WO2013018369A1 - 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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vector predictor
encoding
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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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Definitions

  • the present invention relates to a moving image encoding method, a moving image decoding method, and the like.
  • 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.
  • 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. 15A is a diagram illustrating an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0 in the first embodiment.
  • FIG. 15B is a diagram illustrating an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0 in the modification of the embodiment.
  • FIG. 15A is a diagram illustrating an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0 in the first embodiment.
  • FIG. 15B is a diagram illustrating an example of a motion vector predictor candidate
  • FIG. 15C is a diagram illustrating an example of the motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0 in the modification example of the embodiment.
  • FIG. 16A is a diagram showing an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1 in the first embodiment.
  • FIG. 16B is a diagram illustrating an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1 according to the modification of the embodiment.
  • FIG. 16C is a diagram illustrating an example of the motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1 according to the modification of the embodiment.
  • FIG. 17A is a flowchart illustrating calculation processing of a motion vector predictor candidate and a motion vector predictor candidate list size according to the first embodiment.
  • FIG. 17A is a flowchart illustrating calculation processing of a motion vector predictor candidate and a motion vector predictor candidate list size according to the first embodiment.
  • FIG. 17B is a flowchart illustrating calculation processing of a motion vector predictor candidate according to a modification of the embodiment.
  • FIG. 17C is a flowchart illustrating calculation processing of a motion vector predictor candidate according to a modification of the embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart showing update processing of the number of predictable candidates in the first embodiment.
  • FIG. 19A is a flowchart showing a new candidate addition process in the first embodiment.
  • FIG. 19B is a flowchart illustrating a process of adding a new candidate in the modification example of the 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 decoding apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a video decoding apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 22 is a flowchart showing the processing operation of the video decoding apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating a process for calculating the number of predictable candidates according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating calculation processing of a motion vector predictor candidate according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of syntax when adding a motion vector predictor index to a bitstream.
  • FIG. 26 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. 27 is a flowchart illustrating second candidate addition processing according to the modification of the embodiment.
  • FIG. 28 is an overall configuration diagram of a content supply system that implements a content distribution service.
  • FIG. 28 is an overall configuration diagram of a content supply system that implements a content distribution service.
  • FIG. 29 is an overall configuration diagram of a digital broadcasting system.
  • FIG. 30 is a block diagram illustrating a configuration example of a television.
  • FIG. 31 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. 32 is a diagram illustrating a structure example of a recording medium that is an optical disk.
  • FIG. 33A is a diagram illustrating an example of a mobile phone.
  • FIG. 33B is a block diagram illustrating a configuration example of a mobile phone.
  • FIG. 34 is a diagram showing a structure of multiplexed data.
  • FIG. 35 is a diagram schematically showing how each stream is multiplexed in the multiplexed data.
  • FIG. 30 is a block diagram illustrating a configuration example of a television.
  • FIG. 31 is a block diagram illustrating a configuration example of an information reproducing / recording unit that reads and writes information from and on
  • FIG. 36 is a diagram showing in more detail how the video stream is stored in the PES packet sequence.
  • FIG. 37 is a diagram showing the structure of TS packets and source packets in multiplexed data.
  • FIG. 38 shows the data structure of the PMT.
  • FIG. 39 shows the internal structure of multiplexed data information.
  • FIG. 40 shows the internal structure of stream attribute information.
  • FIG. 41 is a diagram showing steps for identifying video data.
  • FIG. 42 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. 43 is a diagram showing a configuration for switching drive frequencies.
  • FIG. 44 is a diagram illustrating steps for identifying video data and switching between driving frequencies.
  • FIG. 45 is a diagram illustrating an example of a look-up table in which video data standards are associated with drive frequencies.
  • FIG. 46A is a diagram illustrating an example of a configuration for sharing a module of a signal processing unit.
  • FIG. 46B is a diagram illustrating another example of a configuration for sharing a module of the 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 “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.
  • 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. Show 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 8B are diagrams illustrating calculation examples of the predicted motion vector according to Expression 1 and Expression 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 the 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 calculated motion vector. 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 picture 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, and a frame memory 2006.
  • 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.
  • an image encoding method calculates a predicted motion vector used when encoding a motion vector of an encoding target block, and encodes the encoding target block to generate a bitstream.
  • An index for encoding is encoded according to the fixed number of 2 or more, and the encoded index is encoded with the bit stream.
  • the two or more fixed number of motion vector predictor candidates further includes at least one of a first candidate and a new candidate, and the first candidate is a space in the encoding target block.
  • the first candidate is a space in the encoding target block.
  • the new candidate is the motion used for coding a block different from the neighboring block.
  • a candidate derived based on a vector or a candidate having a predetermined fixed vector as a motion vector may be used.
  • the predicted motion vector candidate acquisition step performs a first derivation process for deriving the first candidate, and when the first candidate is derived, the fixed motion number of the two or more fixed motions A first derivation step that is set as a part of a vector candidate; and a second derivation process for deriving the new candidate when the number of the first candidates is smaller than the fixed number of 2 or more, and the new candidates Is derived as a part of the two or more fixed number of motion vector predictor candidates, and the sum of the number of the first candidates and the number of the new candidates is calculated as 2
  • the number is smaller than the fixed number
  • the total number of the first candidates, the number of candidates having the predetermined fixed value, and the number of new candidates is equal to the fixed number of 2 or more.
  • At least one before A third derivation step of setting a candidate having a predetermined fixed value as part of the prediction motion vector candidates of the two or more fixed number may have.
  • At least one new candidate may be derived by selecting at least one candidate according to a predetermined priority from a plurality of different candidates prepared in advance.
  • the motion vector predictor candidate obtaining step sets the candidates having the predetermined fixed value to all the motion vector motion vector candidates of the fixed number of 2 or more, thereby setting the fixed motion vector of 2 or more.
  • An initialization step of initializing the predicted motion vector candidates and a first derivation process for deriving the first candidates, and when the first candidates are derived, the fixed number of the two or more A first derivation step for updating as a part of a motion vector predictor candidate, and a second derivation process for deriving the new candidate when the number of the first candidates is smaller than the fixed number of 2 or more, A second derivation step of updating as a part of the two or more fixed number of motion vector predictor candidates when a new candidate is derived.
  • an image 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.
  • An encoded index added to the stream, and an index for identifying the motion vector predictor candidate from the fixed motion vector candidates of the two or more fixed number is determined according to the fixed number of the two or more.
  • a decoding step of decoding in accordance with the decoded index, and a fixed number of the prediction motion vectors of 2 or more based on the decoded index. Selecting a prediction motion vector used for decoding the block to be decoded from among candidate candidates, and the two or more fixed number of prediction motion vector candidates have a predetermined fixed value. Includes candidates to have.
  • the two or more fixed number of motion vector predictor candidates further includes at least one of a first candidate and a new candidate, and the first candidate is a space in the encoding target block.
  • the first candidate is a space in the encoding target block.
  • the new candidate is the motion used for coding a block different from the neighboring block.
  • a candidate derived based on a vector or a candidate having a predetermined fixed vector as a motion vector may be used.
  • the predicted motion vector candidate acquisition step performs a first derivation process for deriving the first candidate, and when the first candidate is derived, the fixed motion number of the two or more fixed motions A first derivation step that is set as a part of a vector candidate; and a second derivation process for deriving the new candidate when the number of the first candidates is smaller than the fixed number of 2 or more, and the new candidates Is derived as a part of the two or more fixed number of motion vector predictor candidates, and the sum of the number of the first candidates and the number of the new candidates is calculated as 2
  • the number is smaller than the fixed number
  • the total number of the first candidates, the number of candidates having the predetermined fixed value, and the number of new candidates is equal to the fixed number of 2 or more.
  • At least one before A third derivation step of setting a candidate having a predetermined fixed value as part of the prediction motion vector candidates of the two or more fixed number may have.
  • At least one new candidate may be derived by selecting at least one candidate according to a predetermined priority from a plurality of different candidates prepared in advance.
  • the motion vector predictor candidate obtaining step sets the candidates having the predetermined fixed value to all the motion vector motion vector candidates of the fixed number of 2 or more, thereby setting the fixed motion vector of 2 or more.
  • An initialization step of initializing the predicted motion vector candidates and a first derivation process for deriving the first candidates, and when the first candidates are derived, the fixed number of the two or more A first derivation step for updating as a part of a motion vector predictor candidate, and a second derivation process for deriving the new candidate when the number of the first candidates is smaller than the fixed number of 2 or more, A second derivation step of updating as a part of the two or more fixed number of motion vector predictor candidates when a new candidate is derived.
  • an image encoding apparatus calculates a prediction motion vector used when encoding a motion vector of a block to be encoded, and encodes the block to be encoded to thereby generate a bitstream.
  • a motion vector encoding device that generates a motion vector predictor candidate that is a motion vector predictor candidate that is a motion vector predictor candidate and that acquires a fixed number of motion vector predictor candidates that is a fixed number of 2 or more;
  • a selection unit that selects the prediction motion vector used for encoding the motion vector of the encoding target block from among the two or more fixed number of prediction motion vector candidates, and specifies the selected prediction motion vector
  • An index for encoding is encoded according to the fixed number of 2 or more, and the encoded index is added to the bitstream.
  • a coding unit , the prediction motion vector candidates of the two or more fixed number, comprising a candidate having a predetermined fixed value.
  • an image decoding apparatus 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.
  • An encoded index added to the stream, and an index for identifying the motion vector predictor candidate from the fixed motion vector candidates of the two or more fixed number is determined according to the fixed number of the two or more.
  • a decoding unit that performs decoding, and based on the decoded index, among the two or more fixed number of motion vector predictor candidates
  • a selection unit that selects the motion vector predictor used for decoding the block to be decoded, and the two or more fixed number of motion vector predictor candidates include candidates having a predetermined fixed value.
  • an image encoding / decoding device includes the moving image encoding device and the moving image decoding device.
  • 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 video encoding apparatus 100 according to Embodiment 1.
  • 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 the encoding target block position and the reference block position by 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 coding distortion.
  • the encoding distortion D includes an absolute difference between 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.
  • Use sums, etc. R represents the generated code amount.
  • R the code amount necessary for encoding the motion vector used for the prediction 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 predicted motion vector candidate calculation unit 114 assigns a predicted motion vector index to the predicted motion vector candidates in the prediction direction 0 and the prediction direction 1 as shown in (a) of FIG. 15A and (a) of FIG. 16A. Then, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 deletes the unpredictable candidate and the duplicate candidate and adds a new candidate by a method to be described later, so that (b) in FIG. 15A and (b) in FIG. Such a motion vector predictor candidate list and a motion vector predictor 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 predicted motion vector 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.
  • the method of assigning the value of the motion vector predictor index is not necessarily limited to this example.
  • the variable length encoding unit 116 assigns a small value to the original motion vector predictor candidate (corresponding to the first candidate), and the new candidate A large value may be assigned to. 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 second candidate is used using a method described later, a value smaller than that of the second candidate is assigned to the value of the predicted motion vector index of the first candidate and the new candidate. This is because the second candidate is a case where the predicted motion vector candidate list size is fixed and the number of the first candidates and new candidates is smaller than the predicted motion vector candidate list size. This is because the candidate is assigned to the empty element.
  • 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. 17A is a flowchart showing detailed processing of step S102 of FIG. Specifically, FIG. 17A shows a method for calculating a predicted motion vector candidate and a predicted motion vector candidate list size. Hereinafter, FIG. 17A 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 as shown in FIGS. 15A and 16A, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 searches the motion vector predictor candidate list for unpredictable candidates and duplicate candidates and deletes them.
  • 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 motion vector predictor 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 in FIG. 17A. 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 step S121) or not. If the determination result in step S121 is true (Yes in step 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 step 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 step S124), in step S5, 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. To do. On the other hand, if the determination result in step S124 is false (No in step 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 of FIG. 17A. Further, in step 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. 19A is a flowchart showing detailed processing of step S114 of FIG. 17A. Specifically, FIG. 19A shows a method of adding a new candidate. Hereinafter, FIG. 19A 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.
  • step S132 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 has a new candidate that can be added to the motion vector predictor candidate list as a motion vector predictor candidate. Determine whether to do.
  • step S133 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 assigns the value of the motion vector predictor index to the new candidate and adds it to the motion vector predictor candidate list. Add new candidates.
  • 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 predicts motion vector candidates from motion vectors (motion detection result vectors) obtained by motion detection. Is subtracted to calculate a differential motion vector.
  • 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 step 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 S142 determines whether differential motion vectors have been calculated for all prediction motion vector candidates. If it is determined in step S142 that differential motion vectors have been calculated for all prediction motion vector candidates (No in step S142), the inter prediction control unit 111 is finally set in step S147. A minimum difference 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.
  • the moving picture coding apparatus 100 always adds 1 if the predicted block candidate is a co-located block, regardless of whether the co-located block is a predictable candidate.
  • the bit string assigned to the motion vector predictor index is determined using the calculated number of predictable candidates, but the present invention is not limited to this.
  • the moving image encoding apparatus 100 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 of FIG.
  • a bit string to be assigned to the motion vector predictor index may be determined. That is, the video encoding apparatus 100 may assign a bit string to a motion vector predictor index using a motion vector predictor candidate list size fixed to the maximum number M of motion vector predictor candidates. That is, the video encoding apparatus 100 regards all prediction block candidates as predictable candidates, fixes the motion vector predictor candidate list size to the maximum value M of the number of motion vector predictor candidates, and codes the motion vector predictor index. It does not matter.
  • the moving picture coding apparatus 100 may always set the predicted motion vector candidate list size to 5 and encode the predicted motion vector index.
  • the maximum value M of the number of motion vector predictor candidates is 4 (adjacent block A, adjoining block B, adjoining block C, adjoining block D)
  • the video encoding device 100 always uses the motion vector predictor candidate.
  • the list size may be set to 4, and the motion vector predictor index may be encoded.
  • the video encoding apparatus 100 may determine the predicted motion vector candidate list size according to the maximum value M of the number of predicted motion vector candidates.
  • the variable length decoding unit of the moving picture decoding apparatus generates a bit stream that can decode the predicted motion vector index in the bit stream without referring to the information of the adjacent block and the co-located block. This makes it possible to reduce the processing amount of the variable length decoding means.
  • the maximum value M of the number of motion vector predictor candidates may be embedded in SPS (Sequence Parameter Set), PPS (Picture Parameter Set), or a slice header. Thereby, the maximum value M of the number of motion vector predictor candidates can be switched according to the encoding target picture, and the processing amount can be reduced and the encoding efficiency can be improved.
  • the maximum number of motion vector predictor candidates is 4 (adjacent block A, adjacent block B, adjacent block). C, adjacent block D), and in the case of a picture that refers to a co-located block, the maximum number of motion vector predictor candidates is 5 (adjacent block A, adjacent block B, co-located block, adjacent It is conceivable to set the block C and the adjacent block D) and embed them in SPS (Sequence Parameter Set), PPS (Picture Parameter Set), or a slice header.
  • SPS Sequence Parameter Set
  • PPS Picture Parameter Set
  • FIG. 21 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 the 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. 22 is a flowchart showing processing operations 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 a block adjacent to the decoding target block and the co-located 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. 23 is a flowchart showing detailed processing of step S302 of FIG. Specifically, FIG. 23 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. 23 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 step S314), the motion vector predictor candidate calculation unit 311 updates the value by adding 1 to the number of predictable candidates in step S5. On the other hand, if the determination result in step S314 is false (No in step 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 step S303 in FIG. 22, 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. 24 is a flowchart showing detailed processing of step S304 of FIG. Specifically, FIG. 24 illustrates a method for calculating a motion vector predictor candidate. Hereinafter, FIG. 24 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. 15A and 16A, 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. 19A.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of syntax when adding a motion vector predictor index to a bitstream.
  • inter_pred_flag represents a prediction direction flag
  • mvp_idx represents a prediction motion vector index.
  • NumMVPCand represents a predicted motion vector candidate list size, and in this embodiment, the number of predictable candidates calculated in the processing flow of FIG. 23 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 300 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.
  • the bit string to be assigned to the motion vector predictor index is determined using the number of predictable candidates, but the present invention is not limited to this.
  • the moving picture decoding apparatus 300 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 of FIG.
  • the bit string assigned to the predicted motion vector index may be determined. That is, the moving picture decoding apparatus 300 may assign a bit string to a motion vector predictor index using a motion vector predictor candidate list size fixed to the maximum number M of motion vector predictor candidates. That is, the moving picture decoding apparatus 300 regards all prediction block candidates as predictable candidates, fixes the prediction motion vector candidate list size to the maximum value M of the number of prediction motion vector candidates, and decodes the prediction motion vector index. It does not matter.
  • the moving picture decoding apparatus 300 may always set the predicted motion vector candidate list size to 5 and decode the predicted motion vector index.
  • the maximum value M of the number of motion vector predictor candidates is 4 (adjacent block A, adjacent block B, adjacent block) such as a picture that does not refer to a co-located block (B picture or P picture that refers to an I picture).
  • the video decoding device 300 may always set the predicted motion vector candidate list size to 4 and encode the predicted motion vector index.
  • variable length decoding unit 301 of the video decoding device 300 can decode the predicted motion vector index in the bitstream without referring to the information of the adjacent block and the co-located block.
  • the processing amount of the variable length decoding unit 301 can be reduced by omitting the processing of step S314 and step S315 of FIG.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of syntax when the motion vector predictor candidate list size is fixed to the maximum number M of motion vector predictor candidates. As shown in FIG. 26, 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 as compared to FIG.
  • the maximum value M of the number of motion vector predictor candidates may be acquired from SPS, PPS, slice header, or the like. Thereby, the maximum value M of the number of motion vector predictor candidates can be switched according to the decoding target picture, the processing amount can be reduced and the encoding efficiency can be improved, and the bitstream can be correctly decoded. it can.
  • the predicted motion vector candidate list size is fixed to the maximum number of predicted motion vector candidates (corresponding to an example of a fixed number of 2 or more)
  • the predicted motion vector candidate list When there is a vacancy, in order to improve error tolerance, a predetermined motion vector improvement prediction motion vector candidate (second candidate) may be placed in the vacant part of the motion vector predictor candidate list.
  • the second candidate for example, a motion vector predictor candidate whose motion vector size is (0, 0) may be assigned. Since the second candidate is a candidate for improving error tolerance, even when a plurality of second candidates are added, they may all be set to the same value. Since new candidates are candidates for improving the coding efficiency, different candidates are added when a plurality of new candidates are added. However, the new candidate may exist as a result between the first candidate and the second candidate.
  • the second candidate is assigned to the empty candidate after the addition of the new candidate, or (2) the second candidate is assigned to all elements of the motion vector predictor candidate list. It is possible to initialize by putting
  • FIG. 15B is a table showing an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0.
  • FIG. 16B is a table showing an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1.
  • FIG. 17B is a flowchart illustrating a calculation procedure of a motion vector predictor candidate in the case where a second candidate is assigned to an empty candidate after a new candidate is added.
  • the calculation procedure is a process corresponding to step S102 of FIG. 14 executed by the moving picture encoding apparatus 100, and also corresponds to the process of step S304 of FIG. 22 executed by the moving picture decoding apparatus 300.
  • the predicted motion vector candidate list size is fixed at the maximum value M, it is not necessary to calculate it.
  • step S151 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 of the video encoding device 100 determines whether or not the prediction block candidate [N] is a predictable candidate by the method described above.
  • 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 the motion vector predictor candidate list for unpredictable candidates and duplicate candidates and deletes them.
  • step S114 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds a new candidate to the motion vector predictor candidate list.
  • FIG. 19B is a flowchart illustrating a procedure for adding a new candidate when the motion vector predictor candidate list size is fixed.
  • FIG. 19B differs from FIG. 19A only in the determination method of step S131, and it is possible to add new candidates until the predicted motion vector candidate list size is reached, not the number of predictable candidates.
  • step S155 as shown in (b) of FIG. 15B and (b) of FIG. 16B, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds the second candidate to the end of the motion vector predictor candidate list.
  • the second candidate for example, there is a motion vector predictor candidate whose motion vector size is (0, 0).
  • FIG. 27 is a flowchart showing a processing procedure for assigning the second candidate to the empty candidate.
  • step S171 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 determines whether the motion vector predictor candidate list size (for example, the maximum value M) —the motion vector predictor candidate is 0 or more. That is, it is determined whether there is an empty element in the motion vector predictor candidate list.
  • the motion vector predictor candidate list size for example, the maximum value M
  • step S172 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds the second candidate to an empty element of the motion vector predictor candidate list. Further, in step S173, the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds 1 to the number of motion vector predictor candidates.
  • step S171 If the determination result in step S171 is false (No in step S171), the motion vector predictor candidate calculation unit 114 ends the addition of the second candidate. At this time, the motion vector predictor candidate list is in the state shown in (b) of FIG. 15B and (b) of FIG. 16B.
  • the processing is described by the motion vector predictor candidate calculation unit 114 of the video encoding device 100, but the motion vector predictor candidate list is calculated by the motion vector predictor candidate calculation unit 311 of the video decoding device 300.
  • the motion vector predictor candidate list is calculated by the motion vector predictor candidate calculation unit 311 of the video decoding device 300.
  • FIG. 15C is a table showing an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 0.
  • FIG. 16C is a table showing an example of a motion vector predictor candidate list in the prediction direction 1.
  • 15C and 16C show the motion vector predictor candidate list in each process when the motion vector predictor candidate list is initialized with the second candidate.
  • FIG. 17C is a flowchart illustrating a procedure for calculating a motion vector predictor candidate when the motion vector predictor candidate list is initialized with the second candidate.
  • the calculation procedure is a process corresponding to step S102 of FIG. 14 executed by the moving picture encoding apparatus 100, and also corresponds to the process of step S304 of FIG. 22 executed by the moving picture decoding apparatus 300.
  • N1 is a value indicating an adjacent block.
  • the second candidate for example, there is a motion vector predictor candidate whose motion vector size is (0, 0).
  • step S162 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 determines whether the prediction vector candidate obtained from the adjacent block N1 is an unpredictable candidate or a duplication candidate.
  • step S162 determines whether the motion vector predictor candidate of the adjacent block N1 is the motion vector predictor candidate of the allocated motion vector predictor index.
  • step S164 the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds a new candidate to the motion vector predictor candidate list.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 114 adds a new candidate by the method shown in FIG. 19B.
  • the motion vector predictor candidate list is in a state shown in (c) of FIG. 15C and (c) of FIG. 16C.
  • the processing is described by the motion vector predictor candidate calculation unit 114 of the video encoding device 100, but the motion vector predictor candidate list is calculated by the motion vector predictor candidate calculation unit 311 of the video decoding device 300.
  • the motion vector predictor candidate list is calculated by the motion vector predictor candidate calculation unit 311 of the video decoding device 300.
  • the motion vector predictor candidate list shown in (b) of FIG. 15B and the motion vector predictor candidate list shown in (c) of FIG. 15C are the same, and the motion vector predictor candidate list shown in (b) of FIG. Since it is the same as the motion vector predictor candidate list shown in (c) of FIG. 16C, (1) a method of assigning second candidates to empty candidates after addition of new candidates, and (2) motion vector predictor candidate list It can be seen that the same prediction motion vector candidate list can be obtained by using any of the methods of initializing the second candidate in all the elements.
  • a motion vector predictor candidate (0, 0) is assigned as the second candidate is shown, but the present invention is not limited to this.
  • prediction motion vector candidates assigned to other prediction motion vector indexes may be copied.
  • the motion vector may be generated from motion vector predictor candidates assigned to other motion vector predictor indexes, such as averaging motion vector sizes of motion vector predictor candidates assigned to other motion vector predictor indexes. Absent.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 311 of the video decoding device 300 does not create a motion vector predictor candidate list without empty elements, but indicates the element indicated by the decoded motion vector predictor index. Only when is an empty element, the second candidate may be added only for the empty element. In this case, the processing amount can be reduced.
  • the motion vector predictor candidate calculation unit 311 determines whether the decoded motion vector predictor index is greater than or equal to the maximum value of the motion vector predictor index. May be assigned. Also, for example, in step S305 in FIG. 22, the motion vector predictor candidate calculation unit 311 determines whether or not the decoded motion vector predictor index is greater than or equal to the maximum value of the motion vector predictor index. The value of the predicted motion vector index may be clipped with the maximum value of the predicted motion vector index so that the vector index is smaller than the maximum value of the predicted motion vector index.
  • the predicted motion vector index corresponds to a packet loss that causes loss of co-located block information. May be decoded normally, a situation may occur in which a motion vector predictor candidate is not assigned to a decoded motion vector predictor index. Further, for example, even when the moving image encoding apparatus 100 side mistakenly adds a predicted motion vector index having a value equal to or greater than the number of predicted motion vector candidates to the bitstream, the predicted motion vector candidate is added to the decoded predicted motion vector index. There may be a situation where is not assigned.
  • 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. 28 is a diagram showing an overall configuration of a content supply system ex100 that realizes a content distribution service.
  • the 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.
  • the 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 through the base stations ex106 to ex110 which are fixed wireless stations.
  • 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) method, a CDMA (Code Division Multiple Access) method, a W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple access Lon method, or a LTE (LTE) access method.
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • W-CDMA Wideband-Code Division Multiple access Lon method
  • LTE LTE
  • the system may be a mobile phone of HSPA (High Speed Packet Access), 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 the user using the camera ex113 (for example, music live video) is encoded as described in the above embodiments (that is, in one aspect of the present invention).
  • the streaming server ex103 streams the content data transmitted to the requested client.
  • the client include a computer ex111, a PDA ex112, a camera ex113, a mobile phone ex114, a game machine ex115, and the like 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 encoded processing of the captured data may be performed by the camera ex113, the streaming server ex103 that performs the data transmission processing, or may be performed in a shared manner.
  • the decryption processing of the distributed data may be performed by the client, the streaming server ex103, or may be performed in a shared manner.
  • 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.
  • encoding / decoding processes are generally performed by 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 media (CD-ROM, flexible disk, hard disk, etc.) that can be read by the computer ex111 and the like, 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 even a user who does not have special rights or facilities can realize personal broadcasting.
  • the digital broadcasting system ex200 also includes at least the moving image encoding device (image encoding device) or the moving image decoding according to each of the above embodiments. Any of the devices (image decoding devices) can be incorporated.
  • the broadcast station ex201 multiplexed data obtained by multiplexing music data and the like on video data is transmitted to a communication or satellite ex202 via radio waves.
  • This video data is data encoded by the moving image encoding method described in 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 the home antenna ex204 capable of receiving the satellite broadcast receives the radio wave.
  • 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 by 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. At this time, the moving picture decoding apparatus may be incorporated in the television instead of the set top box.
  • FIG. 30 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 / separating unit ex303.
  • the television ex300 also decodes each of audio data and video data, or encodes information about each of the audio signal processing unit ex304 and 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
  • an output unit ex309 that includes a display unit ex308 such as a display that displays the decoded video signal.
  • the television ex300 includes an interface unit ex317 including an operation input unit ex312 that receives an input of a user operation.
  • the television ex300 includes a control unit ex310 that controls each unit in an integrated manner, and a power supply circuit unit ex311 that supplies power to each unit.
  • the interface unit ex317 includes a bridge 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 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 the above embodiments.
  • the decoded audio signal and video signal are output from the output unit ex309 to the outside.
  • 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.
  • 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 writes it to a recording medium will be described.
  • the television ex300 receives a user operation from the remote controller ex220 or the like, and encodes an audio signal with the audio signal processing unit ex304 based on the control of the control unit ex310, and converts the video signal with the video signal processing unit ex305. 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 and ex321 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 that can perform 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 be shared with each other.
  • FIG. 31 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 disc to write information, and detects information reflected from the recording surface of the recording medium ex215 to read the information.
  • the modulation recording unit ex402 electrically drives a semiconductor laser built in the optical head ex401 and modulates the laser beam according to the recording data.
  • the reproduction demodulator ex403 amplifies the reproduction signal obtained by electrically detecting the reflected light from the recording surface by the photodetector built in the optical head ex401, separates and demodulates the signal component recorded on the recording medium ex215, and is necessary. To play back information.
  • the buffer ex404 temporarily holds information to be recorded on the recording medium ex215 and information reproduced from the recording medium ex215.
  • the disk motor ex405 rotates the recording medium ex215.
  • the servo control unit ex406 moves the optical head ex401 to a predetermined information track while controlling the rotational drive of the disk motor ex405, and performs a laser spot tracking process.
  • the system control unit ex407 controls the entire information reproduction / recording unit ex400.
  • the system control unit ex407 uses various kinds of information held in the buffer ex404, and generates and adds new information as necessary, as well as 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, but it may be configured to perform higher-density recording using near-field light.
  • FIG. 32 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 the user data is the data recording area ex233, and the inner circumference area ex232 and the outer circumference area ex234 arranged on the inner circumference or outer circumference of the data recording area ex233 are used for specific purposes other than user data recording. Used.
  • the information reproducing / recording unit ex400 reads / writes encoded audio data, video data, or multiplexed data obtained by multiplexing these data with respect to the data recording area ex233 of the recording medium ex215.
  • an optical disk such as a single-layer DVD or BD has been described as an example.
  • the present invention is not limited to these, and an optical disk having a multilayer structure and capable of recording other than the surface may be used.
  • an optical disc with a multi-dimensional recording / reproducing structure such as recording information using light of different wavelengths in the same place on the disc, or recording different layers of information from various angles. It may be.
  • the car ex210 having the antenna ex205 can receive data from the satellite ex202 and the like, and the moving image can be reproduced on a display device such as the car navigation ex211 that the car ex210 has.
  • the configuration of the car navigation ex211 may include a configuration in which a GPS receiving unit is added to the configuration illustrated in FIG. 30, and the same may be applied to the computer ex111, the mobile phone ex114, and the like.
  • FIG. 33A 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 taking 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 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
  • an audio input unit ex356 such as a microphone for inputting audio
  • 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 portion ex364 is provided.
  • the cellular phone ex114 has a power supply circuit ex361, an operation input control unit ex362, and a video signal processing unit ex355 for a main control unit ex360 that comprehensively controls each part of the main body including the display unit ex358 and the operation key unit 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 mobile 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. This is subjected to spectrum spread processing by the modulation / demodulation unit ex352, digital-analog conversion processing and frequency conversion processing by the transmission / reception unit ex351, and then transmitted via the antenna ex350.
  • the mobile phone ex114 amplifies the received data received through the antenna ex350 in the voice call mode, performs frequency conversion processing and analog-digital conversion processing, performs spectrum despreading processing in the modulation / demodulation unit ex352, and performs voice signal processing unit After converting to an analog audio signal at 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 apparatus 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, and the like, and sends the encoded audio data to the multiplexing / demultiplexing unit ex353. To do.
  • the multiplexing / demultiplexing unit ex353 multiplexes the encoded video data supplied from the video signal processing unit ex355 and the encoded audio data supplied from the audio signal processing unit ex354 by a predetermined method, and is obtained as a result.
  • the multiplexed data is subjected to spread spectrum processing by the modulation / demodulation unit (modulation / demodulation circuit unit) ex352, digital-analog conversion processing and frequency conversion processing by the transmission / reception unit ex351, and then transmitted through the antenna ex350.
  • the multiplexing / separating unit ex353 separates the multiplexed data into a video data bit stream and an audio data bit stream, and performs video signal processing on the video data encoded via the synchronization bus ex370.
  • the encoded audio data is supplied to the audio signal processing unit ex354 while being supplied to the unit ex355.
  • the video signal processing unit ex355 decodes the video signal by decoding using the moving image decoding method corresponding to the moving image encoding method described in each of the above embodiments (that is, the image according to one aspect of the present invention).
  • video and still images included in a moving image file linked to a 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 output unit ex357 outputs the audio.
  • the terminal such as the mobile phone ex114 is referred to as a transmitting terminal having only an encoder and a receiving terminal having only a decoder.
  • a transmitting 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.
  • data in which character data or the like related to video is multiplexed is also described. It may be video data itself instead of multiplexed data.
  • the moving picture encoding method or the moving picture decoding method shown in each of the above embodiments can be used in any of the above-described devices / systems. The described effect can be obtained.
  • Embodiment 4 The moving picture coding method or apparatus shown in the above embodiments and the moving picture coding method or apparatus compliant with different standards such as MPEG-2, MPEG4-AVC, and VC-1 are appropriately switched as necessary. Thus, it is also possible to generate video data.
  • multiplexed data obtained by multiplexing audio data or the like with video data is configured to include identification information indicating which standard the video data conforms to.
  • identification information indicating which standard the video data conforms to.
  • FIG. 34 is a diagram showing a structure of multiplexed data.
  • multiplexed data is obtained by multiplexing one or more of a video stream, an audio stream, a presentation graphics stream (PG), and an interactive graphics stream.
  • the video stream indicates the main video and sub-video of the movie
  • the audio stream (IG) indicates the main audio portion of the movie and the sub-audio mixed with the main audio
  • the presentation graphics stream indicates the subtitles of the movie.
  • the main video indicates a normal video displayed on the screen
  • the sub-video is a video displayed on a small screen in the main video.
  • the interactive graphics stream indicates an interactive screen created by arranging GUI components on the screen.
  • the video stream is encoded by the moving image encoding method or apparatus shown in the above embodiments, or the moving image encoding method or apparatus conforming to the conventional standards such as MPEG-2, MPEG4-AVC, and VC-1. ing.
  • the audio stream is encoded by a method such as Dolby AC-3, Dolby Digital Plus, MLP, DTS, DTS-HD, or linear PCM.
  • Each stream included in the multiplexed data is identified by PID. For example, 0x1011 for video streams used for movie images, 0x1100 to 0x111F for audio streams, 0x1200 to 0x121F for presentation graphics, 0x1400 to 0x141F for interactive graphics streams, 0x1B00 to 0x1B1F are assigned to video streams used for sub-pictures, and 0x1A00 to 0x1A1F are assigned to audio streams used for sub-audio mixed with the main audio.
  • FIG. 35 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. 36 shows in more detail how the video stream is stored in the PES packet sequence.
  • the first row in FIG. 36 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. 37 shows the format of TS packets that are finally written in the multiplexed data.
  • the TS packet is a 188-byte fixed-length packet composed of a 4-byte TS header having information such as a PID for identifying a stream and a 184-byte TS payload for storing data.
  • the PES packet is divided and stored in the TS payload.
  • a 4-byte TP_Extra_Header is added to a TS packet, forms a 192-byte source packet, and is written in multiplexed data.
  • TP_Extra_Header information such as ATS (Arrival_Time_Stamp) is described.
  • ATS indicates the transfer start time of the TS packet to the PID filter of the decoder.
  • Source packets are arranged in the multiplexed data as shown in the lower part of FIG. 37, 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. 38 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. 41 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 each of the above embodiments.
  • 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. 42 shows a configuration of an 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 starts up to an operable state by supplying power to each unit when the power supply is in an on state.
  • the LSI ex500 uses the AV I / O ex509 to perform the microphone ex117 and the camera ex113 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 has been 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. 43 shows a configuration ex800 in the present embodiment.
  • the drive frequency switching unit ex803 sets the drive frequency high when the video data is generated by the moving image encoding method or apparatus described in the above embodiments.
  • the decoding processing unit ex801 that executes the moving picture decoding method described in each of the above embodiments is instructed to decode the video data.
  • the video data is video data compliant with the conventional standard, compared to the case where the video data is generated by the moving picture encoding method or apparatus shown in the above embodiments, Set the drive frequency low. Then, it instructs the decoding processing unit ex802 compliant with the conventional standard to decode the video data.
  • the drive frequency switching unit ex803 includes the CPU ex502 and the drive frequency control unit ex512 of FIG.
  • the decoding processing unit ex801 that executes the moving picture decoding method shown in each of the above embodiments and the decoding processing unit ex802 that complies with the conventional standard correspond to the signal processing unit ex507 in FIG.
  • the CPU ex502 identifies which standard the video data conforms to. Then, based on the signal from the CPU ex502, the drive frequency control unit ex512 sets the drive frequency. Further, based on the signal from the CPU ex502, the signal processing unit ex507 decodes the video data.
  • the identification information described in the fourth embodiment may be used.
  • the identification information is not limited to that described in the fourth embodiment, and any information that can identify which standard the video data conforms to may be used. For example, it is possible to identify which standard the video data conforms to based on an external signal that identifies whether the video data is used for a television or a disk. In some cases, identification may be performed based on such an external signal.
  • the selection of the driving frequency in the CPU ex502 may be performed based on, for example, a lookup table in which video data standards and driving frequencies are associated with each other as shown in FIG. The look-up table is stored in the buffer ex508 or the internal memory of the LSI, and the CPU ex502 can select the drive frequency by referring to this look-up table.
  • FIG. 44 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 a 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.
  • the drive frequency is set to be 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 LSI ex500 or the apparatus including the LSI ex500 is set high.
  • the video data conforms to the conventional standards such as MPEG-2, MPEG4-AVC, VC-1, etc.
  • 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, the driving of the CPU ex502 is stopped.
  • the CPU ex502 is temporarily stopped because there is enough 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 enough 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. 46A.
  • 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 in which ex901 is used is conceivable.
  • the decoding processing unit for executing the moving picture decoding method described in each of the above embodiments is shared, and the processing content specific to the MPEG4-AVC standard As for, a configuration using a dedicated decoding processing unit may be used.
  • ex1000 in FIG. 46B 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
  • the 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 resistance of moving picture coding and decoding.
  • the moving image encoding method and the moving image decoding method according to the present invention include, for example, a moving image encoding method and a moving image decoding method in storage, transmission, communication, and the like using a mobile phone, a DVD device, a personal computer, and the like. Useful as.

Landscapes

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

Abstract

 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、符号化対象ブロックを符号化する動画像符号化方法であって、2以上の固定数の予測動きベクトル候補を取得するステップ(S102)と、2以上の固定数の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の符号化に用いる予測動きベクトルを選択するステップ(S103)と、選択された予測動きベクトルを特定するためのインデックスを、2以上の固定数に応じて符号化するステップ(S104)とを含み、2以上の固定数の予測動きベクトル候補は、予め定められた第二固定値を持つ候補を含む。

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等に関する。
 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である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得ステップと、前記2以上の固定数の前記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、前記2以上の固定数に応じて符号化し、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み、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む。
 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15A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15Bは、実施の形態の変形例における予測方向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15Cは、実施の形態の変形例における予測方向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16A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16Bは、実施の形態の変形例における予測方向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16Cは、実施の形態の変形例における予測方向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17A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17Bは、実施の形態の変形例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17Cは、実施の形態の変形例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19A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19Bは、実施の形態の変形例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に係る動画像復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に係る動画像復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2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24は、実施の形態2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25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26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27は、実施の形態の変形例における第二の候補の追加処理を示すフローチャートである。 図28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29は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図30は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図31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32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33Aは、携帯電話の一例を示す図である。 図33Bは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図34は、多重化データの構成を示す図である。 図35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36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37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38は、PMTのデータ構成を示す図である。 図39は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図40は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図41は、映像データを識別するステップを示す図である。 図42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43は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図44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45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46A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46B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は、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。
 動画像復号化装置2000は、図11に示すように、可変長復号化部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。
 なお、上記問題に対しては、予測動きベクトル候補リストサイズの大きさを固定することが考えられる。予測動きベクトル候補リストサイズの大きさを固定すれば、予測動きベクトル候補リストサイズを求める必要がなくなる。
 しかし、予測動きベクトル候補リストサイズの大きさを固定すると、空間的に隣接するブロックから導出される候補(重複候補および予測不可能候補を除く予測動きベクトル候補)および時間的に隣接するブロック(co-locatedブロック)から導出される候補(第一の候補)の総数が、予測動きベクトル候補リストサイズ以下の場合には、予測動きベクトル候補リストに空き要素が生じることになる。この場合、画像復号化装置において、エラー等の発生により、空き要素が参照された場合、予期せぬ動作が実行される可能性があるという問題がある。
 そこで、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、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である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得ステップと、前記2以上の固定数の前記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、前記2以上の固定数に応じて符号化し、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み、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む。
 また、例えば、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、さらに、第一の候補および新規候補のうちの少なくとも1つを含み、前記第一の候補は、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隣接ブロックの符号化に用いられた前記動きベクトルに基づいて導出される候補であり、前記新規候補は、前記隣接ブロックとは異なるブロックの符号化に用いられた前記動きベクトルに基づいて導出される候補、または、予め定められた固定ベクトルを動きベクトルとして持つ候補としてもよい。
 また、例えば、前記予測動きベクトル候補取得ステップは、前記第一の候補を導出する第一導出処理を行い、前記第一の候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第一導出ステップと、前記第一の候補の数が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記新規候補を導出する第二導出処理を行い、前記新規候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第二導出ステップと、前記第一の候補の数および前記新規候補の数の合計が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記第一の候補の数、前記予め定められた固定値を持つ候補の数および前記新規候補の数の合計が、前記2以上の固定数と等しくなるように、少なくとも1つの前記予め定められた固定値を持つ候補を前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第三導出ステップと、を有していてもよい。
 また、例えば、前記第二導出ステップでは、予め用意された複数の異なる候補から、所定の優先順位に従って少なくとも1つの候補を選択することにより、少なくとも1つの前記新規候補を導出してもよい。
 また、例えば、前記予測動きベクトル候補取得ステップは、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の全てに前記予め定められた固定値を持つ候補を設定することにより、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を初期化する初期化ステップと、前記第一の候補を導出する第一導出処理を行い、前記第一の候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として更新する第一導出ステップと、前記第一の候補の数が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記新規候補を導出する第二導出処理を行い、前記新規候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として更新する第二導出ステップと、を有していてもよい。
 そこで、本発明の一態様に係る画像復号化方法は、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である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得ステップと、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2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の中から前記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、前記2以上の固定数に応じ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2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の中から、前記復号化対象ブロックの復号に用いられる前記予測動きベクトルを選択する選択ステップとを含み、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む。
 また、例えば、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、さらに、第一の候補および新規候補のうちの少なくとも1つを含み、前記第一の候補は、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隣接ブロックの符号化に用いられた前記動きベクトルに基づいて導出される候補であり、前記新規候補は、前記隣接ブロックとは異なるブロックの符号化に用いられた前記動きベクトルに基づいて導出される候補、または、予め定められた固定ベクトルを動きベクトルとして持つ候補としてもよい。
 また、例えば、前記予測動きベクトル候補取得ステップは、前記第一の候補を導出する第一導出処理を行い、前記第一の候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第一導出ステップと、前記第一の候補の数が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記新規候補を導出する第二導出処理を行い、前記新規候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第二導出ステップと、前記第一の候補の数および前記新規候補の数の合計が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記第一の候補の数、前記予め定められた固定値を持つ候補の数および前記新規候補の数の合計が、前記2以上の固定数と等しくなるように、少なくとも1つの前記予め定められた固定値を持つ候補を前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第三導出ステップと、を有していてもよい。
 また、例えば、前記第二導出ステップでは、予め用意された複数の異なる候補から、所定の優先順位に従って少なくとも1つの候補を選択することにより、少なくとも1つの前記新規候補を導出してもよい。
 また、例えば、前記予測動きベクトル候補取得ステップは、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の全てに前記予め定められた固定値を持つ候補を設定することにより、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を初期化する初期化ステップと、前記第一の候補を導出する第一導出処理を行い、前記第一の候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として更新する第一導出ステップと、前記第一の候補の数が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記新規候補を導出する第二導出処理を行い、前記新規候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として更新する第二導出ステップと、を有していてもよい。
 そこで、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、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装置であって、前記予測動きベクトルの候補である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得部と、前記2以上の固定数の前記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、前記2以上の固定数に応じて符号化し、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含み、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む。
 そこで、本発明の一態様に係る画像復号化装置は、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装置であって、前記予測動きベクトルの候補である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得部と、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2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の中から前記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、前記2以上の固定数に応じ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2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の中から、前記復号化対象ブロックの復号に用いられる前記予測動きベクトルを選択する選択部とを含み、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む。
 そこで、本発明の一態様に係る画像符号化復号化装置は、上記動画像符号化装置と、上記動画像復号化装置とを備える。
 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)
 本実施の形態に係る動画像符号化方法を用いた動画像符号化装置について、図13~図22を基に説明する。
 [1-1.動画像符号化装置の構成]
 先ず、動画像符号化装置の構成について、図13を基に説明する。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。
 [1-2.動画像符号化方法の処理手順]
 次に、動画像符号化装置で実行される動画像符号化方法の処理手順について、図14を基に説明する。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等を用いて、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は符号化歪を表している。符号化歪Dには、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等を用いる。また、Rは発生符号量を表している。発生符号量Rとしては、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等を用いる。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15Aの(a)および図16Aの(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、および新規候補の追加を行うことにより、図15Aの(b)および図16Aの(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15Aの(a)および図16Aの(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(第一の候補に相当)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。ただし、後述する方法を用いて第二の候補を用いる場合は、第一の候補および新規候補の予測動きベクトルインデックスの値には、第二の候補よりも小さい値を割り当てるようにする。これは、第二の候補は、予測動きベクトル候補リストサイズが固定の場合であって、第一の候補および新規候補の数が予測動きベクトル候補リストサイズよりも小さいときに、予測動きベクトル候補リストの空き要素に割り当てられる候補だからである。
 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17A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17A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17A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15Aおよび図16A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15Aおよび図16A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17AのステップS111の詳細な処理を示すフローチャートであある。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(ステップ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(ステップ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(ステップ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(ステップ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17A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のステップ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19Aは、図17A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19Aは、新規候補を追加する方法を表す。以下、図19A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(ステップ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(ステップ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(ステップS131またはステップ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(ステップ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(ステップ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(ステップ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S142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(ステップ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。
 なお、本実施の形態では、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当てるビット列を決定するようにしたが、これに限られるものではない。
 例えば、動画像符号化装置100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100は、予測動きベクトル候補数の最大値M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当てても構わない。つまり、動画像符号化装置100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M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、本実施の形態では、予測動きベクトル候補数の最大値M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100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M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100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100は、予測動きベクトル候補数の最大値M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、隣接ブロックや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、可変長復号化手段の処理量を削減することができる。
 また、予測動きベクトル候補数の最大値Mを、SPS(Sequence Parameter Set)、PPS(Picture Parameter Set)、または、スライスヘッダ等に埋め込むようにしても構わない。これにより、符号化対象ピクチャに応じて、予測動きベクトル候補数の最大値Mを切り替えることができ、処理量の削減および符号化効率の向上を図ることができる。
 例えば、co-locatedブロックを参照しないようなピクチャ(Iピクチャを参照するBピクチャやPピクチャ)の場合には、予測動きベクトル候補数の最大値を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)に設定し、co-locatedブロックを参照するようなピクチャの場合には、予測動きベクトル候補数の最大値を5(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)に設定して、SPS(Sequence Parameter Set)、PPS(Picture Parameter Set)、または、スライスヘッダ等に埋め込むこと等が考えられる。
 (実施の形態2)
 本実施の形態に係る動画像復号化方法を用いた動画像復号化装置について、図21~図24を基に説明する。
 [2-1.動画像復号化装置の構成]
 先ず、動画像復号化装置の構成について、図21を基に説明する。図21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21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、復号化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、復号化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、復号化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、復号化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。
 [1-2.動画像符号化方法の処理手順]
 次に、動画像符号化装置で実行される動画像符号化方法の処理手順について、図22を基に説明する。図22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、可変長復号化部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の処理が行われる。
 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、可変長復号化部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23は、図22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23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23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(ステップ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(ステップ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の判定結果が偽ならば(ステップ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22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22のステップ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24は、図22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24は、予測動きベクトル候補を算出する方法を表す。以下、図24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15Aおよび図16A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19A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25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25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23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。
 なお、本実施の形態の動画像復号化装置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当てるビット列を決定するようにしたが、これに限られるものではない。
 例えば、動画像復号化装置300は、図23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られたビット列を決定してもよい。すなわち、動画像復号化装置300は、予測動きベクトル候補数の最大値M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当てても構わない。つまり、動画像復号化装置300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M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、本実施の形態では、予測動きベクトル候補数の最大値M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300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。また、co-locatedブロックを参照しないようなピクチャ(Iピクチャを参照するBピクチャやPピクチャ)のように、予測動きベクトル候補数の最大値M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、動画像復号化装置300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。
 これにより、動画像復号化装置300の可変長復号化部301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、隣接ブロックや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。例えば、図23のステップS314、ステップS315の処理を省略するなど、可変長復号化部301の処理量を削減できる。
 図26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Mに固定した場合のシンタックスの一例を表す図である。図26に示すように、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、図25と比較して、NumMVPCandをシンタックスから削除できる。
 また、予測動きベクトル候補数の最大値Mを、SPS、PPS、または、スライスヘッダ等から取得するようにしても構わない。これにより、復号化対象ピクチャに応じて、予測動きベクトル候補数の最大値Mを切り替えることができ、処理量の削減および符号化効率の向上を図ることができ、ビットストリームを正しく復号することができる。
 (実施の形態1および実施の形態2の変形例)
 上述した実施の形態1および実施の形態2において、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(2以上の固定数の一例に相当)に固定する場合において、予測動きベクトル候補リストに空きがあるときは、エラー耐性を向上させるために、予測動きベクトル候補リストの空き部分に所定のエラー耐性向上用の予測動きベクトル候補(第二の候補)を入れるようにしてもよい。
 第二の候補としては、例えば、動きベクトルの大きさが(0,0)の予測動きベクトル候補を割り当てるようにしても構わない。第二の候補は、エラー耐性を向上させるための候補であることから、複数の第二の候補を追加する場合でも、全て同じ値に設定しても良い。なお、新規候補については、符号化効率を向上させるための候補であることから、複数の新規候補を追加する場合には、異なる候補を追加する。ただし、新規候補は、第一の候補および第二の候補との間では、結果として、同じ候補が存在していても良い。
 なお、第二の候補を割り当てる方法としては、(1)新規候補の追加後に、空き候補に第二の候補を割り当てる、あるいは、(2)予測動きベクトル候補リストの全ての要素に第二の候補を入れて初期化することが考えられる。
 先ず、動画像符号化装置100および動画像復号化装置300において、(1)新規候補の追加後に、空き候補に第二の候補を割り当てる場合について説明する。
 ここで、図15B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表である。また、図16B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表である。
 図15Bおよび図16Bでは、新規候補の追加後に、空き候補に第二の候補を割り当てる場合の予測動きベクトル候補リストを示しており、予測動きベクトル候補数の最大値Mが5である場合(N=0~4)について例示している。
 図17Bは、新規候補の追加後に、空き候補に第二の候補を割り当てる場合における予測動きベクトル候補の算出手順を示すフローチャートである。なお、図17Aと同じ処理については、同じ符号を用いている。当該算出手順は、動画像符号化装置100で実行される図14のステップS102に対応する処理であり、動画像復号化装置300で実行される図22のステップS304の処理にも対応している。また、予測動きベクトル候補リストサイズは、最大値Mに固定されているため、算出する必要がない。
 ステップS151では、動画像符号化装置100の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上述した方法で判定する。
 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、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、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、図19Bは、予測動きベクトル候補リストサイズが固定されている場合における、新規候補の追加手順を示すフローチャートである。図19Bは、図19Aに対して、ステップS131の判定方法のみが異なっており、予測可能候補数ではなく、予測動きベクトル候補リストサイズに達するまで、新規候補の追加が可能となっている。
 ステップS155では、予測動きベクトル候補算出部114は、図15Bの(b)および図16Bの(b)に示すように、予測動きベクトル候補リストの最後まで、第二の候補を追加する。第二の候補としては、例えば、動きベクトルの大きさが(0,0)の予測動きベクトル候補がある。
 ここで、図27は、空き候補に第二の候補を割り当てる処理手順を示すフローチャートである。
 ステップS171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リストサイズ(例えば、最大値M)-予測動きベクトル候補が、0以上であるかを判定する。すなわち、予測動きベクトル候補リストに空き要素があるかを判定する。
 ステップS171の判定結果が真ならば(ステップS171のYes)、ステップS172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リストの空き要素に、第二の候補を追加する。さらに、ステップS173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。
 ステップS171の判定結果が偽ならば(ステップS171のNo)、予測動きベクトル候補算出部114は、第二の候補の追加を終了する。このとき、予測動きベクトル候補リストは、図15Bの(b)および図16Bの(b)に示す状態となる。
 なお、ここでは、動画像符号化装置100の予測動きベクトル候補算出部114による処理として説明したが、動画像復号化装置300の予測動きベクトル候補算出部311により予測動きベクトル候補リストを算出する場合も、同じ処理を行うことにより、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。
 次に、動画像符号化装置100および動画像復号化装置300において、(2)予測動きベクトル候補リストの全ての要素に第二の候補を入れて初期化する場合について説明する。
 ここで、図15C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表である。また、図16C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表である。
 図15Cおよび図16Cでは、予測動きベクトル候補リストを第二の候補で初期化する場合において、各処理における予測動きベクトル候補リストを示している。図15Cおよび図16Cでは、予測動きベクトル候補数の最大値Mが5である場合(N=0~4)について例示している。
 図17Cは、予測動きベクトル候補リストを第二の候補で初期化する場合における予測動きベクトル候補の算出手順を示すフローチャートである。当該算出手順は、動画像符号化装置100で実行される図14のステップS102に対応する処理であり、動画像復号化装置300で実行される図22のステップS304の処理にも対応している。また、予測動きベクトル候補リストサイズは、最大値Mに固定されているため、算出する必要がない。なお、図17Cにおいて、N1は、隣接ブロックを示す値である。
 ステップS161では、動画像符号化装置100の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[N1](N1=0~4)の全てに第二の候補を設定する。第二の候補としては、例えば、動きベクトルの大きさが(0,0)の予測動きベクトル候補がある。
 ステップS162では、予測動きベクトル候補算出部114は、隣接ブロックN1から得られる予測ベクトル候補が、予測不可能候補または重複候補であるかを判定する。
 ステップS162の判定結果が真ならば(ステップS162のYes)、次の隣接ブロックN1に対してステップS162の判定を行う。ステップS162の判定結果が偽ならば(ステップS162のNo)、ステップS163において、予測動きベクトル候補算出部114は、隣接ブロックN1の予測動きベクトル候補を取得して、予測動きベクトル候補リストを更新する。このとき、予測動きベクトル候補算出部114は、隣接ブロックN1に対し、第二の候補が割り当てられている予測動きベクトルインデックスのうち、値が最も小さい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、割り当てた予測動きベクトルインデックスの予測動きベクトル候補に、隣接ブロックN1の予測動きベクトル候補を上書きする。
 ステップS164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リストに新規候補を追加する。ここでは、予測動きベクトル候補算出部114は、図19Bに示す方法で新規候補を追加する。
 このとき、予測動きベクトル候補リストは、図15Cの(c)および図16Cの(c)に示す状態となる。
 なお、ここでは、動画像符号化装置100の予測動きベクトル候補算出部114による処理として説明したが、動画像復号化装置300の予測動きベクトル候補算出部311により予測動きベクトル候補リストを算出する場合も、同じ処理を行うことにより、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。
 ここで、図15Bの(b)に示す予測動きベクトル候補リストと図15Cの(c)に示す予測動きベクトル候補リストとは同じであり、図16Bの(b)に示す予測動きベクトル候補リストと図16Cの(c)に示す予測動きベクトル候補リストとは同じであることから、(1)新規候補の追加後に、空き候補に第二の候補を割り当てる方法、および(2)予測動きベクトル候補リストの全ての要素に第二の候補を入れて初期化する方法の何れを用いても、同じ予測動きベクトル候補リストを得ることができることが分かる。
 なお、本変形例では、第二の候補として、動きベクトルが(0,0)の予測動きベクトル候補を割当てる例を示したが、これに限られるものではない。例えば、他の予測動きベクトルインデックスに割当てられた予測動きベクトル候補をコピーするようにしても構わない。また、他の予測動きベクトルインデックスに割当てられた予測動きベクトル候補の動きベクトルの大きさの平均をとるなど、他の予測動きベクトルインデックスに割当てられた予測動きベクトル候補から生成するようにしても構わない。
 なお、上記変形例では、第二の候補を割り当てる方法として、(1)新規候補(第三の候補)の追加後に、空き候補に第二の候補を割り当てる、あるいは、(2)予測動きベクトル候補リストの全ての要素に第二の候補を入れて初期化する方法について説明したが、これに限るものではない。
 例えば、図22のステップS305において、動画像復号化装置300の予測動きベクトル候補算出部311は、空き要素のない予測動きベクトル候補リストを作成するのではなく、復号した予測動きベクトルインデックスが示す要素が空き要素の場合にのみ、当該空き要素についてのみ第二の候補を追加するようにしても構わない。この場合は、処理量を削減できる。
 また、例えば、図22のステップS305において、予測動きベクトル候補算出部311は、復号した予測動きベクトルインデックスが、予測動きベクトルインデックスの最大値以上であるかどうかを判定し、真ならば、第二の候補を割り当てるようにしても構わない。また、例えば、図22のステップS305において、予測動きベクトル候補算出部311は、復号した予測動きベクトルインデックスが、予測動きベクトルインデックスの最大値以上であるかどうかを判定し、真ならば、予測動きベクトルインデックスが予測動きベクトルインデックスの最大値より小さい値になるように、予測動きベクトルインデックスの値を予測動きベクトルインデックスの最大値でクリッピング処理するようにしても構わない。
 なお、例えば、動画像復号化装置300において、予測動きベクトル候補の重複候補削除に誤りが発生した場合には、co-locatedブロックの情報を失うようなパケットロスに対応して、予測動きベクトルインデックスを正常に復号化できたとしても、復号し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が割り当たっていないという状況が生じる場合がある。また、例えば、動画像符号化装置100側が誤って、予測動きベクトル候補数以上の値を持つ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ような場合でも、復号し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が割り当たっていないという状況が生じる場合がある。
 上記変形例では、予測動きベクトル候補リストの空き要素に第二の候補を割り当てるので、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が割り当たっていないという状況を回避することができる。
 (実施の形態3)
 上記各実施の形態で示した動画像符号化方法(画像符号化方法)または動画像復号化方法(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28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28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 アクセス)方式、W-CDMA(Wideband-Code Division Multiple アクセス)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29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30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31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32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30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33A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33B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4)
 上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置と、MPEG-2、MPEG4-AVC、VC-1など異なる規格に準拠した動画像符号化方法または装置とを、必要に応じて適宜切替えることにより、映像データを生成することも可能である。
 ここで、それぞれ異なる規格に準拠する複数の映像データを生成した場合、復号する際に、それぞれの規格に対応した復号方法を選択する必要がある。しかしながら、復号する映像データが、どの規格に準拠するものであるか識別できないため、適切な復号方法を選択することができないという課題を生じる。
 この課題を解決するために、映像データに音声データなどを多重化した多重化データは、映像データがどの規格に準拠するものであるかを示す識別情報を含む構成とする。上記各実施の形態で示す動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを含む多重化データの具体的な構成を以下説明する。多重化データは、MPEG-2トランスポートストリーム形式のデジタルストリームである。
 図34は、多重化データの構成を示す図である。図34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35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36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36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36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37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37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38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39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39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40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41に示す。ステップexS100において、多重化データからPMTに含まれるストリームタイプ、または、多重化データ情報に含まれるビデオストリーム属性情報を取得する。次に、ステップexS101において、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された多重化データであることを示しているか否かを判断する。そして、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものであると判断された場合には、ステップexS102において、上記各実施の形態で示した動画像復号方法により復号を行う。また、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が、従来のMPEG-2、MPEG4-AVC、VC-1などの規格に準拠するものであることを示している場合には、ステップexS103において、従来の規格に準拠した動画像復号方法により復号を行う。
 このように、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に新たな固有値を設定することにより、復号する際に、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法または装置で復号可能であるかを判断することができる。従って、異なる規格に準拠する多重化データが入力された場合であっても、適切な復号化方法または装置を選択することができるため、エラーを生じることなく復号することが可能となる。また、本実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、または、動画像復号方法または装置を、上述したいずれの機器・システムに用いることも可能である。
 (実施の形態5)
 上記各実施の形態で示した動画像符号化方法および装置、動画像復号化方法および装置は、典型的には集積回路であるLSIで実現される。一例として、図42に1チップ化されたLSIex500の構成を示す。LSIex500は、以下に説明する要素ex501、ex502、ex503、ex504、ex505、ex506、ex507、ex508、ex509を備え、各要素はバスex510を介して接続している。電源回路部ex505は電源がオン状態の場合に各部に対して電力を供給することで動作可能な状態に起動する。
 例えば符号化処理を行う場合には、LSIex500は、CPUex502、メモリコントローラex503、ストリームコントローラex504、駆動周波数制御部ex512等を有する制御部ex501の制御に基づいて、AV I/Oex509によりマイクex117やカメラex113等からAV信号を入力する。入力されたAV信号は、一旦SDRAM等の外部のメモリex511に蓄積される。制御部ex501の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量や処理速度に応じて適宜複数回に分けるなどされ信号処理部ex507に送られ、信号処理部ex507において音声信号の符号化および/または映像信号の符号化が行われる。ここで映像信号の符号化処理は上記各実施の形態で説明した符号化処理である。信号処理部ex507ではさらに、場合により符号化された音声データと符号化された映像データを多重化するなどの処理を行い、ストリームI/Oex506から外部に出力する。この出力された多重化データは、基地局ex107に向けて送信されたり、または記録メディアex215に書き込まれたりする。なお、多重化する際には同期するよう、一旦バッファex508にデータを蓄積するとよい。
 なお、上記では、メモリex511がLSIex500の外部の構成として説明したが、LSIex500の内部に含まれる構成であってもよい。バッファex508も1つに限ったものではなく、複数のバッファを備えていてもよい。また、LSIex500は1チップ化されてもよいし、複数チップ化されてもよい。
 また、上記では、制御部ex501が、CPUex502、メモリコントローラex503、ストリームコントローラex504、駆動周波数制御部ex512等を有するとしているが、制御部ex501の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex507がさらにCPUを備える構成であってもよい。信号処理部ex507の内部にもCPUを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、CPUex502が信号処理部ex507、または信号処理部ex507の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex501は、信号処理部ex507、またはその一部を有するCPUex502を備える構成となる。
 なお、ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
 また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
 さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
 (実施の形態6)
 上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のMPEG-2、MPEG4-AVC、VC-1などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、LSIex500において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のCPUex502の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。
 この課題を解決するために、テレビex300、LSIex500などの動画像復号化装置は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別し、規格に応じて駆動周波数を切替える構成とする。図43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42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42の信号処理部ex507に該当する。CPUex502は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別する。そして、CPUex502からの信号に基づいて、駆動周波数制御部ex512は、駆動周波数を設定する。また、CPUex502からの信号に基づいて、信号処理部ex507は、映像データの復号を行う。ここで、映像データの識別には、例えば、実施の形態4で記載した識別情報を利用することが考えられる。識別情報に関しては、実施の形態4で記載したものに限られず、映像データがどの規格に準拠するか識別できる情報であればよい。例えば、映像データがテレビに利用されるものであるか、ディスクに利用されるものであるかなどを識別する外部信号に基づいて、映像データがどの規格に準拠するものであるか識別可能である場合には、このような外部信号に基づいて識別してもよい。また、CPUex502における駆動周波数の選択は、例えば、図45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44は、本実施の形態の方法を実施するステップを示している。まず、ステップexS200では、信号処理部ex507において、多重化データから識別情報を取得する。次に、ステップexS201では、CPUex502において、識別情報に基づいて映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものであるか否かを識別する。映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、ステップexS202において、駆動周波数を高く設定する信号を、CPUex502が駆動周波数制御部ex512に送る。そして、駆動周波数制御部ex512において、高い駆動周波数に設定される。一方、従来のMPEG-2、MPEG4-AVC、VC-1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ステップexS203において、駆動周波数を低く設定する信号を、CPUex502が駆動周波数制御部ex512に送る。そして、駆動周波数制御部ex512において、映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、低い駆動周波数に設定される。
 さらに、駆動周波数の切替えに連動して、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を変更することにより、省電力効果をより高めることが可能である。例えば、駆動周波数を低く設定する場合には、これに伴い、駆動周波数を高く設定している場合に比べ、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を低く設定することが考えられる。
 また、駆動周波数の設定方法は、復号する際の処理量が大きい場合に、駆動周波数を高く設定し、復号する際の処理量が小さい場合に、駆動周波数を低く設定すればよく、上述した設定方法に限らない。例えば、MPEG4-AVC規格に準拠する映像データを復号する処理量の方が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置により生成された映像データを復号する処理量よりも大きい場合には、駆動周波数の設定を上述した場合の逆にすることが考えられる。
 さらに、駆動周波数の設定方法は、駆動周波数を低くする構成に限らない。例えば、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を高く設定し、従来のMPEG-2、MPEG4-AVC、VC-1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を低く設定することも考えられる。また、他の例としては、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、CPUex502の駆動を停止させることなく、従来のMPEG-2、MPEG4-AVC、VC-1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、処理に余裕があるため、CPUex502の駆動を一時停止させることも考えられる。識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合であっても、処理に余裕があれば、CPUex502の駆動を一時停止させることも考えられる。この場合は、従来のMPEG-2、MPEG4-AVC、VC-1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合に比べて、停止時間を短く設定することが考えられる。
 このように、映像データが準拠する規格に応じて、駆動周波数を切替えることにより、省電力化を図ることが可能になる。また、電池を用いてLSIex500またはLSIex500を含む装置を駆動している場合には、省電力化に伴い、電池の寿命を長くすることが可能である。
 (実施の形態7)
 テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、LSIex500の信号処理部ex507が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex507を個別に用いると、LSIex500の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。
 この課題を解決するために、上記各実施の形態で示した動画像復号方法を実行するための復号処理部と、従来のMPEG-2、MPEG4-AVC、VC-1などの規格に準拠する復号処理部とを一部共有化する構成とする。この構成例を図46A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。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46B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、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、1000 動画像符号化装置
101、1001 減算部
102、1002 直交変換部
103、1003 量子化部
104、302、1004、2002 逆量子化部
105、303、1005、2003 逆直交変換部
106、304、1006、2004 加算部
107、305、1007、2005 ブロックメモリ
108、306、1008、2006 フレームメモリ
109、307、1009、2007 イントラ予測部
110、308、1010、2008 インター予測部
111、309、1011、2009 インター予測制御部
112、1012 ピクチャタイプ決定部
113、310、1013、2010 スイッチ
114、311、1014、2011 予測動きベクトル候補算出部
115、312、1015、2012 colPicメモリ
116、1016 可変長符号化部
300、2000 動画像復号化装置
301、2001 可変長復号化部

Claims (13)

  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である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得ステップと、
     前記2以上の固定数の前記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、前記2以上の固定数に応じて符号化し、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み、
     前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む
     動画像符号化方法。
  2.  前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、さらに、第一の候補および新規候補のうちの少なくとも1つを含み、
     前記第一の候補は、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隣接ブロックの符号化に用いられた前記動きベクトルに基づいて導出される候補であり、
     前記新規候補は、前記隣接ブロックとは異なるブロックの符号化に用いられた前記動きベクトルに基づいて導出される候補、または、予め定められた固定ベクトルを動きベクトルとして持つ候補である
     請求項1に記載の動画像符号化方法。
  3.  前記予測動きベクトル候補取得ステップは、
     前記第一の候補を導出する第一導出処理を行い、前記第一の候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第一導出ステップと、
     前記第一の候補の数が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記新規候補を導出する第二導出処理を行い、前記新規候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第二導出ステップと、
     前記第一の候補の数および前記新規候補の数の合計が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記第一の候補の数、前記予め定められた固定値を持つ候補の数および前記新規候補の数の合計が、前記2以上の固定数と等しくなるように、少なくとも1つの前記予め定められた固定値を持つ候補を前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第三導出ステップとを有する
     請求項2に記載の動画像符号化方法。
  4.  前記第二導出ステップでは、予め用意された複数の異なる候補から、所定の優先順位に従って少なくとも1つの候補を選択することにより、少なくとも1つの前記新規候補を導出する
     請求項3に記載の動画像符号化方法。
  5.  前記予測動きベクトル候補取得ステップは、
     前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の全てに前記予め定められた固定値を持つ候補を設定することにより、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を初期化する初期化ステップと、
     前記第一の候補を導出する第一導出処理を行い、前記第一の候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として更新する第一導出ステップと、
     前記第一の候補の数が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記新規候補を導出する第二導出処理を行い、前記新規候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として更新する第二導出ステップとを有する
     請求項2に記載の動画像符号化方法。
  6.  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である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得ステップと、
     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2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の中から前記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、前記2以上の固定数に応じ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2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の中から、前記復号化対象ブロックの復号に用いられる前記予測動きベクトルを選択する選択ステップとを含み、
     前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む
     動画像復号化方法。
  7.  前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、さらに、第一の候補および新規候補のうちの少なくとも1つを含み、
     前記第一の候補は、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隣接ブロックの符号化に用いられた前記動きベクトルに基づいて導出される候補であり、
     前記新規候補は、前記隣接ブロックとは異なるブロックの符号化に用いられた前記動きベクトルに基づいて導出される候補、または、予め定められた固定ベクトルを動きベクトルとして持つ候補である
     請求項6に記載の動画像復号化方法。
  8.  前記予測動きベクトル候補取得ステップは、
     前記第一の候補を導出する第一導出処理を行い、前記第一の候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第一導出ステップと、
     前記第一の候補の数が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記新規候補を導出する第二導出処理を行い、前記新規候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第二導出ステップと、
     前記第一の候補の数および前記新規候補の数の合計が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記第一の候補の数、前記予め定められた固定値を持つ候補の数および前記新規候補の数の合計が、前記2以上の固定数と等しくなるように、少なくとも1つの前記予め定められた固定値を持つ候補を前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として設定する第三導出ステップとを有する
     請求項7に記載の動画像復号化方法。
  9.  前記第二導出ステップでは、予め用意された複数の異なる候補から、所定の優先順位に従って少なくとも1つの候補を選択することにより、少なくとも1つの前記新規候補を導出する
     請求項8に記載の動画像復号化方法。
  10.  前記予測動きベクトル候補取得ステップは、
     前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の全てに前記予め定められた固定値を持つ候補を設定することにより、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を初期化する初期化ステップと、
     前記第一の候補を導出する第一導出処理を行い、前記第一の候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として更新する第一導出ステップと、
     前記第一の候補の数が、前記2以上の固定数より小さい場合に、前記新規候補を導出する第二導出処理を行い、前記新規候補が導出された場合に、前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の一部として更新する第二導出ステップとを有する
     請求項7に記載の動画像復号化方法。
  11.  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である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得部と、
     前記2以上の固定数の前記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、前記2以上の固定数に応じて符号化し、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含み、
     前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む
     動画像符号化装置。
  12.  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装置であって、
     前記予測動きベクトルの候補である予測動きベクトル候補であって、2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補を取得する予測動きベクトル候補取得部と、
     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2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の中から前記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、前記2以上の固定数に応じ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2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補の中から、前記復号化対象ブロックの復号に用いられる前記予測動きベクトルを選択する選択部とを含み、
     前記2以上の固定数の前記予測動きベクトル候補は、予め定められた固定値を持つ候補を含む
     動画像復号化装置。
  13.  請求項11に記載の動画像符号化装置と、
     請求項12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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