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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5970654
(24)【登録日】2016年7月22日
(45)【発行日】2016年8月17日
(54)【発明の名称】動画像符号化方法および動画像符号化装置
(51)【国際特許分類】
H04N 19/52 20140101AFI20160804BHJP
H04N 19/513 20140101ALI20160804BHJP
H04N 19/573 20140101ALI20160804BHJP
【ＦＩ】
H04N19/52
H04N19/513
H04N19/573
【請求項の数】3
【全頁数】42
(21)【出願番号】特願2013-208412(P2013-208412)
(22)【出願日】2013年10月3日
(62)【分割の表示】特願2012-552684(P2012-552684)の分割
【原出願日】2012年1月11日
(65)【公開番号】特開2014-42307(P2014-42307A)
(43)【公開日】2014年3月6日
【審査請求日】2014年10月3日
(31)【優先権主張番号】61/431,883
(32)【優先日】2011年1月12日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】316002062
【氏名又は名称】サン パテント トラスト
(74)【代理人】
【識別番号】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(72)【発明者】
【氏名】杉尾 敏康
(72)【発明者】
【氏名】西 孝啓
(72)【発明者】
【氏名】柴原 陽司
(72)【発明者】
【氏名】笹井 寿郎
【審査官】
坂東 大五郎
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００４−１２９１９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−２０８２５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
Frank Bossen, Philipp Kosse，Simplified motion vector coding method，Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC)，２０１０年 ７月２１日，JCTVC-B094
【文献】
Jiali Zheng et al.，Extended Direct Mode for Hierarchical B Picture Coding，IEEE International Conference on Image Processing, 2005. ICIP 2005.，IEEE，２００５年 ９月１１日，Vol.2，p.II-265-268
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０４Ｎ １９／００−１９／９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
動画像に含まれる対象ピクチャを符号化する動画像符号化方法であって、
第１の参照ピクチャリスト及び第２の参照ピクチャリストの少なくともいずれか一方に含まれる全ての参照ピクチャから、前記対象ピクチャより表示順で前に位置し、第１の参照動きベクトルと第２の参照動きベクトルを有する参照ブロックを含む第１の参照ピクチャを選択する選択ステップと、
前記第１の参照動きベクトル及び前記第２の参照動きベクトルの少なくとも一方を用いて、前記対象ピクチャの動きベクトル候補を少なくとも１つ導出し、候補リストに追加する候補導出ステップと、
前記候補リストから選択した１以上の動きベクトルを用いて、前記対象ピクチャを符号化する符号化ステップとを含み、
前記候補導出ステップは、
前記全ての参照ピクチャそれぞれに対する表示順に対応するインデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャが前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置すると判断される場合には、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルそれぞれから前記対象ピクチャの２つの動きベクトル候補を導出し、
前記インデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャに前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置する参照ピクチャと表示順で後に位置する参照ピクチャとが混在すると判断される場合には、第１又は第２の参照動きベクトルのいずれか一つから１つの動きベクトル候補を導出する
動画像符号化方法。
第１の参照ピクチャリスト及び第２の参照ピクチャリストの少なくともいずれか一方に含まれる全ての参照ピクチャから、前記対象ピクチャより表示順で前に位置し、第１の参照動きベクトルと第２の参照動きベクトルを有する参照ブロックを含む第１の参照ピクチャを選択する選択ステップと、
前記第１の参照動きベクトル及び前記第２の参照動きベクトルの少なくとも一方を用いて、前記対象ピクチャの動きベクトル候補を少なくとも１つ導出し、候補リストに追加する候補導出ステップと、
前記候補リストから選択した１以上の動きベクトルを用いて、前記対象ピクチャを符号化する符号化ステップとを含み、
前記候補導出ステップは、
前記全ての参照ピクチャそれぞれに対する表示順に対応するインデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャが前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置すると判断される場合には、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルそれぞれから前記対象ピクチャの２つの動きベクトル候補を導出し、
前記インデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャに前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置する参照ピクチャと表示順で後に位置する参照ピクチャとが混在すると判断される場合には、第１又は第２の参照動きベクトルのいずれか一つから１つの動きベクトル候補を導出する
動画像符号化方法。
【請求項2】
動画像に含まれる対象ピクチャを符号化する動画像符号化装置であって、
第１の参照ピクチャリスト及び第２の参照ピクチャリストの少なくともいずれか一方に含まれる全ての参照ピクチャから、前記対象ピクチャより表示順で前に位置し、第１の参照動きベクトルと第２の参照動きベクトルを有する参照ブロックを含む第１の参照ピクチャを選択する選択部と、
前記第１の参照動きベクトル及び前記第２の参照動きベクトルの少なくとも一方を用いて、前記対象ピクチャの動きベクトル候補を少なくとも１つ導出し、候補リストに追加する候補導出部と、
前記候補リストから選択した１以上の動きベクトルを用いて、前記対象ピクチャを符号化する符号化部とを備え、
前記候補導出部は、
前記全ての参照ピクチャそれぞれに対する表示順に対応するインデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャが前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置すると判断される場合には、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルそれぞれから前記対象ピクチャの２つの動きベクトル候補を導出し、
前記インデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャに前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置する参照ピクチャと表示順で後に位置する参照ピクチャとが混在すると判断される場合には、第１又は第２の参照動きベクトルのいずれか一つから１つの動きベクトル候補を導出する
動画像符号化装置。
第１の参照ピクチャリスト及び第２の参照ピクチャリストの少なくともいずれか一方に含まれる全ての参照ピクチャから、前記対象ピクチャより表示順で前に位置し、第１の参照動きベクトルと第２の参照動きベクトルを有する参照ブロックを含む第１の参照ピクチャを選択する選択部と、
前記第１の参照動きベクトル及び前記第２の参照動きベクトルの少なくとも一方を用いて、前記対象ピクチャの動きベクトル候補を少なくとも１つ導出し、候補リストに追加する候補導出部と、
前記候補リストから選択した１以上の動きベクトルを用いて、前記対象ピクチャを符号化する符号化部とを備え、
前記候補導出部は、
前記全ての参照ピクチャそれぞれに対する表示順に対応するインデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャが前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置すると判断される場合には、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルそれぞれから前記対象ピクチャの２つの動きベクトル候補を導出し、
前記インデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャに前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置する参照ピクチャと表示順で後に位置する参照ピクチャとが混在すると判断される場合には、第１又は第２の参照動きベクトルのいずれか一つから１つの動きベクトル候補を導出する
動画像符号化装置。
【請求項3】
動画像に含まれる対象ピクチャを符号化する動画像符号化装置であって、
１以上のプロセッサと、前記１以上のプロセッサに接続される記憶部とを備え、
前記１以上のプロセッサは、
第１の参照ピクチャリスト及び第２の参照ピクチャリストの少なくともいずれか一方に含まれる全ての参照ピクチャから、前記対象ピクチャより表示順で前に位置し、第１の参照動きベクトルと第２の参照動きベクトルを有する参照ブロックを含む第１の参照ピクチャを選択する選択ステップと、
前記第１の参照動きベクトル及び前記第２の参照動きベクトルの少なくとも一方を用いて、前記対象ピクチャの動きベクトル候補を少なくとも１つ導出し、候補リストに追加する候補導出ステップと、
前記候補リストから選択した１以上の動きベクトルを用いて、前記対象ピクチャを符号化する符号化ステップとを、前記記憶部を用いて実行し、
前記候補導出ステップは、
前記全ての参照ピクチャそれぞれに対する表示順に対応するインデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャが前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置すると判断される場合には、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルそれぞれから前記対象ピクチャの２つの動きベクトル候補を導出し、
前記インデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャに前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置する参照ピクチャと表示順で後に位置する参照ピクチャとが混在すると判断される場合には、第１又は第２の参照動きベクトルのいずれか一つから１つの動きベクトル候補を導出する
動画像符号化装置。
１以上のプロセッサと、前記１以上のプロセッサに接続される記憶部とを備え、
前記１以上のプロセッサは、
第１の参照ピクチャリスト及び第２の参照ピクチャリストの少なくともいずれか一方に含まれる全ての参照ピクチャから、前記対象ピクチャより表示順で前に位置し、第１の参照動きベクトルと第２の参照動きベクトルを有する参照ブロックを含む第１の参照ピクチャを選択する選択ステップと、
前記第１の参照動きベクトル及び前記第２の参照動きベクトルの少なくとも一方を用いて、前記対象ピクチャの動きベクトル候補を少なくとも１つ導出し、候補リストに追加する候補導出ステップと、
前記候補リストから選択した１以上の動きベクトルを用いて、前記対象ピクチャを符号化する符号化ステップとを、前記記憶部を用いて実行し、
前記候補導出ステップは、
前記全ての参照ピクチャそれぞれに対する表示順に対応するインデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャが前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置すると判断される場合には、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルそれぞれから前記対象ピクチャの２つの動きベクトル候補を導出し、
前記インデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャに前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置する参照ピクチャと表示順で後に位置する参照ピクチャとが混在すると判断される場合には、第１又は第２の参照動きベクトルのいずれか一つから１つの動きベクトル候補を導出する
動画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、動画像符号化方法および動画像復号化方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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、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を、参照ピクチャとして用いる。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、動きベクトルを導出し、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取ることにより、時間方向の冗長性を取り除く。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を参照ブロックとする。そして、符号化対象ブロックと、参照ブロックとを用いて、動きベクトルを検出する。
【0003】
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を用いている。Ｉピクチャは、インター予測符号化処理を行わない、すなわち、ピクチャ内予測（以降、イントラ予測と呼ぶ）符号化処理を行うピクチャである。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を行うピクチャである。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を行うピクチャである。
【0004】
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を生成する。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を保持する。そして、参照ピクチャインデックスにより、参照ピクチャリストから参照ピクチャを特定する。
【0005】
図１Ａは、参照ピクチャへの参照ピクチャインデックスの割り当てを説明するための図であり、図１Ｂおよび図１Ｃは、Ｂピクチャにおける参照ピクチャリストの一例を示す図である。
【0006】
図１Ａは、例えば、表示順で参照ピクチャ３、参照ピクチャ２、参照ピクチャ１、符号化対象ピクチャの順に並んでいる場合を想定している。この場合、参照ピクチャリスト１（以降、参照リストＬ０と呼ぶ）は、２方向予測における予測方向１の参照ピクチャリストの例であり、図１Ｂに示すように参照ピクチャインデックス１の値「０」に表示順２の参照ピクチャ１、参照ピクチャインデックス１の値「１」に表示順１の参照ピクチャ２、参照ピクチャインデックス１の値「２」に表示順０の参照ピクチャ３を割り当てている。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順に参照ピクチャインデックスを割り当てている。一方、参照ピクチャリスト２（以降、参照リストＬ１と呼ぶ）は、双方向予測における予測方向２の参照ピクチャリストの例であり、図１Ｃに示すように参照ピクチャインデックス２の値「０」に表示順１の参照ピクチャ２、参照ピクチャインデックス２の値「１」に表示順２の参照ピクチャ１、参照ピクチャインデックス２の値「２」に表示順０の参照ピクチャ３を割り当てている。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を割り当てることや（図１Ａに示す参照ピクチャ１、２）、同じ参照ピクチャインデックスを割り当てることが可能である（図１Ａに示す参照ピクチャ３）。Ｂピクチャの符号化の際には、参照リストＬ０を用いて参照ピクチャインデックス１で特定される参照ピクチャを参照する動きベクトル（ｍｖＬ０）と、参照リストＬ１を用いて参照ピクチャインデックス２で特定される参照ピクチャを参照する動きベクトル（ｍｖＬ１）とを用いてインター予測を行うことになる。Ｐピクチャの場合には、参照リストが１つ用いられることになる。
【0007】
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、時間ダイレクトと呼ぶ符号化モードを選択することができる。時間ダイレクト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、時間ダイレクトにおける動きベクトルを示す説明図であり、ピクチャＢ２のブロックａを時間ダイレクトで符号化する場合を示している。この場合、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中の、ブロックａと同じ位置にあるブロックｂを符号化した際に用いた動きベクトルａを利用する。動きベクトルａは、ブロックｂが符号化された際に用いられた動きベクトルであり、ピクチャＰ１を参照している。ブロックａは、動きベクトルａと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とから参照ブロックを取得し、２方向予測を行って符号化される。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ｂ、ピクチャＰ３に対しては動きベクトルｃとなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６４ ０３／２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、従来の時間ダイレクトでは、時間ダイレクトの際に利用する動きベクトルは、表示時間順で、符号化対象ピクチャの後方にある参照ピクチャの動きベクトルであり、かつ、表示時間順で、前方向の動きベクトルに限られている。
【0010】
このように、時間ダイレクトの際に利用する動きベクトルが限定されることにより、符号化対象ピクチャに最も適した動きベクトルを導出することが困難となり、圧縮率の低下を招くという課題が生じている。
【0011】
本発明は、上記課題を解決することを目的とするものであり、時間ダイレクトの際に利用する動きベクトルを適応的に選択することにより、符号化対象ピクチャに最も適した動きベクトルを導出するとともに、圧縮率を向上させることができる動画像符号化方法および動画像復号化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するため、本発明に係る動画像符号化方法は、動画像に含まれる対象ピクチャを符号化する動画像符号化方法であって、第１の参照ピクチャリスト及び第２の参照ピクチャリストの少なくともいずれか一方に含まれる全ての参照ピクチャから、前記対象ピクチャより表示順で前に位置し、第１の参照動きベクトルと第２の参照動きベクトルを有する参照ブロックを含む第１の参照ピクチャを選択する選択ステップと、前記第１の参照動きベクトル及び前記第２の参照動きベクトルの少なくとも一方を用いて、前記対象ピクチャの動きベクトル候補を少なくとも１つ導出し、候補リストに追加する候補導出ステップと、前記候補リストから選択した１以上の動きベクトルを用いて、前記対象ピクチャを符号化する符号化ステップとを含み、前記候補導出ステップは、前記全ての参照ピクチャそれぞれに対する表示順に対応するインデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャが前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置すると判断される場合には、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記第１の参照動きベクトルと前記第２の参照動きベクトルそれぞれから前記対象ピクチャの２つの動きベクトル候補を導出し、前記インデックスに基づき、前記全ての参照ピクチャに前記対象ピクチャよりも表示順で前に位置する参照ピクチャと表示順で後に位置する参照ピクチャとが混在すると判断される場合には、第１又は第２の参照動きベクトルのいずれか一つから１つの動きベクトル候補を導出する。
【0013】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る動画像符号化方法は、符号化対象ピクチャに含まれる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、前記符号化対象ピクチャとは異なる参照ピクチャに含まれる参照ブロックが、参照動きベクトルを２つ有しているか否か、および前記符号化対象ブロックの表示順における参照方向が制限されるか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて、前記参照ブロックが参照動きベクトルを２つ有していると判断された場合に、（ａ）前記符号化対象ブロックの表示順における参照方向が制限される場合には、２つの前記参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記符号化対象ブロックの動きベクトル候補を算出し、（ｂ）前記符号化対象ブロックの表示順における参照方向が制限されない場合には、１つの前記参照動きベクトルを選択し、選択された１つの前記参照動きベクトルをスケーリングすることにより、前記符号化対象ブロックの動きベクトル候補を算出する算出ステップとを含み、前記判断ステップでは、前記符号化対象ピクチャが有する第１の参照ピクチャリストと、第２の参照ピクチャリストとに対して、前記符号化対象ピクチャが参照することが可能なピクチャに対する、インデックスの割り振り順が同じになる場合には、前記符号化対象ブロックの表示順における参照方向が制限されると判断する。
【0014】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る動画像符号化方法は、符号化対象ピクチャに含まれる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、前記符号化対象ピクチャとは異なる参照ピクチャに含まれる参照ブロックが、参照動きベクトルを２つ有しているか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて、前記参照ブロックが参照動きベクトルを２つ有していると判断された場合に、２つの前記参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記符号化対象ブロックの動きベクトル候補を算出する算出ステップとを含む。
【0015】
上記目的を達成するため、本発明に係る動画像符号化方法は、符号化対象ピクチャに含まれる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、前記符号化対象ピクチャとは異なる参照ピクチャに含まれ、かつ、前記参照ピクチャ内における位置が、符号化対象ピクチャ内における符号化対象ブロックの位置と同一である参照ブロックが、表示順で前方を参照する参照動きベクトルを２つ有しているか否か、または、表示順で後方を参照する参照動きベクトルを２つ有しているか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて、前記参照ブロックが参照動きベクトルを２つ有していると判断された場合に、２つの前記参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記符号化対象ブロックの動きベクトル候補を算出する算出ステップと、前記動きベクトル候補のうち、所定の動きベクトルとの誤差が小さい動きベクトル候補を選択する選択ステップと、前記所定の動きベクトルを用いて、前記符号化対象ブロックを符号化し、前記所定の動きベクトルと、選択した前記動きベクトル候補との誤差と、選択した前記動きベクトル候補を特定するための情報とを符号化する符号化ステップと、を含む。
【0016】
また、前記判断ステップでは、前記参照ピクチャが有する第１の参照ピクチャリストと、第２の参照ピクチャリストにおいて、前記参照ピクチャが参照することが可能なピクチャに対する、インデックスの割り振り順が同じ場合に、前記参照ブロックが、表示順で前方を参照する参照動きベクトルを２つ有しているか、または、表示順で後方を参照する参照動きベクトルを２つ有していると判断してもよい。
【0017】
また、前記算出ステップでは、前記判断ステップにおいて、前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを２つ有していないと判断され、前記参照ピクチャが、表示順で、前記符号化対象ピクチャよりも前に位置している場合に、前記参照ブロックの参照動きベクトルのうち、表示順で、後方を参照する前記参照動きベクトルをスケーリングすることにより、前記符号化対象ブロックの前記動きベクトル候補を算出し、前記判断ステップにおいて、前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを２つ有していないと判断され、前記参照ピクチャが、表示順で、前記符号化対象ピクチャよりも後に位置している場合に、前記参照ブロックの参照動きベクトルのうち、表示順で、前方を参照する前記参照動きベクトルをスケーリングすることにより、前記符号化対象ブロックの前記動きベクトル候補を算出してもよい。
【0018】
また、前記所定の動きベクトルは、動き検出により算出された動きベクトルであってもよい。
【0019】
また、前記動きベクトル候補を特定するための情報は、インデックスであり、前記符号化ステップでは、前記インデックスを符号化する際に、前記インデックスの値が大きくなる程、符号長の長い符号列を割り当ててもよい。
【0020】
また、前記算出ステップでは、前記参照ブロックが、前記符号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置し、かつ前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを有していない場合に、前記符号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置している前記参照ブロックが有する前記参照動きベクトルのうち、表示順で、前方を参照する前記参照動きベクトルを用いて前記動きベクトル候補を算出し、前記参照ブロックが、前記符号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置し、かつ前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを有していない場合に、前記符号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置している前記参照ブロックが有する前記参照動きベクトルのうち、表示順で、後方を参照する前記参照動きベクトルを用いて前記動きベクトル候補を算出してもよい。
【0021】
また、前記算出ステップでは、前記参照ブロックが、前記符号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置し、かつ前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを有しておらず、さらに、前記符号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置している前記参照ブロックが、表示順で、前方を参照する前記参照動きベクトルを有していない場合に、前記符号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置している前記参照ブロックが有する、表示順で、後方を参照する前記参照動きベクトルを用いて前記動きベクトル候補を算出し、前記参照ブロックが、前記符号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置している場合に、前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを有しておらず、かつ、前記符号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置している前記参照ブロックが、表示順で、後方に参照する前記参照動きベクトルを有していない場合に、前記符号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置している前記参照ブロックが有する、表示順で、前方を参照する前記参照動きベクトルを用いて前記動きベクトル候補を算出してもよい。
【0022】
また、前記算出ステップでは、前記第１の動きベクトル候補と、前記第２の動きベクトル候補に加え、前記符号化対象ブロックの左隣のブロックの動きベクトルを第３の動きベクトル候補とし、前記符号化対象ブロックの上隣のブロックの動きベクトルを第４の動きベクトル候補とし、前記符号化対象ブロックの右上隣のブロックの動きベクトルを第５の動きベクトル候補とし、前記第１から５の動きベクトル候補のうち、前記所定の動きベクトルとの誤差が最も小さい動きベクトル候補を選択してもよい。
【0023】
また、本発明に係る動画像復号化方法は、復号化対象ピクチャに含まれる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、前記復号化対象ピクチャとは異なる参照ピクチャに含まれ、かつ、前記参照ピクチャ内における位置が、復号化対象ピクチャ内における復号化対象ブロックの位置と同一である参照ブロックが、表示順で前方を参照する参照動きベクトルを２つ有しているか否か、または、表示順で後方を参照する参照動きベクトルを２つ有しているか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて、前記参照ブロックが参照動きベクトルを２つ有していると判断された場合に、２つの前記参照動きベクトルをそれぞれスケーリングすることにより、前記復号化対象ブロックの動きベクトル候補を算出する第１の算出ステップと、前記動きベクトル候補と、動きベクトル候補インデックスの値とが一対一対に対応する動きベクトル候補リストを生成する生成ステップと、復号に用いる前記動きベクトル候補を特定するインデックス情報を復号化する第１の復号化ステップと、所定の動きベクトルと、前記動きベクトル候補との誤差情報を復号化する第２の復号化ステップと、前記動きベクトル候補リストの前記動きベクトル候補のうち、前記インデックス情報と同一の値の前記動きベクトル候補インデックスで特定される前記動きベクトル候補と、前記誤差情報を加算し、動きベクトルを算出する第２の算出ステップと、前記動きベクトルを用いて、復号化対象ブロックを復号化する第３の復号化ステップと、を含む。
【0024】
また、前記判断ステップでは、前記参照ピクチャが有する第１の参照ピクチャリストと、第２の参照ピクチャリストにおいて、前記参照ピクチャが参照することが可能なピクチャに対する、インデックスの割り振り順が同じ場合に、前記参照ブロックが、表示順で前方を参照する参照動きベクトルを２つ有しているか、または、表示順で後方を参照する参照動きベクトルを２つ有していると判断してもよい。
【0025】
また、前記第１の算出ステップでは、前記判断ステップにおいて、前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを２つ有していないと判断され、前記参照ピクチャが、表示順で、前記復号化対象ピクチャよりも前に位置している場合に、前記参照ブロックの参照動きベクトルのうち、表示順で、後方を参照する前記参照動きベクトルをスケーリングすることにより、前記復号化対象ブロックの動きベクトル候補を算出し、前記判断ステップにおいて、前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを２つ有していないと判断され、前記参照ピクチャが、表示順で、前記復号化対象ピクチャよりも後に位置している場合に、前記参照ブロックの参照動きベクトルのうち、表示順で、前方を参照する前記参照動きベクトルをスケーリングすることにより、前記復号化対象ブロックの前記動きベクトル候補を算出してもよい。
【0026】
また、前記第１の算出ステップでは、前記参照ブロックが、前記復号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置し、かつ前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを有していない場合に、前記復号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置している前記参照ブロックが有する前記参照動きベクトルのうち、表示順で、前方を参照する前記参照動きベクトルを用いて前記動きベクトル候補を算出し、前記参照ブロックが、前記復号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置し、かつ前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを有していない場合に、前記復号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置している前記参照ブロックが有する前記参照動きベクトルのうち、表示順で、後方を参照する前記参照動きベクトルを用いて前記動きベクトル候補を算出してもよい。
【0027】
また、前記第１の算出ステップでは、前記参照ブロックが、前記復号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置し、かつ前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを有しておらず、さらに、前記復号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置している前記参照ブロックが、表示順で、前方を参照する前記参照動きベクトルを有していない場合に、前記復号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置している前記参照ブロックが有する、表示順で、後方を参照する前記参照動きベクトルを用いて前記動きベクトル候補を算出し、前記参照ブロックが、前記復号化対象ブロックよりも表示順で後方に位置している場合に、前記参照ブロックが前記参照動きベクトルを有しておらず、かつ、前記復号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置している前記参照ブロックが、表示順で、後方に参照する前記参照動きベクトルを有していない場合に、前記復号化対象ブロックよりも表示順で前方に位置している前記参照ブロックが有する、表示順で、前方を参照する前記参照動きベクトルを用いて前記動きベクトル候補を算出してもよい。
【0028】
なお、本発明は、このような動画像符号化方法および動画像復号化方法として実現することができるだけでなく、このような動画像符号化方法および動画像復号化方法が含む特徴的なステップを手段とする動画像符号化装置および動画像復号化装置として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、コンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、時間ダイレクトの際に利用する動きベクトルを適応的に選択することにより、符号化対象ピクチャに最も適した動きベクトルを導出することが可能になるとともに、圧縮率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0033】
動画像符号化装置１００は、図３に示すように、直交変換部１０１、量子化部１０２、逆量子化部１０３、逆直交変換部１０４、ブロックメモリ１０５、フレームメモリ１０６、イントラ予測部１０７、インター予測部１０８、インター予測制御部１０９、ピクチャタイプ決定部１１０、時間ダイレクトベクトル算出部１１１、co-located参照方向決定部１１２、および可変長符号化部１１３を備えている。
【0034】
直交変換部１０１は、入力画像列に対し、画像領域から、周波数領域への変換を行う。量子化部１０２は、周波数領域に変換された入力画像列に対し、量子化処理を行う。逆量子化部１０３は、量子化部１０２により、量子化処理された入力画像列に対し、逆量子化処理を行う。逆直交変換部１０４は、逆量子化処理された入力画像列に対し、周波数領域から、画像領域への変換を行う。ブロックメモリ１０５は、入力画像列をブロック単位で保存し、フレームメモリ１０６は、入力画像列をフレーム単位で保存する。ピクチャタイプ決定部１１０は、Ｉピクチャ、Ｂピクチャ、Ｐピクチャのいずれのピクチャタイプで入力画像列を符号化するかを決定し、ピクチャタイプ情報を生成する。イントラ予測部１０７は、ブロックメモリ１０５に保存されているブロック単位の入力画像列を用いて、符号化対象ブロックをイントラ予測により符号化し、予測画像データを生成する。インター予測部１０８は、フレームメモリ１０６に保存されているフレーム単位の入力画像と、動き検出により導出した動きベクトルとを用いて、符号化対象ブロックをインター予測により符号化し、予測画像データを生成する。co-located参照方向決定部１１２は、符号化対象ピクチャより、表示時間順で、前方に位置するピクチャに含まれるブロック（以降、前方参照ブロックと呼ぶ）、または、後方に位置するピクチャに含まれるブロック（以降、後方参照ブロックと呼ぶ）のいずれをco-locatedブロックとするかを決定する。また、co-located参照方向決定部１１２は、前方参照ブロックまたは後方参照ブロックのいずれをco-locatedブロックとして決定したのかに応じて、co-located参照方向フラグをピクチャ毎に生成し、符号化対象ピクチャに付随させる。ここで、co-locatedブロックとは、符号化対象ブロックを含むピクチャとは異なるピクチャ内のブロックで、かつ、ピクチャ内における位置が、符号化対象ブロックと同じ位置になるブロックである。
【0035】
時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補を導出する。時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照の動きベクトルを有している場合には、co-locatedブロックの２つの動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２)を導出する。また、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２に、それぞれに対応する、予測動きベクトルインデックスの値を割り振る。時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照動きベクトルを有していない場合には、co-locatedブロックが前方参照ブロックであるか、後方参照ブロックであるかにより、時間ダイレクトに用いるco-locatedブロックの動きベクトルを決定する。すなわち、co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。ここで、co-locatedブロックが前方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。一方、co-locatedブロックが前方参照ブロックである場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。ここで、co-locatedブロックが後方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。
【0036】
インター予測制御部１０９は、複数の予測動きベクトル候補から、動き検出により導出された動きベクトルとの誤差が最も小さい予測動きベクトル候補を用いて、動きベクトルの符号化を行うと決定する。ここで、誤差は、予測動きベクトル候補と、動き検出により導出された動きベクトルとの差分値を示す。また、決定した予測動きベクトルに対応する予測動きベクトルインデックスをブロック毎に生成する。そして、予測動きベクトルインデックスと、予測動きベクトル候補と動きベクトルとの誤差を示す誤差情報とを、可変長符号化部１１３に送る。
【0037】
直交変換部１０１は、生成された予測画像データと、入力画像列との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１０２は、周波数領域へ変換した予測誤差データに対し、量子化処理を行う。可変長符号化部１１３は、量子化処理された予測誤差データ、予測動きベクトルインデックス、予測動きベクトル候補の誤差情報、ピクチャタイプ情報、co-located参照方向フラグに対し、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。
【0038】
図４は、本発明に係る動画像符号化方法の処理フローの概要を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、co-located参照方向決定部１１２は、予測動きベクトル候補を時間ダイレクトで導出する際に、前方参照ブロック、または、後方参照ブロックのいずれをco-locatedブロックとするか決定する。また、co-located参照方向決定部１１２は、co-locatedブロックが前方参照ブロックであるか後方参照ブロックであるかを示すco-located参照方向フラグをピクチャ毎に生成し、ピクチャに付随させる。
【0039】
ステップＳ１０２では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補を導出する。すなわち、co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照動きベクトルを有している場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの２つの動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２)を導出する。また、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２に、それぞれに対応する、予測動きベクトルインデックスの値を割り振る。ここで、一般に、予測動きベクトルインデックスは、値の小さい場合に必要な情報量が少なくなる。一方、値が大きくなると、必要な情報量が大きくなる。従って、より精度の高い動きベクトルとなる可能性の高い動きベクトルに対応する、予測動きベクトルインデックスの値を小さくすると、符号化効率が高くなる。そこで、co-locatedブロックの参照動きベクトル１（ｍｖＬ０）を用いて導出した時間ダイレクトベクトル１に対するインデックスの値を、co-locatedブロックの参照動きベクトル２（ｍｖＬ１）を用いて導出した時間ダイレクトベクトル２に対するインデックスの値よりも小さくする。co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照動きベクトルを有している場合には、参照動きベクトル２よりも参照動きベクトル１の方を優先して動き検出した可能性が高く、参照動きベクトル１を用いて導出した時間ダイレクトベクトルの方が、精度がよくなる可能性が高いためである。また、co-locatedブロックを含むピクチャから、co-locatedブロックが参照する参照ピクチャまでの距離に基づいてインデックスの値を割り振ってもよい。例えば、co-locatedブロックを含むピクチャから、co-locatedブロックが参照する参照ピクチャまでの間に含まれるピクチャ数に応じて距離を決定する。参照動きベクトル１の距離が、参照動きベクトル２の距離より短い場合には、時間ダイレクトベクトル１のインデックスの値を、時間ダイレクト２のインデックスの値よりも小さくする。参照動きベクトルの絶対値の大きさに基づいて、インデックスの値を決定してもよい。
【0040】
一方、co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックが前方参照ブロックであるか、後方参照ブロックであるかにより、時間ダイレクトに用いるco-locatedブロックの動きベクトルを決定する。すなわち、co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。ここで、co-locatedブロックが前方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。一方、co-locatedブロックが前方参照ブロックである場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。ここで、co-locatedブロックが後方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。
【0041】
ステップＳ１０３では、インター予測制御部１０９は、動き検出により導出された動きベクトルを用いてインター予測によりピクチャを符号化する。また、インター予測制御部１０９は、予測動きベクトル候補から、誤差の最も小さい予測動きベクトルを用いて、動きベクトルの符号化を行うと決定する。例えば、予測動きベクトル候補と、動き検出により導出された動きベクトルとの差分値を誤差とし、最も誤差の小さい予測動きベクトル候補を、動きベクトルの符号化を行う際に用いると決定する。そして、可変長符号化部１１３は、選択され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、決定された予測動きベクトル候補の誤差情報とを可変長符号化する。
【0042】
図５Ａは、予測動きベクトル候補の一例を示す図である。動きベクトルＡ（ＭＶ＿Ａ）は、符号化対象ブロックの左隣に位置する隣接ブロックＡの動きベクトルである。動きベクトルＢ（ＭＶ＿Ｂ）は、符号化対象ブロックの上隣に位置する隣接ブロックＢの動きベクトルである。動きベクトルＣ（ＭＶ＿Ｃ）は、符号化対象ブロックの右上隣に位置する隣接ブロックＣの動きベクトルである。また、Ｍｅｄｉａｎ（ＭＶ＿Ａ，ＭＶ＿Ｂ，ＭＶ＿Ｃ）は、動きベクトルＡ、Ｂ、Ｃの中間値を示している。ここで、中間値は、以下に示す（式１）〜（式３）により導出される。
【0043】
【数1】
【0044】
図５Ｂは、予測動きベクトルインデックスの割り当て方の一例を示す図である。予測動きベクトルインデックスの値は、Ｍｅｄｉａｎ（ＭＶ＿Ａ，ＭＶ＿Ｂ，ＭＶ＿Ｃ）に対応する値を「０」とし、動きベクトルＡに対応する値を「１」とし、ＭＶ＿Ｂに対応する値を「２」とし、ＭＶ＿Ｃに対応する値を「３」とし、時間ダイレクトベクトル１に対応する値を「４」とし、時間ダイレクトベクトル２に対応する値を「５」としている。予測動きベクトルインデックスの割り当て方は、この例に限らない。
【0045】
図６は、予測動きベクトルインデックスを可変長符号化する際に用いる、符号表の一例を示す図である。予測動きベクトルインデックスの値の小さい順に、符号長の短い符号を割り当てている。従って、予測精度が良い可能性の高い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の値を小さくすることにより、符号化効率を向上させることができる。
【0046】
図７は、インター予測制御部１０９における、予測動きベクトル候補の決定フローを示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、予測動きベクトル候補インデックスmvp_idx＝０、最小動きベクトル誤差＝∞とする。ステップＳ２０２では、予測動きベクトル候補インデックスmvp_idxが予測動きベクトル候補数より小さいか否かを判断する。ステップＳ２０２において、予測動きベクトル候補インデックスmvp_idxが予測動きベクトル候補数より小さいと判断された場合（ステップＳ２０２でＹｅｓ）に、ステップＳ２０３では、動きベクトル誤差を動き検出により導出した動きベクトルと予測動きベクトル候補との差により算出する。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２において算出した動きベクトル誤差が最小動きベクトル誤差より小さいか否かを判断する。ステップＳ２０４において動きベクトル誤差が最小動きベクトル誤差より小さいと判断された場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）に、ステップＳ２０５では、最小動きベクトル誤差を算出した動きベクトル誤差とし、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インデックスmvp_idxとする。ステップＳ２０６では、予測動きベクトル候補インデックスmvp_idxに「１」を加算し、ステップＳ２０２に戻る。ステップＳ２０２において、予測動きベクトル候補インデックスmvp_idxが予測動きベクトル候補数より小さくないと判断された場合（ステップＳ２０２でＮｏ）に、ステップＳ２０７では、最小動きベクトル誤差と予測動きベクトルインデックスとを可変長符号化する。以上のように図７に示すフローにより、動き検出により導出した動きベクトルとの誤差が最も小さい予測動きベクトル候補を、動きベクトルを符号化する際に用いると決定する。そして、決定した予測動きベクトル候補の誤差情報と、決定した予測動きベクトルを示す予測動きベクトルインデックスを可変長符号化する。
【0047】
図８は、図４のステップＳ１０２の詳細な処理フローを示すフローチャートである。以下、図８について説明する。ステップＳ３０１では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックが、参照動きベクトルを有しているか否かを判断する。ステップＳ３０１において、co-locatedブロックが参照動きベクトルを有していると判断された場合（ステップＳ３０１でＹｅｓ）に、ステップＳ３０２では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックが前方を２度参照、または、後方を２度参照しているか否かを判断する。ステップＳ３０２において、co-locatedブロックが、前方を２度参照、または、後方を２度参照していると判断された場合（ステップＳ３０２でＹｅｓ）には、ステップＳ３０３では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの動きベクトル（ｍｖＬ０）を用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する。ステップＳ３０４では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの動きベクトル（ｍｖＬ１）を用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル２）を導出する。ステップＳ３０５では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、予測動きベクトル候補に、時間ダイレクトベクトル１、２を追加する。
【0048】
ステップＳ３０２において、co-locatedブロックが、前方を２度参照、または、後方を２度参照していないと判断された場合（ステップＳ３０２でＮｏ）には、ステップＳ３０６では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックが後方参照ブロックであるか否かを判断する。ステップＳ３０６において、co-locatedブロックが後方参照ブロックであると判断された場合（ステップＳ３０６でＹｅｓ）に、ステップＳ７では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックが前方参照動きベクトル（ｍｖＬ０）を有するか否かを判断する。ステップＳ７において、co-locatedブロックが前方参照動きベクトル（ｍｖＬ０）を有する判断された場合（ステップＳ３０７でＹｅｓ）には、ステップＳ３０８では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、前方参照動きベクトル（ｍｖＬ０）を用いて、時間ダイレクトにより、時間ダイレクトベクトル１を導出する。一方、ステップＳ３０７において、co-locatedブロックが前方参照動きベクトル（ｍｖＬ０）を有していないと判断された場合（ステップＳ３０７でＮｏ）には、ステップＳ３０９では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの後方参照動きベクトル（ｍｖＬ１）を用いて、時間ダイレクトにより、時間ダイレクトベクトル１を導出する。ステップＳ３０６において、co-locatedブロックが後方参照ブロックではない、すなわち、前方参照ブロックであると判断された場合（ステップＳ３０６でＮｏ）には、ステップＳ３１０では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックが後方参照動きベクトル（ｍｖＬ１）を有しているか否かを判断する。ステップＳ１０において、co-locatedブロックが後方参照動きベクトル（ｍｖＬ１）を有していると判断された場合（ステップＳ３１０でＹｅｓ）に、ステップＳ３１１では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、後方参照動きベクトル（ｍｖＬ１）を用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する。一方、ステップＳ３１０において、co-locatedブロックが後方参照動きベクトル（ｍｖＬ１）を有していないと判断された場合（ステップＳ３１０でＮｏ）には、ステップＳ３１２では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの前方参照動きベクトル（ｍｖＬ０）を用いて、時間ダイレクトにより、時間ダイレクトベクトル１を導出する。ステップＳ１３では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、ステップＳ３０８、ステップＳ３０９、ステップＳ３１１、ステップＳ３１２において導出した時間ダイレクトベクトル１を、予測動きベクトル候補に追加する。
【0049】
ステップＳ３０１において、co-locatedブロックが参照動きベクトル（ｍｖＬ０、ｍｖＬ１）を有していないと判断された場合（ステップＳ３０１でＮｏ）には、ステップＳ３１４では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補を導出することは行わず、予測動きベクトル候補に追加を行わない。
【0050】
次に、時間ダイレクトにより、動きベクトルを導出する方法について、詳細に説明する。
【0051】
図９Ａは、co-locatedブロックが前方に２度参照している場合、すなわち、前方参照動きベクトルを２つ（ｍｖＬ０、ｍｖＬ１）有している場合に、それぞれの動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２）を導出する方法を示している。以下の計算式により、予測動きベクトル候補（TemporalMV１、２）を導出する。
【0052】
TemporalMV１＝ｍｖＬ０×（Ｂ８−Ｂ４）／（Ｂ４−Ｂ２）…（式４）TemporalMV２＝ｍｖＬ１×（Ｂ８−Ｂ４）／（Ｂ４−Ｂ０）…（式５）
【0053】
ここで、（Ｂ４−Ｂ０）は、ピクチャＢ４とピクチャＢ０の表示時間における時間差情報、（Ｂ８−Ｂ４)は、ピクチャＢ８とピクチャＢ４の表示時間における時間差情報を示す。
【0054】
図９Ｂは、co-locatedブロックが後方に２度参照している場合、すなわち、後方参照動きベクトルを２つ（ｍｖＬ０、ｍｖＬ１）有している場合に、それぞれの動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２）を導出する方法を示している。以下の計算式により、予測動きベクトル候補（TemporalMV１、２）を導出する。
【0055】
TemporalMV１＝ｍｖＬ０×（Ｂ２−Ｂ０）／（Ｂ４−Ｂ２）…（式６）TemporalMV２＝ｍｖＬ１×（Ｂ２−Ｂ０）／（Ｂ８−Ｂ２）…（式７）
【0056】
ここで、（Ｂ４−Ｂ０）は、ピクチャＢ４とピクチャＢ０の表示時間における時間差情報、（Ｂ８−Ｂ４）は、ピクチャＢ８とピクチャＢ４の表示時間における時間差情報を示す。
【0057】
図１０Ａは、co-locatedブロックが後方参照ブロックであり、前方参照動きベクトルと、後方参照動きベクトルとを有する場合に、前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する方法を示している。前方参照動きベクトルを用いて、以下の計算式により、予測動きベクトル候補（TemporalMV１）を導出する。
【0058】
TemporalMV１＝ｍｖＬ０×（Ｂ２−Ｂ０）／（Ｂ４−Ｂ０）…（式８）
【0059】
ここで、（Ｂ２−Ｂ０）は、ピクチャＢ２とピクチャＢ０の表示時間における時間差情報、（Ｂ４−Ｂ０）は、ピクチャＢ４とピクチャＢ０の表示時間における時間差情報を示す。
【0060】
図１０Ｂは、co-locatedブロックが後方参照ブロックであり、後方参照動きベクトルのみ有する場合に、後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する方法を示している。後方参照動きベクトルを用いて、以下の計算式により、予測動きベクトル候補を導出する。
【0061】
TemporalMV１＝ｍｖＬ１×（Ｂ２−Ｂ０）／（Ｂ４−Ｂ８）…（式９）
【0062】
図１１Ａは、co-locatedブロックが前方参照ブロックであり、前方参照動きベクトルと、後方参照動きベクトルとを有する場合に、後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する方法を示している。後方参照動きベクトルを用いて、以下の計算式により、予測動きベクトル候補を導出する。
【0063】
TemporalMV１＝ｍｖＬ１×（Ｂ６−Ｂ８）／（Ｂ４−Ｂ８）…（式１０）
【0064】
図１１Ｂは、co-locatedブロックが前方参照ブロックであり、前方参照動きベクトルのみ有する場合に、前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する方法を示している。後方参照動きベクトルを用いて、以下の計算式により、予測動きベクトル候補を導出する。
【0065】
TemporalMV１＝ｍｖＬ０×（Ｂ６−Ｂ８）／（Ｂ４−Ｂ０）…（式１１）
【0066】
このように、本実施の形態は、動きベクトルを符号化する際に、複数の予測動きベクトル候補から、最も誤差の小さい予測動きベクトル候補を用いることにより、符号化効率を向上させることができる。例えば、動き検出による動きベクトルと、予測動きベクトル候補との差分値と誤差とする。また、co-locatedブロックの位置、及び、co-locatedブロックの有する参照動きベクトルの数に応じて、時間ダイレクトの際に用いるco-locatedブロックの参照動きベクトルを選択することにより、精度の高い予測動きベクトル候補に絞ることができ、符号化、復号化の際における処理負荷を軽減することが可能となる。具体的には、co-locatedブロックが、前方２度参照、又は、後方２度参照している場合には、co-locatedブロックの２つの動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより導出した予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２）の精度が近似する可能性が高い。従って、このような場合には、両方を予測動きベクトル候補とする。一方、co-locatedブロックが前方参照動きベクトルと、後方参照動きベクトルとを有している場合には、co-locatedブロックの位置に応じて、時間ダイレクトに用いる動きベクトルを選択する。co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合には、前方参照動きベクトルを用いる。前方参照動きベクトルは、co-locatedブロックを含むピクチャから、符号化対象ブロックを含むピクチャ方向への動きベクトルであり、後方参照動きベクトルよりも予測誤差が小さくなる可能性が高いためである。一方、co-locatedブロックが前方参照ブロックである場合には、後方参照動きベクトルを用いる。後方参照動きベクトルは、co-locatedブロックを含むピクチャから、符号化対象ブロックを含むピクチャ方向への動きベクトルであり、前方参照動きベクトルよりも予測誤差が小さくなる可能性が高いためである。
【0067】
なお、本実施の形態では、co-locatedブロックが前方２度参照、または、後方２度参照しているか否かを判断しているが、更に、co-locatedブロックの位置も同時に判断してもよい。具体的には、図８のステップＳ３０２において、co-locatedブロックが前方参照ブロックである場合に、前方を２度参照しているか、または、co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合に、後方を２度参照しているかを判断する。co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合に、後方参照動きベクトルは、co-locatedブロックを含むピクチャから、符号化対象ブロックを含むピクチャとは反対側に位置するピクチャ方向への動きベクトルであるため、予測精度が低くなる。このような場合に、時間ダイレクトベクトル１、２の両方を導出することにより、予測精度を高める。このように、予測精度が低くなる場合にのみ、時間ダイレクトベクトル１、２を求めることにより、予測精度を高めつつ、処理量を抑制することが可能になる。
【0068】
また、図８においては、co-locatedブロックが参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトルを算出しないとしているが、他のブロックをco-locatedブロックとすることにより、時間ダイレクトベクトルを算出することが可能である。例えば、co-locatedブロックが後方参照ブロックであり、参照動きベクトルを有していない場合には、前方参照ブロックをco-locatedブロックとすることが考えられる。この場合、前方参照ブロックの参照動きベクトルのうち、表示順で、後方の参照動きベクトルを用いることにより、予測精度を向上させることが可能である。また、前方参照ブロックが、表示順で、後方の参照動きベクトルを有していない場合には、表示順で、前方の参照動きベクトルを用いることにより、時間ダイレクトベクトルを導出することが可能となる。一方、co-locatedブロックが前方参照ブロックであり、参照動きベクトルを有していない場合には、後方参照ブロックをco-locatedブロックとすることが考えられる。この場合、後方参照ブロックの参照動きベクトルのうち、表示順で、前方の参照動きベクトルを用いることにより、予測精度を向上させることが可能である。また、後方参照ブロックが、表示順で、前方の参照動きベクトルを有していない場合には、表示順で、後方の参照動きベクトルを用いることにより、時間ダイレクトベクトルを導出することが可能となる。なお、co-locatedブロックは、符号化対象ピクチャの参照ピクチャリストＬ０のインデックスの値が「０」のピクチャ内のブロックを用いている。従って、参照ピクチャリストＬ０のインデックスの値が「０」で特定されるco-locatedブロックが参照動きベクトルを有さない場合には、参照ピクチャリストＬ１のインデックスの値が「０」で特定されるco-locatedブロックの参照動きベクトルを用いることが考えられる。
【0071】
図１２のステップＳ４０２では、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、参照リストＬ１と参照リストＬ２における参照ピクチャに対する参照ピクチャインデックスの割り当て方が同じであるかを判断している。一般に、参照リストＬ２は、表示時間順で、符号化対象ピクチャより後方に位置するピクチャに対し、参照ピクチャインデックスを割り振る。一方、参照リストＬ１は、表示時間順で、符号化対象ピクチャより前方に位置するピクチャに対し、参照ピクチャインデックスを割り振る。従って、参照リストＬ２と、参照リストＬ１における参照ピクチャに対する参照ピクチャインデックスの割り振り方が同じ場合には、参照方向が、符号化対象ピクチャよりも表示順で前方、または、後方のいずれか一方に制限される。
【0072】
ステップＳ４０２において、参照リストＬ１と、参照リストＬ２における参照ピクチャに対する参照ピクチャインデックスの割り当て方が同じであると判断された場合（ステップＳ４０２でＹｅｓ）に、ステップＳ４０３、ステップＳ４０４において、時間ダイレクトベクトル算出部１１１は、co-locatedブロックの参照動きベクトルｍｖＬ０、ｍｖＬ１を用いて時間ダイレクトにより、時間ダイレクトベクトル１、２を導出する。参照動きベクトルｍｖＬ０、ｍｖＬ１は、同じ参照方向であるため、予測精度が近似する。従って、両方を予測動きベクトル候補に追加することにより、予測精度を向上させることが可能である。co-locatedブロックが、参照動きベクトルｍｖＬ０、ｍｖＬ１のいずれか一方しか有していない場合には、いずれか一方のみを用いて、時間ダイレクトにより、時間ダイレクトベクトル１を導出する。すなわち、Ｓ３、Ｓ４のいずれか一方のみを実行する。ステップＳ４０６以降の処理は、実施の形態１と同じであるため説明を省略する。
【0073】
このように、本実施の形態は、参照リストに基づいて判断を行うことにより、符号化・復号化の際の処理量を軽減している。参照リストは、ピクチャ毎に有していることから、ピクチャ単位で判断すればよく、ブロック単位で判断する必要がなくなるため、処理量を軽減することが可能となる。
【0075】
本実施の形態では、復号化対象ピクチャより、表示時間順で、前方に位置するピクチャに含まれるブロックを、前方参照ブロックと呼ぶ。また、復号化対象ピクチャより、表示時間順で、後方に位置するピクチャに含まれるブロックを、後方参照ブロックと呼ぶ。
【0076】
動画像復号化装置２００は、図１３に示すように、可変長復号化部２０１、逆量子化部２０２、逆直交変換部２０３、ブロックメモリ２０４、フレームメモリ２０５、イントラ予測部２０６、インター予測部２０７、インター予測制御部２０８、時間ダイレクトベクトル算出部２０９を備えている。
【0077】
可変長復号化部２０１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、予測動きベクトルインデックス、co-located参照方向フラグ、可変長復号化処理を行ったビットストリームを生成する。逆量子化部２０２は、可変長復号化処理を行ったビットストリームに対し、逆量子化処理を行う。逆直交変換部２０３は、逆量子化処理を行ったビットストリームを、周波数領域から、画像領域への変換し、予測誤差画像データとする。ブロックメモリ２０４は、予測誤差画像データと、予測画像データが加算されて生成された画像列を、ブロック単位で保存し、フレームメモリ２０５は、画像列を、フレーム単位で保存する。イントラ予測部２０６は、ブロックメモリ２０４に保存されているブロック単位の画像列を用いて、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誤差画像データを生成する。インター予測部２０７は、フレームメモリ２０５に保存されているフレーム単位の画像列を用いて、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誤差画像データを生成する。時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-locatedブロックの参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補を導出する。co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照の動きベクトルを有している場合には、co-locatedブロックの２つの動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２)を導出する。また、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２に、それぞれに対応する、予測動きベクトルインデックスの値を割り振る。co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-locatedブロックが前方参照ブロックであるか、後方参照ブロックであるかにより、時間ダイレクトに用いるco-locatedブロックの動きベクトルを決定する。co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-locatedブロックの前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。co-locatedブロックが前方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。一方、co-locatedブロックが前方参照ブロックである場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-locatedブロックの後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。co-locatedブロックが後方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１)を導出する。インター予測制御部２０８は、複数の予測動きベクトル候補から、予測動きベクトルインデックスに基づいて、インター予測の際に用いる動きベクトルを決定する。また、インター予測制御部２０８は、決定した予測動きベクトル候補のベクトルの値に、予測動きベクトル候補の誤差情報を加算することにより、インター予測の際に用いる動きベクトルとする。
【0078】
最後に、復号化した予測画像データと、予測誤差画像データとを加算することにより、復号画像列を生成する。
【0079】
図１４は、本発明に係る動画像復号化方法の処理フローの概要を示すフローチャートである。ステップＳ５０１では、可変長復号化部２０１は、ピクチャ単位で、co-located参照方向フラグを復号化する。
【0080】
ステップＳ５０２では、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-located参照フラグに基づいて、前方参照ブロックをco-locatedブロックとするか、後方参照ブロックをco-locatedブロックとするか決定する。時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-locatedブロックの参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補を導出する。co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照動きベクトルを有している場合には、co-locatedブロックの２つの動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより、予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２）を導出する。また、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２に、それぞれに対応する、予測動きベクトルインデックスの値を割り振る。予測動きベクトルインデックスの割り振り方は、実施の形態１に従う。co-locatedブロックが、２つの前方参照動きベクトル、または、２つの後方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-locatedブロックが前方参照ブロックであるか、後方参照ブロックであるかにより、時間ダイレクトに用いるco-locatedブロックの動きベクトルを決定する。co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-locatedブロックの前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する。co-locatedブロックが前方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する。一方、co-locatedブロックが前方参照ブロックである場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、co-locatedブロックの後方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する。co-locatedブロックが後方参照動きベクトルを有していない場合には、時間ダイレクトベクトル算出部２０９は、前方参照動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより予測動きベクトル候補（時間ダイレクトベクトル１）を導出する。
【0081】
ステップＳ５０３では、インター予測制御部２０８は、複数の予測動きベクトル候補から、予測動きベクトルインデックスに基づいて、インター予測の際に用いる動きベクトルを決定する。また、インター予測制御部２０８は、決定した予測動きベクトル候補に、誤差情報を加算し、動きベクトルを導出する。導出した動きベクトルを用いて、インター予測により復号化を行う。
【0082】
このように、本実施の形態によれば、復号化対象ブロックに最適な動きベクトルを選択することができるため、高効率で圧縮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。
【0083】
また、co-locatedブロックの位置、及び、co-locatedブロックの有する参照動きベクトルの数に応じて、時間ダイレクトの際に用いるco-locatedブロックの参照動きベクトルを選択することにより、精度の高い予測動きベクトル候補に絞ることができ、処理負荷を軽減することが可能となる。具体的には、co-locatedブロックが、前方２度参照、又は、後方２度参照している場合には、co-locatedブロックの２つの動きベクトルを用いて、時間ダイレクトにより導出した予測動きベクトル候補(時間ダイレクトベクトル１、時間ダイレクトベクトル２)の精度が近似する可能性が高い。従って、このような場合には、両方を予測動きベクトル候補とする。一方、co-locatedブロックが前方参照動きベクトルと、後方参照動きベクトルとを有している場合には、co-locatedブロックの位置に応じて、時間ダイレクトに用いる動きベクトルを選択する。co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合には、前方参照動きベクトルを用いる。前方参照動きベクトルは、co-locatedブロックを含むピクチャから、符号化対象ブロックを含むピクチャ方向への動きベクトルであり、後方参照動きベクトルよりも予測誤差が小さくなる可能性が高いためである。一方、co-locatedブロックが前方参照ブロックである場合には、後方参照動きベクトルを用いる。後方参照動きベクトルは、co-locatedブロックを含むピクチャから、符号化対象ブロックを含むピクチャ方向への動きベクトルであり、前方参照動きベクトルよりも予測誤差が小さくなる可能性が高いためである。
【0084】
なお、本実施の形態では、co-locatedブロックが前方２度参照、または、後方２度参照しているか否かを判断しているが、更に、co-locatedブロックの位置も同時に判断してもよい。具体的には、co-locatedブロックが前方参照ブロックである場合に、前方を２度参照しているか、または、co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合に、後方を２度参照しているかを判断する。co-locatedブロックが後方参照ブロックである場合に、後方参照動きベクトルは、co-locatedブロックを含むピクチャから、符号化対象ブロックを含むピクチャとは反対側に位置するピクチャ方向への動きベクトルであるため、予測精度が低くなる。このような場合に、時間ダイレクトベクトル１、２の両方を導出することにより、予測精度を高める。このように、予測精度が低くなる場合にのみ、時間ダイレクトベクトル１、２を求めることにより、予測精度を高めつつ、処理量を抑制することが可能になる。
【0085】
また、co-locatedブロックが前方２度参照、または、後方２度参照しているか否かの判断に換えて、参照リストＬ１と参照リストＬ２における参照ピクチャに対する参照ピクチャインデックスの割り当て方が同じであるかを判断してもよい。一般に、参照リストＬ２は、表示時間順で、符号化対象ピクチャより後方に位置するピクチャに対し、参照ピクチャインデックスを割り振る。一方、参照リストＬ１は、表示時間順で、符号化対象ピクチャより前方に位置するピクチャに対し、参照ピクチャインデックスを割り振る。従って、参照リストＬ２と、参照リストＬ１における参照ピクチャに対する参照ピクチャインデックスの割り振り方が同じ場合には、参照方向が、符号化対象ピクチャよりも表示順で前方、または、後方のいずれか一方に制限される。このように、参照リストに基づいて判断を行うことにより、処理量を軽減することが可能である。参照リストは、ピクチャ毎に有していることから、ピクチャ単位で判断すればよく、ブロック単位で判断する必要がなくなるためである。
【0086】
また、co-locatedブロックが参照動きベクトルを有していない場合には、他のブロックをco-locatedブロックとすることにより、時間ダイレクトベクトルを算出することが可能である。例えば、co-locatedブロックが後方参照ブロックであり、参照動きベクトルを有していない場合には、前方参照ブロックをco-locatedブロックとすることが考えられる。この場合、前方参照ブロックの参照動きベクトルのうち、表示順で、後方の参照動きベクトルを用いることにより、予測精度を向上させることが可能である。また、前方参照ブロックが、表示順で、後方の参照動きベクトルを有していない場合には、表示順で、前方の参照動きベクトルを用いることにより、時間ダイレクトベクトルを導出することが可能となる。一方、co-locatedブロックが前方参照ブロックであり、参照動きベクトルを有していない場合には、後方参照ブロックをco-locatedブロックとすることが考えられる。この場合、後方参照ブロックの参照動きベクトルのうち、表示順で、前方の参照動きベクトルを用いることにより、予測精度を向上させることが可能である。また、後方参照ブロックが、表示順で、前方の参照動きベクトルを有していない場合には、表示順で、後方の参照動きベクトルを用いることにより、時間ダイレクトベクトルを導出することが可能となる。なお、co-locatedブロックは、符号化対象ピクチャの参照ピクチャリストＬ０のインデックスの値が「０」のピクチャ内のブロックを用いている。従って、参照ピクチャリストＬ０のインデックスの値が「０」で特定されるco-locatedブロックが参照動きベクトルを有さない場合には、参照ピクチャリストＬ１のインデックスの値が「０」で特定されるco-locatedブロックの参照動きベクトルを用いることが考えられる。
【0087】
（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（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。
【0088】
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。
【0089】
図１５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。
【0090】
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。
【0091】
しかし、コンテンツ供給システムex１００は図１５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。
【0092】
カメラex１１３はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器であり、カメラex１１６はデジタルカメラ等の静止画撮影、動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話ex１１４は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）方式、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式、若しくはＬＴＥ（Long Term Evolution）方式、ＨＳＰＡ(High Speed Packet Access)の携帯電話機、またはＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であり、いずれでも構わない。
【0093】
コンテンツ供給システムex１００では、カメラex１１３等が基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じてストリーミングサーバex１０３に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex１１３を用いて撮影するコンテンツ（例えば、音楽ライブの映像等）に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い（即ち、本発明の画像符号化装置として機能する）、ストリーミングサーバex１０３に送信する。一方、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する（即ち、本発明の画像復号装置として機能する）。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図１６に示すように、デジタル放送用システムex２００にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置（画像符号化装置）または動画像復号化装置（画像復号装置）のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex２０１では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex２０２に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである（即ち、本発明の画像符号化装置によって符号化されたデータである）。これを受けた放送衛星ex２０２は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex２０４が受信する。受信した多重化データを、テレビ（受信機）ex３００またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex２１７等の装置が復号化して再生する（即ち、本発明の画像復号装置として機能する）。
【0099】
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。
【0100】
図１７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。
【0101】
また、テレビex３００は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex３０４、映像信号処理部ex３０５（本発明の画像符号化装置または画像復号装置として機能する）を有する信号処理部ex３０６と、復号化した音声信号を出力するスピーカex３０７、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex３０８を有する出力部ex３０９とを有する。さらに、テレビex３００は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex３１２等を有するインタフェース部ex３１７を有する。さらに、テレビex３００は、各部を統括的に制御する制御部ex３１０、各部に電力を供給する電源回路部ex３１１を有する。インタフェース部ex３１７は、操作入力部ex３１２以外に、リーダ／レコーダex２１８等の外部機器と接続されるブリッジex３１３、ＳＤカード等の記録メディアex２１６を装着可能とするためのスロット部ex３１４、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex３１５、電話網と接続するモデムex３１６等を有していてもよい。なお記録メディアex２１６は、格納する不揮発性／揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex３００の各部は同期バスを介して互いに接続されている。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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１８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。
【0106】
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。
【0107】
図１９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。
【0108】
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。
【0109】
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１７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。
【0110】
図２０Ａ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。
【0111】
さらに、携帯電話ex１１４の構成例について、図２０Ｂ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。
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex３５５は、カメラ部ex３６５から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し（即ち、本発明の画像符号化装置として機能する）、符号化された映像データを多重／分離部ex３５３に送出する。また、音声信号処理部ex３５４は、映像、静止画等をカメラ部ex３６５で撮像中に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重／分離部ex３５３に送出する。
【0116】
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。
【0117】
データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、または映像およびもしくは音声が添付された電子メールを受信する場合、アンテナex３５０を介して受信された多重化データを復号化するために、多重／分離部ex３５３は、多重化データを分離することにより映像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスex３７０を介して符号化された映像データを映像信号処理部ex３５５に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ex３５４に供給する。映像信号処理部ex３５５は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって復号化することにより映像信号を復号し（即ち、本発明の画像復号装置として機能する）、ＬＣＤ制御部ex３５９を介して表示部ex３５８から、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる映像、静止画が表示される。また音声信号処理部ex３５４は、音声信号を復号し、音声出力部ex３５７から音声が出力される。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
（実施の形態５）上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置と、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１など異なる規格に準拠した動画像符号化方法または装置とを、必要に応じて適宜切替えることにより、映像データを生成することも可能である。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
図２１は、多重化データの構成を示す図である。図２１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。
【0125】
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。
【0126】
図２２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。
【0127】
図２３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２３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２３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。
【0128】
図２４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２４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。
【0129】
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。
【0130】
図２５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。
【0131】
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。
【0132】
多重化データ情報ファイルは、図２６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。
【0133】
多重化データ情報は図２６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。
【0134】
ストリーム属性情報は図２７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。
【0135】
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。
【0136】
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２８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。
【0137】
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。
【0138】
（実施の形態６）上記各実施の形態で示した動画像符号化方法および装置、動画像復号化方法および装置は、典型的には集積回路であるＬＳＩで実現される。一例として、図２９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。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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。
【0142】
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。
【0143】
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。
【0144】
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。
【0145】
（実施の形態７）上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、ＬＳＩex５００において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のＣＰＵex５０２の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。
【0146】
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３０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。
【0147】
より具体的には、駆動周波数切替え部ex８０３は、図２９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２９の信号処理部ex５０７に該当する。ＣＰＵex５０２は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別する。そして、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、駆動周波数制御部ex５１２は、駆動周波数を設定する。また、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、信号処理部ex５０７は、映像データの復号を行う。ここで、映像データの識別には、例えば、実施の形態５で記載した識別情報を利用することが考えられる。識別情報に関しては、実施の形態５で記載したものに限られず、映像データがどの規格に準拠するか識別できる情報であればよい。例えば、映像データがテレビに利用されるものであるか、ディスクに利用されるものであるかなどを識別する外部信号に基づいて、映像データがどの規格に準拠するものであるか識別可能である場合には、このような外部信号に基づいて識別してもよい。また、ＣＰＵex５０２における駆動周波数の選択は、例えば、図３２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。
【0148】
図３１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。
【0149】
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。
【0150】
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。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
（実施の形態８）テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、ＬＳＩex５００の信号処理部ex５０７が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex５０７を個別に用いると、ＬＳＩex５００の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。
【0154】
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３３Ａのex９００に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応する復号処理部ex９０２を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応しない、本発明特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。
【0155】
また、処理を一部共有化する他の例を図３３Ｂのex１０００に示す。この例では、本発明に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００１と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００２と、本発明の動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex１００３とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex１００１、ex１００２は、必ずしも本発明、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、ＬＳＩex５００で実装することも可能である。
【0156】
このように、本発明の動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、ＬＳＩの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0157】
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、圧縮率を向上させることが可能であり、例えば携帯電話、ＤＶＤ装置、およびパーソナルコンピュータ等を用いた蓄積、伝送、通信等における動画像符号化方法および動画像復号化方法として有用である。
【符号の説明】
【0158】
１００ 動画像符号化装置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 ブロックメモリ
１０６ フレームメモリ
１０７ イントラ予測部
１０８ インター予測部
１０９ インター予測制御部
１１０ ピクチャタイプ決定部
１１１ 時間ダイレクトベクトル算出部
１１２ co-located参照方向決定部
１１３ 可変長符号化部
２００ 動画像復号化装置
２０１ 可変長復号化部
２０２ 逆量子化部
２０３ 逆直交変換部
２０４ ブロックメモリ
２０５ フレームメモリ
２０６ イントラ予測部
２０７ インター予測部
２０８ インター予測制御部
２０９ 時間ダイレクトベクトル算出部