JP6327568B2 - 符号化・復号化装置 - Google Patents

Description

本発明は、動画像の符号化・復号化装置に関するものである。

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照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。

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）符号化処理のみ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つのピクチャのみ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。

また、Ｈ．２６４と呼ばれる動画像符号化方式では、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、予測画像データと符号化対象ブロックとの画像データの差分値および予測画像データ生成に用いた動きベクトルを符号化する動きベクトル検出モードがある。動きベクトル検出モードは、予測方向として、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を生成する双方向予測と、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を生成する片方向予測とのいずれかを選択することができる。

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ぶ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１９を用いて説明する。図１９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示す説明図であり、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の動きベクトルｖｂを利用する。動きベクトルｖｂ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。そして、ブロックａは、動きベクトルｖｂ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ｖａ１、ピクチャＰ３に対しては動きベクトルｖａ２となる。

ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｈ．２６４「Ａｄｖａｎｃｅｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒｉｃ ａｕｄｉｏｖｉｓｕａｌ ｓｅｒｖｉｃｅｓ」、２０１０年３月

しかしながら、従来の時間予測動きベクトルモードでは、時間予測動きベクトル算出の際に利用する動きベクトル等の情報を持つ参照ピクチャの情報を、例えば、ストリーミング配信などにおけるパケットロス等で紛失した場合に、正しい時間予測動きベクトルを算出することができなくなり、復号画像に劣化が発生する。さらに、その復号画像を参照するピクチャへとエラーが伝播するため、結果として、復号処理が停止する場合もある。例えば、図１９の参照ピクチャＰ３の情報を紛失した場合は、ピクチャＢ２の時間予測動きベクトルを算出することができなくなる。その結果、ピクチャＢ２を正しく復号できずに、復号処理が停止する場合がある。

そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、復号処理におけるエラーの伝播を有効に防止することのできる符号化・復号化装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る動画像符号化方法は、符号化対象ピクチャを構成する符号化対象ブロックを、インター予測符号化する方法である。具体的には、動画像符号化方法は、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する画像符号化ステップと、複数の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル候補生成ステップと、前記予測動きベクトル候補生成ステップで生成された複数の前記予測動きベクトルの１つを用いて、前記動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化ステップとを含む。そして、前記予測動きベクトル候補生成ステップでは、前記符号化対象ピクチャと異なる符号化済みピクチャに含まれる前記符号化対象ブロックに対応するブロックから時間予測動きベクトルを取得できない場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記時間予測動きベクトルに代わる代替ベクトルを含める。

上記構成によれば、予測動きベクトルの候補に、時間予測動きベクトルを含めるか、代替ベクトルを含めるかを切り替えることにより、符号化効率低下を抑制しながら、復号エラーの伝播を防止することが可能になる。

また、前記予測動きベクトル候補生成ステップでは、前記符号化済みピクチャから前記時間予測動きベクトルを取得することが禁止されている場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、動き量が０の動きベクトルを前記代替ベクトルとして含めてもよい。

また、前記予測動きベクトル候補生成ステップでは、該動画像符号化方法で符号化されたピクチャの枚数をカウントし、符号化されたピクチャの枚数が所定の値より大きくなったタイミングの前記符号化対象ピクチャを符号化する際に、前記符号化済みピクチャから前記時間予測動きベクトルを取得することを禁止してもよい。

また、該動画像符号化方法は、多視点映像を構成する基本ビュー及び依存ビューそれぞれに属するピクチャを符号化する方法であり、前記基本ビューと前記依存ビューとの間の視差に相当する視差ベクトルを生成する視差ベクトル生成ステップをさらに含んでもよい。そして、前記予測動きベクトル候補生成ステップでは、前記符号化対象ピクチャが前記依存ビューに属し、且つＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）先頭のピクチャである場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記視差ベクトルを前記代替ベクトルとして含めてもよい。

また、該動画像符号化方法は、多視点映像を構成する基本ビュー及び依存ビューそれぞれに属するピクチャを符号化する方法であり、前記基本ビューと前記依存ビューとの間の視差に相当する視差ベクトルを生成する視差ベクトル生成ステップをさらに含んでもよい。そして、前記予測動きベクトル候補生成ステップでは、前記符号化済みピクチャから前記時間予測動きベクトルを取得することが禁止されている場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記視差ベクトルを前記代替ベクトルとして含めてもよい。

また、視差ベクトルは、依存ビューのピクチャを構成する各ブロックを、基本ビューの対応するピクチャを用いてビュー間予測した際の動きベクトルを用いて算出されてもよい。そして、前記予測動きベクトル候補生成ステップでは、前記符号化対象ピクチャが属するＧＯＰの直前のＧＯＰ先頭のピクチャを符号化する際の前記視差ベクトルを、前記代替ベクトルとして前記複数の予測動きベクトルの１つに含めてもよい。

また、視差ベクトルは、依存ビューのピクチャを構成する各ブロックを、基本ビューの対応するピクチャを用いてビュー間予測した際の動きベクトルを用いて算出されてもよい。そして、前記予測動きベクトル候補生成ステップでは、前記符号化ピクチャの直前に符号化されたピクチャを符号化する際の前記視差ベクトルを、前記代替ベクトルとして前記複数の予測動きベクトルの１つに含めてもよい。

本発明の一形態に係る動画像復号方法は、復号対象ピクチャを構成する復号対象ブロックを、インター予測復号する方法である。具体的には、動画像復号方法は、複数の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル候補生成ステップと、前記予測動きベクトル候補生成ステップで生成された複数の前記予測動きベクトルの１つを用いて、前記動きベクトルを復号する動きベクトル復号ステップと、前記動きベクトル復号ステップで復号された前記動きベクトルを用いて、前記復号対象ブロックを復号する画像復号ステップとを含む。そして、前記予測動きベクトル候補生成ステップでは、前記復号対象ピクチャと異なる復号済みピクチャに含まれる前記復号対象ブロックに対応するブロックから時間予測動きベクトルを取得できない場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記時間予測動きベクトルに代わる代替ベクトルを含める。

本発明の一形態に係る動画像符号化装置は、符号化対象ピクチャを構成する符号化対象ブロックを、インター予測符号化する。具体的には、動画像符号化装置は、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する画像符号化部と、複数の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル候補生成部と、前記予測動きベクトル候補生成部で生成された複数の前記予測動きベクトルの１つを用いて、前記動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化部とを備える。そして、前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化対象ピクチャと異なる符号化済みピクチャに含まれる前記符号化対象ブロックに対応するブロックから時間予測動きベクトルを取得できない場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記時間予測動きベクトルに代わる代替ベクトルを含める。

本発明の一形態に係る動画像復号装置は、復号対象ピクチャを構成する復号対象ブロックを、インター予測復号する。具体的には、動画像復号装置は、複数の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル候補生成部と、前記予測動きベクトル候補生成部で生成された複数の前記予測動きベクトルの１つを用いて、前記動きベクトルを復号する動きベクトル復号部と、前記動きベクトル復号部で復号された前記動きベクトルを用いて、前記復号対象ブロックを復号する画像復号部とを備える。そして、前記予測動きベクトル候補生成部は、前記復号対象ピクチャと異なる復号済みピクチャに含まれる前記復号対象ブロックに対応するブロックから時間予測動きベクトルを取得できない場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記時間予測動きベクトルに代わる代替ベクトルを含める。

本発明の一形態に係る符号化・復号化装置は、符号化対象ピクチャを構成する符号化対象ブロックを、インター予測符号化する符号化装置と、復号対象ピクチャを構成する復号対象ブロックを、インター予測復号する復号化装置とを備える符号化・復号化装置であって、前記符号化装置は、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する画像符号化部と、複数の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル候補生成部と、前記予測動きベクトル候補生成部で生成された複数の前記予測動きベクトルの１つを用いて、前記動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化部とを備え、前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化対象ピクチャと異なる符号化済みピクチャに含まれる前記符号化対象ブロックに対応するブロックから時間予測動きベクトルを取得できない場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記時間予測動きベクトルに代わる代替ベクトルを含め、前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化済みピクチャから前記時間予測動きベク
トルを取得することが禁止されている場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、動き量が０の動きベクトルを前記代替ベクトルとして含め、前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化装置で符号化されたピクチャの枚数をカウントし、符号化されたピクチャの枚数が所定の値より大きくなったタイミングの前記符号化対象ピクチャを符号化する際に、前記符号化済みピクチャから前記時間予測動きベクトルを取得することを禁止し、前記復号化装置は、複数の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル候補生成部と、前記予測動きベクトル候補生成部で生成された複数の前記予測動きベクトルの１つを用いて、前記動きベクトルを復号する動きベクトル復号部と、前記動きベクトル復号部で復号された前記動きベクトルを用いて、前記復号対象ブロックを復号する画像復号部とを備え、前記予測動きベクトル候補生成部は、前記復号対象ピクチャと異なる復号済みピクチャに含まれる前記復号対象ブロックに対応するブロックから時間予測動きベクトルを取得することが禁止されている場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、動き量が０の動きベクトルを、前記時間予測動きベクトルに代わる代替ベクトルとして含める。

本発明の他の形態に係る画像符号化方法は、符号化対象ブロックを含む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の参照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する方法である。前記参照ブロックは、ピクチャ内における位置が、符号化対象ピクチャ内の符号化対象ブロックの位置と同一である。画像符号化方法は、前記符号化対象ブロックの動きベクトル符号化の際に、前記参照ブロックの第１の前記参照動きベクトルを用いるか、または、前記参照ピクチャの第２の前記参照動きベクトルを用いるかどうかを示す所定のフラグの値を決定する符号化方法決定ステップと、前記所定のフラグが前記参照ピクチャの前記第２の参照動きベクトルを用いることを示す場合は、前記第２の参照動きベクトルから求めた前記第３の参照動きベクトルをビットストリームに付加する参照動きベクトル付加ステップと、前記所定のフラグの値に従って、前記符号化対象ブロックの動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化ステップと、前記所定のフラグをビットストリームに付加するフラグ付加ステップとを有する。

また、前記符号化方法決定ステップは、符号化済みの前記符号化対象ピクチャの枚数を数えるカウントステップを有し、前記符号化済み枚数が所定の値より小さければ、前記符号化対象ブロックの動きベクトル符号化の際に、前記参照ブロックの第１の前記参照動きベクトルを用いることを決定し、前記符号化済み枚数が所定の値以上になれば、前記符号化対象ブロックの動きベクトル符号化の際に、前記参照ピクチャの第２の前記参照動きベクトルを用いることを決定し、前記枚数をクリアしてもよい。

また、前記参照ピクチャの第２の前記参照動きベクトルは、前記参照ピクチャ内における符号化済みブロックの動きベクトルの平均値から算出してもよい。

また、前記参照ピクチャの第２の前記参照動きベクトルは、前記参照ピクチャ内における符号化済みブロックの動きベクトルのうち、最も出現頻度が高い前記動きベクトルから算出してもよい。

また、前記動きベクトル符号化ステップは、前記参照ブロックが２つ以上の参照動きベクトルを有している場合には、前記参照ピクチャが、前記符号化対象ピクチャより、前方であるか後方であるかに基づいて、前記参照動きベクトルのうち、いずれの参照動きベクトルを用いるかを選択する選択ステップと、決定した前記参照動きベクトルを用いて、前記符号化対象ブロックの前記動きベクトルを符号化するステップとを有してもよい。

また、前記選択ステップは、前記参照ブロックが、前方および後方の前記参照動きベクトルを有する場合に、前記符号化対象ブロックが前記参照ブロックよりも前方に位置する場合は、前記参照動きベクトルのうち前方を参照する前記参照動きベクトルを選択し、前記符号化対象ブロックが前記参照ブロックよりも後方に位置する場合は、前記参照動きベクトルのうち後方を参照する前記参照動きベクトルを選択してもよい。

また、前記選択ステップは、前記参照ブロックが前方または後方どちらか一方の前記参照動きベクトルを持つ場合は、前記参照ブロックと前記符号化対象ブロックとの位置関係に関わらず、前記参照ブロックが有する、前記前方または後方どちらか一方の前記参照動きベクトルを選択してもよい。

本発明の他の形態に係る画像復号化方法は、復号化対象ブロックを含む復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の参照動きベクトルを用いて前記復号化対象ブロックを復号化する方法である。前記参照ブロックは、ピクチャ内における位置が、復号化対象ピクチャ内の復号化対象ブロックの位置と同一である。画像復号化方法は、前記復号化対象ブロックの動きベクトル復号化の際に、前記参照ブロックの第１の前記参照動きベクトルを用いるか、または、前記参照ピクチャの第２の前記参照動きベクトルを用いるかどうかを示す所定のフラグの値を復号するフラグ復号ステップと、前記所定のフラグが前記参照ピクチャの前記第２の参照動きベクトルを用いることを示す場合は、前記第２の参照動きベクトルから求めた前記第３の参照動きベクトルをビットストリームから復号する参照動きベクトル復号化ステップと、前記所定のフラグの値に従って、前記復号化対象ブロックの動きベクトルを復号化する動きベクトル復号化ステップとを有する。

また、前記動きベクトル復号化ステップは、前記参照ブロックが２つ以上の参照動きベクトルを有している場合には、前記参照ピクチャが、前記復号化対象ピクチャより、前方であるか後方であるかに基づいて、前記参照動きベクトルのうち、いずれの参照動きベクトルを用いるかを選択する選択ステップと、決定した前記参照動きベクトルを用いて、前記復号化対象ブロックの前記動きベクトルを復号化するステップとを有してもよい。

また、前記選択ステップは、前記参照ブロックが、前方および後方の前記参照動きベクトルを有する場合に、前記復号化対象ブロックが前記参照ブロックよりも前方に位置する場合は、前記参照動きベクトルのうち前方を参照する前記参照動きベクトルを選択し、前記復号化対象ブロックが前記参照ブロックよりも後方に位置する場合は、前記参照動きベクトルのうち後方を参照する前記参照動きベクトルを選択してもよい。

また、前記選択ステップは、前記参照ブロックが前方または後方どちらか一方の前記参照動きベクトルを持つ場合は、前記参照ブロックと前記復号化対象ブロックとの位置関係に関わらず、前記参照ブロックが有する、前記前方または後方どちらか一方の前記参照動きベクトルを選択してもよい。

また、前記参照ピクチャの第２の前記参照動きベクトルは、前記参照ピクチャ内における復号化済みブロックの動きベクトルの平均値から算出してもよい。

また、前記参照ピクチャの第２の前記参照動きベクトルは、前記参照ピクチャ内における復号化済みブロックの動きベクトルのうち、最も出現頻度が高い前記動きベクトルから算出してもよい。

本発明によれば、予測動きベクトルの候補に、時間予測動きベクトルを含めるか、代替ベクトルを含めるかを切り替えることにより、符号化効率低下を抑制しながら、復号エラーの伝播を防止することが可能になる。

図１は、実施の形態１に係る動画像符号化装置のブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る動画像符号化方法の処理フローの概要を示す図である。 図３は、予測動きベクトルの候補の例を示す図である。 図４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の符号表の例を示す図である。 図５は、予測動きベクトル候補の決定フローを示す図である。 図６は、ｃｏｌＰｉｃメモリ及び全体ベクトル保存部に対する読み書き処理を示す概念図である。 図７Ａは、図２のステップＳ１１の詳細な処理フローを示す図である。 図７Ｂは、他のピクチャから参照されるＢピクチャの例を示す図である。 図８は、図２のステップＳ１７の詳細な処理フローを示す図である。 図９は、図２のステップＳ１３及びステップＳ１４の詳細な処理フローを示す図である。 図１０Ａは、前方参照動きベクトルを用いて、予測動きベクトルの候補を導出する方法の一例を示す図である。 図１０Ｂは、後方参照動きベクトルを用いて、予測動きベクトルの候補を導出する方法の一例を示す図である。 図１１Ａは、後方参照動きベクトルを用いて、予測動きベクトルの候補を導出する方法の一例を示す図である。 図１１Ｂは、前方参照動きベクトルを用いて、予測動きベクトルの候補を導出する方法の一例を示す図である。 図１２は、実施の形態２に係る動画像復号化装置のブロック図である。 図１３は、実施の形態２に係る動画像復号方法の処理フローの概要を示す図である。 図１４は、実施の形態２に係る動画像復号方法におけるビットストリームのシンタックスの一例を示す図である。 図１５は、実施の形態１の変形例に係る動画像符号化装置のブロック図である。 図１６は、実施の形態１の変形例に係る動画像符号化方法の動作を示すフローチャートである。 図１７は、基本ビュー及び依存ビューに属するピクチャの構成する画像を示す図である。 図１８は、実施の形態２の変形例に係る動画像復号装置のブロック図である。 図１９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示す説明図である。 図２０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２１は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図２２は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図２３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２４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２５は、（ａ）携帯電話の一例を示す図（ｂ）携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図２６は、多重化データの構成を示す図である。 図２７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２８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２９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３０は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。 図３１は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図３２は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図３３は、映像データを識別するステップを示す図である。 図３４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３５は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図３６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３７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３８は、（ａ）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（ｂ）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。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る動画像符号化方法を用いた動画像符号化装置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１に示すように、減算部１０１と、直交変換部１０２と、量子化部１０３と、逆量子化部１０４と、逆直交変換部１０５と、加算部１０６と、ブロックメモリ１０７と、フレームメモリ１０８と、イントラ予測部１０９と、インター予測部１１０と、スイッチ１１１と、インター予測制御部１１２と、ピクチャタイプ決定部１１３と、時間予測動きベクトル算出部１１４と、ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５と、全体ベクトル保存部１１６と、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７と、可変長符号化部１１８とを備えている。

減算部１０１は、装置外部から符号化対象ブロックを含む入力画像列を取得し、スイッチ１１１から予測ブロックを取得し、符号化対象ブロックから予測ブロックを減算して得られる残差ブロックを直交変換部１０２に出力する。

直交変換部１０２は、減算部１０１から取得した残差ブロックを画像領域から周波数領域に変換し、変換係数を量子化部１０３に出力する。量子化部１０３は、量子化部１０３から取得した変換係数を量子化し、量子化係数を逆量子化部１０４及び可変長符号化部１１８に出力する。

逆量子化部１０４は、量子化部から取得した量子化係数を逆量子化し、復元された変換係数を逆直交変換部１０５に出力する。逆直交変換部１０５は、逆量子化部１０４から取得した復元された変換係数を周波数領域から画像領域に変換し、復元された残差ブロックを加算部１０６に出力する。

加算部１０６は、逆直交変換部１０５から取得した復元された残差ブロックと、スイッチ１１１から取得した予測ブロックとを加算し、復元された符号化対象ブロックをブロックメモリ１０７及びフレームメモリ１０８に出力する。ブロックメモリ１０７は、復元された入力画像列をブロック単位で保存する。フレームメモリ１０８は、復元された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１１３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。そして、ピクチャタイプ決定部１１３は、生成したピクチャタイプ情報を、スイッチ１１１、インター予測制御部１１２、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７、及び可変長符号化部１１８に出力する。

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復元された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して予測ブロックを生成し、スイッチ１１１に出力する。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復元された入力画像列と、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して予測ブロックを生成し、スイッチ１１１に出力する。

スイッチ１１１は、イントラ予測部１０９で生成された予測ブロック、又はインター予測部１１０で生成された予測ブロックを、減算部１０１及び加算部１０６に出力する。例えば、スイッチ１１１は、２つの予測ブロックのうち、符号化コストの小さい方の予測ブロックを出力するようにすればよい。

ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの使用を禁止するかどうかを決定する。そして、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７は、決定結果を示すｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをピクチャ毎に生成し、時間予測動きベクトル算出部１１４及び可変長符号化部１１８に出力する。このｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグは、ビットストリーム（典型的には、ピクチャヘッダ又はスライスヘッダ）に含められる。

また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７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含まれるブロック（以降、前方参照ブロックと呼ぶ）、または、符号化対象ピクチャより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。言い換えれば、前方参照ブロックは、参照ピクチャリストＬ０で特定される参照ピクチャに含まれるブロックである。また、後方参照ブロックは、参照ピクチャリストＬ１で特定される参照ピクチャに含まれるブロックである。

そして、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７は、決定結果を示すｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグをピクチャ毎に生成し、時間予測動きベクトル算出部１１４及び可変長符号化部１１８に出力する。このｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグは、ビットストリーム（典型的には、ピクチャヘッダ又はスライスヘッダ）に含められる。また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグに「禁止」を示す値がセットされている場合は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグを省略してもよい。

ここで、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックとは、符号化対象ブロックを含む符号化対象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。なお、符号化対象ブロックとｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックとの各ピクチャ内における位置は、厳密に一致していなくてもよい。例えば、符号化対象ピクチャとは異なるピクチャ内の符号化対象ブロックの同一の位置のブロックの周辺の（隣接する）ブロックを、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックとしてもよい。

時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７から取得したｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグの値に応じて、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、または、全体ベクトル保存部に格納されているｃｏｌＰｉｃピクチャの全体動きベクトルを用いて、予測動きベクトルの候補を導出する。

具体的には、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ禁止フラグがオン（禁止）の場合、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体ベクトル保存部１１６からリードした全体動きベクトル（代替ベクトル）を、予測動きベクトルの候補に追加する。一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ禁止フラグがオフ（許可）の場合、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５からリードしたｃｏｌＰｉｃ情報を用いて算出される時間予測動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に追加する。

また、時間予測動きベクトル算出部１１４は、候補として追加した予測動きベクトルに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、時間予測動きベクトル算出部１１４は、候補として追加した予測動きベクトル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１１２に出力する。一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが動きベクトルを有していない場合、時間予測動きベクトル算出部１１４は、時間予測動きベクトルモードによる動きベクトル導出を中止するか、または、動き量が０のベクトルを予測動きベクトルの候補として導出する。また、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体動きベクトルを可変長符号化部１１８に出力する。

インター予測制御部１１２は、複数の予測動きベクトルの候補のうちから、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、誤差とは、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示す。

また、インター予測制御部１１２は、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特定する。そして、インター予測制御部１１２は、予測動きベクトルインデックスと、動きベクトルと予測動きベクトルとの差分値とを、可変長符号化部に出力する。また、インター予測制御部１１２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。また、インター予測制御部１１２は、符号化ブロックの動きベクトル等を全体ベクトル保存部１１６へ転送する。

ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５には、符号化対象ブロックの動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報を、次のピクチャの符号化時の予測ベクトル用に格納する。全体ベクトル保存部１１６は、ピクチャ全体の符号化対象ブロックの動きベクトルから、全体動きベクトルを算出し、次のピクチャの符号化時の予測ベクトル用に格納する。

可変長符号化部１１８は、量子化部１０３から取得した量子化係数と、インター予測制御部１１２から取得した予測動きベクトルインデックス及び動きベクトルと予測動きベクトルとの差分値と、ピクチャタイプ決定部１１３から取得したピクチャタイプ情報と、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７から取得したｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグ及びｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグと、時間予測動きベクトル算出部１１４から取得した時間予測全体動きベクトルとを、可変長符号化してビットストリームを生成する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る動画像符号化方法の処理フローの概要である。

ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７は、予測動きベクトル候補を時間予測動きベクトルモードで導出する際に、後述する方法で、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグ、および、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグなどのｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報を決定する（Ｓ１１）。

次に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオン（禁止）かどうかを判定する（Ｓ１２）。そして、判定結果が真（Ｓ１２でＹｅｓ）ならば、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体ベクトル保存部１１６から全体動きベクトルをリードし、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報にリードした全体動きベクトルを付随させる（Ｓ１３）。

次に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体動きベクトルを、時間予測動きベクトルの代替ベクトルとして、予測動きベクトルの候補に追加する。また、時間予測動きベクトル算出部１１４は、候補に追加した予測動きベクトルに予測動きベクトルインデックスの値を割り振る。

一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオフ（Ｓ１２でＮｏ）ならば、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報に応じてｃｏｌＰｉｃメモリからｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの参照動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報をリードし、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの参照動きベクトルを用いて算出される時間予測動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ１７）。また、時間予測動きベクトル算出部１１４は、候補に追加した予測動きベクトルに予測動きベクトルインデックスの値を割り振る。

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、予測動きベクトルインデックスの値が大きくなると、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、小さい予測動きベクトルインデックスを割り当てると、符号化効率が高くなる。

次に、インター予測部１１０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することにより、符号化対象ブロックの予測ブロックを生成する。そして、減算部１０１、直交変換部１０２、量子化部１０３、及び可変長符号化部１１８は、インター予測部１１０で生成された予測ブロックを用いて、符号化対象ブロックを符号化する。

また、インター予測制御部１１２は、複数の予測動きベクトルの候補のうち、動きベクトルとの誤差の最も小さい予測動きベクトルを用いて、動きベクトルを符号化する。インター予測制御部１１２は、例えば、複数の予測動きベクトルの候補それぞれと、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を、動きベクトルの符号化を行う際に用いる予測動きベクトルと決定する。

そして、インター予測制御部１１２は、選択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と、動きベクトルと予測動きベクトルとの誤差情報とを、可変長符号化部１１８に出力する。可変長符号化部１１８は、インター予測制御部１１２から取得した予測動きベクトルインデックス及び誤差情報を可変長符号化して、ビットストリームに含める。

次に、インター予測制御部１１２は、インター予測に用いた動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報を、ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５に保存する。ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５には、符号化対象ブロックの時間予測動きベクトルを算出するために、参照ピクチャの動きベクトル、参照ピクチャのインデックス値、及び予測方向などが格納されている。また、インター予測制御部１１２は、インター予測に用いた動きベクトル等を、全体ベクトル保存部１１６に保存する（Ｓ１６）。

図３は、予測動きベクトルの候補の例を示している。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、例えば以下の式１〜式３を用いて導出される。

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、動きベクトルＢに対応する値を２とし、動きベクトルＣに対応する値を３とし、時間予測動きベクトル（又は代替ベクトル）に対応する値を４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。

図４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、符号表の例を示している。図４の例では、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の候補に小さい予測動きベクトルインデックスを割り当てることにより、符号化効率を向上させることができる。

図５は、インター予測制御部１１２における、予測動きベクトル候補の決定フローを示す図である。図５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の候補を、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と決定する。そして、動きベクトルと予測動きベクトルとの誤差情報と、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とが可変長符号化されてビットストリームに含められる。

具体的には、まず、インター予測制御部１１２は、予測動きベクトル候補インデックスｍｖｐ＿ｉｄｘ、及び最小動きベクトル誤差を初期化する（Ｓ２１）。次に、インター予測制御部１１２は、予測動きベクトル候補インデックスｍｖｐ＿ｉｄｘと、予測動きベクトル候補数（図３に示されるテーブルのレコード数）とを比較する（Ｓ２２）。

ｍｖｐ＿ｉｄｘ＜予測動きベクトル候補数（Ｓ２２でＹｅｓ）であれば、インター予測制御部１１２は、複数の予測動きベクトルの候補のうちの１つを用いて、動きベクトル誤差（誤差情報）を算出する（Ｓ２３）。例えば、インター予測制御部１１２は、符号化対象ブロックの符号化に用いた動きベクトルから、図３の予測動きベクトルインデックス＝０の予測動きベクトルを減算することによって、動きベクトル誤差を算出する。

次に、インター予測制御部１１２は、ステップＳ２３で算出した動きベクトル誤差と、最小動きベクトル誤差とを比較する（Ｓ２４）。動きベクトル誤差＜最小動きベクトル誤差（Ｓ２４でＹｅｓ）であれば、インター予測制御部１１２は、ステップＳ２３で算出した動きベクトル誤差を最小動きベクトル誤差にセット（上書き）し、現在のｍｖｐ＿ｉｄｘを予測動きベクトルインデックスにセット（上書き）する（Ｓ２５）。一方、動きベクトル誤差≧最小動きベクトル誤差（Ｓ２４でＮｏ）であれば、ステップＳ２５はスキップされる。

そして、インター予測制御部１１２は、ｍｖｐ＿ｉｄｘを１だけインクリメント（Ｓ２６）し、上記の各処理（ステップＳ２２〜ステップＳ２６）を予測動きベクトルの候補数だけ繰り返し実行する。そして、インター予測制御部１１２は、ｍｖｐ＿ｉｄｘ＝予測動きベクトル候補数（Ｓ２２）となるタイミングで、最小動きベクトル誤差及び予測動きベクトルインデックスにセットされている値を、可変長符号化部１１８に出力し、図５の処理を終了する（Ｓ２７）。

図６は、図１に示されたｃｏｌＰｉｃメモリ１１５、および、全体ベクトル保存部１１６への読み書き処理を示す概念図である。図６において、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄピクチャｃｏｌＰｉｃのｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの予測方向１の動きベクトルｍｖＣｏｌ１および、予測方向２の動きベクトルｍｖＣｏｌ２は、ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５および全体ベクトル保存部１１６に格納される。

ここで、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックは、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄピクチャｃｏｌＰｉｃ内での位置が符号化対象ピクチャ内での符号化対象ブロックの位置に一致するブロックである。また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄピクチャｃｏｌＰｉｃが符号化対象ピクチャよりも後方であるか前方であるかは、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグによって切替えられる。符号化対象ブロックが符号化される時には、ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５に格納された動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報、または、全体ベクトル保存部１１６の全体動きベクトルがｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグに応じて読み出されて予測動きベクトルの候補に追加される。

予測動きベクトルの候補は、符号化対象ブロックの動きベクトルの符号化に用いられる。なお、本実施の形態１では、予測方向１を前方参照とし、予測方向２を後方参照とする例を用いて説明するが、予測方向１を後方参照、予測方向２を前方参照、または、予測方向１および予測方向２の両方をともに前方参照、または後方参照としても構わない。

全体ベクトル保存部１１６には、符号化対象ピクチャを構成する各符号化対象ブロックの動きベクトルから算出される全体動きベクトルが格納される。例えば、符号化対象ピクチャ全体のインター予測符号化時の動きベクトルの予測方向毎の平均値などを、全体動きベクトルとすることが考えられる。なお、本実施の形態１では、全体ベクトルとして、符号化対象ピクチャを構成する各符号化対象ブロックの動きベクトルの平均値を用いる例を示したが、必ずしもこれに限らない。

例えば、符号化対象ピクチャを構成する各符号化対象ブロックのインター予測符号化時の動きベクトルの中間値、又は重み付き平均値を全体動きベクトルとしてもよい。または、符号化対象ピクチャを構成する各符号化対象ブロックのインター予測符号化時の動きベクトルのうち、出現頻度の最も高い動きベクトルの値を全体動きベクトルとしてもよい。または、符号化対象ピクチャを構成する各符号化対象ブロックのインター予測符号化時の動きベクトルのうち、表示順で最も近いピクチャを参照している動きベクトルの値を全体動きベクトルとしてもよい。

図７Ａは、図２のステップＳ１１の詳細な処理フローである。以下、図７Ａについて説明する。

まず、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックを用いた時間予測動きベクトルモードを、符号化対象ピクチャに対して行うかどうかを判定する（Ｓ３１）。そして、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの使用を許可（時間ダイレクトモードを許可）したかどうかを表すｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをピクチャ毎に生成し、可変長符号化部１１８に出力する。

例えば、ストリーミング配信等の際に、時間予測動きベクトルモードによる復号エラーの伝播を抑制するために、ある一定間隔でｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをオンにすることが考えられる。これを実現する例として、符号化済みの符号化対象ピクチャの枚数を数えるカウンタを用意し、符号化済み枚数がある閾値より小さければ、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをオフにしておき、符号化済み枚数が閾値以上になれば、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをオンにして、カウンタを０にリセットすることなどが考えられる。

また、例えば、参照の対象となりうるピクチャ（例えば、Ｐピクチャ、他のピクチャから参照されるＢピクチャ）では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをオンにし、参照の対象になりえない非参照ピクチャ（例えば、他のピクチャから参照されないＢピクチャ）では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをオフにすることで、復号エラー伝播を抑制するなどが考えられる。このように、他のピクチャから参照されるピクチャに対してｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをオンとすることにより、復号エラーの伝搬を効果的に抑制することが可能となる。

次に、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７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ブロックとするか決定する（Ｓ３２）。例えば、前方参照ピクチャに含まれるｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロック（前方参照ブロック）と、後方参照ピクチャに含まれるｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロック（後方参照ブロック）とのうち、符号化対象ピクチャと表示順において距離が近い方をｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックとして決定することなどが考えられる。そして、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部１１７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、可変長符号化部１１８に出力する。

図７Ｂは、他のピクチャから参照されるＢピクチャの例を示している。図７Ｂは、複数のレイヤーに分けた参照構造を定義している。ストリームの先頭をＩピクチャとし、先頭のＩピクチャ以外は、Ｂピクチャを用いている。また、複数のレイヤーのうちレベルの高いレイヤーに属するピクチャは、同一のレベルのレイヤーに属するピクチャ、または、より低いレベルのレイヤーに属するピクチャを参照する構造としている。

例えば、図７Ｂでは、レイヤー３に属するピクチャＢ１は、レイヤー０に属するピクチャＩ０、レイヤー２に属するピクチャＢｒ２を参照している。また、レベルの最も低いレイヤー０に属するＢｆ８は、同一レイヤーに属するピクチャＩ０を参照している。ここで、レベルの最も低いレイヤー０に属するピクチャは、表示順で前方のみのピクチャを参照する構造としている。このような参照構造において、他のピクチャから参照される可能性の高いレイヤー０に属するピクチャに対して、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグをオンとすることが考えられる。

図８は、図２のステップＳ１７の詳細な処理フローである。以下、図８について説明する。

まず、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏｌＰｉｃメモリ１１５から、予測方向１の参照動きベクトル、及び予測方向２の参照動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報をリードする（Ｓ４１）。次に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏｌＰｉｃ情報に含まれるｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが、２つ以上の動きベクトルを有しているかを判断する（Ｓ４２）。すなわち、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照動きベクトル（ｍｖＬ０）と、後方参照動きベクトル（ｍｖＬ１）とを有しているか否かを判断する。

ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが、２つ以上の動きベクトルを有していると判断された場合（Ｓ４２でＹｅｓ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４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（Ｓ４３）。すなわち、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックを含むピクチャが、符号化対象ピクチャより表示順で後方に位置するか否かを判断する。

次に、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（Ｓ４３でＹｅｓ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの前方参照動きベクトル（参照ピクチャリストＬ０の参照ピクチャに対する動きベクトルｍｖＬ０）を用いて、時間予測動きベクトルモードにより、時間予測動きベクトルを導出する（Ｓ４４）。そして、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ステップＳ４４で算出した時間予測動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ４５）。

一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照ブロックであると判断された場合（Ｓ４３でＮｏ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの後方参照動きベクトル（参照ピクチャリストＬ１の参照ピクチャに対する動きベクトルｍｖＬ１）を用いて、時間予測動きベクトルモードにより、時間予測動きベクトルを導出（Ｓ４６）し、予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ４５）。

一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが、前方参照動きベクトル、または、後方参照動きベクトルのいずれか一方のみを有していると判断された場合（Ｓ４２でＮｏ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照動きベクトルを有しているか否かを判断する（Ｓ４７）。ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照動きベクトルを有していると判断された場合（Ｓ４７でＹｅｓ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの前方参照動きベクトルを用いて、符号化対象ブロックの時間予測動きベクトルを導出（Ｓ４８）し、予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ４５）。

一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが、前方参照動きベクトルを有していないと判断された場合（Ｓ４７でＮｏ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが、後方参照動きベクトルを有しているか否かを判断する（Ｓ４９）。ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照動きベクトルを有していると判断された場合（Ｓ４９）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、後方参照動きベクトルを用いて、符号化対象ブロックの時間予測動きベクトルを導出（Ｓ５０）し、予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ４５）。

一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照動きベクトルを有していないと判断された場合（Ｓ４９でＮｏ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、時間予測動きベクトルを予測動きベクトル候補に追加せずに、図８の処理を終了する（Ｓ５１）。または、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ステップＳ５１の処理に代えて、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの時間予測動きベクトルを０（動き量が０の動きベクトル）として、予測動きベクトルの候補に追加してもよい。

なお、図８の処理フローでは、ステップＳ４７において、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照動きベクトルを有しているか否かについて判断し、ステップＳ４９において、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照動きベクトルを有しているか否かについて判断しているがこのフローに限らない。例えば、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照動きベクトルを有しているか否かを先に判断し、その後でｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照動きベクトルを有しているか否かについて判断してもよい。

図９は、図２のステップＳ１３及びステップＳ１４の詳細な処理フローである。以下、図９について説明する。

まず、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体ベクトル保存部１１６から、予測方向１の全体動きベクトル、及び／又は、予測方向２の全体動きベクトル等を含む全体動きベクトル情報をリードする（Ｓ６１）。次に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体動きベクトル情報に、２つ以上の動きベクトルを有しているか否かを判断する（Ｓ６２）。すなわち、時間予測動きベクトル算出部１１４は、前方参照動きベクトル（ｍｖＬ０）と後方参照動きベクトル（ｍｖＬ１）とが全体動きベクトル情報に含まれているか否かを判断する。

全体動きベクトル情報が、２つ以上の動きベクトルを有していると判断された場合（Ｓ６２でＹｅｓ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向が、後方参照ブロックであるか否かを判断する（Ｓ６３）。ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向が、後方参照ブロックであると判断された場合（Ｓ６３でＹｅｓ）に、時間予測動きベクトル１１４は、全体動きベクトル情報の前方参照動きベクトルを選択する（Ｓ６４）。

そして、時間予測動きベクトル算出部１１４は、選択した全体動きベクトルを、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報に付加（可変長符号化部１１４に出力）すると共に、符号化対象ブロックの予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ６５）。なお、時間予測動きベクトル算出部１１４は、選択した全体動きベクトルが参照する（より具体的には、全体動きベクトルの算出に用いる複数の動きベクトルが参照する）参照ピクチャを特定する情報を、ヘッダ情報に付加する。この情報は、図１０Ａ〜図１１Ｂを用いて後述するスケーリング処理で利用される。

一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向が前方参照ブロックであると判断された場合（Ｓ６３でＮｏ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体動きベクトル情報の後方参照動きベクトルを選択する（Ｓ６６）。そして、時間予測動きベクトル算出部１１４は、選択した全体動きベクトルを、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報に付加すると共に、符号化対象ブロックの予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ６５）。

また、全体動きベクトル情報が、前方参照動きベクトル、または、後方参照動きベクトルのいずれか一方のみを有すると判断された場合（Ｓ６２）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体動きベクトル情報が前方参照動きベクトルを有しているか否かを判断する（Ｓ６７）。

全体動きベクトル情報が前方参照動きベクトルを有していると判断された場合（Ｓ６７でＹｅｓ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体動きベクトル情報の前方参照動きベクトルを選択する（Ｓ６８）。そして、時間予測動きベクトル算出部１１４は、選択した全体動きベクトルを、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報に付加すると共に、符号化対象ブロックの予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ６５）。

一方、全体動きベクトル情報が前方参照動きベクトルを有していないと判断された場合（Ｓ６７でＮｏ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、全体動きベクトル情報が後方参照動きベクトルを有しているか否かを判断する（Ｓ６９）。全体動きベクトル情報が後方参照動きベクトルを有していると判断された場合（Ｓ６９）に、時間予測ベクトル算出部１１４は、全体動きベクトル情報の後方参照動きベクトルを選択する（Ｓ７０）。そして、時間予測動きベクトル算出部１１４は、選択した全体動きベクトルを、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報に付加すると共に、符号化対象ブロックの予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ６５）。

一方、全体動きベクトル情報が後方参照動きベクトルを有していないと判断された場合（Ｓ６９でＮｏ）に、時間予測動きベクトル算出部１１４は、時間予測動きベクトルを予測動きベクトル候補に追加しない、または、全体動きベクトルを０とする（Ｓ７１）。そして、時間予測動きベクトル算出部１１４は、設定した全体動きベクトルを、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報に付加すると共に、符号化対象ブロックの予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ６５）。

なお、図９の処理フローでは、ステップＳ６７において、全体動きベクトルが前方参照動きベクトルを有しているか否かについて判断し、ステップＳ６９において、全体動きベクトルが後方参照動きベクトルを有しているか否かについて判断しているがこのフローに限らない。例えば、全体動きベクトルが後方参照動きベクトルを有しているか否かを先に判断し、その後で全体動きベクトルが前方参照動きベクトルを有しているか否かについて判断してもよい。

また、図９のステップＳ６３〜ステップＳ６６では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグによって、全体動きベクトルｍｖＬ０、ｍｖＬ１のどちらを選択するかを決定する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、参照ピクチャリストＬ０の予測動きベクトルの候補には全体動きベクトルｍｖＬ０を選択し、参照ピクチャリストＬ１の予測動きベクトルの候補には全体動きベクトルｍｖＬ１を選択してもよい。これにより、全体動きベクトルを用いる場合には、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグをヘッダに付加する必要がなくなるので、さらに符号化効率が向上する。

次に、時間予測動きベクトルを予測動きベクトルの候補に追加する際のスケーリング方法について、詳細に説明する。なお、全体動きベクトルを予測ベクトルの候補に追加する際のスケーリング方法は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの参照動きベクトルの代わりに、全体動きベクトルを入力として用いる点を除いて共通するので、説明を省略する。

図１０Ａは、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照ブロックであり、且つ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、時間予測動きベクトルモードにより、予測動きベクトルの候補（時間予測動きベクトル）を導出する方法を示している。具体的には、前方参照動きベクトルを用いて、以下の式４により、予測動きベクトルの候補(ＴｅｍｐｏｒａｌＭＶ)を導出する。

ＴｅｍｐｏｒａｌＭＶ＝ｍｖＬ０×（Ｂ２−Ｂ０）／（Ｂ４−Ｂ０） ・・（式４）

ここで、（Ｂ２−Ｂ０）は、ピクチャＢ２とピクチャＢ０との表示時間における時間差情報を示す。同様に、（Ｂ４−Ｂ０）は、ピクチャＢ４とピクチャＢ０との表示時間における時間差情報を示す。

図１０Ｂは、後方参照動きベクトルを用いて、時間予測動きベクトルモードにより、予測動きベクトルの候補（時間予測動きベクトル）を導出する方法を示している。具体的には、後方参照動きベクトルを用いて、以下の式５により、予測動きベクトルの候補を導出する。

ＴｅｍｐｏｒａｌＭＶ＝ｍｖＬ１×（Ｂ２−Ｂ０）／（Ｂ４−Ｂ８） ・・（式５）

図１１Ａは、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照ブロックであり、且つ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、時間予測動きベクトルモードにより、予測動きベクトルの候補（時間予測動きベクトル）を導出する方法を示している。具体的には、後方参照動きベクトルを用いて、以下の式６により、予測動きベクトルの候補を導出する。

ＴｅｍｐｏｒａｌＭＶ＝ｍｖＬ１×（Ｂ６−Ｂ８）／（Ｂ４−Ｂ８） ・・（式６）

図１１Ｂは、前方参照動きベクトルを用いて、時間予測動きベクトルモードにより、予測動きベクトルの候補（時間予測動きベクトル）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、以下の式７により、予測動きベクトルの候補を導出する。

ＴｅｍｐｏｒａｌＭＶ＝ｍｖＬ０×（Ｂ６−Ｂ８）／（Ｂ４−Ｂ０） ・・（式７）

このように、本実施の形態１では、ある一定間隔で、参照ピクチャの符号化処理単位毎の動きベクトルを用いた時間予測動きベクトルモードをオフにし、その代わりに参照ピクチャの全体の動きベクトルをヘッダ情報に付加し、スケーリングした全体ベクトルを用いて符号化対象ピクチャの動きベクトルの符号化を行うことによって、符号化効率低下を抑制しながら、復号エラーの伝播を防止することが可能になる。

より具体的には、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合は、全体ベクトル保存部１１６からリードした全体ベクトルを、符号化対象ブロックの予測動きベクトルの候補に追加するとともに、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報に付随させる。これにより、復号化時に参照ピクチャを紛失した場合でも、復号エラーなく復号することができ、エラー伝播を抑制できる。

また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオフの場合は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグに応じて、符号化対象ブロックに最適な参照動きベクトルを選択することができるため、圧縮効率を向上させることが可能になる。特に、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照ブロックである場合に、後方参照動きベクトルを用いることにより、予測誤差を小さくすることができる。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の方向の参照ピクチャを指す動きベクトルであり、最適な動きベクトルに近くなる確率が高くなるため、予測誤差が小さくなる。

一方、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が位置する方向とは逆方向の動きベクトルである。その結果、最適な動きベクトルに近くなる確率が低くなるため、予測誤差が大きくなる。また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照ブロックである場合も同様に、前方参照動きベクトルを用いることにより、最適な動きベクトルに近くなる確率が高くなるため、予測誤差を小さくすることができる。

なお、本実施の形態１では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが２つ以上の動きベクトルを有している際に、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照ブロックか前方参照ブロックかで、符号化対象ブロックの時間予測動きベクトル算出に用いるｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの動きベクトルを切替えるようにしたが、これに限定されない。

例えば、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックを含むピクチャに時間的に近い参照ピクチャを参照する動きベクトル（時間的な距離が短い動きベクトル）を用いて、時間予測動きベクトルを算出するようにしても構わない。ここで、時間的な距離は、表示時間順で、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックを含むピクチャと、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが参照する参照ピクチャとの間のピクチャ数に応じて決定するなどが考えられる。

また、本実施の形態１では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが２つ以上の動きベクトルを有している際に、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照ブロックか、前方参照ブロックかで、符号化対象ブロックの時間予測動きベクトル算出に用いるｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの動きベクトルを切替えるようにしたが、これに限定されない。例えば、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの２つの動きベクトルのうち、大きさが小さい動きベクトルを用いて時間予測動きベクトルを算出するようにしても構わない。ここで、動きベクトルの大きさとは、動きベクトルの絶対値などを意味する。

また、本実施の形態１では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合は、全体ベクトル保存部１１６からリードした全体ベクトルを、時間予測動きベクトルの代替ベクトルとして、予測動きベクトルの候補に追加するようにしたが、これに限定されない。例えば、常に全体動きベクトルを０として、予測動きベクトルの候補に追加（すなわち、動き量が０の動きベクトルを代替ベクトルとして予測動きベクトルの候補に追加）するようにしても構わない。この場合は、全体動きベクトルをヘッダ情報等に付随させなくてもよい。また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合は、時間予測動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に常に追加しないようにしても構わない。時間予測動きベクトルを予測動きベクトル候補に追加しないことにより、符号化効率を向上させることが可能となる。

また、本実施の形態１では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを全てのピクチャに対して付加しているが、特定のピクチャのみに付加してもよい。例えば、他のピクチャから参照されるピクチャ（Ｐピクチャ、他のピクチャから参照されるＢピクチャ、複数のレイヤーに分けた参照構造において最もレベルの低いレイヤーに属するピクチャ）にのみｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを付加し、他のピクチャから参照されないピクチャにはｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを付加しない構成が考えられる。このように、特定のピクチャのみにｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを付加することにより、符号化効率を向上させつつ、復号エラー伝搬を抑制させることが可能となる。

また、本実施の形態１では、ピクチャ毎に、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを付加する構成としたが、複数のブロックから構成されるスライス毎に、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを付加してもよい。スライス毎にｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを付加することにより、全体ベクトルの予測精度を向上させることが可能となる。

また、本実施の形態１では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを全てのピクチャに対して付加しているが、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを付加せずに、ピクチャタイプに基づいて時間予測動きベクトルを、予測動きベクトル候補に追加しなと判断しても構わない。例えば、他のピクチャから参照されるピクチャ（Ｐピクチャ、他のピクチャから参照されるＢピクチャ、複数のレイヤーに分けた参照構造において最もレベルの低いレイヤーに属するピクチャ）においては、時間予測動きベクトルを予測動きベクトルの候補に追加せずに、全体ベクトルを予測動きベクトルの候補に追加してもよい。このように、ピクチャタイプに基づいて、時間予測動きベクトルを予測動きベクトルの候補に追加するか否かを判断することにより、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを省くことができるため、符号化効率を向上させることが可能となる。

（実施の形態２）
図１２は、本発明の実施の形態２に係る動画像復号化方法を用いた動画像復号化装置２００の構成を示すブロック図である。

本実施の形態２では、表示時間順で、復号対象ピクチャより前方に位置するピクチャ（参照ピクチャリストＬ０で特定される参照ピクチャ）に含まれるブロックを、前方参照ブロックと呼ぶ。また、表示時間順で、復号対象ピクチャより後方に位置するピクチャ（参照ピクチャリストＬ１で特定される参照ピクチャ）に含まれるブロックを、後方参照ブロックと呼ぶ。

動画像復号化装置２００は、図１２に示すように、可変長復号部２０１と、逆量子化部２０２と、逆直交変換部２０３と、加算部２０４と、ブロックメモリ２０５と、フレームメモリ２０６と、イントラ予測部２０７と、インター予測部２０８と、スイッチ２０９と、インター予測制御部２１０と、時間予測動きベクトル算出部２１１と、ｃｏｌＰｉｃメモリ２１２とを備えている。

可変長復号部２０１は、入力されたビットストリームを可変長復号し、ピクチャタイプ情報をスイッチ２０９及びインター予測制御部２１０に出力し、予測動きベクトルインデックスをインター予測制御部２１０に出力し、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグ、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグ、及び全体動きベクトルを時間予測動きベクトル算出部２１１に出力し、量子化係数を逆量子化部２０２に出力する。

逆量子化部２０２は、可変長復号部２０１から取得した量子化係数を逆量子化して変換係数を復元し、逆直交変換部２０３に出力する。逆直交変換部２０３は、逆量子化部２０２から取得した復元された変換係数を周波数領域から画像領域に変換して残差ブロックを復元し、加算部２０４に出力する。

加算部２０４は、逆直交変換部２０３から取得した復元された残差ブロックと、スイッチ２０９から取得した予測ブロックとを加算して復号ブロックを復元する。そして、加算部２０４は、この復元された復号ブロックを含む復号画像列を装置外部に出力すると共に、ブロックメモリ２０５及びフレームメモリ２０６に保存する。

ブロックメモリ２０５は、加算部２０４から取得した復号画像列を、ブロック単位で保存する。フレームメモリ２０６は、加算部２０４から取得した復号画像列を、フレーム単位で保存する。

イントラ予測部２０７は、ブロックメモリ２０５に保存されているブロック単位の復号画像列を用いてイントラ予測することにより、復号対象ブロックの予測ブロックを生成し、スイッチ２０９に出力する。インター予測部２０８は、フレームメモリ２０６に保存されているフレーム単位の復号画像列を用いてインター予測することにより、復号対象ブロックの予測ブロックを生成し、スイッチ２０９に出力する。スイッチ２０９は、イントラ予測部２０７で生成された予測ブロック、又はインター予測部２０８で生成された予測ブロックを、加算部２０４に出力する。

時間予測動きベクトル算出部２１１は、可変長復号部２０１から取得したｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオフの場合、ｃｏｌＰｉｃメモリ２１２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、時間予測動きベクトルモードの予測動きベクトルの候補（時間予測動きベクトル）を導出する。一方、時間予測動きベクトル算出部２１１は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合、可変長復号部２０１から取得した全体動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に追加する。

また、時間予測動きベクトル算出部２１１は、候補に追加した予測動きベクトルに予測動きベクトルインデックスを割り当てる。そして、時間予測動きベクトル算出部２１１は、予測動きベクトル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２１０に出力する。

また、時間予測動きベクトル算出部２１１は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが動きベクトルを有していない場合、時間予測動きベクトルモードによる動きベクトル導出を中止するか、または、動き量が０の動きベクトルを予測動きベクトルの候補に追加してもよい。

インター予測制御部２１０は、複数の予測動きベクトルの候補のうちから、可変長復号部２０１から取得した予測動きベクトルインデックスに対応する予測動きベクトルを特定する。そして、インター予測制御部２１０は、特定した予測動きベクトルに、動きベクトルと予測動きベクトルと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を算出する。また、インター予測制御部２１０は、復号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２１２に保存する。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る動画像復号方法の処理フローの概要である。

まず、可変長復号部２０１は、ピクチャ単位で、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを復号する（Ｓ８１）。次に、可変長復号部算出部２０１は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオフかどうかを判定する（Ｓ８２）。ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオフ（Ｓ８２でＹｅｓ）ならば、可変長復号部２０１は、ピクチャ単位で、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグを復号する（Ｓ８３）。そして、可変長復号部２０１は、復号したｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグ及びｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグを、時間予測動きベクトル算出部２１１に出力する。

次に、時間予測動きベクトル算出部２１１は、図８と同様の方法で、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報に応じてｃｏｌＰｉｃメモリ２１２からｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの参照動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報をリードし、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの参照動きベクトルを用いて生成される時間予測動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ８４）。

一方、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合、時間予測動きベクトル算出部２１１は、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報に格納された全体動きベクトルを可変長復号部２０１から取得し、予測動きベクトルの候補に追加する（Ｓ８７）。

次に、インター予測制御部２１０は、複数の予測動きベクトルの候補のうちから、復号した予測動きベクトルインデックスに対応する予測動きベクトルを決定する（Ｓ８５）。また、インター予測制御部２１０は、決定した予測動きベクトルに予測誤差情報を加算して動きベクトルを導出し、インター予測部２０８に出力する。そして、インター予測部２０８は、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対象ブロックの予測ブロックを生成する。

次に、インター予測制御部２１０は、インター予測に用いた動きベクトル等を含むｃｏｌＰｉｃ情報を、ｃｏｌＰｉｃメモリ２１２に保存する（Ｓ８６）。ｃｏｌＰｉｃメモリ２１２には、復号化対象ブロックの時間予測動きベクトルを算出するために、参照ピクチャの動きベクトル、参照ピクチャのインデックス値、及び予測方向などが格納されている。

なお、参照ブロックが２つ以上の参照動きベクトルを有している場合において、時間予測動きベクトル算出のための参照動きベクトルの選択方法は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロック参照方向フラグに基づく方法に限られない。例えば、参照動きベクトルの時間的な距離を算出し、時間的な距離が短い参照動きベクトルを用いてもよい。ここで、時間的な距離は、表示時間において、参照ブロックを含む参照ピクチャと、参照ピクチャが参照するピクチャとの間のピクチャ数に基づいて算出される。また、例えば、参照動きベクトルの大きさを算出し、大きさが小さい参照動きベクトルを用いて導出した動きベクトルを時間予測動きベクトルとしてもよい。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る動画像復号方法におけるビットストリームのシンタックスの一例である。図１４において、ｆｏｒｂｉｄ＿ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ＿ｆｌａｇはｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを、ｔｍｖ＿ｘは全体動きベクトルの水平成分を、ｔｍｖ＿ｙは全体動きベクトルの垂直成分を、ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ＿ｆｒｏｍ＿ｌ０＿ｆｌａｇはｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグを表す。

図１４に示すように、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグｆｏｒｂｉｄ＿ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ＿ｆｌａｇが１の場合は、全体動きベクトル（ｔｍｖ＿ｘ、ｔｍｖ＿ｙ）がビットストリームに付随され、予測動きベクトルの候補に追加される。

また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグｆｏｒｂｉｔ＿ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ＿ｆｌａｇが０の場合は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ＿ｆｒｏｍ＿ｌ０＿ｆｌａｇがビットストリームに付随される。そして、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグに応じてｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが決定され、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックの参照動きベクトルを用いて時間予測動きベクトルが算出される。なお、ここでは、ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ＿ｆｒｏｍ＿ｌ０＿ｆｌａｇが１であれば、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが前方参照ブロックであることを表し、０であれば、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄブロックが後方参照ブロックであることを表すが、必ずしもこれには限定しない。

なお、本実施の形態２では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合は、ヘッダ情報等から復号した体動きベクトルを用いたが、符号化方法に合わせて、常に全体動きベクトルを０として、予測動きベクトルの候補に追加するようにしても構わない。この場合は、全体動きベクトルはヘッダ情報等に付随されないため、その復号処理は省略される。また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合は、時間予測動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に常に追加しないようにしても構わない。

このように、本実施の形態１、２では、ある一定間隔で、参照ピクチャの符号化処理単位毎の動きベクトルを用いた時間予測動きベクトルモードをオフにし、その代わりに参照ピクチャの全体の動きベクトルをヘッダ情報に付加する。そして、それを用いて符号化対象ピクチャの動きベクトルの符号化を行うことによって、符号化効率低下を抑制しながら、復号エラーの伝播を防止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、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合は、全体ベクトル保存部１１６からリードした全体ベクトルを、符号化対象ブロックの予測動きベクトルの候補に追加するとともに、ピクチャヘッダ等のヘッダ情報に付随させる。これにより、復号化時に参照ピクチャを紛失した場合でも、復号エラーなく復号することができ、エラー伝播を抑制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。

また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオフの場合は、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ参照方向フラグに応じて、符号化対象ブロックに最適な予測動きベクトルを選択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１、２では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合は、全体ベクトル保存部１１６からリードした全体ベクトルを用いたが、常に全体動きベクトルを０として、予測動きベクトルの候補に追加するようにしても構わない。また、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンの場合は、時間予測動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に常に追加しないようにしても構わない。このような構成により、復号処理を軽減することが可能となる。

また、本実施の形態２では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを全てのピクチャから復号する構成としているが、特定のピクチャのみからｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを復号してもよい。例えば、他のピクチャから参照されるピクチャ（Ｐピクチャ、他のピクチャから参照されるＢピクチャ、複数のレイヤーに分けた参照構造において最もレベルの低いレイヤーに属するピクチャ）のみからｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを復号し、他のピクチャから参照されないピクチャからは、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを復号しない構成が考えられる。このように、特定のピクチャのみからｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを復号することにより、復号処理を軽減させつつ、復号エラー伝搬を抑制させることが可能となる。

また、本実施の形態２では、ピクチャ毎に、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを復号する構成としたが、複数のブロックから構成されるスライス毎に、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを復号してもよい。スライス毎にｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを復号することにより、全体ベクトルの予測精度を向上させることが可能となる。

また、本実施の形態２では、ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグを全てのピクチャから復号する構成としているが、ピクチャタイプに基づいて時間予測動きベクトルを、予測動きベクトルの候補に追加しないとしても構わない。例えば、他のピクチャから参照されるピクチャ（Ｐピクチャ、他のピクチャから参照されるＢピクチャ、複数のレイヤーに分けた参照構造において最もレベルの低いレイヤーに属するピクチャ）においては、時間予測動きベクトルを予測動きベクトルの候補に追加せずに、全体ベクトルを予測動きベクトルの候補に追加することが考えられる。このように、ピクチャタイプに基づいて、時間予測動きベクトル及び全体動きベクトルのどちらを、予測動きベクトルの候補に追加するかを判断することにより、復号処理を軽減しつつ、符号化効率を向上させることが可能となる。

（変形例）
次に、図１５を参照して、実施の形態１の変形例に係る動画像符号化装置を説明する。図１５は、実施の形態１の変形例に係る動画像符号化装置３００のブロック図である。なお、実施の形態１との共通点の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。

動画像符号化装置３００は、図１５に示されるように、基本ビューを符号化して基本ビットストリームを出力する第１の符号化部３１０と、依存ビューを符号化して依存ビットストリームを出力する第２の符号化部３２０とを備える。なお、図１５では、基本ビットストリームと依存ビットストリームとを独立したストリームとして出力する例を示しているが、これに限定されず、基本ビットストリームと依存ビットストリームとを結合した１本のビットストリームを出力してもよい。

第１及び第２の符号化部３１０、３２０の基本的な構成は、図１に示される動画像符号化装置１００と共通する。但し、第２の符号化部３２０は、図１の構成に加えて、第１の符号化部３１０のフレームメモリ１０８等を参照することができる。

次に、図１６及び図１７を参照して、実施の形態１の変形例に係る動画像符号化方法を説明する。図１６は、実施の形態１の変形例に係る動画像符号化方法の動作を示すフローチャートである。図１７は、基本ビュー及び依存ビューに属するピクチャの構成する画像を示す図である。

基本ビューは、図１７に示されるように、複数のピクチャＩ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｉ１５、Ｐ１６、Ｐ１７で構成される。また、基本ビューに属するピクチャのうち、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）先頭のピクチャＩ１１、Ｉ１５はＩピクチャであり、それ以外のピクチャＰ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１６、Ｐ１７はＰピクチャである。なお、基本ビューは、基本ビューに属するピクチャのみを参照（すなわち、イントラ予測符号化又はインター予測符号化）して符号化され、復号される。

また、依存ビューは、図１７に示されるように、複数のピクチャＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４、Ｐ２５、Ｐ２６、Ｐ２７で構成される。また、依存ビューに属する全てのピクチャＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４、Ｐ２５、Ｐ２６、Ｐ２７は、Ｐピクチャである。なお、依存ビューは、依存ビューに属するピクチャの他に、基本ビューの対応するピクチャを参照（すなわち、ビュー間予測符号化）して符号化され、復号される。

また、基本ビューと依存ビューとは、被写体を異なる視点から見た映像である。すなわち、基本ビュー及び依存ビューの互いに対応するピクチャ（同一のタイムスタンプが付加されたピクチャ）は、水平方向の視差を有する。そして、第２の符号化部３２０は、依存ビューの各ピクチャを、基本ビューに属する対応する画像を参照ピクチャとして、符号化することができる。以下、図１６を参照して、第２の符号化部３２０の時間予測動きベクトル算出部１１４の動作を説明する。

まず、時間予測動きベクトル算出部１１４は、符号化対象ブロックの符号化の際に時間予測動きベクトルを取得できるか否かを判断する（Ｓ９１）。そして、時間予測動きベクトルを取得できない場合（Ｓ９１でＹｅｓ）、時間予測動きベクトル算出部１１４は、後述する視差ベクトルを予測動きベクトルの候補に含める（Ｓ９２）。一方、時間予測動きベクトルを取得できる場合（Ｓ９１でＮｏ）、時間予測動きベクトル算出部１１４は、時間予測動きベクトルを予測動きベクトルの候補に含める（Ｓ９３）。

ここで、時間予測動きベクトルが取得できない場合とは、例えば、符号化対象ブロックがＧＯＰ先頭のピクチャＰ２１、Ｐ２５である場合が挙げられる。ＧＯＰ先頭のピクチャＰ２１、Ｐ２５は、表示順でこのピクチャより前のピクチャを参照することができない。すなわち、符号化順と表示順とが一致する場合、ピクチャＰ２１、Ｐ２５が参照できるのは、基本ビューの対応するピクチャＩ１１、Ｉ１５のみである。

しかしながら、ピクチャＩ１１、Ｉ１５はＩピクチャであるので、動きベクトルの情報が存在しない。そこで、時間予測動きベクトル算出部１１４は、このような場合に、全体ベクトル保存部１１６に保存されている視差ベクトルを、時間予測動きベクトルの代替ベクトルとして予測動きベクトルの候補に含めると共に、依存ビットストリームのヘッダ情報に視差ベクトルを含める。

ここで、視差ベクトルとは、基本ビューと依存ビューとの間の視差に相当するベクトルである。具体的には、第２符号化部３２０のインター予測制御部１１２は、依存ビューの符号化対象ピクチャを構成する各ブロックをビュー間予測符号化した際の動きベクトル（すなわち、基本ビューの対応するピクチャを参照ピクチャとして符号化した際の動きベクトル）を、全体ベクトル保存部１１６に出力する。そして、全体ベクトル保存部１１６は、インター予測制御部１１２から取得した動きベクトルのピクチャ単位の平均値、中央値、又は最頻値等を、視差ベクトルとして保存する。

なお、図１６のステップＳ９２において、時間予測動きベクトル算出部１１４は、依存ビューのピクチャＰ２５の視差ベクトルとして、ピクチャＰ２５が属するＧＯＰの直前のＧＯＰ先頭のピクチャＰ２１で算出された視差ベクトル（ピクチャＩ１１を参照ピクチャとする視差ベクトル）を選択してもよいし、直前に符号化されたピクチャＰ２４で算出された視差ベクトル（ピクチャＰ１４を参照ピクチャとする視差ベクトル）を選択してもよい。

また、図１６のステップＳ９１において、時間予測動きベクトルを取得できない場合の具体例は上記の例に限定されず、符号化対象ピクチャのｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグがオンとなっている場合であってもよい。ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ使用禁止フラグについては、実施の形態１の説明と共通するので、再度の説明は省略する。

このように、本発明は、多視点映像を構成する基本ビュー及び依存ビューを符号化する場合にも適用することができる。すなわち、依存ビューに属する符号化対象ピクチャを符号化する際の予測ベクトルの候補に、時間予測動きベクトルを含めるか、時間予測ベクトルの代替ベクトルである視差ベクトルを含めるかを切り替えることにより、符号化効率の低下を抑制しながら、復号エラーの伝播を防止することが可能になる。

次に、図１８を参照して、実施の形態２の変形例に係る動画像復号装置４００を説明する。図１８は、実施の形態２の変形例に係る動画像復号装置４００のブロック図である。なお、実施の形態２との共通点の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。

動画像復号装置４００は、図１８に示されるように、基本ビットストリームを復号して基本ビューを出力する第１の復号部４１０と、依存ビットストリームを復号して依存ビューを出力する第２の復号部４２０とを備える。なお、図１８では、独立した基本ビットストリームと依存ビットストリームとが別々に入力される例を示しているが、これに限定されず、基本ビットストリームと依存ビットストリームとを結合した１本のビットストリームが入力され、動画像復号装置４００の内部で基本ビットストリームと依存ビットストリームとに分割する構成でもよい。

第１及び第２の復号部４１０、４２０の基本的な構成は、図１２に示される動画像復号装置２００と共通する。但し、第２の復号部４２０は、図１２の構成に加えて、第１の復号部４１０のフレームメモリ２０６等を参照することができる。すなわち、動画像復号装置４００は、動画像符号化装置３００で符号化された基本ビットストリーム及び依存ビットストリームを復号する。

そして、動画像復号装置４００の第２の復号部４２０は、復号対象ブロックの予測ベクトルの候補の１つに、ｃｏｌＰｉｃメモリ２１２に保存されている時間予測動きベクトルを含めるか、依存ビットストリームのヘッダ情報に含まれる視差ベクトルを含めるかを、切り替えることができる。

（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２０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２０のような構成に限定されず、いずれかの要素を組合せて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex１０６からex１１０を介さずに、各機器が電話網ex１０４に直接接続されてもよい。また、各機器が近距離無線等を介して直接相互に接続されていてもよい。

カメラex１１３はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器であり、カメラex１１６はデジタルカメラ等の静止画撮影、動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話ex１１４は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）方式、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式、若しくはＬＴＥ（Long Term Evolution）方式、ＨＳＰＡ(High Speed Packet Access)の携帯電話機、またはＰＨＳ（Personal HandyphoneSystem）等であり、いずれでも構わない。

コンテンツ供給システムex１００では、カメラex１１３等が基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じてストリーミングサーバex１０３に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex１１３を用いて撮影するコンテンツ（例えば、音楽ライブの映像等）に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い（即ち、本発明の画像符号化装置として機能する）、ストリーミングサーバex１０３に送信する。一方、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する（即ち、本発明の画像復号装置として機能する）。

なお、撮影したデータの符号化処理はカメラex１１３で行っても、データの送信処理をするストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。同様に配信されたデータの復号化処理はクライアントで行っても、ストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。また、カメラex１１３に限らず、カメラex１１６で撮影した静止画像および／または動画像データを、コンピュータex１１１を介してストリーミングサーバex１０３に送信してもよい。この場合の符号化処理はカメラex１１６、コンピュータex１１１、ストリーミングサーバex１０３のいずれで行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。

また、これら符号化・復号化処理は、一般的にコンピュータex１１１や各機器が有するＬＳＩex５００において処理する。ＬＳＩex５００は、ワンチップであっても複数チップからなる構成であってもよい。なお、動画像符号化・復号化用のソフトウェアをコンピュータex１１１等で読み取り可能な何らかの記録メディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスクなど）に組み込み、そのソフトウェアを用いて符号化・復号化処理を行ってもよい。さらに、携帯電話ex１１４がカメラ付きである場合には、そのカメラで取得した動画データを送信してもよい。このときの動画データは携帯電話ex１１４が有するＬＳＩex５００で符号化処理されたデータである。

また、ストリーミングサーバex１０３は複数のサーバや複数のコンピュータであって、データを分散して処理したり記録したり配信するものであってもよい。

以上のようにして、コンテンツ供給システムex１００では、符号化されたデータをクライアントが受信して再生することができる。このようにコンテンツ供給システムex１００では、ユーザが送信した情報をリアルタイムでクライアントが受信して復号化し、再生することができ、特別な権利や設備を有さないユーザでも個人放送を実現できる。

なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図２１に示すように、デジタル放送用システムex２００にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置（画像符号化装置）または動画像復号化装置（画像復号装置）のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex２０１では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex２０２に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである（即ち、本発明の画像符号化装置によって符号化されたデータである）。これを受けた放送衛星ex２０２は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex２０４が受信する。受信した多重化データを、テレビ（受信機）ex３００またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex２１７等の装置が復号化して再生する（即ち、本発明の画像復号装置として機能する）。

また、ＤＶＤ、ＢＤ等の記録メディアex２１５に記録した多重化データを読み取り復号化する、または記録メディアex２１５に映像信号を符号化し、さらに場合によっては音楽信号と多重化して書き込むリーダ／レコーダex２１８にも上記各実施の形態で示した動画像復号化装置または動画像符号化装置を実装することが可能である。この場合、再生された映像信号はモニタex２１９に表示され、多重化データが記録された記録メディアex２１５により他の装置やシステムにおいて映像信号を再生することができる。また、ケーブルテレビ用のケーブルex２０３または衛星／地上波放送のアンテナex２０４に接続されたセットトップボックスex２１７内に動画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex２１９で表示してもよい。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に動画像復号化装置を組み込んでもよい。

図２２は、上記各実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いたテレビ（受信機）ex３００を示す図である。テレビex３００は、上記放送を受信するアンテナex２０４またはケーブルex２０３等を介して映像データに音声データが多重化された多重化データを取得、または出力するチューナex３０１と、受信した多重化データを復調する、または外部に送信する多重化データに変調する変調／復調部ex３０２と、復調した多重化データを映像データと、音声データとに分離する、または信号処理部ex３０６で符号化された映像データ、音声データを多重化する多重／分離部ex３０３を備える。

また、テレビex３００は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex３０４、映像信号処理部ex３０５（本発明の画像符号化装置または画像復号装置として機能する）を有する信号処理部ex３０６と、復号化した音声信号を出力するスピーカex３０７、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex３０８を有する出力部ex３０９とを有する。さらに、テレビex３００は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex３１２等を有するインタフェース部ex３１７を有する。さらに、テレビex３００は、各部を統括的に制御する制御部ex３１０、各部に電力を供給する電源回路部ex３１１を有する。インタフェース部ex３１７は、操作入力部ex３１２以外に、リーダ／レコーダex２１８等の外部機器と接続されるブリッジex３１３、ＳＤカード等の記録メディアex２１６を装着可能とするためのスロット部ex３１４、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex３１５、電話網と接続するモデムex３１６等を有していてもよい。なお記録メディアex２１６は、格納する不揮発性／揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex３００の各部は同期バスを介して互いに接続されている。

まず、テレビex３００がアンテナex２０４等により外部から取得した多重化データを復号化し、再生する構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、ＣＰＵ等を有する制御部ex３１０の制御に基づいて、変調／復調部ex３０２で復調した多重化データを多重／分離部ex３０３で分離する。さらにテレビex３００は、分離した音声データを音声信号処理部ex３０４で復号化し、分離した映像データを映像信号処理部ex３０５で上記各実施の形態で説明した復号化方法を用いて復号化する。復号化した音声信号、映像信号は、それぞれ出力部ex３０９から外部に向けて出力される。出力する際には、音声信号と映像信号が同期して再生するよう、バッファex３１８、ex３１９等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。また、テレビex３００は、放送等からではなく、磁気／光ディスク、ＳＤカード等の記録メディアex２１５、ex２１６から多重化データを読み出してもよい。次に、テレビex３００が音声信号や映像信号を符号化し、外部に送信または記録メディア等に書き込む構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、制御部ex３１０の制御に基づいて、音声信号処理部ex３０４で音声信号を符号化し、映像信号処理部ex３０５で映像信号を上記各実施の形態で説明した符号化方法を用いて符号化する。符号化した音声信号、映像信号は多重／分離部ex３０３で多重化され外部に出力される。多重化する際には、音声信号と映像信号が同期するように、バッファex３２０、ex３２１等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。なお、バッファex３１８、ex３１９、ex３２０、ex３２１は図示しているように複数備えていてもよいし、１つ以上のバッファを共有する構成であってもよい。さらに、図示している以外に、例えば変調／復調部ex３０２や多重／分離部ex３０３の間等でもシステムのオーバフロー、アンダーフローを避ける緩衝材としてバッファにデータを蓄積することとしてもよい。

また、テレビex３００は、放送等や記録メディア等から音声データ、映像データを取得する以外に、マイクやカメラのＡＶ入力を受け付ける構成を備え、それらから取得したデータに対して符号化処理を行ってもよい。なお、ここではテレビex３００は上記の符号化処理、多重化、および外部出力ができる構成として説明したが、これらの処理を行うことはできず、上記受信、復号化処理、外部出力のみが可能な構成であってもよい。

また、リーダ／レコーダex２１８で記録メディアから多重化データを読み出す、または書き込む場合には、上記復号化処理または符号化処理はテレビex３００、リーダ／レコーダex２１８のいずれで行ってもよいし、テレビex３００とリーダ／レコーダex２１８が互いに分担して行ってもよい。

一例として、光ディスクからデータの読み込みまたは書き込みをする場合の情報再生／記録部ex４００の構成を図２３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２４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２２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２５（ａ）は、上記実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いた携帯電話ex１１４を示す図である。携帯電話ex１１４は、基地局ex１１０との間で電波を送受信するためのアンテナex３５０、映像、静止画を撮ることが可能なカメラ部ex３６５、カメラ部ex３６５で撮像した映像、アンテナex３５０で受信した映像等が復号化されたデータを表示する液晶ディスプレイ等の表示部ex３５８を備える。携帯電話ex１１４は、さらに、操作キー部ex３６６を有する本体部、音声を出力するためのスピーカ等である音声出力部ex３５７、音声を入力するためのマイク等である音声入力部ex３５６、撮影した映像、静止画、録音した音声、または受信した映像、静止画、メール等の符号化されたデータもしくは復号化されたデータを保存するメモリ部ex３６７、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２５（ｂ）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２６は、多重化データの構成を示す図である。図２６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２７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２８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２８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２８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２９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２９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３０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３１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３１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３２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３３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３４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３５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３４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３４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３７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３６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３８（ａ）のex９００に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応する復号処理部ex９０２を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応しない、本発明特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。特に、本発明は、逆量子化に特徴を有していることから、例えば、逆量子化については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外のエントロピー符号化、デブロッキング・フィルタ、動き補償のいずれか、または、全ての処理については、復号処理部を共有することが考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。

また、処理を一部共有化する他の例を図３８（ｂ）のex１０００に示す。この例では、本発明に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００１と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００２と、本発明の動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex１００３とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex１００１、ex１００２は、必ずしも本発明、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、ＬＳＩex５００で実装することも可能である。

このように、本発明の動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、ＬＳＩの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。

本発明は、動画像符号化装置及び動画像復号装置に有利に利用される。

１００，３００ 動画像符号化装置
１０１ 減算部
１０２ 直交変換部
１０３ 量子化部
１０４，２０２ 逆量子化部
１０５，２０３ 逆直交変換部
１０６，２０４ 加算部
１０７，２０５ ブロックメモリ
１０８，２０６ フレームメモリ
１０９，２０７ イントラ予測部
１１０，２０８ インター予測部
１１１，２０９ スイッチ
１１２，２１０ インター予測制御部
１１３ ピクチャタイプ決定部
１１４，２１１ 時間予測動きベクトル算出部
１１５，２１２ ｃｏｌＰｉｃメモリ
１１６ 全体ベクトル保存部
１１７ ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ情報決定部
１１８ 可変長符号化部
２００，４００ 動画像復号化装置
２０１ 可変長復号部
３１０ 第１の符号化部
３２０ 第２の符号化部
４１０ 第１の復号部
４２０ 第２の復号部

Claims (4)

1. 符号化対象ピクチャを構成する符号化対象ブロックを、インター予測符号化する符号化装置と、復号対象ピクチャを構成する復号対象ブロックを、インター予測復号する復号化装置とを備える符号化・復号化装置であって、
   前記符号化装置は、
   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する画像符号化部と、
   複数の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル候補生成部と、
   前記予測動きベクトル候補生成部で生成された複数の前記予測動きベクトルの１つを用いて、前記動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化部とを備え、
   前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化対象ピクチャと異なる符号化済みピクチャに含まれる前記符号化対象ブロックに対応するブロックから時間予測動きベクトルを取得できない場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記時間予測動きベクトルに代わる代替ベクトルを含め、
   前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化済みピクチャから前記時間予測動きベクトルを取得することが禁止されている場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、動き量が０の動きベクトルを前記代替ベクトルとして含め、
   前記予測動きベクトル候補生成部は、
   前記符号化装置で符号化されたピクチャの枚数をカウントし、
   符号化されたピクチャの枚数が所定の値より大きくなったタイミングの前記符号化対象ピクチャを符号化する際に、前記符号化済みピクチャから前記時間予測動きベクトルを取得することを禁止し、
   前記復号化装置は、
   複数の予測動きベクトルを生成する予測動きベクトル候補生成部と、
   前記予測動きベクトル候補生成部で生成された複数の前記予測動きベクトルの１つを用いて、前記動きベクトルを復号する動きベクトル復号部と、
   前記動きベクトル復号部で復号された前記動きベクトルを用いて、前記復号対象ブロックを復号する画像復号部とを備え、
   前記予測動きベクトル候補生成部は、前記復号対象ピクチャと異なる復号済みピクチャに含まれる前記復号対象ブロックに対応するブロックから時間予測動きベクトルを取得することが禁止されている場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、動き量が０の動きベクトルを、前記時間予測動きベクトルに代わる代替ベクトルとして含める、
   符号化・復号化装置。
2. 前記符号化装置は、多視点映像を構成する基本ビューと依存ビューとの間の視差に相当する視差ベクトルを生成する視差ベクトル生成部をさらに含み、
   前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化対象ピクチャが前記依存ビューに属し、且つＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）先頭のピクチャである場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記視差ベクトルを前記代替ベクトルとして含める
   請求項１に記載の符号化・復号化装置。
3. 前記符号化装置は、多視点映像を構成する基本ビューと依存ビューとの間の視差に相当する視差ベクトルを生成する視差ベクトル生成部をさらに含み、
   前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化済みピクチャから前記時間予測動きベクトルを取得することが禁止されている場合、前記複数の予測動きベクトルの１つに、前記視差ベクトルを前記代替ベクトルとして含める
   請求項１に記載の符号化・復号化装置。
4. 前記視差ベクトルは、前記依存ビューのピクチャを構成する各ブロックを、前記基本ビューの対応するピクチャを用いてビュー間予測した際の動きベクトルを用いて算出され、
   前記予測動きベクトル候補生成部は、前記符号化対象ピクチャが属するＧＯＰの直前のＧＯＰ先頭のピクチャを符号化する際の前記視差ベクトルを、前記代替ベクトルとして前記複数の予測動きベクトルの１つに含める
   請求項２又は３に記載の符号化・復号化装置。

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