JP6172485B2 - 画像符号化方法及び画像符号化装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化装置、画像復号装置及び画像符号化復号装置に関し、特に、バッファに保持されるピクチャを指定するためのバッファ記述を用いる画像符号化方法及び画像復号方法に関する。

ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４（非特許文献１参照）、及び次世代のＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）等の最新の映像符号化方式は、既に符号化又は復号された参照ピクチャを用いたピクチャ間予測を用いて、画像又は映像コンテンツを符号化する。つまり、当該映像符号化方式は、時間的に連続するピクチャ全体の情報の冗長性を利用する。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ映像符号化方式において、復号ピクチャバッファ（ＤＰＢ）に保持される参照ピクチャは、次の何れかの方法で管理される。一つの目の方法は、符号化順序が早いピクチャをＤＰＢから削除するための、予め定義されたスライディングウインドウ方式を用いる方法である。２つ目の方法は、符号化ビットストリームに含まれるバッファ管理信号を明示的に用いて、未使用の参照ピクチャを管理及び削除する方法である。

ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−１０ 「ＭＰＥＧ−４ Ｐａｒｔ１０ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ」

このような映像符号化方式を用いる画像符号化方法及び画像復号方法では、さらなる符号化効率の向上が望まれている。

そこで、本発明は、符号化効率を向上できる画像符号化方法又は画像復号方法を提供する。

本発明の一態様に係る画像符号化方法は、バッファに保持されるピクチャを指定するためのバッファ記述を用いて画像を符号化することで符号化ビットストリームを生成する画像符号化方法であって、複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報をシーケンスパラメータセットに書き込むバッファ記述定義書き込みステップと、ピクチャ又はスライスである処理単位毎に、前記複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択し、選択されたバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、前記符号化ビットストリームに含まれる当該処理単位の第１ヘッダに書き込む選択情報書き込みステップと、前記選択されたバッファ記述を用いて、前記処理単位を符号化する符号化ステップとを含み、前記バッファ記述定義情報は、前記複数のバッファ記述で示される複数の参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングターム情報を含む。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明は、符号化効率を向上できる画像符号化方法又は画像復号方法を提供できる。

図１は、ピクチャの参照構造の一例を示す図である。 図２は、符号化ビットストリームの構成を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る画像符号化装置のブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る画像符号化方法のフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態１に係る符号化ビットストリームの構成を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る符号化ビットストリームの変形例の構成を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る画像復号装置のブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る画像復号方法のフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態２に係る画像符号化方法のフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る符号化ビットストリームの構成を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る符号化ビットストリームの変形例の構成を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態２に係る画像復号方法のフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態３に係る画像符号化方法のフローチャートである。 図１４は、本発明の実施の形態３に係る符号化ビットストリームの構成を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態３に係る符号化ビットストリームの変形例の構成を示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態３に係る画像復号方法のフローチャートである。 図１７は、本発明の実施の形態４に係る画像符号化方法のフローチャートである。 図１８は、本発明の実施の形態４に係る符号化ビットストリームの構成を示す図である。 図１９は、本発明の実施の形態４に係るシーケンスパラメータセットのシンタックス構造を示す図である。 図２０は、本発明の実施の形態４に係るスライスヘッダのシンタックス構造を示す図である。 図２１は、本発明の実施の形態４に係る画像復号方法のフローチャートである。 図２２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２３は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図２４は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図２５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２６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２７Ａは、携帯電話の一例を示す図である。 図２７Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図２８は、多重化データの構成を示す図である。 図２９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３０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３１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３２は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。 図３３は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図３４は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図３５は、映像データを識別するステップを示す図である。 図３６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３７は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図３８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３９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４０Ａは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の一例を示す図である。 図４０Ｂは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の他の一例を示す図である。

（本発明の基礎となった知見）
ＨＥＶＣ映像符号化方式における最近の発展の一つは、バッファ記述を用いたＤＰＢ管理の導入である。バッファ記述は、参照ピクチャセットとも呼ばれる。このバッファ記述は、ＤＰＢから削除される対象のピクチャを定義する代わりに、ＤＰＢに保持されているピクチャを定義する。つまり、バッファ記述は、ＤＰＢに格納されている全ての参照ピクチャを示すピクチャ識別子のリストである。また、バッファ記述は、現在及び未来の処理対象の符号化ピクチャの復号処理で用いられる、バッファに格納されている複数の参照ピクチャの絶対的な記述である。また、このリストの各項目は、バッファエレメントと称される。バッファエレメントは、ピクチャオーダカウント（ＰＯＣ）数のような各ピクチャに固有のピクチャ識別子と、ｔｅｍｐｏｒａｌ＿ｉｄ値のような追加的ピクチャ情報とを有する。

このバッファ記述は、ピクチャの符号化又は復号開始時に有効になる。有効なバッファ記述に含まれないピクチャは、ＤＰＢから削除される。このバッファ記述の利点は、送信時のロスに対するロバスト性が改善されること、及び、存在しないピクチャの扱いが簡易化されること等である。

ここで、映像シーケンスに含まれる複数のピクチャにおいて、同一のピクチャ参照構造が用いられることがある。例えば、低遅延符号化構造では、図１に示すように４ピクチャ単位で同じ階層構造が周期的に繰り返される周期的クラスタリング構造が用いられる。なお、この繰り返し単位（ここでは４ピクチャ）をクラスタと呼ぶ。

図１に示す例において、ピクチャナンバー（Ｐ０からＰ１２）は、固有の符号化順序と固有のピクチャ表示又は出力順序との両方を示している。ピクチャＰ０、Ｐ４、Ｐ８、及びＰ１２は、ピクチャの第１層を構成する。これらのピクチャは、例えば、最も弱い量子化が適用されることによって最も高画質で符号化される。ピクチャＰ２、Ｐ６、及びＰ１０は、第２層を構成する。これらのピクチャは、第１層よりも低画質で符号化される。ピクチャＰ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、及びＰ１１は、第３層を構成する。これらのピクチャは、最も低画質で符号化される。このような周期的な参照構造において、クラスタ内で相対位置が同じピクチャ（例えば、Ｐ１、Ｐ５、及びＰ９）は通常、同じ相対ピクチャ参照構造が用いられる。例えば、ピクチャＰ５に対して、ピクチャＰ４及びＰ２が参照ピクチャとして用いられ、ピクチャＰ９に対して、ピクチャＰ８及びＰ６が参照ピクチャとして用いられる。

上述の構造のような周期的クラスタリング構造を調整するために、バッファ記述に対して周期的に信号を送信する方法が考えられる。このバッファ記述は、符号化又は復号対象ピクチャに対する参照ピクチャの時間的距離又は位置を指定する。これにより、ＤＰＢに格納されている参照ピクチャが特定できる。例えば、このバッファ記述は、一旦ピクチャパラメータセット（ＰＰＳ）に含まれて信号送信される。その後、このバッファ記述は、クラスタ内において同じ相対位置を有する複数のピクチャのスライスヘッダにおいて繰り返し参照される。例えば、｛−１，−３｝の相対位置を指定するバッファ記述は、｛Ｐ４，Ｐ２｝を参照ピクチャとして指定するＰ５と、｛Ｐ８，Ｐ６｝を参照ピクチャとして指定するＰ９との両方に用いることができる。

図２は、この場合のバッファ記述の信号送信構造の一例を示す図である。図２に示す符号化ビットストリーム５００は、ＳＰＳ（シーケンスパラメータセット）５０１（ＳＰＳ０）と、複数のＰＰＳ（ピクチャパラメータセット）５０２（ＰＰＳ０及びＰＰＳ１）と、複数のピクチャデータ５０３とを含む。各ピクチャデータ５０３は、複数のスライスデータ５３５を含む。各スライスデータ５３５は、スライスヘッダ５４１と、スライスデータ部５４２とを含む。スライスデータ部５４２は、複数のＣＵ（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）データ５４３を含む。

各ＰＰＳ５０２は、ＰＰＳ識別子５２２（ｐｐｓ＿ｉｄ）と、バッファ記述定義情報５１２（ＢＤ ｄｅｆｉｎｅ）とを含む。バッファ記述定義情報５１２は、複数のバッファ記述５１５（ＢＤ０〜ＢＤｎ）を示す。各バッファ記述５１５は、複数のバッファエレメント５１５Ａ（ＢＥ０〜ＢＥ２）を含む。

このように、複数のバッファ記述５１５は、ピクチャパラメータセット５０２に含まれるバッファ記述定義情報５１２により定義される。また、各ＰＰＳ５０２は、ＰＰＳに固有のＰＰＳ識別子５２２によって識別される。

スライスヘッダ５４１は、ＰＰＳ選択情報５３３（ｐｐｓ＿ｓｅｌｅｃｔ）と、バッファ記述更新情報５２３（ＢＤ ｕｐｄａｔｅ）とを含む。

ＰＰＳ選択情報５３３は、スライスの符号化又は復号時に参照されるＰＰＳ５０２を示す。図２の例において、ｐｐｓ＿ｓｅｌｅｃｔ＝０であり、ｐｐｓ＿ｉｄ＝０を有するＰＰＳ０が選択される。

バッファ記述更新情報５２３は、複数のバッファ記述５１５の中から、選択されるバッファ記述を特定する情報を含む。図２の例では、バッファ記述ＢＤ１が選択される。さらに、バッファ記述更新情報５２３は、バッファ記述修正情報を含む。バッファ記述修正情報は、選択されたバッファ記述５１５に含まれる、選択されたバッファエレメント５１５Ａに、ピクチャ識別子を割り当てる。ここで、ピクチャ識別子は、相対位置、又はピクチャに固有の識別子を用いて特定される。ピクチャに固有の識別子とは、例えば、ピクチャオーダカウント（ＰＯＣ）数である。図２の例において、ＰＯＣ数＝２１４によって識別されるピクチャＰ２１４は、バッファ記述ＢＤ１に含まれるバッファエレメントＢＥ０に割り当てられる。この修正は、現在の処理対象のスライスにのみ適用され、後続スライスには適用されない。また、同じ内容の修正（例えば、バッファエレメントＢＥ０にピクチャＰ２１４を割り当てる）が、バッファ記述ＢＤ１を用いる後続スライス又はピクチャにも要求される場合には、当該後続のスライス又はピクチャのスライスヘッダは、同内容のバッファ記述更新情報５２３を含む必要がある。

近年のビデオ符号化方式では、ロングターム参照ピクチャが使用されている。このロングターム参照ピクチャは、比較的長い期間においてＤＰＢに保持され、この期間において、インター予測の参照ピクチャとして多くのピクチャの符号化処理に使用される。ＡＶＣ動画像符号化方式では、ＤＰＢに保持されているロングターム参照ピクチャは、メモリ管理制御機能（ＭＭＣＯ）を用いて管理される。

上記のバッファ記述では、ロングターム参照ピクチャは以下のように定義及び管理される。バッファエレメントにおいてピクチャがＰＯＣ数で示される場合、当該ピクチャはロングターム参照ピクチャと見なされる。一方、バッファエレメントにおいてピクチャが対象ピクチャに対する相対的な距離（ＰＯＣ距離）で示される場合、当該ピクチャは非ロングターム（ショートターム）参照ピクチャと見なされる。そして、後続のバッファ記述が同じロングターム参照ピクチャを含んでいる限り、当該ピクチャはＤＰＢに残る。

ここで、ロングターム参照ピクチャを指定するためのパラメータは、スライスヘッダでのみで利用可能である。従って、連続する複数のピクチャに対してロングターム参照ピクチャをＤＰＢに保持するためには、当該連続する複数のピクチャに含まれる全てのスライスヘッダは、当該ロングターム参照ピクチャを示すバッファ記述更新情報５２３を含む必要がある。

このように、上記技術では、ロングターム参照ピクチャを割り当てるための情報が、符号化又は復号対象のスライスに対してのみ適用される。そして、ロングターム参照ピクチャを長期間使用するためには、符号化ビットストリームは、同じ割り当てを示す複数の情報を含む必要がある。

このように、符号化ビットストリームに同様の情報が繰り返し含まれることで、符号化効率が低下するという第１の課題があることを本発明者は見出した。

また、上記技術では、ロングターム参照ピクチャを示す情報として、固有のピクチャ番号（ＰＯＣ数）が用いられる。このＰＯＣ数は、大きな値になる可能性があるため、多くのビット数を必要とする。ここで、１回の処理で使用されるロングターム参照ピクチャの数はそれほど多くない。よって、上記のように、ロングターム参照ピクチャの識別のために大きな値を使用する必要はない。

このように、ロングターム参照ピクチャの指定に多くのビット数が必要になることで、符号化効率が低下するという第２の課題があることを本発明者は見出した。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、バッファに保持されるピクチャを指定するためのバッファ記述を用いて画像を符号化することで符号化ビットストリームを生成する画像符号化方法であって、複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報をシーケンスパラメータセットに書き込むバッファ記述定義書き込みステップと、ピクチャ又はスライスである処理単位毎に、前記複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択し、選択されたバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、前記符号化ビットストリームに含まれる当該処理単位の第１ヘッダに書き込む選択情報書き込みステップと、前記選択されたバッファ記述を用いて、前記処理単位を符号化する符号化ステップとを含み、前記バッファ記述定義情報は、前記複数のバッファ記述で示される複数の参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングターム情報を含む。

これにより、本発明の一態様に係る画像符号化方法は、参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるロングターム情報を含むバッファ記述定義情報を、複数のピクチャで共通に用いられるシーケンスパラメータセット内に書き込むとともに、選択するバッファ記述を示すバッファ記述識別子をピクチャ又はスライス単位のヘッダに書き込む。これにより、当該画像符号化方法は、参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるための情報がスライスヘッダに書き込まれる場合に比べて、冗長な情報を削減できるので、符号化効率を改善できる。

例えば、前記ロングターム情報は、前記ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示す第１ロングタームインデックスを含んでもよい。

例えば、前記ロングターム情報は、さらに、前記第１ロングタームインデックスに対応付けられている参照ピクチャを特定する固有のＰＯＣ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｏｒｄｅｒ Ｃｏｕｎｔ）数を含んでもよい。

例えば、前記第１ヘッダは、さらに、前記ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示す第２ロングタームインデックスを含んでもよい。

また、本発明の一態様に係る画像復号方法は、バッファに保持されるピクチャを指定するためのバッファ記述を用いて符号化ビットストリームを復号する画像復号方法であって、複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報を、前記符号化ビットストリームに対応するシーケンスパラメータセットから取得するバッファ記述定義取得ステップと、前記複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、前記符号化ビットストリームに含まれる、ピクチャ又はスライスである処理単位の第１ヘッダから取得する選択情報取得ステップと、前記バッファ記述選択情報で特定されるバッファ記述を用いて、前記処理単位を復号する復号ステップとを含み、前記バッファ記述定義情報は、前記複数のバッファ記述で示される複数の参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングターム情報を含む。

これにより、本発明の一態様に係る画像復号方法は、符号化効率が改善された符号化ビットストリームを復号することができる。

例えば、前記ロングターム情報は、前記ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示す第１ロングタームインデックスを含んでもよい。

例えば、前記ロングターム情報は、さらに、前記第１ロングタームインデックスに対応付けられている参照ピクチャを特定する固有のＰＯＣ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｏｒｄｅｒ Ｃｏｕｎｔ）数を含んでもよい。

例えば、前記第１ヘッダは、さらに、前記ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示す第２ロングタームインデックスを含んでもよい。

また、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、バッファに保持されるピクチャを指定するためのバッファ記述を用いて画像を符号化することで符号化ビットストリームを生成する画像符号化装置であって、フレームメモリ制御部を備え、前記フレームメモリ制御部は、複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報をシーケンスパラメータセットに書き込むバッファ記述定義書き込み、ピクチャ又はスライスである処理単位毎に、前記複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択し、選択されたバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、前記符号化ビットストリームに含まれる当該処理単位の第１ヘッダに書き込む選択情報書き込み、前記バッファ記述定義情報は、前記複数のバッファ記述で示される複数の参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングターム情報を含み、前記画像符号化装置は、前記選択されたバッファ記述を用いて、前記処理単位を符号化する。

これにより、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるロングターム情報を含むバッファ記述定義情報を、複数のピクチャで共通に用いられるシーケンスパラメータセット内に書き込むとともに、選択するバッファ記述を示すバッファ記述識別子をピクチャ又はスライス単位のヘッダに書き込む。これにより、当該画像符号化装置は、参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるための情報がスライスヘッダに書き込まれる場合に比べて、冗長な情報を削減できるので、符号化効率を改善できる。

また、本発明の一態様に係る画像復号装置は、バッファに保持されるピクチャを指定するためのバッファ記述を用いて符号化ビットストリームを復号する画像復号装置であって、フレームメモリ制御部を備え、前記フレームメモリ制御部は、複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報を、前記符号化ビットストリームに対応するシーケンスパラメータセットから取得し、前記複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、前記符号化ビットストリームに含まれる、ピクチャ又はスライスである処理単位の第１ヘッダから取得し、前記バッファ記述定義情報は、前記複数のバッファ記述で示される複数の参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングターム情報を含み、前記画像復号装置は、前記バッファ記述選択情報で特定されるバッファ記述を用いて、前記処理単位を復号する。

これにより、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化効率が改善された符号化ビットストリームを復号することができる。

また、本発明の一態様に係る画像符号化復号装置は、前記画像符号化装置と、前記画像復号装置とを備える。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、以下では、４つの実施の形態を説明する。周期的なバッファ記述定義の有用性及び適用性をさらに向上させるために、これらの実施の形態を組み合わせることが可能であることは、当業者には明らかであろう。

（実施の形態１）
本実施の形態では、ＳＰＳに、ロングターム情報を含むバッファ記述定義情報が書き込まれる。これにより、ロングターム情報がスライスヘッダに書き込まれる場合に比べて、冗長な情報が削減されるので、符号化効率が改善される。

［符号化装置］
図３は、本実施の形態に係る画像符号化装置１００の構造を示すブロック図である。

画像符号化装置１００は、入力画像信号１２０をブロック単位で符号化することで、符号化ビットストリーム１３２を生成する。図３に示されているように、画像符号化装置１００は、減算器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、加算器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、ピクチャタイプ決定部１１１と、可変長符号化部１１２と、フレームメモリ制御部１１３とを備える。

入力画像信号１２０は、映像又は画像ビットストリームである。減算器１０１は、予測画像データ１３１と、入力画像信号１２０との差分を算出することで予測誤差データ１２１を生成する。直交変換部１０２は、予測誤差データ１２１を周波数係数１２２に直交変換する。量子化部１０３は、周波数係数１２２を量子化することで量子化値１２３を生成する。可変長符号化部１１２は、量子化値１２３をエントロピー符号化（可変長符号化）することで符号化ビットストリーム１３２を生成する。

逆量子化部１０４は、量子化値１２３を逆量子化することで周波数係数１２４を生成する。逆直交変換部１０５は、周波数係数１２２を逆直交変換することで予測誤差データ１２５を生成する。加算器１０６は、予測誤差データ１２５と予測画像データ１３１とを加算することで復号画像データ１２６を生成する。ブロックメモリ１０７は、復号画像データ１２６をブロック単位で復号画像データ１２７として保持する。フレームメモリ１０８は、復号画像データ１２６をフレーム単位で復号画像データ１２８として保持する。

イントラ予測部１０９は、イントラ予測を行うことで、符号化対象ブロックの予測画像データ１２９を生成する。具体的には、イントラ予測部１０９は、ブロックメモリ１０７に格納された復号画像データ１２７内を検索し、入力画像信号１２０に最も類似する画像領域を推定する。

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号画像データ１２８を用いてインター予測を行うことで、符号化対象ブロックの予測画像データ１３０を生成する。

ピクチャタイプ決定部１１１は、予測画像データ１２９及び予測画像データ１３０の一方を選択し、選択したデータを予測画像データ１３１として出力する。

フレームメモリ制御部１１３は、フレームメモリ１０８に格納された復号画像データ１２８を管理する。具体的には、フレームメモリ制御部１１３は、復号画像データ１２８をフレームメモリ２０８に保持しておくか、フレームメモリ２０８から削除するかを決定する。また、フレームメモリ制御部１１３は、インター予測部１１０によって使用される参照リストを作成する。さらに、フレームメモリ制御部１１３は、バッファ記述定義情報を含むフレームメモリ制御情報１３３生成する。可変長符号化部１１２により、このフレームメモリ制御情報１３３を含む符号化ビットストリーム１３２が生成される。

［符号化処理］
次に、上記の画像符号化装置１００による画像符号化方法について説明する。

図４は、本実施の形態に係る画像符号化方法のフローチャートである。また、図４は、複数のピクチャを含む一つの映像シーケンスに対する符号化処理を示す。

まず、画像符号化装置１００は、映像シーケンスに含まれる複数のピクチャに対して用いられる、複数のバッファ記述を決定する（Ｓ１０１）。バッファ記述は、バッファ（フレームメモリ）に保持されるピクチャを指定するために用いられる。具体的には、各バッファ記述は、複数のバッファエレメントを含む。各バッファエレメントは、フレームメモリに格納される１枚の参照ピクチャに対応する固有のピクチャ識別子を含む。つまり、各バッファ記述は、フレームメモリに格納される複数の参照ピクチャを示す。また、このバッファ記述は、参照ピクチャセットとも呼ばれる。

また、画像符号化装置１００は、バッファ記述で示される参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを決定する。

ここで、ロングターム参照ピクチャとは、比較的長い期間、フレームバッファに保持される参照ピクチャである。また、このロングターム参照ピクチャに対して、短い期間のみフレームバッファに保持される通常の参照ピクチャをショートターム参照ピクチャと呼ぶ。つまり、ロングターム参照ピクチャは、ショートターム参照ピクチャに比べて、長い期間フレームバッファに保持される。言い換えると、ロングターム参照ピクチャは、ショートターム参照ピクチャに比べて、処理対象のピクチャからの時間的な距離が長い（例えばＰＯＣ数の差分の絶対値が大きい）。

また、参照する参照ピクチャがロングターム参照ピクチャであるかショートターム参照ピクチャであるかに応じて、符号化及び復号処理の内容の一部が異なる。例えば、参照する参照ピクチャがロングターム参照ピクチャであるかショートターム参照ピクチャであるかに応じて、インター予測における動きベクトルの用い方が異なる。

次に、画像符号化装置１００は、決定された複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報を符号化ビットストリーム１３２に含まれるＳＰＳ（シーケンスパラメータセット）に書き込む（Ｓ１０２）。ここで、ＳＰＳは、映像シーケンスごとに設けられているパラメータセット（ヘッダ情報）である。また、このバッファ記述定義情報は、複数のバッファ記述で示される複数の参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングターム情報を含む。

次に、画像符号化装置１００は、ピクチャ毎に、当該ピクチャの符号化に使用する一つのバッファ記述を、複数のバッファ記述から選択する（Ｓ１０３）。なお、画像符号化装置１００は、スライス毎に、一つのバッファ記述を選択してもよい。

次に、画像符号化装置１００は、選択したバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を符号化ビットストリーム１３２に含まれる、処理対象のピクチャに対応するピクチャヘッダ（又は、処理対象のスライスに対応するスライスヘッダ）に書き込む（Ｓ１０４）。

最後に、画像符号化装置１００は、処理対象のピクチャ又はスライスに対して選択されたバッファ記述及びロングターム情報を用いて、当該処理対象のピクチャ又はスライスを符号化する（Ｓ１０５）。また、画像符号化装置１００は、符号化により得られた符号化データを含む符号化ビットストリーム１３２を生成する。なお、ロングターム情報を用いて符号化するとは、具体的には、ロングターム情報で示される参照ピクチャをロングターム参照ピクチャと見なして符号化処理（例えば、インター予測処理）及びフレームバッファの管理を行うことである。

［シンタックスダイアグラム］
図５及び図６は、本実施の形態における、符号化ビットストリーム内でのバッファ記述定義情報の位置を示すシンタックスダイアグラムである。２つのシンタックス位置の例を以下に説明する。

図５に示す符号化ビットストリーム１３２は、ＳＰＳ３０１（ＳＰＳ０）と、複数のＰＰＳ３０２（ＰＰＳ０及びＰＰＳ１）と、複数のピクチャデータ３０３とを含む。各ピクチャデータ３０３は、ピクチャヘッダ３３１と、ピクチャデータ部３３２とを含む。ピクチャデータ部３３２は、複数のスライスデータ３３５を含む。

ＳＰＳ３０１は、バッファ記述定義情報３１２（ＢＤ ｄｅｆｉｎｅ）と、ＳＰＳ識別子３１１（ｓｐｓ＿ｉｄ）とを含む。

バッファ記述定義情報３１２は、複数のバッファ記述を定義する。例えば、各バッファ記述は、上述したバッファ記述５１５と同様に、複数のバッファエレメントを含む。

ここで、上記バッファ記述定義情報３１２は、以下の情報を含む。

（１）ＳＰＳにおいて定義されているバッファ記述の数を示すパラメータ（ＮｕｍＯｆＢＤ、又はｎｕｍ＿ｓｈｏｒｔ＿ｔｅｒｍ＿ｒｅｆ＿ｐｉｃ＿ｓｅｔｓ）。

（２）各バッファ記述に含まれるバッファエレメントの数を示すパラメータ（ＮｕｍＯｆＢＥ[ｉ］、ｎｕｍ＿ｎｅｇａｔｉｖｅ＿ｐｉｃｓ［ｉ］、又は、ｎｕｍ＿ｎｅｇａｔｉｖｅ＿ｐｉｃｓ［ｉ］）。ここで、インデックス「ｉ」は、バッファ記述を識別するインデックスである。

（３）各バッファ記述に含まれるバッファエレメントに割り当てられた複数の参照ピクチャを示すパラメータ（ＢＥ［ｉ］［ｊ］）。ここで、インデックス「ｊ」は、バッファエレメントを識別するインデックスである。つまり、ＢＥ［ｉ］［ｊ］は、インデックス「ｉ」によって識別されるバッファ記述に含まれる、インデックス「ｊ」によって識別されるバッファエレメントに対応する。

ここで、周期的なバッファ記述は、以下のように定義及び生成される。まず、予め定められた再帰処理に従い、全てのバッファ記述に含まれる全てのバッファエレメントが順次選択される。そして、選択されたバッファエレメントに一つの参照ピクチャを割りてるパラメータＢＥ［ｉ］［ｊ］が繰り返し生成される。

各ＰＰＳ３０２は、ＳＰＳ選択情報３２１（ｓｐｓ＿ｓｅｌｅｃｔ）と、ＰＰＳ識別子３２２（ｐｐｓ＿ｉｄ）とを含む。ＳＰＳ選択情報３２１（例えばｓｐｓ＿ｓｅｌｅｃｔ＝０）は、参照先のＳＰＳ３０１を示す。また、各ＰＰＳ３０２は、固有のＰＰＳ識別子３２２（例えばｐｐｓ＿ｉｄ＝０）によって識別される。

ピクチャヘッダ３３１は、ＰＰＳ選択情報（ｐｐｓ＿ｓｅｌｅｃｔ）３３３と、バッファ記述選択情報３３４（ｂｄ＿ｓｅｌｅｃｔ）とを含む。

ＰＰＳ選択情報３３３（例えばｐｐｓ＿ｓｅｌｅｃｔ＝０）は、参照先のＰＰＳ３０２を示す。このＰＰＳ選択情報３３３により、ピクチャヘッダ３３１から一つのＰＰＳ３０２が参照される。さらに、ＰＰＳ３０２に含まれるＳＰＳ選択情報３２１により、参照されたＰＰＳ３０２からＳＰＳ３０１が参照される。これにより、符号化対象のピクチャが、ＳＰＳ３０１において定義されている利用可能な複数のバッファ記述に関連付けられる。

バッファ記述選択情報３３４（例えばｂｄ＿ｓｅｌｅｃｔ＝２）は、複数のバッファ記述のうち一つを特定する。これにより、複数のバッファ記述中から、一つのバッファ記述が選択される。

ピクチャデータ３０３に含まれるスライスデータ３３５は、選択されたバッファ記述に従って、順番に並べられた参照ピクチャを用いて符号化及び復号される。

また、図６に示すように、各スライスデータ３３５は、スライスヘッダ３４１と、スライスデータ部３４２とを含む。スライスデータ部３４２は、複数のＣＵ（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）データ３４３を含む。

また、符号化ビットストリーム１３２Ａでは、ＰＰＳ選択情報３３３及びバッファ記述選択情報３３４がピクチャヘッダ３３１Ａに含まれず、スライスヘッダ３４１に含まれる。この場合も、図５に示す場合と同様の効果を実現できる。

なお、上記説明における「スライス」を「サブピクチャユニット」に置き換えてもよい。サブピクチャユニットとは、例えば、タイル、エントロピースライス、及び波面処理のサブピクチャ分割を構成するブロック群（ＷＰＰ（Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ））などである。

本実施の形態では、例えば、バッファエレメントにロングターム参照ピクチャを割り当てるために、絶対的なピクチャ番号であるピクチャ識別子（例えば、ＰＯＣ数）を用いる。この場合、バッファエレメントにおいてピクチャ識別子で参照ピクチャが示される場合に、当該参照ピクチャはロングターム参照ピクチャと見なされる。つまり、バッファ記述定義情報３１２に含まれるロングターム情報は、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すピクチャ識別子を含んでもよい。

なお、バッファエレメントにロングターム参照ピクチャを割り当てるために、ロングタームインデックスを用いてもよい。つまり、上記ロングターム情報は、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングタームインデックスを含んでもよい。具体的には、まず、固有のロングタームインデックスが、フレームバッファに含まれる参照ピクチャに割り当てられる。次に、バッファ記述に含まれるバッファエレメントに割り当てられたロングタームインデックスを用いて参照ピクチャが選択される。つまり、ロングタームインデックスは、フレームバッファに含まれる複数の参照ピクチャを識別するインデックスである。なお、ロングタームインデックスは、これ以外のインデックスであってもよい。例えば、ロングタームインデックスは、複数のロングターム参照ピクチャを識別するインデックスであってもよい。

有効なバッファ記述において参照ピクチャがロングタームインデックスで示される場合、当該参照ピクチャはロングターム参照ピクチャと見なされる。なお、ロングターム情報は、さらに、ロングタームインデックスを、ピクチャ識別子（ＰＯＣ数）で識別される参照ピクチャに対応付ける情報を含んでもよい。つまり、ロングターム情報は、さらに、ロングタームインデックスに対応付けられている参照ピクチャを特定する固有のピクチャ識別子（ＰＯＣ数）を含んでもよい。言い換えると、ロングターム情報は、ロングタームインデックスとピクチャ識別子（ＰＯＣ数）との対応関係を示す情報を含んでもよい。

また、第１の参照ピクチャに割り当てられたロングタームインデックスと同じ値を有するロングタームインデックスが、後続の第２の参照ピクチャに割り当てられた場合、当該ロングタームインデックスは、第２の参照ピクチャを特定し、前の第１の参照ピクチャを特定しない。例えば、第１のＳＰＳに含まれる第１の参照ピクチャに割り当てられていたロングタームインデックスの値を、第２のＳＰＳに含まれる第２の参照ピクチャに直ちに割り当てることができる。そして、第２のＳＰＳが有効になった場合、当該ロングタームインデックスの値は、第１の参照ピクチャではなく、第２の参照ピクチャを特定する。

なお、バッファエレメントにロングターム参照ピクチャを割り当てるために、上記ピクチャ識別子と、ロングタームインデックスとの両方が用いられてもよい。この場合、バッファエレメントにおいて、ピクチャ識別子及びロングタームインデックスのいずれかによって参照ピクチャが示される場合に、当該参照ピクチャはロングターム参照ピクチャと見なされる。

なお、ロングターム情報は、参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てる情報であればよく、上記以外の情報であってもよい。例えば、ロングターム情報は、バッファエレメントで示される参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるか否かを示すフラグであってもよい。または、ロングターム情報は、ロングターム参照ピクチャに割り当てる１以上の参照ピクチャを指定する情報であってもよい。例えば、この指定には、上述したロングタームインデックス及びピクチャ識別子（ＰＯＣ数）の少なくとも一方を用いることができる。また、ロングターム情報は、複数のロングターム参照ピクチャを指定するリストであってもよい。

［符号化方法の効果］
以上により、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、参照リストの作成のための同じパラメータが、符号化ビットストリームにおいて冗長に繰り返されることを防ぐことができる。これにより、当該画像符号化装置１００は、参照リストの作成を記述するパラメータの符号化効率の向上できる。さらに、当該画像符号化装置１００は、符号化ビットストリームの階層的に構築された信号ユニットの設計上の協調を実現できる。

［復号装置］
図７は、本実施の形態に係る画像復号装置２００の構造を示すブロック図である。

図７に示す画像復号装置２００は、符号化ビットストリーム２３２をブロック単位で復号することで、復号画像データ２２６を生成する。この画像復号装置２００は、可変長復号部２１２と、逆量子化部２０４と、逆直交変換部２０５と、加算器２０６と、ブロックメモリ２０７と、フレームメモリ２０８と、イントラ予測部２０９と、インター予測部２１０と、ピクチャタイプ決定部２１１と、フレームメモリ制御部２１３とを備える。

符号化ビットストリーム２３２は、例えば、上記画像符号化装置１００により生成された符号化ビットストリーム１３２である。

可変長復号部２１２は、符号化ビットストリーム２３２を可変長復号（エントロピー復号）することで、量子化値２２３及びフレームメモリ制御情報２３３を生成する。ここで、フレームメモリ制御情報２３３は、上述したフレームメモリ制御情報１３３に対応する。

逆量子化部２０４は、量子化値２２３を逆量子化することで周波数係数２２４を生成する。逆直交変換部２０５は、周波数係数２２４を逆周波数変換することで予測誤差データ２２５を生成する。加算器２０６は、予測誤差データ２２５と予測画像データ２３１とを加算することで復号画像データ２２６を生成する。この復号画像データ２２６は、画像復号装置２００から出力され、例えば、表示される。

ブロックメモリ２０７は、復号画像データ２２６をブロック単位で復号画像データ２２７として保持する。フレームメモリ２０８は、復号画像データ２２６をフレーム単位で復号画像データ２２８として保持する。

イントラ予測部２０９は、イントラ予測を行うことで、復号対象ブロックの予測画像データ２２９を生成する。具体的には、イントラ予測部２０９は、ブロックメモリ２０７に格納された復号画像データ２２７内を検索し、復号画像データ２２６に最も類似する画像領域を推定する。

インター予測部２１０は、フレームメモリ２０８に保存されているフレーム単位の復号画像データ２２８を用いてインター予測を行うことで、復号対象ブロックの予測画像データ２３０を生成する。

ピクチャタイプ決定部２１１は、予測画像データ２２９及び予測画像データ２３０の一方を選択し、選択したデータを予測画像データ２３１として出力する。

フレームメモリ制御部２１３は、フレームメモリ２０８に格納された復号画像データ２２８を管理する。具体的には、フレームメモリ制御部２１３は、フレームメモリ制御情報２３３に従ってメモリ管理処理を行う。フレームメモリ制御部２１３は、復号画像データ１２８をフレームメモリ２０８に保持しておくか、フレームメモリ２０８から削除するかを決定する。また、フレームメモリ制御部２１３は、インター予測部２１０によって使用される参照リストを作成する。

［復号処理］
次に、上記の画像復号装置２００による画像復号方法について説明する。

図８は、本実施の形態に係る画像復号方法のフローチャートである。また、図８は、複数のピクチャを含む一つの映像シーケンスに対する復号処理を示す。

まず、画像復号装置２００は、符号化ビットストリーム２３２に含まれるＳＰＳから、ロングターム情報を含み、複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報を取得する（Ｓ２０１）。

次に、画像復号装置２００は、符号化ビットストリーム２３２に含まれるピクチャヘッダ（又はスライスヘッダ）からバッファ記述選択情報を取得する（Ｓ２０２）。そして、画像復号装置２００は、処理対象のピクチャ（又はスライス）に対して、複数のバッファ記述の中から、バッファ記述選択情報で指定される一つのバッファ記述を選択する（Ｓ２０３）。

最後に、画像復号装置２００は、選択されたバッファ記述及びロングターム情報を用いて、処理対象のピクチャ（又はスライス）を復号する（Ｓ２０４）。なお、ロングターム情報を用いて復号するとは、具体的には、ロングターム情報で示される参照ピクチャをロングターム参照ピクチャと見なして復号処理（例えば、インター予測処理）及びフレームバッファの管理を行うことである。

［復号方法の効果］
以上により、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、符号化効率が向上され、かつバッファ記述データの設計上の協調がなされた符号化処理によって符号化された、符号化ビットストリームを復号することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態１の変形例について説明する。本実施の形態に係る画像符号化装置は、さらに、ロングターム情報を含み、バッファ記述を修正するためのバッファ記述更新情報をＰＰＳに書き込む。

なお、以下では、実施の形態１との相違点を主に説明し、重複する説明は省略する。

［符号化装置］
本実施の形態に係る画像符号化装置１００のブロック図は図３と同様であり、説明は省略する。

［符号化処理］
以下、本実施の形態に係る画像符号化装置１００による画像符号化方法について説明する。

図９は、本実施の形態に係る画像符号化方法のフローチャートである。図９に示す処理は、図４に示した実施の形態１に係る画像符号化方法に対して、ステップＳ３０１及びＳ３０２が追加されている。

ステップＳ１０２の後、画像符号化装置１００は、複数のバッファ記述を修正する（Ｓ３０１）。具体的には、画像符号化装置１００は、複数のバッファ記述のうち１以上バッファ記述を修正する。なお、画像符号化装置１００は、元のバッファ記述を修正するのではなく、新たなバッファ記述を追加してもよい。また、画像符号化装置１００は、バッファ記述の一部又は全てを修正してもよい。例えば、画像符号化装置１００は、バッファ記述に含まれる複数のバッファエレメントの一部を修正してもよいし、全てを修正してもよい。また、画像符号化装置１００は、修正したバッファ記述に含まれる参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるか否かを決定する。

次に、画像符号化装置１００は、複数のバッファ記述の中から一部のバッファ記述を修正するために、当該修正の内容を示すバッファ記述更新情報を、符号化ビットストリーム１３２のＰＰＳに書き込む（Ｓ３０２）。ここで、バッファ記述更新情報は、参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるロングターム情報を含む。

なお、新たなバッファ記述が作成されることがステップＳ３０１で決定された場合には、バッファ記述更新情報は、新たに追加されたバッファ記述を定義する情報を含む。

次に、画像符号化装置１００は、修正された後の複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択し（Ｓ１０３）、選択したバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、符号化ビットストリーム１３２に含まれる処理対象のピクチャのピクチャヘッダに書き込む（Ｓ１０４）。最後に、画像符号化装置１００は、選択されたバッファ記述及びロングターム情報を用いて、処理対象のピクチャ又はスライスを符号化する（Ｓ１０５）。

［シンタックスダイアグラム］
図１０及び図１１は、本実施の形態における、符号化ビットストリーム内でのバッファ記述更新情報の位置を示すシンタックスダイアグラムである。２つのシンタックス位置の例を以下に説明する。

図１０に示す符号化ビットストリーム１３２Ｂは、図５に示す符号化ビットストリーム１３２に対して、ＰＰＳ３０２ＢがＰＰＳ３０２と異なる。具体的には、ＰＰＳ３０２Ｂは、さらに、バッファ記述更新情報３２３（ＢＤ ｕｐｄａｔｅ）を含む。

このバッファ記述更新情報３２３は、バッファ記述を特定するバッファ記述選択情報と、バッファエレメントを特定するバッファエレメント選択情報と、ピクチャ識別子とを含む。ピクチャ識別子は、バッファ記述選択情報で特定されるバッファ記述に含まれ、かつ、バッファエレメント選択情報で特定されるバッファエレメントに割り当てられるピクチャを特定する。なお、１つのバッファエレメントは、フレームバッファに格納されている１つの参照ピクチャに対応する。なお、バッファ記述更新情報３２３は、このバッファ記述選択情報とバッファエレメント選択情報とピクチャ識別子との組を複数含んでもよい。言い換えると、バッファ記述更新情報３２３は、複数のバッファエレメントを更新する情報を含んでもよい。

また、符号化ビットストリーム１３２Ｂが複数のＰＰＳ３０２を含む場合、異なるＰＰＳ３０２に含まれるバッファ記述更新情報３２３は、互いに独立している。つまり、異なるＰＰＳ３０２に、異なるバッファ記述を対応付けることができる。例えば、第２のＰＰＳが有効な場合、第１のＰＰＳに含まれるバッファ記述更新情報３２３は用いられない。そして、当該有効な第２のＰＰＳに含まれるバッファ記述更新情報３２３が、ＳＰＳ３０１に含まれるバッファ記述定義情報３１２に対して適用される。

なお、ロングタームインデックスを用いる場合も同様である。具体的には、第２のＰＰＳが有効な場合、有効でない第１のＰＰＳに含まれるロングタームインデックスは用いられない。

また、バッファ記述更新情報３２３において、バッファエレメントにロングターム参照ピクチャを割り当てる方法は、上述したバッファ記述定義情報３１２の場合と同様の方法を用いることができる。バッファ記述更新情報３２３において、ピクチャ識別子又はロングタームインデックスによって参照ピクチャが示される場合、当該参照ピクチャはロングターム参照ピクチャと見なされる。

つまり、バッファ記述更新情報３２３に含まれるロングターム情報は、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すピクチャ識別子を含んでもよい。また、上記ロングターム情報は、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングタームインデックスを含んでもよい。また、ロングターム情報は、さらに、ロングタームインデックスに対応付けられている参照ピクチャを特定する固有のピクチャ識別子（ＰＯＣ数）を含んでもよい。

以上により、処理対象のピクチャに対して、当該処理対象のピクチャのピクチャヘッダ３３１に含まれるＰＰＳ選択情報３３３で示されるＰＰＳ３０２Ｂが参照され、参照されたＰＰＳ３０２Ｂに含まれるバッファ記述更新情報３２３が参照される。また、当該ＰＰＳ３０２Ｂに含まれるＳＰＳ選択情報３２１で示されるＳＰＳ３０１が参照され、参照されたＳＰＳ３０１に含まれるバッファ記述定義情報３１２が参照される。そして、参照されたバッファ記述更新情報３２３が、上記ピクチャヘッダ３３１に含まれるバッファ記述選択情報３３４で指定されるバッファ記述を更新するための情報を含む場合、当該情報に基づき更新されたバッファ記述が、処理対象のピクチャの符号化又は復号処理に用いられる。一方、参照されたバッファ記述更新情報３２３が、上記ピクチャヘッダ３３１に含まれるバッファ記述選択情報３３４で指定されるバッファ記述を更新するための情報を含まない場合、ＳＰＳ３０１に含まれるバッファ記述定義情報３１２に含まれ、かつ、バッファ記述選択情報３３４で指定されるバッファ記述が、処理対象のピクチャの符号化又は復号処理に用いられる。

また、図１１に示す符号化ビットストリーム１３２Ｃでは、ＰＰＳ選択情報３３３及びバッファ記述選択情報３３４がピクチャヘッダ３３１Ａに含まれず、スライスヘッダ３４１に含まれる。この場合も、図１０に示す場合と同様の効果を実現できる。

なお、バッファ記述更新情報３２３は、符号化ビットストリームに含まれるＰＰＳ以外に、信号ユニット内に配置されてもよい。このような他の信号ユニットは、１以上のピクチャに含まれる複数のスライスによって共通で用いられているパラメータを含むという点において、ＰＰＳと同じ特徴を有する。ＰＰＳからこれらの他の信号ユニットへの拡張及び適応は、当業者にとって明らかであろう。

また、上記説明では、バッファ記述定義情報３１２及びバッファ記述更新情報３２３の両方にロングターム情報が含まれる例を述べたが、バッファ記述定義情報３１２及びバッファ記述更新情報３２３の一方のみにロングターム情報が含まれてもよい。

［符号化方法の効果］
以上により、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、参照リストの作成のための同じパラメータが、符号化ビットストリームにおいて冗長に繰り返されることを防ぐことができる。これにより、当該画像符号化装置１００は、参照リストの作成を記述するパラメータの符号化効率の向上できる。さらに、当該画像符号化装置１００は、符号化ビットストリームの階層的に構築された信号ユニットの設計上の協調を実現できる。

［復号装置］
本実施の形態に係る画像復号装置２００のブロック図は図７と同様であり、説明は省略する。

［復号処理］
以下、本実施の形態に係る画像復号装置２００による画像復号方法について説明する。

図１２は、本実施の形態に係る画像復号方法のフローチャートである。図１２に示す処理は、図８に示した実施の形態１に係る画像復号方法に対して、ステップＳ４０１が追加されている。

ステップＳ２０１の後、画像復号装置２００は、複数のバッファ記述を修正するために、バッファ記述更新情報を、符号化ビットストリーム２３２のＰＰＳから取得する（Ｓ４０１）。ここで、バッファ記述更新情報は、ロングターム情報を含む。

次に、画像復号装置２００は、修正された複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択するために、バッファ記述選択情報を、符号化ビットストリーム２３２に含まれる処理対象のピクチャのピクチャヘッダから取得する（Ｓ２０２）。次に、画像復号装置２００は、処理対象のピクチャ（又はスライス）に対して、バッファ記述選択情報で指定される一つのバッファ記述を選択する（Ｓ２０３）。最後に、画像復号装置２００は、選択されたバッファ記述及びロングターム情報を用いて、処理対象のピクチャ又はスライスを復号する（Ｓ２０４）。

［復号方法の効果］
以上により、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、符号化効率が向上され、かつバッファ記述データとの設計上の協調がなされた符号化処理によって符号化された、符号化ビットストリームを復号することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態２の変形例について説明する。本実施の形態における符号化ビットストリームでは、バッファ記述更新情報の構成が、実施の形態２と異なる。なお、以下では、実施の形態１又は２との相違点を主に説明し、重複する説明は省略する。

［符号化装置］
本実施の形態に係る画像符号化装置１００のブロック図は図３と同様であり、説明は省略する。

［符号化処理］
以下、本実施の形態に係る画像符号化装置１００による画像符号化方法について説明する。

図１３は、本実施の形態に係る画像符号化方法のフローチャートである。図１３に示す処理は、図４に示した実施の形態１に係る画像符号化方法に対して、ステップＳ３０１Ａ及びＳ３０２Ａが追加されている。また、ステップＳ１０４Ａの処理がステップＳ１０４と異なる。

ステップＳ１０３の後、画像符号化装置１００は、選択されたバッファ記述に対する修正を決定する（Ｓ３０１Ａ）。また、画像符号化装置１００は、修正したバッファ記述に含まれる参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるか否かを決定する。

次に、画像符号化装置１００は、選択されたバッファ記述を選択して修正するために、当該修正の内容を示すバッファ記述更新情報を、符号化ビットストリーム１３２のＰＰＳに書き込む（Ｓ３０２Ａ）。ここで、バッファ記述更新情報は、参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるロングターム情報を含む。

なお、バッファ記述更新情報の構成は、例えば、上記実施の形態２とほぼ同様であるが、本実施の形態では、バッファ記述更新情報は、上記バッファ記述選択情報とバッファエレメント選択情報とピクチャ識別子との組を１つのみ含む。

次に、画像符号化装置１００は、上記ＰＰＳが上記ピクチャに参照されていることを示すために、ＰＰＳ選択情報を符号化ビットストリーム１３２に含まれる処理対象のピクチャのピクチャヘッダ（又は、処理対象のスライスのスライスヘッダ）に書き込む（Ｓ１０４Ａ）。これによって、対応する一つのバッファ記述が参照される。最後に、画像符号化装置１００は、選択されたバッファ記述及びロングターム情報を用いて、処理対象のピクチャ又はスライスを符号化する（Ｓ１０５）。

［シンタックスダイアグラム］
図１４及び図１５は、本実施の形態における、符号化ビットストリーム内でのバッファ記述更新情報の位置を示すシンタックスダイアグラムである。２つのシンタックス位置の例を以下に説明する。

図１４に示す符号化ビットストリーム１３２Ｄは、図１０に示す符号化ビットストリーム１３２Ｂに対して、ＰＰＳ３０２Ｄに含まれるバッファ記述更新情報３２３Ｄが、ＰＰＳ３０２Ｂに含まれるバッファ記述更新情報３２３と異なる。また、ピクチャヘッダ３３１Ｄがピクチャヘッダ３３１と異なる。

バッファ記述更新情報３２３Ｄの構成は、例えば、バッファ記述更新情報３２３とほぼ同様であるが、バッファ記述更新情報３２３Ｄは、上記バッファ記述選択情報とバッファエレメント選択情報とピクチャ識別子との組を１つのみ含む。

なお、ピクチャヘッダ３３１Ｄには、バッファ記述選択情報３３４が含まれない。

以上により、処理対象のピクチャに対して、当該処理対象のピクチャのピクチャヘッダ３３１Ｄに含まれるＰＰＳ選択情報３３３で示されるＰＰＳ３０２Ｄが参照され、参照されたＰＰＳ３０２Ｄに含まれるバッファ記述更新情報３２３Ｄが参照される。そして、参照されたバッファ記述更新情報３２３Ｄが、処理対象のピクチャの符号化又は復号処理に用いられる。つまり、同じＰＰＳ３０２Ｄを参照するピクチャ及びスライスは、同じバッファ記述更新情報３２３Ｄで示される一つの更新されたバッファ記述を用いて、符号化及び復号される。

また、図１５に示す符号化ビットストリーム１３２Ｅでは、ＰＰＳ選択情報３３３がピクチャヘッダ３３１Ａに含まれず、スライスヘッダ３４１Ｅに含まれる。この場合も、図１４に示す場合と同様の効果を実現できる。

なお、バッファ記述更新情報３２３Ｄは、符号化ビットストリームに含まれるＰＰＳ以外に、信号ユニット内に配置されてもよい。

［符号化方法の効果］
以上により、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、参照リストの作成のための同じパラメータが、符号化ビットストリームにおいて冗長に繰り返されることを防ぐことができる。これにより、当該画像符号化装置１００は、参照リストの作成を記述するパラメータの符号化効率の向上できる。さらに、当該画像符号化装置１００は、符号化ビットストリームの階層的に構築された信号ユニットの設計上の協調を実現できる。

［復号装置］
本実施の形態に係る画像復号装置２００のブロック図は図７と同様であり、説明は省略する。

［復号処理］
以下、本実施の形態に係る画像復号装置２００による画像復号方法について説明する。

図１６は、本実施の形態に係る画像復号方法のフローチャートである。図１６に示す処理は、図８に示した実施の形態１に係る画像復号方法に対して、ステップＳ４０１Ａが追加されている。また、ステップＳ２０２Ａ及びＳ２０３Ａの処理がステップＳ２０２及びＳ２０３と異なる。

ステップＳ２０１の後、画像復号装置２００は、複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択するとともに修正するために、ロングターム情報及びバッファ記述選択情報を含むバッファ記述更新情報を、符号化ビットストリームに含まれるＰＰＳから取得する（Ｓ４０１Ａ）。

次に、画像復号装置２００は、上記ＰＰＳが処理対象のピクチャに参照されていることを示すＰＰＳ識別子を、符号化ビットストリームに含まれる処理対象のピクチャのピクチャヘッダから取得する（Ｓ２０２Ａ）。次に、画像復号装置２００は、処理対象のピクチャ（又はスライス）に対して、ＰＰＳ識別子で指定されるＰＰＳに含まれるバッファ記述選択情報で指定される一つのバッファ記述を選択する（Ｓ２０３Ａ）。最後に、画像復号装置２００は、選択されたバッファ記述及びロングターム情報を用いて、処理対象のピクチャ又はスライスを復号する（Ｓ２０４）。

［復号方法の効果］
以上より、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、符号化効率が向上され、かつ、バッファ記述データとの設計上の協調がなされた符号化処理によって符号化された、符号化ビットストリームを復号できる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態３の変形例について説明する。本実施の形態では、バッファ記述更新情報が、スライスヘッダに含まれる。なお、以下では、実施の形態１、２又は３との相違点を主に説明し、重複する説明は省略する。

［符号化装置］
本実施の形態に係る画像符号化装置１００のブロック図は図３と同様であり、説明は省略する。

［符号化処理］
以下、本実施の形態に係る画像符号化装置１００による画像符号化方法について説明する。

図１７は、本実施の形態に係る画像符号化方法のフローチャートである。図１７に示す処理は、図１３に示した実施の形態３に係る画像符号化方法に対して、ステップＳ３０２Ａ及びＳ１０４Ａの代わりにステップＳ３０２Ｂを含む。

ステップＳ３０１Ａの後、画像符号化装置１００は、選択されたバッファ記述を修正するために、選択したバッファ記述を示すバッファ記述選択情報を含むバッファ記述更新情報を、符号化ビットストリームに含まれる処理対象のスライスのスライスヘッダに書き込む（Ｓ３０２Ｂ）。ここで、バッファ記述更新情報は、ロングターム情報を含む。

なお、バッファ記述更新情報の構成は、例えば、上記実施の形態３と同様である。

最後に、画像符号化装置１００は、選択されたバッファ記述及びロングターム情報を用いて、処理対象のスライスを符号化する（Ｓ１０５）。

［シンタックスダイアグラム］
図１８は、本実施の形態における、符号化ビットストリーム内でのバッファ記述更新情報の位置を示すシンタックスダイアグラムである。

図１８に示す符号化ビットストリーム１３２Ｆは、図１５に示す符号化ビットストリーム１３２Ｅに対して、バッファ記述更新情報３２３Ｄが、ＰＰＳ３０２Ｄでなくスライスヘッダ３４１Ｅに含まれる点が異なる。

以上により、処理対象のスライスに対して、当該処理対象のスライスのスライスヘッダ３４１Ｆに含まれるバッファ記述更新情報３２３Ｄが参照される。そして、参照されたバッファ記述更新情報３２３Ｄが、処理対象のピクチャの符号化又は復号処理に用いられる。

ここで、異なるスライスヘッダ３４１Ｆに含まれるバッファ記述更新情報３２３Ｄは、互いに独立している。言い換えると、あるスライスヘッダ３４１Ｆに含まれるバッファ記述更新情報３２３Ｄで示される更新処理は、当該スライスにのみ適用され、他のスライスには適用されない。そして、有効なスライスヘッダ３４１Ｆに含まれるバッファ記述更新情報３２３Ｄが、ＳＰＳ３０１に含まれるバッファ記述定義情報３１２に対して適用される。

以下、本実施の形態に係るＳＰＳ３０１及びスライスヘッダ３４１Ｆのシンタックス構造について説明する。図１９は、本実施の形態に係るＳＰＳ３０１のシンタックス構造を示す図である。図２０は、本実施の形態に係るスライスヘッダのシンタックス構造を示す図である。

図１９に示すように、ＳＰＳ３０１はバッファ記述定義情報３１２を含む。バッファ記述定義情報３１２は、１以上のバッファ記述に含まれる１以上のバッファエレメントで示される参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるロングターム情報４０２を含む。このロングターム情報４０２は、ピクチャ識別子４０３（例えば、ＰＯＣ数）と、ロングタームインデックス４０４とを含む。

図２０に示すように、スライスヘッダ３４１Ｆ（又はサブピクチャユニット）はバッファ記述更新情報３２３Ｄを含む。バッファ記述更新情報３２３Ｄは、複数のバッファ記述のうち１つを選択するとともに、選択したバッファ記述を更新するための情報である。このバッファ記述更新情報３２３Ｄは、バッファ記述選択情報３３４と、１以上のバッファ記述に含まれる１以上のバッファエレメントで示される参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるロングターム情報４０５とを含む。このロングターム情報４０５は、ロングタームインデックス４０６と、ピクチャ識別子４０７（ＰＯＣ数）とを含む。

なお、バッファエレメントにロングターム参照ピクチャを割り当てるために、スライスヘッダ３４１Ｆに含まれる、ピクチャ識別子４０７と、ロングタームインデックス４０６との一方のみを用いてもよいし、両方を用いてもよい。同様に、バッファエレメントにロングターム参照ピクチャを割り当てるために、ＳＰＳ３０１に含まれる、ピクチャ識別子４０３と、ロングタームインデックス４０４との一方のみを用いてもよいし、両方を用いてもよい。

なお、上述した他の実施の形態においても同様のシンタックス構造を用いることができる。例えば、上記実施の形態１においても図１９に示すＳＰＳのシンタックス構造を用いることができる。また、実施の形態１では、スライスヘッダ３４１に、バッファ記述選択情報３３４（ｓｈｏｒｔ＿ｔｅｒｍ＿ｒｅｆ＿ｐｉｃ＿ｓｅｔ＿ｉｄｘ）が含まれる。

［符号化方法の効果］
以上により、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、参照リストの作成のための同じパラメータが、符号化ビットストリームにおいて冗長に繰り返されることを防ぐことができる。これにより、当該画像符号化装置１００は、参照リストの作成を記述するパラメータの符号化効率の向上できる。さらに、当該画像符号化装置１００は、符号化ビットストリームの階層的に構築された信号ユニットの設計上の協調を実現できる。

［復号装置］
本実施の形態に係る画像復号装置２００のブロック図は図７と同様であり、説明は省略する。

［復号処理］
以下、本実施の形態に係る画像復号装置２００による画像復号方法について説明する。

図２１は、本実施の形態に係る画像復号方法のフローチャートである。図２１に示す処理は、図８に示した実施の形態１に係る画像復号方法に対して、ステップＳ２０２の代わりにステップＳ４０１Ｂを含む。

ステップＳ２０１の後、画像復号装置２００は、複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択するとともに修正するために、バッファ記述選択情報を含むバッファ記述更新情報を、符号化ビットストリームに含まれる処理対象のスライスのスライスヘッダから取得する（Ｓ４０１Ｂ）。ここで、バッファ記述更新情報は、ロングターム情報を含む。

次に、画像復号装置２００は、バッファ記述選択情報で示されているバッファ記述を選択する（Ｓ２０３）。最後に、画像復号装置２００は、選択されたバッファ記述及びロングターム情報を用いて、処理対象のスライスを復号する（Ｓ２０４）。

［復号方法の効果］
以上より、本実施の形態に係る画像復号装置２００は、符号化効率が向上され、かつ、バッファ記述データとの設計上の協調がなされた符号化処理によって符号化された、符号化ビットストリームを復号できる。

以上のように、本実施の形態に係る画像符号化方法は、複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報を、符号化ビットストリームに対応するＳＰＳに書き込む。

さらに、当該画像符号化方法は、ピクチャ又はスライスである処理単位毎に、複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択し、選択されたバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、符号化ビットストリームに含まれる当該処理単位の第１ヘッダに書き込む。ここで、第１ヘッダとは、ピクチャ又はスライスのヘッダであり、具体的には、ＰＰＳ、ピクチャヘッダ、又はスライスヘッダである。

そして、当該画像符号化方法は、選択されたバッファ記述を用いて、上記処理単位を符号化する。

また、上記バッファ記述定義情報は、参照ピクチャをロングターム参照ピクチャに割り当てるロングターム情報を含む。

このように、当該画像符号化方法は、ロングターム情報を含むバッファ記述定義情報を、複数のピクチャで共通に用いられるシーケンスパラメータセット内に書き込むとともに、選択するバッファ記述を示すバッファ記述識別子をピクチャ又はスライス単位のヘッダに書き込む。これにより、当該画像符号化方法は、バッファ記述定義情報がピクチャパラメータセットに書き込まれる場合に比べて、冗長な情報を削減できるので、符号化効率を改善できる。また、当該画像符号化方法は、ロングターム情報が、スライスヘッダに書き込まれる場合に比べて、冗長な情報を削減できるので、符号化効率を改善できる。

以上、本発明の実施の形態に係る画像符号化装置に及び画像復号装置ついて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記説明では、ＳＰＳがスライスデータ等と同一の符号化ビットストリームに含まれる例を述べたが、ＳＰＳは、スライスデータ等が含まれる符号化ビットストリームとは別に画像符号化装置から画像復号装置へ伝送されてもよい。

また、上記実施の形態に係る画像符号化装置及び画像復号装置に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又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）、又は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。

上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

さらに、本発明は上記ソフトウェアプログラムであってもよいし、上記プログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

また、上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。

また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。

また、上記の画像符号化方法又は画像復号方法に含まれるステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。

（実施の形態５）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）または動画像復号化方法（画像復号方法）の構成を実現するためのプログラムを記憶メディアに記録することにより、上記各実施の形態で示した処理を独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。記憶メディアは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、半導体メモリ等、プログラムを記録できるものであればよい。

さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）や動画像復号化方法（画像復号方法）の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、及び画像復号方法を用いた画像復号装置からなる画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。

図２２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２２のような構成に限定されず、いずれかの要素を組合せて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex１０６からex１１０を介さずに、各機器が電話網ex１０４に直接接続されてもよい。また、各機器が近距離無線等を介して直接相互に接続されていてもよい。

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

コンテンツ供給システムex１００では、カメラex１１３等が基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じてストリーミングサーバex１０３に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex１１３を用いて撮影するコンテンツ（例えば、音楽ライブの映像等）に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する）、ストリーミングサーバex１０３に送信する。一方、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）。

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

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

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

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

なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図２３に示すように、デジタル放送用システムex２００にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置（画像符号化装置）または動画像復号化装置（画像復号装置）のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex２０１では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex２０２に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置によって符号化されたデータである）。これを受けた放送衛星ex２０２は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex２０４が受信する。受信した多重化データを、テレビ（受信機）ex３００またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex２１７等の装置が復号化して再生する（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）。

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

図２４は、上記各実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いたテレビ（受信機）ex３００を示す図である。テレビex３００は、上記放送を受信するアンテナex２０４またはケーブルex２０３等を介して映像データに音声データが多重化された多重化データを取得、または出力するチューナex３０１と、受信した多重化データを復調する、または外部に送信する多重化データに変調する変調／復調部ex３０２と、復調した多重化データを映像データと、音声データとに分離する、または信号処理部ex３０６で符号化された映像データ、音声データを多重化する多重／分離部ex３０３を備える。

また、テレビex３００は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex３０４、映像信号処理部ex３０５（本発明の一態様に係る画像符号化装置または画像復号装置として機能する）を有する信号処理部ex３０６と、復号化した音声信号を出力するスピーカex３０７、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex３０８を有する出力部ex３０９とを有する。さらに、テレビex３００は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex３１２等を有するインタフェース部ex３１７を有する。さらに、テレビex３００は、各部を統括的に制御する制御部ex３１０、各部に電力を供給する電源回路部ex３１１を有する。インタフェース部ex３１７は、操作入力部ex３１２以外に、リーダ／レコーダex２１８等の外部機器と接続されるブリッジex３１３、ＳＤカード等の記録メディアex２１６を装着可能とするためのスロット部ex３１４、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex３１５、電話網と接続するモデムex３１６等を有していてもよい。なお記録メディアex２１６は、格納する不揮発性／揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex３００の各部は同期バスを介して互いに接続されている。

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

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

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

一例として、光ディスクからデータの読み込みまたは書き込みをする場合の情報再生／記録部ex４００の構成を図２５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２６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２４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２７Ａ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２７Ｂを用いて説明する。携帯電話ex１１４は、表示部ex３５８及び操作キー部ex３６６を備えた本体部の各部を統括的に制御する主制御部ex３６０に対して、電源回路部ex３６１、操作入力制御部ex３６２、映像信号処理部ex３５５、カメラインタフェース部ex３６３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御部ex３５９、変調／復調部ex３５２、多重／分離部ex３５３、音声信号処理部ex３５４、スロット部ex３６４、メモリ部ex３６７がバスex３７０を介して互いに接続されている。

電源回路部ex３６１は、ユーザの操作により終話及び電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することにより携帯電話ex１１４を動作可能な状態に起動する。

携帯電話ex１１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する主制御部ex３６０の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を音声信号処理部ex３５４でデジタル音声信号に変換し、これを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理し、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。また携帯電話ex１１４は、音声通話モード時にアンテナex３５０を介して受信した受信データを増幅して周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理を施し、変調／復調部ex３５２でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ex３５４でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex３５７から出力する。

さらにデータ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キー部ex３６６等の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex３６２を介して主制御部ex３６０に送出される。主制御部ex３６０は、テキストデータを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して基地局ex１１０へ送信する。電子メールを受信する場合は、受信したデータに対してこのほぼ逆の処理が行われ、表示部ex３５８に出力される。

データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex３５５は、カメラ部ex３６５から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する）、符号化された映像データを多重／分離部ex３５３に送出する。また、音声信号処理部ex３５４は、映像、静止画等をカメラ部ex３６５で撮像中に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重／分離部ex３５３に送出する。

多重／分離部ex３５３は、映像信号処理部ex３５５から供給された符号化された映像データと音声信号処理部ex３５４から供給された符号化された音声データを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変調／復調部（変調／復調回路部）ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。

データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、または映像およびもしくは音声が添付された電子メールを受信する場合、アンテナex３５０を介して受信された多重化データを復号化するために、多重／分離部ex３５３は、多重化データを分離することにより映像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスex３７０を介して符号化された映像データを映像信号処理部ex３５５に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ex３５４に供給する。映像信号処理部ex３５５は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって復号化することにより映像信号を復号し（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）、ＬＣＤ制御部ex３５９を介して表示部ex３５８から、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる映像、静止画が表示される。また音声信号処理部ex３５４は、音声信号を復号し、音声出力部ex３５７から音声が出力される。

また、上記携帯電話ex１１４等の端末は、テレビex３００と同様に、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末という３通りの実装形式が考えられる。さらに、デジタル放送用システムex２００において、映像データに音楽データなどが多重化された多重化データを受信、送信するとして説明したが、音声データ以外に映像に関連する文字データなどが多重化されたデータであってもよいし、多重化データではなく映像データ自体であってもよい。

このように、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法あるいは動画像復号化方法を上述したいずれの機器・システムに用いることは可能であり、そうすることで、上記各実施の形態で説明した効果を得ることができる。

また、本発明はかかる上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。

（実施の形態６）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置と、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１など異なる規格に準拠した動画像符号化方法または装置とを、必要に応じて適宜切替えることにより、映像データを生成することも可能である。

ここで、それぞれ異なる規格に準拠する複数の映像データを生成した場合、復号する際に、それぞれの規格に対応した復号方法を選択する必要がある。しかしながら、復号する映像データが、どの規格に準拠するものであるか識別できないため、適切な復号方法を選択することができないという課題を生じる。

この課題を解決するために、映像データに音声データなどを多重化した多重化データは、映像データがどの規格に準拠するものであるかを示す識別情報を含む構成とする。上記各実施の形態で示す動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを含む多重化データの具体的な構成を以下説明する。多重化データは、ＭＰＥＧ−２トランスポートストリーム形式のデジタルストリームである。

図２８は、多重化データの構成を示す図である。図２８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２９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３０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３０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３０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３１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３１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３２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３３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３３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３４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３５に示す。ステップexＳ１００において、多重化データからＰＭＴに含まれるストリームタイプ、または、多重化データ情報に含まれるビデオストリーム属性情報を取得する。次に、ステップexＳ１０１において、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された多重化データであることを示しているか否かを判断する。そして、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものであると判断された場合には、ステップexＳ１０２において、上記各実施の形態で示した動画像復号方法により復号を行う。また、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠するものであることを示している場合には、ステップexＳ１０３において、従来の規格に準拠した動画像復号方法により復号を行う。

このように、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に新たな固有値を設定することにより、復号する際に、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法または装置で復号可能であるかを判断することができる。従って、異なる規格に準拠する多重化データが入力された場合であっても、適切な復号化方法または装置を選択することができるため、エラーを生じることなく復号することが可能となる。また、本実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、または、動画像復号方法または装置を、上述したいずれの機器・システムに用いることも可能である。

（実施の形態７）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法および装置、動画像復号化方法および装置は、典型的には集積回路であるＬＳＩで実現される。一例として、図３６に１チップ化されたＬＳＩex５００の構成を示す。ＬＳＩex５００は、以下に説明する要素ex５０１、ex５０２、ex５０３、ex５０４、ex５０５、ex５０６、ex５０７、ex５０８、ex５０９を備え、各要素はバスex５１０を介して接続している。電源回路部ex５０５は電源がオン状態の場合に各部に対して電力を供給することで動作可能な状態に起動する。

例えば符号化処理を行う場合には、ＬＳＩex５００は、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有する制御部ex５０１の制御に基づいて、ＡＶ Ｉ／Ｏex５０９によりマイクex１１７やカメラex１１３等からＡＶ信号を入力する。入力されたＡＶ信号は、一旦ＳＤＲＡＭ等の外部のメモリex５１１に蓄積される。制御部ex５０１の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量や処理速度に応じて適宜複数回に分けるなどされ信号処理部ex５０７に送られ、信号処理部ex５０７において音声信号の符号化および／または映像信号の符号化が行われる。ここで映像信号の符号化処理は上記各実施の形態で説明した符号化処理である。信号処理部ex５０７ではさらに、場合により符号化された音声データと符号化された映像データを多重化するなどの処理を行い、ストリームＩ／Ｏex５０６から外部に出力する。この出力された多重化データは、基地局ex１０７に向けて送信されたり、または記録メディアex２１５に書き込まれたりする。なお、多重化する際には同期するよう、一旦バッファex５０８にデータを蓄積するとよい。

なお、上記では、メモリex５１１がＬＳＩex５００の外部の構成として説明したが、ＬＳＩex５００の内部に含まれる構成であってもよい。バッファex５０８も１つに限ったものではなく、複数のバッファを備えていてもよい。また、ＬＳＩex５００は１チップ化されてもよいし、複数チップ化されてもよい。

また、上記では、制御部ex５０１が、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有するとしているが、制御部ex５０１の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex５０７がさらにＣＰＵを備える構成であってもよい。信号処理部ex５０７の内部にもＣＰＵを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、ＣＰＵex５０２が信号処理部ex５０７、または信号処理部ex５０７の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex５０１は、信号処理部ex５０７、またはその一部を有するＣＰＵex５０２を備える構成となる。

なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

（実施の形態８）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、ＬＳＩex５００において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のＣＰＵex５０２の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。

この課題を解決するために、テレビex３００、ＬＳＩex５００などの動画像復号化装置は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別し、規格に応じて駆動周波数を切替える構成とする。図３７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３６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３６の信号処理部ex５０７に該当する。ＣＰＵex５０２は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別する。そして、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、駆動周波数制御部ex５１２は、駆動周波数を設定する。また、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、信号処理部ex５０７は、映像データの復号を行う。ここで、映像データの識別には、例えば、実施の形態６で記載した識別情報を利用することが考えられる。識別情報に関しては、実施の形態６で記載したものに限られず、映像データがどの規格に準拠するか識別できる情報であればよい。例えば、映像データがテレビに利用されるものであるか、ディスクに利用されるものであるかなどを識別する外部信号に基づいて、映像データがどの規格に準拠するものであるか識別可能である場合には、このような外部信号に基づいて識別してもよい。また、ＣＰＵex５０２における駆動周波数の選択は、例えば、図３９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３８は、本実施の形態の方法を実施するステップを示している。まず、ステップexＳ２００では、信号処理部ex５０７において、多重化データから識別情報を取得する。次に、ステップexＳ２０１では、ＣＰＵex５０２において、識別情報に基づいて映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものであるか否かを識別する。映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、ステップexＳ２０２において、駆動周波数を高く設定する信号を、ＣＰＵex５０２が駆動周波数制御部ex５１２に送る。そして、駆動周波数制御部ex５１２において、高い駆動周波数に設定される。一方、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ステップexＳ２０３において、駆動周波数を低く設定する信号を、ＣＰＵex５０２が駆動周波数制御部ex５１２に送る。そして、駆動周波数制御部ex５１２において、映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、低い駆動周波数に設定される。

さらに、駆動周波数の切替えに連動して、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を変更することにより、省電力効果をより高めることが可能である。例えば、駆動周波数を低く設定する場合には、これに伴い、駆動周波数を高く設定している場合に比べ、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を低く設定することが考えられる。

また、駆動周波数の設定方法は、復号する際の処理量が大きい場合に、駆動周波数を高く設定し、復号する際の処理量が小さい場合に、駆動周波数を低く設定すればよく、上述した設定方法に限らない。例えば、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する映像データを復号する処理量の方が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置により生成された映像データを復号する処理量よりも大きい場合には、駆動周波数の設定を上述した場合の逆にすることが考えられる。

さらに、駆動周波数の設定方法は、駆動周波数を低くする構成に限らない。例えば、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を高く設定し、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を低く設定することも考えられる。また、他の例としては、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、ＣＰＵex５０２の駆動を停止させることなく、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、処理に余裕があるため、ＣＰＵex５０２の駆動を一時停止させることも考えられる。識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合であっても、処理に余裕があれば、ＣＰＵex５０２の駆動を一時停止させることも考えられる。この場合は、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合に比べて、停止時間を短く設定することが考えられる。

このように、映像データが準拠する規格に応じて、駆動周波数を切替えることにより、省電力化を図ることが可能になる。また、電池を用いてＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置を駆動している場合には、省電力化に伴い、電池の寿命を長くすることが可能である。

（実施の形態９）
テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、ＬＳＩex５００の信号処理部ex５０７が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex５０７を個別に用いると、ＬＳＩex５００の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。

この課題を解決するために、上記各実施の形態で示した動画像復号方法を実行するための復号処理部と、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する復号処理部とを一部共有化する構成とする。この構成例を図４０Ａのex９００に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応する復号処理部ex９０２を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応しない、本発明の一態様に特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。特に、本発明の一態様は、フレームメモリ制御に特徴を有していることから、例えば、フレームメモリ制御については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外の逆量子化、エントロピー復号、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４０Ｂのex１０００に示す。この例では、本発明の一態様に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００１と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００２と、本発明の一態様に係る動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex１００３とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex１００１、ex１００２は、必ずしも本発明の一態様、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、ＬＳＩex５００で実装することも可能である。

このように、本発明の一態様に係る動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、ＬＳＩの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。

以上、複数の態様に係る画像符号化装置及び画像復号装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本発明は、画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化装置及び画像復号装置に適用できる。また、本発明は、画像符号化装置を備える、テレビ、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、及びデジタルビデオカメラ等の高解像度の情報表示機器又は撮像機器に利用可能である。

１００ 画像符号化装置
１０１ 減算器
１０２ 直交変換部
１０３ 量子化部
１０４、２０４ 逆量子化部
１０５、２０５ 逆直交変換部
１０６、２０６ 加算器
１０７、２０７ ブロックメモリ
１０８、２０８ フレームメモリ
１０９、２０９ イントラ予測部
１１０，２１０ インター予測部
１１１、２１１ ピクチャタイプ決定部
１１２ 可変長符号化部
１１３、２１３ フレームメモリ制御部
１２０ 入力画像信号
１２１、１２５、２２５ 予測誤差データ
１２２、１２４、２２４ 周波数係数
１２３、２２３ 量子化値
１２６、１２７、１２８、２２６、２２７、２２８ 復号画像データ
１２９、１３０、１３１、２２９、２３０、２３１ 予測画像データ
１３２、１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ、１３２Ｅ、１３２Ｆ、２３２、５００ 符号化ビットストリーム
１３３、２３３ フレームメモリ制御情報
２００ 画像復号装置
２１２ 可変長復号部
３０１、５０１ ＳＰＳ（シーケンスパラメータセット）
３０２、３０２Ｂ、３０２Ｄ、５０２ ＰＰＳ（ピクチャパラメータセット）
３０３、５０３ ピクチャデータ
３１１ ＳＰＳ識別子
３１２、５１２ バッファ記述定義情報
３２１ ＳＰＳ選択情報
３２２、５２２ ＰＰＳ識別子
３２３、３２３Ｄ、５２３ バッファ記述更新情報
３３１、３３１Ａ、３３１Ｄ ピクチャヘッダ
３３２ ピクチャデータ部
３３３、５３３ ＰＰＳ選択情報
３３４ バッファ記述選択情報
３３５、５３５ スライスデータ
３４１、３４１Ｅ、３４１Ｆ、５４１ スライスヘッダ
３４２、５４２ スライスデータ部
３４３、５４３ ＣＵデータ
４０２、４０５ ロングターム情報
４０３、４０７ ピクチャ識別子
４０４、４０６ ロングタームインデックス
５１５ バッファ記述
５１５Ａ バッファエレメント

Claims (2)

1. バッファに保持されるピクチャを指定するためのバッファ記述を用いて画像を符号化することで符号化ビットストリームを生成する画像符号化方法であって、
   複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報をシーケンスパラメータセットに書き込むバッファ記述定義書き込みステップと、
   ピクチャ又はスライスである処理単位毎に、前記複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択し、選択されたバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、前記符号化ビットストリームに含まれる当該処理単位の第１ヘッダに書き込む選択情報書き込みステップと、
   前記選択されたバッファ記述を用いて、前記処理単位を符号化する符号化ステップとを含み、
   前記バッファ記述定義情報は、前記複数のバッファ記述で示される複数の参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングターム情報を含む
   画像符号化方法。
2. バッファに保持されるピクチャを指定するためのバッファ記述を用いて画像を符号化することで符号化ビットストリームを生成する画像符号化装置であって、
   フレームメモリ制御部を備え、
   前記フレームメモリ制御部は、
   複数のバッファ記述を定義するバッファ記述定義情報をシーケンスパラメータセットに書き込むバッファ記述定義書き込み、
   ピクチャ又はスライスである処理単位毎に、前記複数のバッファ記述の中から一つのバッファ記述を選択し、選択されたバッファ記述を特定するバッファ記述選択情報を、前記符号化ビットストリームに含まれる当該処理単位の第１ヘッダに書き込む選択情報書き込み、
   前記バッファ記述定義情報は、前記複数のバッファ記述で示される複数の参照ピクチャのうち、ロングターム参照ピクチャに割り当てられる参照ピクチャを示すロングターム情報を含み、
   前記画像符号化装置は、前記選択されたバッファ記述を用いて、前記処理単位を符号化する
   画像符号化装置。

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