａが示す参照ピクチャに対する動きベクトルとして、予測方向０の動きベクトルＭｖＬ０＿Ａを持つ。また、隣接ブロックＢは、予測方向１の片方向予測で符号化されたブロックである。隣接ブロックＢは、予測方向１の参照ピクチャインデックスＲｅｆＬ１＿Ｂが示す参照ピクチャに対する動きベクトルとして、予測方向１の動きベクトルＭｖＬ１＿Ｂを持つ。また、隣接ブロックＣは、イントラ予測で符号化されたブロックである。また、隣接ブロックＤは、予測方向０の片方向予測で符号化されたブロックである。隣接ブロックＤは、予測方向０の参照ピクチャインデックスＲｅｆＬ０＿Ｄが示す参照ピクチャに対する動きベクトルとして、予測方向０の動きベクトルＭｖＬ０＿Ｄを持つ。
　このような場合では、符号化対象ブロックの予測動きベクトルとして、例えば、隣接ブロックＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの動きベクトル、および、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックを用いて求めた時間予測動きベクトルモードによる動きベクトルから生成された予測動きベクトル候補の中から、符号化対象ブロックの動きベクトルを最も効率よく符号化できる予測動きベクトルが選択される。そして、選択された予測動きベクトルを表す予測動きベクトルインデックスがビットストリームに付加される。例えば、符号化対象ブロックの予測方向０の動きベクトルＭｖＬ０を符号化する際に、隣接ブロックＡの予測方向０の動きベクトルＭｖＬ０＿Ａが、予測動きベクトルとして選択された場合、図４に示すように、隣接ブロックＡから生成した予測動きベクトル候補が用いられたことを表す予測動きベクトルインデックスの値「０」のみがビットストリームに付随される。これにより、符号化対象ブロックの予測方向０の動きベクトルＭｖＬ０の情報量を削減できる。
　ここで、図４は、予測方向０の予測動きベクトル候補リストの一例を示す図である。また、図４に示すように、予測動きベクトル指定モードでは、予測動きベクトルの生成が不可能である候補（以下、「予測不可能候補」と呼ぶ）、または他の予測動きベクトル候補と値が一致する候補（以下、「重複候補」と呼ぶ）が、予測動きベクトル候補から削除される。このように、予測動きベクトル候補数を削減することで、予測動きベクトルインデックスに割り当てる符号量が削減される。ここで、予測動きベクトルの生成が不可能であるということは、隣接ブロックが、（１）イントラ予測で符号化されたブロックであること、（２）符号化対象ブロックを含むスライスまたはピクチャ境界外のブロックであること、または、（３）まだ符号化されていないブロックであること等を表している。
　図４の例では、隣接ブロックＣがイントラ予測で符号化されている。そのため、予測動きベクトルインデックスの値が「３」の予測候補は、予測不可能候補であり、予測動きベクトル候補リストから削除される。また、隣接ブロックＤから生成された予測方向０の予測動きベクトルは、隣接ブロックＡから生成された予測方向０の予測動きベクトルと値が一致しているため、予測動きベクトルインデックスの値が「４」の予測候補は、予測動きベクトル候補リストから削除される。その結果、最終的に、予測方向０の予測動きベクトル候補数は３となり、予測方向０の予測動きベクトル候補リストのリストサイズは３に設定される。
　また、図５は、予測方向１の予測動きベクトル候補リストの一例を示す図である。図５に示す例では、予測不可能候補および重複候補の削除によって、最終的に予測方向１の予測動きベクトル候補数２となり、予測方向１の予測動きベクトル候補リストのリストサイズは２に設定される。
　予測動きベクトルインデックスは、予測動きベクトル候補リストサイズの大きさに応じて、図６に示すように、ビット列が割り当てられ、可変長符号化される。また、予測動きベクトル候補リストサイズが１の場合は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付随させず、復号化側で値０と推定させる。このように、予測動きベクトル指定モードでは、予測動きベクトルインデックスに割り当てるビット列を、予測動きベクトル候補リストサイズの大きさによって変化させることにより、符号量を削減している。
　図７は、予測動きベクトル指定モードを用いる場合の符号化処理の一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ１００１では、隣接ブロックおよびco-locatedブロック（以下、「予測ブロック候補」と呼ぶ）から、予測方向Ｘの予測動きベクトル候補が算出される。ここで、Ｘは「０」または「１」の値をとり、それぞれ予測方向０または予測方向１を表す。予測方向Ｘの予測動きベクトル候補ｓＭｖＬＸは、予測ブロック候補の動きベクトルＭｖＬＸ＿Ｎと参照ピクチャインデックスＲｅｆＬＸ＿Ｎ、および、符号化対象ブロックの参照ピクチャインデックスＲｅｆＬＸを用いて、以下の式で算出される。
　sMvLX＝
　　MvLX_N×(POC(RefLX)－curPOC)／(POC(RefLX_N)－curPOC) …（式１）
　ここで、ＰＯＣ（ＲｅｆＬＸ）は、参照ピクチャインデックスＲｅｆＬＸが示す参照ピクチャの表示順を、ＰＯＣ（ＲｅｆＬＸ＿Ｎ）は、参照ピクチャインデックスＲｅｆＬＸ＿Ｎが示す参照ピクチャの表示順を、ｃｕｒＰＯＣは、符号化対象ピクチャの表示順を示す。なお、予測ブロック候補が予測方向Ｘの動きベクトルＭｖＬＸ＿Ｎを持たない場合は、予測方向（１－Ｘ）の動きベクトルＭｖＬ（１－Ｘ）＿Ｎと参照ピクチャインデックスＲｅｆＬ（１－Ｘ）＿Ｎを用いて、式２により予測動きベクトルｓＭｖＬＸを算出する。
　sMvLX＝
　　MvL(1-X)_N×(POC(RefLX)－curPOC)／(POC(RefL(1-X)_N)－curPOC)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 …（式２）
　図８Ａ、図８Ｂに式１、式２による予測動きベクトルの算出例を示す図である。なお、式１、式２に示すように、ＰＯＣ（ＲｅｆＬＸ）とＰＯＣ（ＲｅｆＬＸ＿Ｎ）の値が同じ場合、つまり、同一のピクチャを参照する場合は、スケーリングを省略できる。
　ステップＳ１００２では、予測方向Ｘの予測動きベクトル候補から重複候補および予測不可能候補が削除される。ステップＳ１００３では、削除処理後の予測動きベクトル候補数が、予測動きベクトル候補リストサイズに設定される。ステップＳ１００４では、符号化対象ブロックの予測方向Ｘの動きベクトル符号化に用いる予測動きベクトルインデックスが決定される。ステップＳ１００５において、決定された予測動きベクトルインデックスが、予測動きベクトル候補リストサイズによって決められたビット列を用いて可変長符号化される。
　図９は、予測動きベクトル指定モードを用いて動画像を符号化する動画像符号化装置１０００の構成の一例を示すブロック図である。
　動画像符号化装置１０００は、図９に示すように、減算部１００１と、直交変換部１００２と、量子化部１００３と、逆量子化部１００４と、逆直交変換部１００５と、加算部１００６、ブロックメモリ１００７と、フレームメモリ１００８と、イントラ予測部１００９と、インター予測部１０１０と、インター予測制御部１０１１と、ピクチャタイプ決定部１０１２と、スイッチ１０１３と、予測動きベクトル候補算出部１０１４と、ｃｏｌＰｉｃメモリ１０１５と、可変長符号化部１０１６とを備える。
　図９において、予測動きベクトル候補算出部１０１４は、予測動きベクトル候補を算出する。そして、予測動きベクトル候補算出部１０１４は、算出した予測動きベクトル候補数を可変長符号化部１０１６に送信する。可変長符号化部１０１６は、予測動きベクトル候補数を符号化パラメータである予測動きベクトル候補リストサイズに設定する。そして、可変長符号化部１０１６は、符号化に用いられた予測動きベクトルインデックスに、予測動きベクトル候補リストサイズに応じたビット列を割り当てて可変長符号化を行う。
　図１０は、予測動きベクトル指定モードを用いる場合の復号化処理の一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ２００１では、隣接ブロックおよびｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック（予測ブロック候補）から、予測方向Ｘの予測動きベクトル候補を算出する。ステップＳ２００２では、予測動きベクトル候補から重複候補および予測不可能候補が削除される。ステップＳ２００３では、削除処理後の予測動きベクトル候補数が、予測動きベクトル候補リストサイズに設定される。ステップＳ２００４では、ビットストリームから、復号化対象ブロックの復号化に用いる予測動きベクトルインデックスが、予測動きベクトル候補リストサイズを用いて復号化される。ステップＳ２００５において、復号化された予測動きベクトルインデックが示す予測動きベクトル候補に、差分動きベクトルが加算されて動きベクトルが算出され、算出された動きベクトルを用いて、予測画像が生成され、復号化処理が行われる。
　図１１は、予測動きベクトル指定モードを用いて符号化された動画像を復号化する動画像復号化装置の構成の一例を示すブロック図である。
　動画像復号装置２０００は、図１１に示すように、可変長復号部２００１と、逆量子化部２００２と、逆直交変換部２００３と、加算部２００４と、ブロックメモリ２００５と、フレームメモリ２００６と、イントラ予測部２００７と、インター予測部２００８と、インター予測制御部２００９と、スイッチ２０１０と、予測動きベクトル候補算出部２０１１と、ｃｏｌＰｉｃメモリ２０１２とを備える。
　図１１において、予測動きベクトル候補算出部２０１１は、予測動きベクトル候補を算出する。そして、予測動きベクトル候補算出部２０１１は、算出した予測動きベクトル候補数を可変長復号化部２００１に送信する。可変長復号化部２００１は、予測動きベクトル候補数を復号パラメータである予測動きベクトル候補リストサイズに設定する。そして、可変長復号化部２００１は、ビットストリームに含まれる予測動きベクトルインデックスを、予測動きベクトル候補リストサイズを用いて復号する。
　図１２は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加する際のシンタックスを表す図である。図１２において、ｉｎｔｅｒ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇは、インター予測の予測方向フラグを表す。ｍｖｐ＿ｉｄｘは、予測動きベクトルインデックスを表す。ＮｕｍＭＶＰＣａｎｄは、予測動きベクトル候補リストサイズを表す。このＮｕｍＭＶＰＣａｎｄは、予測動きベクトル候補から、予測不可能候補および重複候補を削除した後の予測動きベクトル候補数が設定されている。
　以上のように、予測動きベクトル指定モードを用いて動画像が符号化または復号化される。しかしながら、上記の予測動きベクトル指定モードでは、予測動きベクトルインデックスを符号化または復号化する際に用いられる予測動きベクトル候補リストサイズに、予測動きベクトル候補数が設定される。この予測動きベクトル候補数は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等を含む参照ピクチャ情報を用いて予測不可能候補または重複候補を削除した後に得られる。そのため、動画像符号化装置と動画像復号化装置とで予測動きベクトル候補数に不一致が発生した場合等に、予測動きベクトルインデックスに割り当てるビット列に動画像符号化装置と動画像復号化装置とで不一致が生じる。その結果、動画像復号化装置は、ビットストリームを正しく復号化できなくなる場合がある。
　例えば、伝送路等で発生したパケットロス等により、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックとして参照していた参照ピクチャの情報がロスされた場合、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの動きベクトルまたは参照ピクチャインデックスが不明となる。そのため、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックから生成される予測動きベクトル候補の情報が不明となる。このような場合、復号化時に予測動きベクトル候補から予測不可能候補や重複候補を正しく削除することができなくなる。その結果、動画像復号化装置は、予測動きベクトル候補リストサイズを正しく求めることができず、予測動きベクトルインデックスを正常に復号化できなくなる。
　そこで、本発明は、予測動きベクトルインデックスを符号化または復号化する際に用いる予測動きベクトル候補リストサイズを、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等を含む参照ピクチャ情報に依存しない方法で算出することによって、エラー耐性を向上する動画像符号化方法を提供することを目的とする。
　そこで、本発明の一態様に係る動画像符号化方法は、符号化対象ブロックの動きベクトルを符号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記符号化対象ブロックを符号化することでビットストリームを生成する動画像符号化方法であって、前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定ステップと、第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出ステップと、前記第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から前記符号化対象ブロックの前記動きベクトルの符号化に用いる前記予測動きベクトルを選択する選択ステップと、選択された前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて符号化し、符号化した前記インデックスを前記ビットストリームに付加する符号化ステップとを含む。
　これによれば、予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて符号化することができる。つまり、実際に導出される予測動きベクトル候補の数に依存せずに、インデックスを符号化することができる。したがって、予測動きベクトル候補の導出に必要な情報（例えば、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等の情報）がロスされた場合でも、復号側ではインデックスを復号することができ、エラー耐性を向上させることが可能となる。また、復号側では、実際に導出される予測動きベクトル候補の数に依存せずにインデックスを復号できる。つまり、復号側では、予測動きベクトル候補の導出処理を待たずにインデックスの復号処理を行うことができる。すなわち、予測動きベクトル候補の導出処理とインデックスの復号処理とを並列に行うことが可能なビットストリームを生成することができる。
　さらに、これによれば、第１予測動きベクトル候補の数が最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出することができる。したがって、最大数を超えない範囲で予測動きベクトル候補の数を増加させることができ、符号化効率を向上させることが可能となる。
　例えば、前記第１導出ステップでは、動きベクトルが既に導出された第１予測動きベクトル候補と重複しない予測動きベクトル候補を前記第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。
　これによれば、重複する第１予測動きベクトル候補を削除することができる。その結果、第２予測動きベクトル候補の数を増加させることができ、選択可能な動きベクトルの種類を増やすことができる。したがって、さらに符号化効率を向上させることが可能となる。
　例えば、前記第１導出ステップでは、前記符号化対象ブロックに空間的または時間的に隣接するブロックの符号化に用いられた動きベクトルに基づいて前記第１予測動きベクトル候補を導出してもよい。
　これによれば、符号化対象ブロックに空間的または時間的に隣接するブロックの符号化に用いられた動きベクトルに基づいて第１予測動きベクトル候補を導出することができる。
　例えば、前記第１導出ステップでは、前記符号化対象ブロックに空間的に隣接するブロックのうち、イントラ予測で符号化されたブロック、前記符号化対象ブロックを含むスライスもしくはピクチャ境界外に位置するブロック、およびまだ符号化されていないブロックを除くブロックの符号化に用いられた動きベクトルを、前記第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。
　これによれば、予測動きベクトル候補を得るために適切なブロックから第１予測動きベクトル候補を導出することができる。
　例えば、前記第２導出ステップでは、動きベクトルが前記第１予測動きベクトル候補と異なる予測動きベクトル候補を前記第２予測動きベクトル候補として導出してもよい。
　これによれば、動きベクトルが第１予測動きベクトル候補と異なる予測動きベクトル候補を第２予測動きベクトル候補として導出することができる。したがって、動きベクトルが異なる予測動きベクトル候補を増やすことができ、さらに符号化効率を向上させることが可能となる。
　例えば、前記符号化ステップでは、さらに、決定された前記最大数を示す情報を前記ビットストリームに付加してもよい。
　これによれば、決定された最大数を示す情報をビットストリームに付加することができる。したがって、適切な単位で最大数を切り替えることができ、符号化効率を向上させることが可能となる。
　例えば、前記動画像符号化方法は、さらに、第１規格に準拠する第１符号化処理、または第２規格に準拠する第２符号化処理に、符号化処理を切り替える切り替えステップと、切り替えられた前記符号化処理が準拠する前記第１規格または前記第２規格を示す識別情報を前記ビットストリームに付加する付加ステップとを含み、前記符号化処理が前記第１符号化処理に切り替えられた場合に、前記第１符号化処理として、前記決定ステップと、前記第１導出ステップと、前記判定ステップと、前記第２導出ステップと、前記選択ステップと、前記符号化ステップとが行われてもよい。
　これによれば、第１規格に準拠する第１符号化処理と第２規格に準拠する第２符号化処理とを切り替えることが可能となる。
　また、本発明の一態様に係る動画像復号化方法は、ビットストリームに含まれる復号化対象ブロックの動きベクトルを復号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記復号化対象ブロックを復号化する動画像復号化方法であって、前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定ステップと、第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出ステップと、前記ビットストリームに付加された符号化されたインデックスであって前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて復号化する復号化ステップと、復号された前記インデックスに基づいて、前記第１予測動きベクトル候補および前記第２予測動きベクトル候補の中から前記復号対象ブロックの復号に用いられる予測動きベクトルを選択する選択ステップとを含む。
　これによれば、予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて復号することができる。つまり、実際に導出される予測動きベクトル候補の数に依存せずに、インデックスを復号することができる。したがって、予測動きベクトル候補の導出に必要な情報（例えば、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等の情報）がロスされた場合でも、インデックスを復号することができ、エラー耐性を向上させることが可能となる。さらに、予測動きベクトル候補の導出処理を待たずにインデックスの復号処理を行うことができ、予測動きベクトル候補の導出処理とインデックスの復号処理とを並列に行うことも可能となる。
　さらに、これによれば、第１予測動きベクトル候補の数が最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出することができる。したがって、最大数を超えない範囲で予測動きベクトル候補の数を増加させることができ、符号化効率が向上された符号化画像を復号することが可能となる。
　例えば、前記第１導出ステップでは、動きベクトルが既に導出された第１予測動きベクトル候補と重複しない予測動きベクトル候補を前記第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。
　これによれば、重複する第１予測動きベクトル候補を削除することができる。その結果、第２予測動きベクトル候補の数を増加させることができ、選択可能な動きベクトルの種類を増やすことができる。したがって、さらに符号化効率が向上された符号化画像を復号することが可能となる。
　例えば、前記第１導出ステップでは、前記復号化対象ブロックに空間的または時間的に隣接するブロックの復号化に用いられた動きベクトルに基づいて前記第１予測動きベクトル候補を導出してもよい。
　これによれば、復号対象ブロックに空間的または時間的に隣接するブロックの復号に用いられた動きベクトルに基づいて第１予測動きベクトル候補を導出することができる。
　例えば、前記第１導出ステップでは、前記復号化対象ブロックに空間的に隣接するブロック候補のうち、イントラ予測で復号されたブロック、前記復号対象ブロックを含むスライスもしくはピクチャ境界外に位置するブロック、およびまだ復号化されていないブロックを除くブロックの復号に用いられた動きベクトルを、前記第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。
　これによれば、予測動きベクトル候補を得るために適切なブロックから第１予測動きベクトル候補を導出することができる。
　例えば、前記第２導出ステップでは、動きベクトルが前記第１予測動きベクトル候補と異なる予測動きベクトル候補を前記第２予測動きベクトル候補として導出してもよい。
　これによれば、動きベクトルが第１予測動きベクトル候補と異なる予測動きベクトル候補を第２予測動きベクトル候補として導出することができる。したがって、動きベクトルが異なる予測動きベクトル候補を増やすことができ、さらに符号化効率が向上された符号化画像を復号することが可能となる。
　例えば、前記決定ステップでは、前記ビットストリームに付加された最大数を示す情報に基づいて、前記最大数を決定してもよい。
　これによれば、ビットストリームに付加された情報に基づいて最大数を決定することができる。したがって、適切な単位で最大数を切り替えて符号化された画像を復号することが可能となる。
　例えば、前記動画像復号化方法は、さらに、前記ビットストリームに付加された第１規格または第２規格を示す識別情報に応じて、前記第１規格に準拠する第１復号処理、または前記第２規格に準拠する第２復号処理に、復号処理を切り替える切り替えステップを含み、前記復号処理が第１復号処理に切り替えられた場合に、前記第１復号処理として、前記決定ステップと、前記第１導出ステップと、前記判定ステップと、前記第２導出ステップと、前記復号化ステップと、前記選択ステップとが行われてもよい。
　これによれば、第１規格に準拠する第１復号処理と第２規格に準拠する第２復号処理とを切り替えることが可能となる。
　なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　以下、本発明の一態様に係る動画像符号化装置および動画像復号化装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態１）
　図１３は、実施の形態１に係る動画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。
　動画像符号化装置１００は、図１３に示すように、減算部１０１、直交変換部１０２、量子化部１０３、逆量子化部１０４、逆直交変換部１０５、加算部１０６、ブロックメモリ１０７、フレームメモリ１０８、イントラ予測部１０９、インター予測部１１０、インター予測制御部１１１、ピクチャタイプ決定部１１２、スイッチ１１３、予測動きベクトル候補算出部１１４、ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５、および可変長符号化部１１６を備えている。
　減算部１０１は、ブロックごとに、入力画像列に含まれる入力画像データから予測画像データを減算することにより予測誤差データを生成する。直交変換部１０２は、生成された予測誤差データに対し、画像領域から周波数領域への変換を行う。量子化部１０３は、周波数領域に変換された予測誤差データに対し、量子化処理を行う。
　逆量子化部１０４は、量子化部１０３によって量子化処理された予測誤差データに対し、逆量子化処理を行う。逆直交変換部１０５は、逆量子化処理された予測誤差データに対し、周波数領域から画像領域への変換を行う。
　加算部１０６は、符号化対象ブロックごとに、予測画像データと、逆直交変換部１０５によって逆量子化処理された予測誤差データとを加算することにより、再構成画像データを生成する。ブロックメモリ１０７には、再構成画像データがブロック単位で保存される。フレームメモリ１０８には、再構成画像データがフレーム単位で保存される。
　ピクチャタイプ決定部１１２は、Ｉピクチャ、Ｂピクチャ、およびＰピクチャのいずれのピクチャタイプで入力画像データを符号化するかを決定する。そして、ピクチャタイプ決定部１１２は、ピクチャタイプ情報を生成する。イントラ予測部１０９は、ブロックメモリ１０７に保存されているブロック単位の再構成画像データを用いてイントラ予測を行うことにより、符号化対象ブロックのイントラ予測画像データを生成する。インター予測部１１０は、フレームメモリ１０８に保存されているフレーム単位の再構成画像データと、動き検出等により導出した動きベクトルとを用いてインター予測を行うことにより、符号化対象ブロックのインター予測画像データを生成する。
　スイッチ１１３は、符号化対象ブロックがイントラ予測符号化される場合に、イントラ予測部１０９によって生成されたイントラ予測画像データを、符号化対象ブロックの予測画像データとして減算部１０１および加算部１０６に出力する。一方、スイッチ１１３は、符号化対象ブロックがインター予測符号化される場合に、インター予測部１１０によって生成されたインター予測画像データを、符号化対象ブロックの予測画像データとして減算部１０１および加算部１０６に出力する。
　予測動きベクトル候補算出部１１４は、符号化対象ブロックの隣接ブロックの動きベクトル等、および、ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５に格納されているｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの動きベクトル等のｃｏｌＰｉｃ情報を用いて、予測動きベクトル指定モードの予測動きベクトル候補を導出する。そして、予測動きベクトル候補算出部１１４は、後述する方法で、予測可能候補数を算出する。また、予測動きベクトル候補算出部１１４は、導出した予測動きベクトル候補に対して、予測動きベクトルインデックスの値を割り当てる。そして、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測動きベクトル候補と、予測動きベクトルインデックスとを、インター予測制御部１１１に送る。また、予測動きベクトル候補算出部１１４は、算出した予測可能候補数を可変長符号化部１１６に送信する。
　インター予測制御部１１１は、動き検出により導出された動きベクトルを用いて生成したインター予測画像を用いて、インター予測符号化を行うようインター予測部１１０を制御する。また、インター予測制御部１１１は、インター予測符号化に用いた動きベクトルの符号化に最適な予測動きベクトル候補を後述する方法で選択する。そして、インター予測制御部１１１は、選択した予測動きベクトル候補に対応する予測動きベクトルインデックスと、予測の誤差情報（差分動きベクトル）とを、可変長符号化部１１６に送る。さらに、インター予測制御部１１１は、符号化対象ブロックの動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報をｃｏｌＰｉｃメモリ１１５に転送する。
　可変長符号化部１１６は、量子化処理された予測誤差データ、予測方向フラグ、ピクチャタイプ情報、および差分動きベクトルに対し、可変長符号化処理を行うことで、ビットストリームを生成する。また、可変長符号化部１１６は、予測可能候補数を予測動きベクトル候補リストサイズに設定する。そして、可変長符号化部１１６は、動きベクトル符号化に用いた予測動きベクトルインデックスに、予測動きベクトル候補リストサイズに応じたビット列を割り当てて可変長符号化を行う。
　図１４は、実施の形態１に係る動画像符号化装置１００の処理動作を示すフローチャートである。
　ステップＳ１０１では、インター予測制御部１１１は、動き検出により、符号化対象ブロックの予測方向、参照ピクチャインデックスおよび、動きベクトルを決定する。ここで、動き検出では、例えば、符号化ピクチャ内の符号化対象ブロックと、参照ピクチャ内のブロックとの差分値を算出し、最も差分値の小さい参照ピクチャ内のブロックが参照ブロックとして決定される。そして、符号化対象ブロック位置と、参照ブロック位置とから、動きベクトルを求める方法などを用いて、動きベクトルが求められる。また、インター予測制御部１１１は、予測方向０と予測方向１との参照ピクチャに対し、それぞれ動き検出を行い、予測方向０、または、予測方向１、または、双方向予測を選択するかどうかを、例えば、Ｒ－Ｄ最適化モデルの以下の式等で算出する。
　Ｃｏｓｔ＝Ｄ＋λ×Ｒ　…（式３）
　式３において、Ｄは符号化歪を表し、ある動きベクトルで生成した予測画像を用いて符号化対象ブロックを符号化および復号化して得られた画素値と、符号化対象ブロックの元の画素値との差分絶対値和などを用いる。また、Ｒは発生符号量を表し、予測画像生成に用いた動きベクトルを符号化することに必要な符号量などを用いる。また、λはラグランジュの未定乗数である。
　ステップＳ１０２では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、符号化対象ブロックの隣接ブロックおよびｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックから予測動きベクトル候補を導出する。また、予測動きベクトル候補算出部１１４は、後述する方法で、予測動きベクトル候補リストサイズを算出する。
　例えば、図３のような場合では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、符号化対象ブロックの予測動きベクトル候補として、例えば、隣接ブロックＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤの持つ動きベクトルを選択する。さらに、予測動きベクトル候補算出部１１４は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの動きベクトルから時間予測モードによって算出した動きベクトル等を予測動きベクトル候補として算出する。
　予測動きベクトル候補算出部１１４は、図１５（ａ）および図１６（ａ）のように予測方向０および予測方向１の予測動きベクトル候補に対して予測動きベクトルインデックスを割り当てる。そして、予測動きベクトル候補算出部１１４は、後述する方法で、予測不可能候補および重複候補の削除、および新規候補追加を行うことにより、図１５（ｂ）および図１６（ｂ）のような予測動きベクトル候補リスト、および、予測動きベクトル候補リストサイズを算出する。
　予測動きベクトルインデックスは、値が小さいほど短い符号が割り振られる。即ち、予測動きベクトルインデックスの値が小さい場合に予測動きベクトルインデックスに必要な情報量が少なくなる。一方、予測動きベクトルインデックスの値が大きくなると、予測動きベクトルインデックスに必要な情報量が大きくなる。従って、より精度が高い予測動きベクトルとなる可能性の高い予測動きベクトル候補に対して、値の小さい予測動きベクトルインデックスが割り当てられると、符号化効率が高くなる。
　そこで、予測動きベクトル候補算出部１１４は、例えば、予測動きベクトルとして選ばれた回数を予測動きベクトル候補毎に計測し、その回数が多い予測動きベクトル候補に対し、値の小さい予測動きベクトルインデックスを割り当ててもよい。具体的には、隣接ブロックにおいて選択された予測動きベクトルを特定しておき、対象ブロックの符号化の際に、特定した予測動きベクトル候補に対する予測動きベクトルインデックスの値を小さくすることが考えられる。
　なお、隣接ブロックが、動きベクトル等の情報を有しない場合（イントラ予測で符号化されたブロックである場合、ピクチャやスライスの境界外などに位置するブロックである場合、まだ符号化されていないブロックである場合など）には、予測動きベクトル候補として利用できない。
　本実施の形態では、予測動きベクトル候補として利用できないことを予測不可能候補と呼ぶ。また、予測動きベクトル候補として利用できることを予測可能候補と呼ぶ。また、複数の予測動きベクトル候補において、他のいずれかの予測動きベクトルと値が一致している候補を重複候補と呼ぶ。
　図３の場合では、隣接ブロックＣは、イントラ予測で符号化されたブロックであるので、予測不可能候補とする。また、隣接ブロックＤから生成される予測方向０の予測動きベクトルｓＭｖＬ０＿Ｄは、隣接ブロックＡから生成される予測方向０の予測動きベクトルＭｖＬ０＿Ａと値が一致しており、重複候補とする。
　ステップＳ１０３では、インター予測制御部１１１は、予測方向Ｘの動きベクトル符号化に用いる予測動きベクトルインデックスの値を、後述する方法で決定する。
　ステップＳ１０４では、可変長符号化部１１６は、予測方向Ｘの動きベクトル符号化に用いる予測動きベクトル候補の予測動きベクトルインデックスに図６に示すような予測動きベクトル候補リストサイズに応じたビット列を割り当て、可変長符号化を行う。
　本実施の形態では、図１５（ａ）および図１６（ａ）のように、隣接ブロックＡに対応する予測動きベクトルインデックスの値として「０」が割り当てられる。また、隣接ブロックＢに対応する予測動きベクトルインデックスの値として「１」が割り当てられる。また、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックに対応する予測動きベクトルインデックスの値として「２」が割り当てられる。また、隣接ブロックＣに対応する予測動きベクトルインデックスの値として「３」が割り当てられる。また、隣接ブロックＤに対応する予測動きベクトルインデックスの値として「４」が割り当てられる。
　なお、必ずしも、予測動きベクトルインデックスの値の割り当て方は、この例に限らない。例えば、可変長符号化部１１６は、後述する方法を用いて新規候補が追加された場合などには、元々の予測動きベクトル候補には小さい値を割り当て、新規候補には大きい値を割り当ててもよい。つまり、可変長符号化部１１６は、元々の予測動きベクトル候補に優先して小さな値の予測動きベクトルインデックスを割り当てても構わない。
　また、必ずしも、予測動きベクトル候補は、隣接ブロックＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの位置に限定されない。例えば、左下隣接ブロックＤの上に位置する隣接ブロック等が予測動きベクトル候補として用いられても構わない。また、必ずしもすべての隣接ブロックが予測動きベクトル候補として使用される必要はない。例えば、隣接ブロックＡ、Ｂのみが予測動きベクトル候補として用いられても良い。または、隣接ブロックＤが予測不可能候補ならば、隣接ブロックＡを用いるなど、隣接ブロックを順にスキャンするようにしても構わない。
　また、本実施の形態では、図１４のステップＳ１０４において、可変長符号化部１１６は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加したが、必ずしも予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加する必要はない。例えば、可変長符号化部１１６は、予測動きベクトル候補リストサイズが１の場合には、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加しなくても構わない。これにより、予測動きベクトルインデックスの情報量を削減できる。
　図１７は、図１４のステップＳ１０２の詳細な処理を示すフローチャートである。具体的には、図１７は、予測動きベクトル候補、および、予測動きベクトル候補リストサイズを算出する方法を表す。以下、図１７について説明する。
　ステップＳ１１１では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測ブロック候補［Ｎ］が予測可能候補であるかどうかを後述する方法で判定する。そして、予測動きベクトル候補算出部１１４は、判定結果に従って、予測可能候補数を更新する。
　ここで、Ｎは各予測ブロック候補を表すためのインデックス値である。本実施の形態では、Ｎは０から４までの値をとる。具体的には、予測ブロック候補［０］には、図３の隣接ブロックＡが割り振られる。また、予測ブロック候補［１］には図３の隣接ブロックＢが割り振られる。また、予測ブロック候補［２］にはｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックが割り振られる。また、予測ブロック候補［３］には図３の隣接ブロックＣが割り振られる。また、予測ブロック候補［４］には図３の隣接ブロックＤが割り振られる。
　ステップＳ１１２では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測ブロック候補［Ｎ］から、予測方向Ｘの予測動きベクトル候補を、上記の式１、式２を用いて算出して、予測動きベクトル候補リストに追加する。
　ステップＳ１１３では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、図１５および図１６に示すように、予測動きベクトル候補リストから予測不可能候補および重複候補を探索し、削除する。
　ステップＳ１１４では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、後述する方法で、予測動きベクトル候補リストに新規候補を追加する。ここで、新規候補を追加する際には、予測動きベクトル候補算出部１１４は、元々ある予測動きベクトル候補に優先して小さい予測動きベクトルインデックスが割り当たるように、予測動きベクトルインデックスの値の再割り当てを行ってもよい。つまり、予測動きベクトル候補算出部１１４は、新規候補には値が大きい予測動きベクトルインデックスが割り当たるように、予測動きベクトルインデックスの値の再割り当てを行っても構わない。これにより予測動きベクトルインデックスの符号量を削減できる。
　ステップＳ１１５では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、ステップＳ１１１で算出された予測可能候補数を予測動きベクトル候補リストサイズに設定する。図１５および図１６の例では、後述する方法により、予測方向０の予測可能候補数は「４」と算出され、予測方向０の予測動きベクトル候補リストサイズには「４」が設定される。また、予測方向１の予測可能候補数は「４」と算出され、予測方向１の予測動きベクトル候補リストサイズには「４」に設定される。
　なお、ステップＳ１１４における新規候補とは、後述する方法で、予測動きベクトル候補数が予測可能候補数に達していない場合に、予測動きベクトル候補に新たに追加される候補である。例えば、新規候補は、図３における左下隣接ブロックＤの上に位置する隣接ブロックから生成される予測動きベクトルであってもよい。また、新規候補は、例えば、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの隣接ブロックＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応するブロックから生成される予測動きベクトルであってもよい。また、新規候補は、例えば、参照ピクチャの画面全体または一定の領域の動きベクトルの統計等から算出した予測動きベクトルであってもよい。このように、予測動きベクトル候補数が予測可能候補数に達していない場合には、予測動きベクトル候補算出部１１４は、新たな予測動きベクトルを新規候補として追加することによって、符号化効率を向上できる。
　図１８は、図１７のステップＳ１１１の詳細な処理を示すフローチャートである。具体的には、図１８は、予測ブロック候補［Ｎ］が予測可能候補であるかどうかを判定し、予測可能候補数を更新する方法を表す。以下、図１８について説明する。
　ステップＳ１２１では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測ブロック候補［Ｎ］が、（１）イントラ予測で符号化されたブロック、または、（２）符号化対象ブロックを含むスライスまたはピクチャ境界外に位置するブロック、または、（３）まだ符号化されていないブロックであるかどうかを判定する。
　ここで、ステップＳ１２１の判定結果が真ならば（Ｓ１２１のＹｅｓ）、ステップＳ１２２において、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測ブロック候補［Ｎ］を予測不可能候補に設定する。一方、ステップＳ１２１の判定結果が偽ならば（Ｓ１２１のＮｏ）、ステップＳ１２３において、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測ブロック候補［Ｎ］を予測可能候補に設定する。
　ステップＳ１２４では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測ブロック候補［Ｎ］が予測可能候補、または、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック候補であるかどうかを判定する。ここで、ステップＳ１２４の判定結果が真ならば（Ｓ１２４のＹｅｓ）、ステップＳ５において、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測可能候補数に１を加算して、予測動きベクトル候補数を更新する。一方、ステップＳ１２４の判定結果が偽ならば（Ｓ１２４のＮｏ）、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測可能候補数を更新しない。
　このように、予測ブロック候補がｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの場合は、予測動きベクトル候補算出部１１４は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックが予測可能候補か予測不可能候補かどうかに関らず、予測可能候補数に１を加算する。これにより、パケットロス等でｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの情報がロスされた場合でも、動画像符号化装置と動画像復号化装置とで予測可能候補数に不一致が発生しない。
　この予測可能候補数は、図１７のステップＳ１１５において、予測動きベクトル候補リストサイズに設定される。さらに、図１４のＳ１０４において、予測動きベクトル候補リストサイズは、予測動きベクトルインデックスの可変長符号化に用いられる。これによって、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等を含む参照ピクチャ情報をロスした場合でも、動画像符号化装置１００は、予測動きベクトルインデックスを正常に復号化できるビットストリームを生成することが可能になる。
　図１９は、図１７のステップＳ１１４の詳細な処理を示すフローチャートである。具体的には、図１９は、新規候補を追加する方法を表す。以下、図１９について説明する。
　ステップＳ１３１では、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測動きベクトル候補数が予測可能候補数より小さいか否かを判定する。つまり、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測動きベクトル候補数が予測可能候補数に達していないかどうかを判定する。
　ここで、ステップＳ１３１の判定結果が真ならば（Ｓ１３１のＹｅｓ）、ステップＳ１３２において、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測動きベクトル候補として予測動きベクトル候補リストに追加可能な新規候補が存在するかどうかを判定する。ここで、ステップＳ１３２の判定結果が真ならば（Ｓ１３２のＹｅｓ）、ステップＳ１３３において、予測動きベクトル候補算出部１１４は、新規候補に予測動きベクトルインデックスの値を割り当て、予測動きベクトル候補リストに新規候補を追加する。さらに、ステップＳ１３４において、予測動きベクトル候補算出部１１４は、予測動きベクトル候補数に１を加算する。
　一方、ステップＳ１３１またはステップＳ１３２の判定結果が偽ならば（Ｓ１３１またはＳ１３２のＮｏ）、新規候補追加処理を終了する。つまり、予測動きベクトル候補数が予測可能候補数に達している場合、または、新規候補が存在しない場合は、新規候補追加処理を終了する。
　図２０は、図１４のステップＳ１０３の詳細な処理を示すフローチャートである。具体的には、図２０は、予測動きベクトル候補の選択に関する処理を示す。以下、図２０について説明する。
　ステップＳ１４１では、インター予測制御部１１１は、初期化として、予測動きベクトル候補インデックスｍｖｐ＿ｉｄｘに０を設定し、最小差分動きベクトルに値の最大値を設定する。
　ステップＳ１４２では、インター予測制御部１１１は、予測動きベクトル候補インデックスｍｖｐ＿ｉｄｘの値が予測動きベクトル候補数より小さいか否かを判定する。すなわち、インター予測制御部１１１は、すべての予測動きベクトル候補の差分動きベクトルを算出したかどうかを判定する。
　ここで、まだ予測動きベクトル候補が残っていれば（Ｓ１４２のＹｅｓ）、ステップＳ１４３において、インター予測制御部１１１は、動き検出で求められた動きベクトル（動き検出結果ベクトル）から予測動きベクトル候補を差し引くことによって、差分動きベクトルを算出する。
　ステップＳ１４４では、インター予測制御部１１１は、ステップＳ１４３で求めた差分動きベクトルが最小差分動きベクトルより値が小さいかどうかを判定する。
　ここで、ステップＳ１４４の判定結果が真であれば（Ｓ１４４のＹｅｓ）、ステップＳ１４５において、インター予測制御部１１１は、最小差分動きベクトルおよび予測動きベクトルインデックスの値を更新する。一方、ステップＳ１４４の判定結果が偽ならば（Ｓ１４４のＮｏ）、インター予測制御部１１１は、最小差分動きベクトルおよび予測動きベクトルインデックスの値を更新しない。
　ステップＳ１４６では、インター予測制御部１１１は、予測動きベクトル候補インデックスを＋１で更新し、ステップＳ１４２に戻って次の予測動きベクトル候補が存在するかどうかを判定する。
　一方、ステップＳ２において、すべての予測動きベクトル候補に対し、差分動きベクトルを算出したと判定すれば（Ｓ１４２のＮｏ）、ステップＳ１４７において、インター予測制御部１１１は、最終的に設定されている最小差分動きベクトルおよび予測動きベクトルインデックスを確定する。
　このように、本実施の形態に係る動画像符号化装置１００によれば、予測動きベクトルインデックスを符号化または復号化する際に用いる予測動きベクトル候補リストサイズを、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等を含む参照ピクチャ情報に依存しない方法で算出することができる。これによって、動画像符号化装置１００は、エラー耐性を向上することが可能になる。
　より具体的には、本実施の形態に係る動画像符号化装置１００は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックが予測可能候補かどうかに関らず、予測ブロック候補がｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックであれば常に予測可能候補数に１を加算する。そして、動画像符号化装置１００は、このようにして算出した予測可能候補数を用いて、予測動きベクトルインデックスに割り当てるビット列を決定する。これにより、動画像符号化装置１００は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックを含む参照ピクチャ情報をロスした場合でも、予測動きベクトルインデックスを正常に復号化できるビットストリームを生成することが可能になる。
　また、本実施の形態に係る動画像符号化装置１００は、予測動きベクトル候補数が、予測可能候補数に達していない場合には、新たな予測動きベクトルを持つ新規候補を予測動きベクトル候補として追加することによって、符号化効率を向上できる。
　なお、本実施の形態では、動画像符号化装置１００は、予測動きベクトル候補数が予測可能候補数に達していない場合に、新たな予測動きベクトルを持つ新規候補を予測動きベクトル候補として追加しているが、これに限られるものではない。例えば、動画像符号化装置１００は、予測動きベクトル候補リストを作成する際に、予測動きベクトル候補リスト上のすべての予測動きベクトル候補の初期値として、新たな予測動きベクトルを持つ新規候補を設定しておいても構わない。この場合、動画像符号化装置１００は、予測動きベクトル候補を算出して、予測動きベクトル候補リストに追加する際に、初期値である新規候補を上書きすることになる。そして、動画像符号化装置１００は、算出された予測動きベクトル候補を予測動きベクトル候補リストに追加する前に、予測動きベクトル候補が予測不可能候補または重複候補であるか否かの判定を行う。これにより、予測不可能候補または重複候補があった場合に、予測動きベクトル候補リストに初期値である新規候補が残る。このような方法によって、新規候補を予測動きベクトル候補として追加することも可能である。
　また、本実施の形態では、符号化対象ブロックの隣接ブロックから予測動きベクトル候補を生成し、符号化対象ブロックの動きベクトルの符号化を行う予測動きベクトル指定モードを用いた例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ダイレクトモードまたはスキップモードを用いてもよい。ダイレクトモードまたはスキップマージモードでは、図１５（ｂ）および図１６（ｂ）のように作成した予測動きベクトル候補から予測動きベクトルを選択し、選択した予測動きベクトルを動きベクトルとして直接予測画像を生成することで、動きベクトル差分をビットストリームに付加しなくても構わない。
　（実施の形態２）
 上記実施の形態１では、動画像符号化装置は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックが予測可能候補かどうかに関らず、予測ブロック候補がｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックであれば常に１を加算するようにして算出した予測可能候補数を用いて、予測動きベクトルインデックスに割り当てるビット列を決定したが、これに限られるものではない。例えば、動画像符号化装置は、図１８のステップＳ１２４において、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック以外の予測ブロック候補に対しても、必ず常に１を加算するようにして算出した予測可能候補数を用いて、予測動きベクトルインデックスに割り当てるビット列を決定してもよい。すなわち、動画像符号化装置は、予測動きベクトル候補数の最大値Ｎに固定された予測動きベクトル候補リストサイズを用いて、予測動きベクトルインデックスにビット列を割り当てても構わない。つまり、動画像符号化装置は、全ての予測ブロック候補を予測可能候補とみなし、予測動きベクトル候補リストサイズを、予測動きベクトル候補数の最大値Ｎに固定して、予測動きベクトルインデックスを符号化しても構わない。
　例えば、上記実施の形態１では、予測動きベクトル候補数の最大値Ｎは５であるため（隣接ブロックＡ、隣接ブロックＢ、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック、隣接ブロックＣ、隣接ブロックＤ）、動画像符号化装置は、常に予測動きベクトル候補リストサイズに５を設定して、予測動きベクトルインデックスを符号化するようにしても構わない。また、例えば、予測動きベクトル候補数の最大値Ｎが４（隣接ブロックＡ、隣接ブロックＢ、隣接ブロックＣ、隣接ブロックＤ）の場合には、動画像符号化装置は、常に予測動きベクトル候補リストサイズに４を設定して、予測動きベクトルインデックスを符号化しても構わない。
　このように、動画像符号化装置は、予測動きベクトル候補数の最大値に応じて、予測動きベクトル候補リストサイズを決定しても構わない。これにより、動画像復号化装置の可変長復号化部が、ビットストリーム中の予測動きベクトルインデックスを、隣接ブロックまたはｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの情報を参照せずに復号化することができるビットストリームを生成することが可能となり、可変長復号化部の処理量を削減することができる。
　以下に、このような動画像符号化装置の特徴的な構成を実施の形態２に係る動画像符号化装置として具体的に説明する。
　図２１は、実施の形態２に係る動画像符号化装置２００の構成を示すブロック図である。この動画像符号化装置２００は、画像をブロック毎に符号化することでビットストリームを生成する。動画像符号化装置２００は、予測動きベクトル候補導出部２１０と、予測制御部２２０と、符号化部２３０とを備える。
　予測動きベクトル候補導出部２１０は、上記実施の形態１における予測動きベクトル候補算出部１１４に対応する。予測動きベクトル候補導出部２１０は、予測動きベクトル候補を導出する。そして、予測動きベクトル候補導出部２１０は、例えば、導出された各予測動きベクトル候補に、当該予測動きベクトル候補を特定するためのインデックス（以下、「予測動きベクトルインデックス」と呼ぶ）を対応付けた予測動きベクトル候補リストを生成する。
　予測動きベクトル候補とは、符号化対象ブロックの符号化に用いられる予測動きベクトルの候補となる動きベクトルである。
　図２１に示すように、予測動きベクトル候補導出部２１０は、決定部２１１と、第１導出部２１２と、特定部２１３と、判定部２１４と、第２導出部２１５とを備える。
　決定部２１１は、予測動きベクトル候補の最大数を決定する。つまり、決定部２１１は、予測ブロック候補数の最大値Ｎを決定する。
　例えば、決定部２１１は、入力画像列（シーケンス、ピクチャ、スライス、またはブロックなど）の特徴に基づいて、予測動きベクトル候補の最大数を決定する。また例えば、決定部２１１は、予め定められた数を予測動きベクトル候補の最大数と決定してもよい。
　第１導出部２１２は、第１予測動きベクトル候補を導出する。具体的には、第１導出部２１２は、第１予測動きベクトル候補の数が最大数を超えないように第１予測動きベクトル候補を導出する。より具体的には、第１導出部２１２は、例えば、符号化対象ブロックに空間的または時間的に隣接するブロックの符号化に用いられた動きベクトルに基づいて第１予測動きベクトル候補を導出する。そして、第１導出部２１２は、例えば、このように導出された第１予測動きベクトル候補を予測動きベクトルインデックスに対応付けて予測動きベクトル候補リストに登録する。
　空間的に隣接するブロックとは、符号化対象ブロックを含むピクチャ内のブロックであって、符号化対象ブロックに隣接するブロックである。具体的には、空間的に隣接するブロックは、例えば、図３に示す隣接ブロックＡ～Ｄである。
　時間的に隣接するブロックとは、符号化対象ブロックを含むピクチャと異なるピクチャに含まれるブロックであって、符号化対象ブロックと対応するブロックである。具体的には、時間的に隣接するブロックは、例えば、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックである。
　なお、時間的に隣接するブロックは、必ずしも符号化対象ブロックと同じ位置のブロック（ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック）である必要はない。例えば、時間的に隣接するブロックは、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックに隣接ブロックであってもよい。
　なお、第１導出部２１２は、例えば、符号化対象ブロックに空間的に隣接するブロックのうち予測不可能候補であるブロックを除くブロックの符号化に用いられた動きベクトルを、第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。予測不可能候補であるブロックとは、イントラ予測で符号化されたブロック、符号化対象ブロックを含むスライスもしくはピクチャ境界外に位置するブロック、または、まだ符号化されていないブロックである。これにより、予測動きベクトル候補を得るために適切なブロックから第１予測動きベクトル候補を導出することができる。
　特定部２１３は、複数の第１予測動きベクトル候補が導出された場合に、動きベクトルが他の第１予測動きベクトル候補と重複する第１予測動きベクトル候補（重複候補）を特定する。そして、特定部２１３は、特定された重複候補を予測動きベクトル候補リストから削除する。
　判定部２１４は、第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいか否かを判定する。ここでは、判定部２１４は、特定された重複する第１予測動きベクトル候補を除く第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいか否かを判定する。
　第２導出部２１５は、第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する。具体的には、第２導出部２１５は、第１予測動きベクトル候補の数と第２予測動きベクトル候補の数との和が最大数を超えないように第２予測動きベクトル候補を導出する。ここでは、第２導出部２１５は、重複候補を除く第１予測動きベクトル候補の数と第２予測動きベクトル候補の数との和が最大数を超えないように第２予測動きベクトル候補を導出する。
　この第２予測動きベクトル候補は、実施の形態１における新規候補に相当する。したがって、第２導出部２１５は、例えば、第１予測動きベクトル候補とは異なる隣接ブロックの符号化に用いられた動きベクトルに基づいて第２予測動きベクトル候補を導出してもよい。
　また例えば、第２導出部２１５は、動きベクトルが第１予測動きベクトル候補と異なる予測動きベクトル候補を第２予測動きベクトル候補として導出してもよい。これにより、動きベクトルが異なる予測動きベクトル候補を増やすことができ、さらに符号化効率を向上させることが可能となる。
　なお、第２導出部２１５は、必ずしも、第１予測動きベクトル候補と重複しない予測動きベクトル候補を第２予測動きベクトル候補として導出する必要はない。つまり、第２導出部２１５が、結果的に、第１予測動きベクトル候補と重複する予測動きベクトル候補を第２予測動きベクトル候補として導出してしまってもよい。
　そして、第２導出部２１５は、例えば、このように導出された第２予測動きベクトル候補を予測動きベクトルインデックスに対応付けて予測動きベクトル候補リストに登録する。このとき、第２導出部２１５は、実施の形態１と同様に、第１予測動きベクトル候補に第２予測動きベクトル候補よりも小さい値の予測動きベクトルインデックスが割り当たるように、第２予測動きベクトル候補を予測動きベクトル候補リストに登録してもよい。これにより、動画像符号化装置２００は、第２予測動きベクトル候補よりも第１予測動きベクトル候補が符号化に用いられる予測動きベクトル候補として選択される可能性が高い場合に、符号量を削減でき、符号化効率を向上させることができる。
　なお、第２導出部２１５は、必ずしも、第１予測動きベクトル候補の数と第２予測動きベクトル候補の数との和が決定された最大数と一致するように、第２予測動きベクトル候補を導出する必要はない。第１予測動きベクトル候補の数と第２予測動きベクトル候補の数との和が決定された最大数より小さい場合には、例えば、予測動きベクトル候補が対応付けられていない予測動きベクトルインデックスの値が存在してもよい。
　予測制御部２２０は、第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から符号化対象ブロックの符号化に用いられる予測動きベクトルを選択する。つまり、予測制御部２２０は、予測動きベクトル候補リストから、符号化対象ブロックの符号化に用いられる予測動きベクトルを選択する。
　符号化部２３０は、選択された予測動きベクトル候補を特定するためのインデックス（予測動きベクトルインデックス）を、決定された最大数を用いて符号化する。具体的には、符号化部２３０は、図６に示すように、選択された予測動きベクトル候補のインデックス値に割り当てられたビット列を可変長符号化する。さらに、符号化部２３０は、符号化されたインデックスをビットストリームに付加する。
　ここで、符号化部２３０は、さらに、決定部２１１によって決定された最大数を示す情報をビットストリームに付加してもよい。具体的には、符号化部２３０は、最大数を示す情報を、例えばスライスヘッダなどに書き込んでもよい。これにより、適切な単位で最大数を切り替えることができ、符号化効率を向上させることが可能となる。
　なお、符号化部２３０は、必ずしも最大数を示す情報をビットストリームに付加する必要はない。例えば、最大数が規格により予め定められている場合、または、最大数が既定値と同じ場合などには、符号化部２３０は、最大数を示す情報をビットストリームに付加しなくてもよい。
　次に、以上のように構成された動画像符号化装置２００の各種動作について説明する。
　図２２は、実施の形態２に係る動画像符号化装置２００の処理動作を示すフローチャートである。
　まず、決定部２１１は、予測動きベクトル候補の最大数を決定する（Ｓ２０１）。第１導出部２１２は、第１予測動きベクトル候補を導出する（Ｓ２０２）。特定部２１３は、複数の第１予測動きベクトル候補が導出された場合に、動きベクトルが他の第１予測動きベクトル候補と重複する第１予測動きベクトル候補を特定する（Ｓ２０３）。
　判定部２１４は、重複候補を除く第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいか否かを判定する（Ｓ２０４）。ここで、重複候補を除く第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいと判定された場合（Ｓ２０４のＹｅｓ）、第２導出部２１５は、第２予測動きベクトル候補を導出する（Ｓ２０５）。一方、重複候補を除く第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいと判定されなかった場合（Ｓ２０４のＮｏ）、第２導出部２１５は、第２予測動きベクトル候補を導出しない。これらのステップＳ２０４およびステップＳ２０５は、実施の形態１におけるステップＳ１１４に相当する。
　予測制御部２２０は、第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から符号化対象ブロックの符号化に用いられる予測動きベクトルを選択する（Ｓ２０６）。例えば、予測制御部２２０は、実施の形態１と同様に、予測動きベクトル候補リストから、差分動きベクトルが最小となる予測動きベクトルを選択する。
　符号化部２３０は、選択された予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて符号化する（Ｓ２０７）。さらに、符号化部２３０は、符号化されたインデックスをビットストリームに付加する。
　以上のように、本実施の形態に係る動画像符号化装置２００によれば、予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて符号化することができる。つまり、実際に導出される予測動きベクトル候補の数に依存せずに、インデックスを符号化することができる。したがって、予測動きベクトル候補の導出に必要な情報（例えば、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等の情報）がロスされた場合でも、復号側ではインデックスを復号することができ、エラー耐性を向上させることが可能となる。また、復号側では、実際に導出される予測動きベクトル候補の数に依存せずにインデックスを復号できる。つまり、復号側では、予測動きベクトル候補の導出処理を待たずにインデックスの復号処理を行うことができる。すなわち、予測動きベクトル候補の導出処理とインデックスの復号処理とを並列に行うことが可能なビットストリームを生成することができる。
　さらに、本実施の形態に係る動画像符号化装置２００によれば、第１予測動きベクトル候補の数が最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出することができる。したがって、最大数を超えない範囲で予測動きベクトル候補の数を増加させることができ、符号化効率を向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態に係る動画像符号化装置２００によれば、重複する第１予測動きベクトル候補を除く第１予測動きベクトル候補の数に応じて第２予測動きベクトル候補を導出することができる。その結果、第２予測動きベクトル候補の数を増加させることができ、選択可能な動きベクトルの種類を増やすことができる。したがって、さらに符号化効率を向上させることが可能となる。
　なお、本実施の形態では、動画像符号化装置２００は、特定部２１３を備えていたが、必ずしも特定部２１３を備える必要はない。つまり、図２２に示すフローチャートに、必ずしもステップＳ２０３が含まれる必要はない。このような場合であっても、動画像符号化装置２００は、予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて符号化することができるので、エラー耐性を向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態では、図２２に示すように、第１導出部２１２が第１予測動きベクトル候補を導出した後に、特定部２１３が重複候補を特定していたが、必ずしもこのように順に処理される必要はない。例えば、第１導出部２１２は、第１予測動きベクトル候補を導出する過程において、重複候補を特定し、特定された重複候補が第１予測動きベクトル候補に含まれないように、第１予測動きベクトル候補を導出してもよい。つまり、第１導出部２１２は、動きベクトルが既に導出された第１予測動きベクトル候補と重複しない予測動きベクトル候補を第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。より具体的には、例えば、左隣接ブロックに基づく予測動きベクトル候補が第１予測動きベクトル候補として既に導出されている場合に、上隣接ブロックに基づく予測動きベクトル候補が左隣接ブロックに基づく予測動きベクトル候補と重複していなければ、第１導出部２１２は、上隣接ブロックに基づく予測動きベクトル候補を第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。
　（実施の形態３）
　図２３は、実施の形態３に係る動画像復号化装置３００の構成を示すブロック図である。
　動画像復号化装置３００は、図２３に示すように、可変長復号化部３０１、逆量子化部３０２、逆直交変換部３０３、加算部３０４、ブロックメモリ３０５、フレームメモリ３０６、イントラ予測部３０７、インター予測部３０８、インター予測制御部３０９、スイッチ３１０、予測動きベクトル候補算出部３１１、およびｃｏｌＰｉｃメモリ３１２を備えている。
　可変長復号化部３０１は、入力されたビットストリームに対し、可変長復号化処理を行い、ピクチャタイプ情報、予測方向フラグ、量子化係数、および差分動きベクトルを生成する。また、可変長復号化部３０１は、後述する予測可能候補数を用いて、予測動きベクトルインデックスの可変長復号化処理を行う。
　逆量子化部３０２は、可変長復号化処理によって得られた量子化係数に対し、逆量子化処理を行う。逆直交変換部３０３は、逆量子化処理によって得られた直交変換係数を、周波数領域から画像領域へ変換することにより、予測誤差データを生成する。ブロックメモリ３０５には、予測誤差データと、予測画像データとが加算されて生成された復号化画像データが、ブロック単位で保存される。フレームメモリ３０６には、復号化画像データが、フレーム単位で保存される。
　イントラ予測部３０７は、ブロックメモリ３０５に保存されているブロック単位の復号化画像データを用いてイントラ予測することにより、復号化対象ブロックの予測画像データを生成する。インター予測部３０８は、フレームメモリ３０６に保存されているフレーム単位の復号化画像データを用いてインター予測することにより、復号化対象ブロックの予測画像データを生成する。
　スイッチ３１０は、復号対象ブロックがイントラ予測復号される場合に、イントラ予測部３０７によって生成されたイントラ予測画像データを、復号対象ブロックの予測画像データとして加算部３０４に出力する。一方、スイッチ３１０は、復号対象ブロックがインター予測復号される場合に、インター予測部３０８によって生成されたインター予測画像データを、復号対象ブロックの予測画像データとして加算部３０４に出力する。
　予測動きベクトル候補算出部３１１は、復号化対象ブロックの隣接ブロックの動きベクトル等、および、ｃｏｌＰｉｃメモリ３１２に格納されているco-locatedブロックの動きベクトル等のｃｏｌＰｉｃ情報を用いて、予測動きベクトル指定モードの予測動きベクトル候補を後述する方法で導出する。また、予測動きベクトル候補算出部３１１は、導出した各予測動きベクトル候補に対し、予測動きベクトルインデックスの値を割り当てる。そして、予測動きベクトル候補算出部３１１は、予測動きベクトル候補と、予測動きベクトルインデックスとを、インター予測制御部３０９に送る。
　インター予測制御部３０９は、予測動きベクトル候補から、復号化された予測動きベクトルインデックスに基づいて、インター予測に用いる予測動きベクトルを選択する。そして、インター予測制御部３０９は、予測動きベクトルおよび差分動きベクトルから復号化対象ブロックの動きベクトルを算出する。そして、インター予測制御部３０９は、算出した動きベクトルを用いて、インター予測部３０８にインター予測画像を生成させる。また、インター予測制御部３０９は、復号化対象ブロックの動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報をｃｏｌＰｉｃメモリ３１２に転送する。
　最後に、加算部３０４は、予測画像データと予測誤差データとを加算することにより、復号画像データを生成する。
　図２４は、実施の形態３に係る動画像復号化装置３００の処理動作を示すフローチャートである。
　ステップＳ３０１では、可変長復号部３０１は、予測方向フラグおよび参照ピクチャインデックスを復号する。そして、復号された予測方向フラグに応じて予測方向Ｘの値を決定され、以下のステップＳ３０２からステップＳ３０５の処理行われる。
　ステップＳ３０２では、予測動きベクトル候補算出部３１１は、後述する方法で、予測可能候補数を算出する。そして、予測動きベクトル候補算出部３１１は、算出された予測可能候補数を予測動きベクトル候補リストサイズに設定する。
　ステップＳ３０３では、可変長復号部３０１は、算出された予測動きベクトル候補リストサイズを用いて、ビットストリーム中の予測動きベクトルインデックスを可変長復号化する。ステップＳ３０４では、予測動きベクトル候補算出部３１１は、後述する方法で、復号化対象ブロックの隣接ブロックおよびco-locatedブロックから予測動きベクトル候補を生成する。ステップＳ３０５では、インター予測制御部３０９は、復号された予測動きベクトルインデックスの示す予測動きベクトル候補に、復号された差分動きベクトルを加算し、動きベクトルを算出する。そして、インター予測制御部３０９は、算出した動きベクトルを用いて、インター予測部３０８にインター予測画像を生成させる。
　なお、ステップＳ３０２で算出された予測動きベクトル候補リストサイズが「１」の場合は、予測動きベクトルインデックスは、復号されずに、０と推定されても構わない。
　図２５は、図２４のステップＳ３０２の詳細な処理を示すフローチャートである。具体的には、図２５は、予測ブロック候補［Ｎ］が予測可能候補であるかどうかを判定し、予測可能候補数を算出する方法を表す。以下、図２５について説明する。
　ステップＳ３１１では、予測動きベクトル候補算出部３１１は、予測ブロック候補［Ｎ］が、（１）イントラ予測で復号化されたブロック、または、（２）復号化対象ブロックを含むスライスまたはピクチャ境界外に位置するブロック、または、（３）まだ復号化されていないブロックであるかどうかを判定する。
　ここで、ステップＳ３１１の判定結果が真ならば（Ｓ３１１のＹｅｓ）、ステップＳ３１２において、予測動きベクトル候補算出部３１１は、予測ブロック候補［Ｎ］を予測不可能候補に設定する。一方、ステップＳ３１１の判定結果が偽ならば（Ｓ３１１のＮｏ）、ステップＳ３１３において、予測動きベクトル候補算出部３１１は、予測ブロック候補［Ｎ］を予測可能候補に設定する。
　ステップＳ３１４では、予測動きベクトル候補算出部３１１は、予測ブロック候補［Ｎ］が予測可能候補、または、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック候補であるかどうかを判定する。ここで、ステップＳ３１４の判定結果が真ならば（Ｓ３１４のＹｅｓ）、ステップＳ５において、予測動きベクトル候補算出部３１１は、予測可能候補数に１を加算して値を更新する。一方、ステップＳ３１４が偽ならば（Ｓ３１４のＮｏ）、予測動きベクトル候補算出部３１１は、予測可能候補数を更新しない。
　このように、予測ブロック候補がｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの場合は、予測動きベクトル候補算出部３１１は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックが予測可能候補か予測不可能候補かどうかに関らず、予測可能候補数に１を加算する。これにより、パケットロス等でｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの情報がロスされた場合でも、動画像符号化装置と動画像復号化装置とで予測可能候補数に不一致が発生しない。
　この予測可能候補数は、図２４のステップＳ３０２において、予測動きベクトル候補リストサイズに設定される。さらに、図２４のＳ３０３において、予測動きベクトル候補リストサイズは、予測動きベクトルインデックスの可変長復号化に用いられる。これによって、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等を含む参照ピクチャ情報をロスした場合でも、動画像復号化装置３００は、予測動きベクトルインデックスを正常に復号化することが可能になる。
　図２６は、図２４のステップＳ３０４の詳細な処理を示すフローチャートである。具体的には、図２６は、予測動きベクトル候補を算出する方法を表す。以下、図２６について説明する。
　ステップＳ３２１では、予測動きベクトル候補算出部３１１は、予測ブロック候補［Ｎ］から、予測方向Ｘの予測動きベクトル候補を、上記の式１、式２を用いて算出して、予測動きベクトル候補リストに追加する。
　ステップＳ３２２では、予測動きベクトル候補算出部３１１は、図１５および図１６に示すように、予測動きベクトル候補リストから予測不可能候補および重複候補を探索し、削除する。
　ステップＳ３２３では、予測動きベクトル候補算出部３１１は、図１９と同様の方法で、予測動きベクトル候補リストに新規候補を追加する。
　図２７は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加する際のシンタックスの一例を表す図である。図２７において、ｉｎｔｅｒ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇは予測方向フラグ、ｍｖｐ＿ｉｄｘは予測動きベクトルインデックスを表す。ＮｕｍＭＶＰＣａｎｄは予測動きベクトル候補リストサイズを表し、本実施の形態では図２５の処理フローで算出された予測可能候補数が設定される。
　このように、本実施の形態に係る動画像復号化装置３００によれば、予測動きベクトルインデックスを符号化または復号化する際に用いる予測動きベクトル候補リストサイズを、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等を含む参照ピクチャ情報に依存しない方法で算出することができる。これによって、動画像復号化装置３００は、エラー耐性を向上したビットストリームを適切に復号することが可能になる。
　より具体的には、本実施の形態に係る動画像復号化装置３００は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックが予測可能候補かどうかに関らず、予測ブロック候補がｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックであれば常に予測可能候補数に１を加算する。そして、動画像復号化装置３００は、このようにして算出した予測可能候補数を用いて、予測動きベクトルインデックスに割り当てるビット列を決定する。これにより、動画像復号化装置３００は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックを含む参照ピクチャ情報をロスした場合でも、予測動きベクトルインデックスを正常に復号化することが可能になる。
　また、本実施の形態に係る動画像復号化装置３００は、予測動きベクトル候補数が、予測可能候補数に達していない場合には、新たな予測動きベクトルを持つ新規候補を予測動きベクトル候補として追加することによって、符号化効率を向上したビットストリームを適切に復号することが可能になる。
　なお、本実施の形態では、動画像復号化装置３００は、予測動きベクトル候補数が予測可能候補数に達していない場合に、新たな予測動きベクトルを持つ新規候補を予測動きベクトル候補として追加しているが、これに限られるものではない。例えば、上記実施の形態１と同様に、動画像復号化装置３００は、予測動きベクトル候補リストを作成する際に、予測動きベクトル候補リスト上のすべての予測動きベクトル候補の初期値として、新たな予測動きベクトルを持つ新規候補を設定しておいても構わない。
　（実施の形態４）
　上記実施の形態３では、動画像復号化装置は、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックが予測可能候補かどうかに関らず、予測ブロック候補がｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックであれば常に１を加算するようにして算出した予測可能候補数を用いて、予測動きベクトルインデックスに割り当てるビット列を決定したが、これに限られるものではない。例えば、動画像復号化装置は、図２５のステップＳ３１４において、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック以外の予測ブロック候補に対しても、必ず常に１を加算するようにして算出した予測可能候補数を用いて、予測動きベクトルインデックスに割り当てるビット列を決定してもよい。すなわち、動画像復号化装置は、予測動きベクトル候補数の最大値Ｎに固定された予測動きベクトル候補リストサイズを用いて、予測動きベクトルインデックスにビット列を割り当てても構わない。つまり、動画像復号化装置は、全ての予測ブロック候補を予測可能候補とみなし、予測動きベクトル候補リストサイズを、予測動きベクトル候補数の最大値Ｎに固定して、予測動きベクトルインデックスを復号化しても構わない。
　例えば、上記実施の形態３では、予測動きベクトル候補数の最大値Ｎは５であるため（隣接ブロックＡ、隣接ブロックＢ、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック、隣接ブロックＣ、隣接ブロックＤ）、動画像復号化装置は、常に予測動きベクトル候補リストサイズに５を設定して、予測動きベクトルインデックスを復号化するようにしても構わない。これにより、動画像復号化装置の可変長復号化部は、ビットストリーム中の予測動きベクトルインデックスを、隣接ブロックまたはｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロックの情報を参照せずに復号化することが可能になる。その結果、例えば、図２５のステップＳ３１４、およびステップＳ３１５の処理などを省略することができ、可変長復号化部の処理量を削減できる。
　図２８は、予測動きベクトル候補リストサイズを予測動きベクトル候補数の最大値に固定した場合のシンタックスの一例を示す図である。図２８のように、予測動きベクトル候補リストサイズを予測動きベクトル候補数の最大値に固定する場合は、ＮｕｍＭＶＰＣａｎｄをシンタックスから削除できる。
　以下に、このような動画像復号化装置の特徴的な構成を実施の形態４に係る動画像復号化装置として具体的に説明する。
　図２９は、実施の形態４に係る動画像復号化装置４００の構成を示すブロック図である。この動画像復号化装置４００は、ビットストリームに含まれる符号化画像をブロック毎に復号化する。具体的には、動画像復号化装置４００は、例えば、実施の形態２に係る動画像符号化装置２００によって生成されたビットストリームに含まれる符号化画像をブロック毎に復号化する。動画像復号化装置４００は、予測動きベクトル候補導出部４１０と、復号化部４２０と、予測制御部４３０とを備える。
　予測動きベクトル候補導出部４１０は、上記実施の形態３における予測動きベクトル候補算出部３１１に対応する。予測動きベクトル候補導出部４１０は、予測動きベクトル候補を導出する。そして、予測動きベクトル候補導出部４１０は、例えば、導出された各予測動きベクトル候補に、当該予測動きベクトル候補を特定するためのインデックス（予測動きベクトルインデックス）を対応付けた予測動きベクトル候補リストを生成する。
　図２９に示すように、予測動きベクトル候補導出部４１０は、決定部４１１と、第１導出部４１２と、特定部４１３と、判定部４１４と、第２導出部４１５とを備える。
　決定部４１１は、予測動きベクトル候補の最大数を決定する。つまり、決定部２１１は、予測ブロック候補数の最大値Ｎを決定する。
　例えば、決定部４１１は、実施の形態２における決定部２１１と同様の方法で、予測動きベクトル候補の最大数を決定する。また例えば、決定部４１１は、ビットストリームに付加された最大数を示す情報に基づいて最大数を決定してもよい。
　なお、ここでは、決定部４１１は、予測動きベクトル候補導出部４１０に備えられているが、復号化部４２０に備えられてもよい。
　第１導出部４１２は、第１予測動きベクトル候補を導出する。具体的には、第１導出部４１２は、実施の形態２における第１導出部２１２と同様に第１予測動きベクトル候補を導出する。例えば、第１導出部４１２は、第１予測動きベクトル候補の数が最大数を超えないように第１予測動きベクトル候補を導出する。より具体的には、第１導出部４１２は、例えば、復号化対象ブロックに空間的または時間的に隣接するブロックの復号化に用いられた動きベクトルに基づいて第１予測動きベクトル候補を導出する。そして、第１導出部４１２は、例えば、このように導出された第１予測動きベクトル候補を予測動きベクトルインデックスに対応付けて予測動きベクトル候補リストに登録する。
　なお、第１導出部４１２は、例えば、復号化対象ブロックに空間的に隣接するブロックのうち予測不可能候補であるブロックを除くブロックの復号化に用いられた動きベクトルを、第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。これにより、予測動きベクトル候補を得るために適切なブロックから第１予測動きベクトル候補を導出することができる。
　特定部４１３は、複数の第１予測動きベクトル候補が導出された場合に、動きベクトルが他の第１予測動きベクトル候補と重複する第１予測動きベクトル候補（重複候補）を特定する。そして、特定部４１３は、特定された重複候補を予測動きベクトル候補リストから削除する。
　判定部４１４は、第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいか否かを判定する。ここでは、判定部４１４は、特定された重複する第１予測動きベクトル候補を除く第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいか否かを判定する。
　第２導出部４１５は、第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する。具体的には、第２導出部４１５は、実施の形態２における第２導出部２１５と同様に第２予測動きベクトル候補を導出する。
　例えば、第２導出部４１５は、動きベクトルが第１予測動きベクトル候補と異なる予測動きベクトル候補を第２予測動きベクトル候補として導出してもよい。これにより、動きベクトルが異なる予測動きベクトル候補を増やすことができ、さらに符号化効率が向上された符号化画像を復号化することが可能となる。
　そして、第２導出部４１５は、例えば、実施の形態２における第２導出部２１５と同様に、このように導出された第２予測動きベクトル候補を予測動きベクトルインデックスに対応付けて予測動きベクトル候補リストに登録する。
　復号化部４２０は、ビットストリームに付加された符号化されたインデックスであって予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて復号化する。
　予測制御部４３０は、復号化されたインデックスに基づいて、第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から復号化対象ブロックの復号化に用いられる予測動きベクトルを選択する。つまり、予測制御部４３０は、予測動きベクトル候補リストから、復号化対象ブロックの復号化に用いられる予測動きベクトルを選択する。
　次に、以上のように構成された動画像復号化装置４００の各種動作について説明する。
　図３０は、実施の形態４に係る動画像復号化装置４００の処理動作を示すフローチャートである。
　まず、決定部４１１は、予測動きベクトル候補の最大数を決定する（Ｓ４０１）。第１導出部４１２は、第１予測動きベクトル候補を導出する（Ｓ４０２）。特定部４１３は、複数の第１予測動きベクトル候補が導出された場合に、動きベクトルが他の第１予測動きベクトル候補と重複する第１予測動きベクトル候補を特定する（Ｓ４０３）。
　判定部４１４は、重複候補を除く第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいか否かを判定する（Ｓ４０４）。ここで、重複候補を除く第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいと判定された場合（Ｓ４０４のＹｅｓ）、第２導出部４１５は、第２予測動きベクトル候補を導出する（Ｓ４０５）。一方、重複候補を除く第１予測動きベクトル候補の数が、決定された最大数より小さいと判定されなかった場合（Ｓ４０４のＮｏ）、第２導出部４１５は、第２予測動きベクトル候補を導出しない。
　復号化部４２０は、ビットストリームに付加された符号化されたインデックスであって予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて復号化する（Ｓ４０６）。
　予測制御部４３０は、復号化されたインデックスに基づいて、第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から復号化対象ブロックの復号化に用いられる予測動きベクトルを選択する（Ｓ４０７）。
　なお、ここでは、インデックスの復号化処理（Ｓ４０６）は、予測動きベクトル候補が導出された後に行われていたが、必ずしもこのような順番で行われる必要はない。例えば、インデックスの復号化処理（Ｓ４０６）の後に、予測動きベクトル候補の導出処理（Ｓ４０２～Ｓ４０５）が行われてもよい。また、インデックスの復号化処理（Ｓ４０６）と、予測動きベクトル候補の導出処理（Ｓ４０２～Ｓ４０５）とは、並列に行われてもよい。これにより、復号化の処理速度を向上させることができる。
　以上のように、本実施の形態に係る動画像復号化装置４００によれば、予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて復号化することができる。つまり、実際に導出される予測動きベクトル候補の数に依存せずに、インデックスを復号化することができる。したがって、予測動きベクトル候補の導出に必要な情報（例えば、ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄブロック等の情報）がロスされた場合でも、インデックスを復号化することができ、エラー耐性を向上させることが可能となる。さらに、予測動きベクトル候補の導出処理を待たずにインデックスの復号化処理を行うことができ、予測動きベクトル候補の導出処理とインデックスの復号化処理とを並列に行うことも可能となる。
　さらに、本実施の形態に係る動画像復号化装置４００によれば、第１予測動きベクトル候補の数が最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出することができる。したがって、最大数を超えない範囲で予測動きベクトル候補の数を増加させることができ、符号化効率が向上された符号化画像を復号化することが可能となる。
　また、本実施の形態に係る動画像復号化装置４００によれば、重複する第１予測動きベクトル候補を除く第１予測動きベクトル候補の数に応じて第２予測動きベクトル候補を導出することができる。その結果、第２予測動きベクトル候補の数を増加させることができ、選択可能な、予測方向、動きベクトルおよび参照ピクチャインデックスの組合せの種類を増やすことができる。したがって、さらに符号化効率が向上された符号化画像を復号化することが可能となる。
　なお、本実施の形態では、動画像復号化装置４００は、特定部４１３を備えていたが、実施の形態２と同様に、必ずしも特定部４１３を備える必要はない。つまり、図３０に示すフローチャートに、必ずしもステップＳ４０３が含まれる必要はない。このような場合であっても、動画像復号化装置４００は、予測動きベクトル候補を特定するためのインデックスを、決定された最大数を用いて復号化することができるので、エラー耐性を向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態では、図３０に示すように、第１導出部４１２が第１予測動きベクトル候補を導出した後に、特定部４１３が重複候補を特定していたが、必ずしもこのように順に処理される必要はない。例えば、第１導出部４１２は、動きベクトルが既に導出された第１予測動きベクトル候補と重複しない予測動きベクトル候補を第１予測動きベクトル候補として導出してもよい。
　以上、本発明の１つまたは複数の態様に係る動画像符号化装置および動画像復号化装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の動画像符号化装置または動画像復号化装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
　すなわち、このプログラムは、コンピュータに、符号化対象ブロックの動きベクトルを符号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記符号化対象ブロックを符号化することでビットストリームを生成する動画像符号化方法であって、前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定ステップと、第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出ステップと、前記第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から前記符号化対象ブロックの前記動きベクトルの符号化に用いる前記予測動きベクトルを選択する選択ステップと、選択された前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて符号化し、符号化した前記インデックスを前記ビットストリームに付加する符号化ステップとを含む動画像符号化方法を実行させる。
　あるいは、このプログラムは、コンピュータに、ビットストリームに含まれる復号化対象ブロックの動きベクトルを復号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記復号化対象ブロックを復号化する動画像復号化方法であって、前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定ステップと、第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定ステップと、前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出ステップと、前記ビットストリームに付加された符号化されたインデックスであって前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて復号化する復号化ステップと、復号された前記インデックスに基づいて、前記第１予測動きベクトル候補および前記第２予測動きベクトル候補の中から前記復号対象ブロックの復号に用いられる予測動きベクトルを選択する選択ステップとを含む動画像復号化方法を実行させる。
　（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（画像符号化方法）または動画像復号化方法（画像復号方法）の構成を実現するためのプログラムを記憶メディアに記録することにより、上記各実施の形態で示した処理を独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。記憶メディアは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、半導体メモリ等、プログラムを記録できるものであればよい。
　さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）や動画像復号化方法（画像復号方法）の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、及び画像復号方法を用いた画像復号装置からなる画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。
　図３１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３１のような構成に限定されず、いずれかの要素を組合せて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex１０６からex１１０を介さずに、各機器が電話網ex１０４に直接接続されてもよい。また、各機器が近距離無線等を介して直接相互に接続されていてもよい。
　カメラex１１３はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器であり、カメラex１１６はデジタルカメラ等の静止画撮影、動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話ex１１４は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）方式、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ－ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式、若しくはＬＴＥ（Long Term Evolution）方式、ＨＳＰＡ(High Speed Packet Access)の携帯電話機、またはＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であり、いずれでも構わない。
　コンテンツ供給システムex１００では、カメラex１１３等が基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じてストリーミングサーバex１０３に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex１１３を用いて撮影するコンテンツ（例えば、音楽ライブの映像等）に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する）、ストリーミングサーバex１０３に送信する。一方、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）。
　なお、撮影したデータの符号化処理はカメラex１１３で行っても、データの送信処理をするストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。同様に配信されたデータの復号化処理はクライアントで行っても、ストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。また、カメラex１１３に限らず、カメラex１１６で撮影した静止画像および／または動画像データを、コンピュータex１１１を介してストリーミングサーバex１０３に送信してもよい。この場合の符号化処理はカメラex１１６、コンピュータex１１１、ストリーミングサーバex１０３のいずれで行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。
　また、これら符号化・復号化処理は、一般的にコンピュータex１１１や各機器が有するＬＳＩex５００において処理する。ＬＳＩex５００は、ワンチップであっても複数チップからなる構成であってもよい。なお、動画像符号化・復号化用のソフトウェアをコンピュータex１１１等で読み取り可能な何らかの記録メディア（ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスクなど）に組み込み、そのソフトウェアを用いて符号化・復号化処理を行ってもよい。さらに、携帯電話ex１１４がカメラ付きである場合には、そのカメラで取得した動画データを送信してもよい。このときの動画データは携帯電話ex１１４が有するＬＳＩex５００で符号化処理されたデータである。
　また、ストリーミングサーバex１０３は複数のサーバや複数のコンピュータであって、データを分散して処理したり記録したり配信するものであってもよい。
　以上のようにして、コンテンツ供給システムex１００では、符号化されたデータをクライアントが受信して再生することができる。このようにコンテンツ供給システムex１００では、ユーザが送信した情報をリアルタイムでクライアントが受信して復号化し、再生することができ、特別な権利や設備を有さないユーザでも個人放送を実現できる。
　なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図３２に示すように、デジタル放送用システムex２００にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置（画像符号化装置）または動画像復号化装置（画像復号装置）のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex２０１では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex２０２に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置によって符号化されたデータである）。これを受けた放送衛星ex２０２は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex２０４が受信する。受信した多重化データを、テレビ（受信機）ex３００またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex２１７等の装置が復号化して再生する（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）。
　また、ＤＶＤ、ＢＤ等の記録メディアex２１５に記録した多重化データを読み取り復号化する、または記録メディアex２１５に映像信号を符号化し、さらに場合によっては音楽信号と多重化して書き込むリーダ／レコーダex２１８にも上記各実施の形態で示した動画像復号化装置または動画像符号化装置を実装することが可能である。この場合、再生された映像信号はモニタex２１９に表示され、多重化データが記録された記録メディアex２１５により他の装置やシステムにおいて映像信号を再生することができる。また、ケーブルテレビ用のケーブルex２０３または衛星／地上波放送のアンテナex２０４に接続されたセットトップボックスex２１７内に動画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex２１９で表示してもよい。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に動画像復号化装置を組み込んでもよい。
　図３３は、上記各実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いたテレビ（受信機）ex３００を示す図である。テレビex３００は、上記放送を受信するアンテナex２０４またはケーブルex２０３等を介して映像データに音声データが多重化された多重化データを取得、または出力するチューナex３０１と、受信した多重化データを復調する、または外部に送信する多重化データに変調する変調／復調部ex３０２と、復調した多重化データを映像データと、音声データとに分離する、または信号処理部ex３０６で符号化された映像データ、音声データを多重化する多重／分離部ex３０３を備える。
　また、テレビex３００は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex３０４、映像信号処理部ex３０５（本発明の一態様に係る画像符号化装置または画像復号装置として機能する）を有する信号処理部ex３０６と、復号化した音声信号を出力するスピーカex３０７、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex３０８を有する出力部ex３０９とを有する。さらに、テレビex３００は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex３１２等を有するインタフェース部ex３１７を有する。さらに、テレビex３００は、各部を統括的に制御する制御部ex３１０、各部に電力を供給する電源回路部ex３１１を有する。インタフェース部ex３１７は、操作入力部ex３１２以外に、リーダ／レコーダex２１８等の外部機器と接続されるブリッジex３１３、ＳＤカード等の記録メディアex２１６を装着可能とするためのスロット部ex３１４、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex３１５、電話網と接続するモデムex３１６等を有していてもよい。なお記録メディアex２１６は、格納する不揮発性／揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex３００の各部は同期バスを介して互いに接続されている。
　まず、テレビex３００がアンテナex２０４等により外部から取得した多重化データを復号化し、再生する構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、ＣＰＵ等を有する制御部ex３１０の制御に基づいて、変調／復調部ex３０２で復調した多重化データを多重／分離部ex３０３で分離する。さらにテレビex３００は、分離した音声データを音声信号処理部ex３０４で復号化し、分離した映像データを映像信号処理部ex３０５で上記各実施の形態で説明した復号化方法を用いて復号化する。復号化した音声信号、映像信号は、それぞれ出力部ex３０９から外部に向けて出力される。出力する際には、音声信号と映像信号が同期して再生するよう、バッファex３１８、ex３１９等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。また、テレビex３００は、放送等からではなく、磁気／光ディスク、ＳＤカード等の記録メディアex２１５、ex２１６から多重化データを読み出してもよい。次に、テレビex３００が音声信号や映像信号を符号化し、外部に送信または記録メディア等に書き込む構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、制御部ex３１０の制御に基づいて、音声信号処理部ex３０４で音声信号を符号化し、映像信号処理部ex３０５で映像信号を上記各実施の形態で説明した符号化方法を用いて符号化する。符号化した音声信号、映像信号は多重／分離部ex３０３で多重化され外部に出力される。多重化する際には、音声信号と映像信号が同期するように、バッファex３２０、ex３２１等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。なお、バッファex３１８、ex３１９、ex３２０、ex３２１は図示しているように複数備えていてもよいし、１つ以上のバッファを共有する構成であってもよい。さらに、図示している以外に、例えば変調／復調部ex３０２や多重／分離部ex３０３の間等でもシステムのオーバフロー、アンダーフローを避ける緩衝材としてバッファにデータを蓄積することとしてもよい。
　また、テレビex３００は、放送等や記録メディア等から音声データ、映像データを取得する以外に、マイクやカメラのＡＶ入力を受け付ける構成を備え、それらから取得したデータに対して符号化処理を行ってもよい。なお、ここではテレビex３００は上記の符号化処理、多重化、および外部出力ができる構成として説明したが、これらの処理を行うことはできず、上記受信、復号化処理、外部出力のみが可能な構成であってもよい。
　また、リーダ／レコーダex２１８で記録メディアから多重化データを読み出す、または書き込む場合には、上記復号化処理または符号化処理はテレビex３００、リーダ／レコーダex２１８のいずれで行ってもよいし、テレビex３００とリーダ／レコーダex２１８が互いに分担して行ってもよい。
　一例として、光ディスクからデータの読み込みまたは書き込みをする場合の情報再生／記録部ex４００の構成を図３４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３５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３３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３６Ａは、上記実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いた携帯電話ex１１４を示す図である。携帯電話ex１１４は、基地局ex１１０との間で電波を送受信するためのアンテナex３５０、映像、静止画を撮ることが可能なカメラ部ex３６５、カメラ部ex３６５で撮像した映像、アンテナex３５０で受信した映像等が復号化されたデータを表示する液晶ディスプレイ等の表示部ex３５８を備える。携帯電話ex１１４は、さらに、操作キー部ex３６６を有する本体部、音声を出力するためのスピーカ等である音声出力部ex３５７、音声を入力するためのマイク等である音声入力部ex３５６、撮影した映像、静止画、録音した音声、または受信した映像、静止画、メール等の符号化されたデータもしくは復号化されたデータを保存するメモリ部ex３６７、又は同様にデータを保存する記録メディアとのインタフェース部であるスロット部ex３６４を備える。
　さらに、携帯電話ex１１４の構成例について、図３６Ｂを用いて説明する。携帯電話ex１１４は、表示部ex３５８及び操作キー部ex３６６を備えた本体部の各部を統括的に制御する主制御部ex３６０に対して、電源回路部ex３６１、操作入力制御部ex３６２、映像信号処理部ex３５５、カメラインタフェース部ex３６３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御部ex３５９、変調／復調部ex３５２、多重／分離部ex３５３、音声信号処理部ex３５４、スロット部ex３６４、メモリ部ex３６７がバスex３７０を介して互いに接続されている。
　電源回路部ex３６１は、ユーザの操作により終話及び電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することにより携帯電話ex１１４を動作可能な状態に起動する。
　携帯電話ex１１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する主制御部ex３６０の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を音声信号処理部ex３５４でデジタル音声信号に変換し、これを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理し、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。また携帯電話ex１１４は、音声通話モード時にアンテナex３５０を介して受信した受信データを増幅して周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理を施し、変調／復調部ex３５２でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ex３５４でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex３５７から出力する。
　さらにデータ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キー部ex３６６等の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex３６２を介して主制御部ex３６０に送出される。主制御部ex３６０は、テキストデータを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して基地局ex１１０へ送信する。電子メールを受信する場合は、受信したデータに対してこのほぼ逆の処理が行われ、表示部ex３５８に出力される。
　データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex３５５は、カメラ部ex３６５から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する）、符号化された映像データを多重／分離部ex３５３に送出する。また、音声信号処理部ex３５４は、映像、静止画等をカメラ部ex３６５で撮像中に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重／分離部ex３５３に送出する。
　多重／分離部ex３５３は、映像信号処理部ex３５５から供給された符号化された映像データと音声信号処理部ex３５４から供給された符号化された音声データを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変調／復調部（変調／復調回路部）ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。
　データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、または映像およびもしくは音声が添付された電子メールを受信する場合、アンテナex３５０を介して受信された多重化データを復号化するために、多重／分離部ex３５３は、多重化データを分離することにより映像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスex３７０を介して符号化された映像データを映像信号処理部ex３５５に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ex３５４に供給する。映像信号処理部ex３５５は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって復号化することにより映像信号を復号し（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）、ＬＣＤ制御部ex３５９を介して表示部ex３５８から、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる映像、静止画が表示される。また音声信号処理部ex３５４は、音声信号を復号し、音声出力部ex３５７から音声が出力される。
　また、上記携帯電話ex１１４等の端末は、テレビex３００と同様に、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末という３通りの実装形式が考えられる。さらに、デジタル放送用システムex２００において、映像データに音楽データなどが多重化された多重化データを受信、送信するとして説明したが、音声データ以外に映像に関連する文字データなどが多重化されたデータであってもよいし、多重化データではなく映像データ自体であってもよい。
　このように、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法あるいは動画像復号化方法を上述したいずれの機器・システムに用いることは可能であり、そうすることで、上記各実施の形態で説明した効果を得ることができる。
　また、本発明はかかる上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。
　（実施の形態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３７は、多重化データの構成を示す図である。図３７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３８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３９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３９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３９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４０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４０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４１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４２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４２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４３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４４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７）
　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４５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８）
　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４６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４５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４５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６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６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４８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４７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９）
　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４９Ａのex９００に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に対応する復号処理部ex９０２を共有し、ＭＰＥＧ４－ＡＶＣ規格に対応しない、本発明の一態様に特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。特に、本発明の一態様は、動き補償に特徴を有していることから、例えば、動き補償については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外のエントロピー復号、デブロッキング・フィルタ、逆量子化のいずれか、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４９Ｂのex１０００に示す。この例では、本発明の一態様に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００１と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００２と、本発明の一態様に係る動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex１００３とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex１００１、ex１００２は、必ずしも本発明の一態様、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、ＬＳＩex５００で実装することも可能である。
　このように、本発明の一態様に係る動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、ＬＳＩの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。
　本発明に係る動画像符号化方法および動画像復号化方法は、あらゆるマルチメディアデータに適用することができ、動画像符号化および復号化のエラー耐性を向上させることが可能であり、例えば携帯電話、ＤＶＤ装置、およびパーソナルコンピュータ等を用いた蓄積、伝送、通信等における動画像符号化方法および動画像復号化方法として有用である。
　１００、２００　動画像符号化装置
　１０１　減算部
　１０２　直交変換部
　１０３　量子化部
　１０４、３０２　逆量子化部
　１０５、３０３　逆直交変換部
　１０６、３０４　加算部
　１０７、３０５　ブロックメモリ
　１０８、３０６　フレームメモリ
　１０９、３０７　イントラ予測部
　１１０、３０８　インター予測部
　１１１、３０９　インター予測制御部
　１１２　ピクチャタイプ決定部
　１１３、３１０　スイッチ
　１１４、３１１　予測動きベクトル候補算出部
　１１５、３１２　ｃｏｌＰｉｃメモリ
　１１６　可変長符号化部
　２１０、４１０　予測動きベクトル候補導出部
　２１１、４１１　決定部
　２１２、４１２　第１導出部
　２１３、４１３　特定部
　２１４、４１４　判定部
　２１５、４１５　第２導出部
　２２０、４３０　予測制御部
　２３０　符号化部
　３００、４００　動画像復号化装置
　３０１　可変長復号化部
　４２０　復号化部

Claims (17)

  1. 　符号化対象ブロックの動きベクトルを符号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記符号化対象ブロックを符号化することでビットストリームを生成する動画像符号化方法であって、
    　前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定ステップと、
    　第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出ステップと、
    　前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定ステップと、
    　前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出ステップと、
    　前記第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から前記符号化対象ブロックの前記動きベクトルの符号化に用いる前記予測動きベクトルを選択する選択ステップと、
    　選択された前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて符号化し、符号化した前記インデックスを前記ビットストリームに付加する符号化ステップとを含む
    　動画像符号化方法。
  2. 　前記第１導出ステップでは、動きベクトルが既に導出された第１予測動きベクトル候補と重複しない予測動きベクトル候補を前記第１予測動きベクトル候補として導出する
    　請求項１に記載の動画像符号化方法。
  3. 　前記第１導出ステップでは、前記符号化対象ブロックに空間的または時間的に隣接するブロックの符号化に用いられた動きベクトルに基づいて前記第１予測動きベクトル候補を導出する
    　請求項１または請求項２に記載の動画像符号化方法。
  4. 　前記第１導出ステップでは、
    　前記符号化対象ブロックに空間的に隣接するブロックのうち、イントラ予測で符号化されたブロック、前記符号化対象ブロックを含むスライスもしくはピクチャ境界外に位置するブロック、およびまだ符号化されていないブロックを除くブロックの符号化に用いられた動きベクトルを、前記第１予測動きベクトル候補として導出する
    　請求項３に記載の動画像符号化方法。
  5. 　前記第２導出ステップでは、動きベクトルが前記第１予測動きベクトル候補と異なる予測動きベクトル候補を前記第２予測動きベクトル候補として導出する
    　請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の動画像符号化方法。
  6. 　前記符号化ステップでは、さらに、決定された前記最大数を示す情報を前記ビットストリームに付加する
    　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の動画像符号化方法。
  7. 　前記動画像符号化方法は、さらに、
    　第１規格に準拠する第１符号化処理、または第２規格に準拠する第２符号化処理に、符号化処理を切り替える切り替えステップと、
    　切り替えられた前記符号化処理が準拠する前記第１規格または前記第２規格を示す識別情報を前記ビットストリームに付加する付加ステップとを含み、
    　前記符号化処理が前記第１符号化処理に切り替えられた場合に、前記第１符号化処理として、前記決定ステップと、前記第１導出ステップと、前記判定ステップと、前記第２導出ステップと、前記選択ステップと、前記符号化ステップとが行われる
    　請求項１に記載の動画像符号化方法。
  8. 　符号化対象ブロックの動きベクトルを符号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記符号化対象ブロックを符号化することでビットストリームを生成する動画像符号化装置であって、
    　前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定部と、
    　第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出部と、
    　前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定部と、
    　前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出部と、
    　前記第１予測動きベクトル候補および第２予測動きベクトル候補の中から前記符号化対象ブロックの前記動きベクトルの符号化に用いる前記予測動きベクトルを選択する予測制御部と、
    　選択された前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて符号化し、符号化した前記インデックスを前記ビットストリームに付加する符号化部とを備える
    　動画像符号化装置。
  9. 　ビットストリームに含まれる復号化対象ブロックの動きベクトルを復号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記復号化対象ブロックを復号化する動画像復号化方法であって、
    　前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定ステップと、
    　第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出ステップと、
    　前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定ステップと、
    　前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出ステップと、
    　前記ビットストリームに付加された符号化されたインデックスであって前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて復号化する復号化ステップと、
    　復号された前記インデックスに基づいて、前記第１予測動きベクトル候補および前記第２予測動きベクトル候補の中から前記復号対象ブロックの復号に用いられる予測動きベクトルを選択する選択ステップとを含む
    　動画像復号化方法。
  10. 　前記第１導出ステップでは、動きベクトルが既に導出された第１予測動きベクトル候補と重複しない予測動きベクトル候補を前記第１予測動きベクトル候補として導出する
    　請求項９に記載の動画像復号化方法。
  11. 　前記第１導出ステップでは、前記復号化対象ブロックに空間的または時間的に隣接するブロックの復号化に用いられた動きベクトルに基づいて前記第１予測動きベクトル候補を導出する
    　請求項９または請求項１０に記載の動画像復号化方法。
  12. 　前記第１導出ステップでは、
    　前記復号化対象ブロックに空間的に隣接するブロック候補のうち、イントラ予測で復号されたブロック、前記復号対象ブロックを含むスライスもしくはピクチャ境界外に位置するブロック、およびまだ復号化されていないブロックを除くブロックの復号に用いられた動きベクトルを、前記第１予測動きベクトル候補として導出する
    　請求項１１に記載の動画像復号化方法。
  13. 　前記第２導出ステップでは、動きベクトルが前記第１予測動きベクトル候補と異なる予測動きベクトル候補を前記第２予測動きベクトル候補として導出する
    　請求項９～請求項１２のいずれか１項に記載の動画像復号化方法。
  14. 　前記決定ステップでは、前記ビットストリームに付加された最大数を示す情報に基づいて、前記最大数を決定する
    　請求項９～請求項１３のいずれか１項に記載の動画像復号化方法。
  15. 　前記動画像復号化方法は、さらに、
    前記ビットストリームに付加された第１規格または第２規格を示す識別情報に応じて、前記第１規格に準拠する第１復号処理、または前記第２規格に準拠する第２復号処理に、復号処理を切り替える切り替えステップを含み、
    　前記復号処理が第１復号処理に切り替えられた場合に、前記第１復号処理として、前記決定ステップと、前記第１導出ステップと、前記判定ステップと、前記第２導出ステップと、前記復号化ステップと、前記選択ステップとが行われる
    　請求項９に記載の動画像復号化方法。
  16. 　復号化対象ブロックの動きベクトルを復号化する際に用いる予測動きベクトルを算出して、前記復号化対象ブロックを復号化することでビットストリームを生成する動画像復号化装置であって、
    　前記予測動きベクトルの候補となる予測動きベクトル候補の最大数を決定する決定部と、
    　第１予測動きベクトル候補を導出する第１導出部と、
    　前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいか否かを判定する判定部と、
    　前記第１予測動きベクトル候補の数が前記最大数より小さいと判定された場合に、第２予測動きベクトル候補を導出する第２導出部と、
    　前記ビットストリームに付加された符号化されたインデックスであって前記予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、決定された前記最大数を用いて復号化する復号化部と、
    　復号された前記インデックスに基づいて、前記第１予測動きベクトル候補および前記第２予測動きベクトル候補の中から前記復号対象ブロックの復号に用いられる予測動きベクトルを選択する予測制御部とを備える
    　動画像復号化装置。
  17. 　請求項８に記載の動画像符号化装置と、
    　請求項１６に記載の動画像復号化装置とを備える
    　動画像符号化復号化装置。
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