JP5331944B2 - 画像復号化方法および画像復号化装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の予測動きベクトル候補の中から、符号化対象の動きベクトルの符号化に最も効率のよい予測動きベクトルを選択して動画像の予測符号化を行う画像復号化方法および画像復号化装置に関する。
図32は、従来の動画像を符号化する画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。動画像の符号化には、既に標準化された動画像符号化方式であるH.264などの方式が用いられる(例えば、非特許文献1参照)。図32の画像符号化装置では、ピクチャタイプ決定部124が決定したピクチャタイプ(例えば、H.264のslice type)と、予測動きベクトル競合フラグ切替部125が出力した予測動きベクトル競合フラグ(以下、「mv_competition_flag」と記述する)に応じて、インター予測制御部131がインター予測部112を制御し、インター予測符号化を行う。具体的には、Pピクチャ(例えば、H.264のP slice)またはBピクチャ(例えば、H.264のB slice)などのピクチャタイプ、および、mv_competition_flagのオンまたはオフに応じて、インター予測制御部131は、各予測単位ブロックのインター符号化に用いる動きベクトル符号化のための予測動きベクトルの求め方を切り替えている。
mv_competition_flagは、第1の処理単位毎(例えば、H.264のslice)にビットストリームに付与する第1のヘッダ情報(例えば、H.264のslice header)に含められ、画像符号化装置から画像復号化装置に通知される。mv_competition_flagがオンの場合は、画像符号化装置は、例えば、各予測単位ブロックの周辺で使用された一つ以上の動きベクトルを予測動きベクトル候補とし、最終的に各予測単位ブロックの動きベクトルの予測に用いた予測動きベクトル候補のインデックス番号を、ビットストリームに付与する。mv_competition_flagがオフの場合は、画像符号化装置は、例えば、各予測単位ブロックの周辺で使用された動きベクトルから一つの予測動きベクトルを生成し、その予測動きベクトルを用いて動きベクトルを符号化する。
図33Aに、mv_competition_flagがオンの場合の従来の画像符号化装置による予測動きベクトル候補生成処理の一例を示す。画像符号化装置は、まず予測単位ブロックの左(隣接ブロックA)、上(隣接ブロックB)、右上(隣接ブロックC)にある隣接予測単位ブロックを求め、各動きベクトルMV_A,MV_B,MV_Cを求める。次に、画像符号化装置は、動きベクトルMV_A,MV_B,MV_Cの各成分の中間値を用いてメディアン動きベクトルMedian(MV_A、MV_B、MV_C)を求め、メディアン動きベクトルMedian(MV_A、MV_B、MV_C)に予測動きベクトルインデックス0を付加する。また、画像符号化装置は、MV_A、MV_B、MV_Cの順に、各動きベクトルにそれぞれ予測動きベクトルインデックス1、2、3を付加する。図33Bは、予測動きベクトルインデックスと予測動きベクトル候補との対応関係を示す図である。画像符号化装置は、符号化対象予測ブロックの動きベクトルの符号化に最も効率的な予測動きベクトル候補を選択し、選択した予測動きベクトル候補のインデックス番号をビットストリームに付加する。また、画像符号化装置は、予測動きベクトル候補が全て同じ値を持つベクトルの場合などは、ベクトルをマージすることによって候補数を削減し、最終的に候補数が1の場合は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加しない等の処理を行う。
図34は、図32の従来の画像符号化装置に対応する画像復号化装置の構成例を示すブロック図である。動画像の復号化には、既に標準化された動画像復号化方式であるH.264などの方式が用いられる。図34の画像復号化装置では、ビットストリームに付加されているmv_competition_flagと、予測動きベクトルインデックスに応じて、インター予測制御部231がインター予測部212を制御し、インター予測復号化を行う。
ISO/IEC 14496−10「MPEG−4 Part 10 Advanced Video Coding」
従来の画像符号化装置および画像復号化装置では、mv_competition_flagがオンの場合は、符号化対象予測ブロックがスキップブロック(例えば、H.264のP−Skip、B−Skip)の場合でも、予測動きベクトル候補数が2以上であれば、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加する必要がある(図35、図36)。
そのため、例えば低ビットレートをターゲットとした符号化の場合であっても、スキップブロックなどの符号化モードを用いて、予測動きベクトルインデックスの発生符号量を変更することができないという課題が生じる。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、予測動きベクトルインデックスの発生符号量を変更することができる画像復号化方法を提供することを目的とする。
本発明のある局面に係る画像復号化方法は、動画像を予測符号化した符号化信号を復号化する画像復号化方法であって、前記符号化信号のヘッダ情報から、一つ以上の予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択しないか否かを示す第1情報を復号化する第1情報復号化ステップと、前記第1情報が予測動きベクトルを選択しないことを示していない場合には、前記ヘッダ情報から、復号化対象ブロックをスキップモード又はダイレクトモードで復号化するための、前記一つ以上の予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択しないか否かを示す第2情報を復号化する第2情報復号化ステップとを含む。
このような構成により、符号化モードに応じて予測動きベクトルインデックスの発生符号量が制御された符号化信号を復号化することができる。
なお、本発明は、このような特徴的なステップを含む画像復号化方法として実現することができるだけでなく、画像復号化方法に含まれる特徴的なステップを処理部とする画像復号化装置として実現することができる。また、画像復号化方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することもできる。さらに、画像復号化装置に含まれる特徴的な処理部としてコンピュータを機能させるためのプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムを、CD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory)等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。
本発明によると、予測動きベクトルインデックスの発生符号量を変更することができる画像復号化方法等を提供することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。 図2は、画像符号化装置におけるスキップ用予測動きベクトル競合フラグ切替制御の一例を示すフローチャートである。 図3は、画像符号化装置におけるインター予測制御の一例を示すフローチャートである。 図4Aは、可変長符号化部におけるヘッダの符号化制御の一例を示すフローチャートである。 図4Bは、ヘッダのシンタックスの一例を示す図である。 図5は、可変長符号化部における予測単位ブロックの符号化制御の一例を示すフローチャートである。 図6は、予測単位ブロックのシンタックスの一例を示す図である。 図7は、本発明の実施の形態1に係る画像復号化装置の構成例を示すブロック図である。 図8は、可変長復号化部おけるヘッダの復号化制御の一例を示すフローチャートである。 図9は、可変長復号化部における予測単位ブロックの復号化制御の一例を示すフローチャートである。 図10は、画像復号化装置におけるインター予測制御の一例を示すフローチャートである。 図11Aは、ヘッダのシンタックスの他の一例を示す図である。 図11Bは、予測単位ブロックのシンタックスの他の一例を示す図である。 図12は、予測単位ブロックのシンタックスの一例を示す図である。 図13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14は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図15は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図16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17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18Aは、携帯電話の一例を示す図である。 図18Bは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図19は、多重化データの構成を示す図である。 図20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21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22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23は、PMTのデータ構造を示す図である。 図24は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図25は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図26は、映像データを識別するステップを示す図である。 図27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28は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図29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30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31A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31B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。 図32は、従来の画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。 図33Aは、従来の予測動きベクトル候補生成処理を示す概念図である。 図33Bは、予測動きベクトルインデックスと予測動きベクトル候補との対応関係を示す図である。 図34は、従来の画像復号化装置の構成例を示すブロック図である。 図35は、従来のインター予測制御を示すフローチャートである。 図36は、従来の予測単位ブロックのシンタックスを示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、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。本発明は、請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の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、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
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に係る画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。図32に示す従来の画像符号化装置とは、スキップブロック用予測動きベクトル競合フラグ切替部126を備える点、およびスキップブロック用予測動きベクトル競合フラグ(以下、「mv_competition_skip_flag」と記述する)をビットストリームに付加する構成を備える点で異なる。
図1の画像符号化装置では、ピクチャ毎に付与されるヘッダ(例えば、H.264のslice header)にて、前記mv_competition_skip_flagを画像復号化装置へ通知する。なお、mv_competition_skip_flagは、必ずしもピクチャ毎に付加されるヘッダにて通知する必要はなく、複数枚のピクチャで構成される単位毎に付与されるヘッダ(例えば、H.264のsequence parameter set)や、複数のピクチャで共通に使用可能なヘッダ情報(例えば、H.264のpicture parameter set)にて通知する構成としてもよい。
図1に示された画像符号化装置は、減算部102、直交変換部103、量子化部104、可変長符号化部105、逆量子化部106、逆直交変換部107、加算部108、ブロックメモリ109、イントラ予測部110、フレームメモリ111、インター予測部112、スイッチ113、インター予測制御部121、ピクチャタイプ決定部124、予測動きベクトル競合フラグ切替部125、およびスキップブロック用予測動きベクトル競合フラグ切替部126を備える。
減算部102は、入力画像データから予測画像データを減算して、予測誤差データを出力する。直交変換部103は、予測誤差データに対し、画像領域から、周波数領域への変換を行う。量子化部104は、周波数領域に変換された予測誤差データに対し、量子化処理を行う。
逆量子化部106は、量子化部104により、量子化処理された予測誤差データに対し、逆量子化処理を行う。逆直交変換部107は、逆量子化処理された予測誤差データに対し、周波数領域から、画像領域への変換を行う。加算部108は、予測誤差データと予測画像データを加算して、再構築画像データを出力する。ブロックメモリ109は、再構築画像データをブロック単位で保存し、フレームメモリ111は、再構築画像データをフレーム単位で保存する。
イントラ予測部110は、ブロックメモリ109に保存されているブロック単位の再構築画像データを用いて、符号化対象ブロックをイントラ予測により符号化し、予測画像データを生成する。インター予測部112は、フレームメモリ111に保存されているフレーム単位の再構築画像データと、動き検出により導出した動きベクトルとを用いて、符号化対象ブロックをインター予測により符号化し、予測画像データを生成する。スイッチ113は、イントラ予測またはインター予測に符号化モードを切替える。
ピクチャタイプ決定部124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。
予測動きベクトル競合フラグ切替部125は、一つ以上の予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択するか否かを示す、mv_competition_flagを生成する。
スキップブロック用予測動きベクトル競合フラグ切替部126は、mv_competition_flagが予測動きベクトルを選択することを示している場合には、符号化対象ブロックを所定の符号化モードで符号化する際に一つ以上の予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択するか否かを示す、mv_competition_skip_flagを生成する。
インター予測制御部121は、一つ以上の予測動きベクトル候補から、予測動きベクトルを選択する。
可変長符号化部105は、量子化処理された予測誤差データ、予測動きベクトルインデックス、予測動きベクトル候補の予測誤差情報(差分ベクトル)、および、ピクチャタイプ情報等に対して、可変長符号化処理を行う。これにより、可変長符号化部105は、ビットストリームを生成する。
図2に、スキップブロック用予測動きベクトル競合フラグ切替部126の動作フローの例を示す。
スキップブロック用予測動きベクトル競合フラグ切替部126は、例えば、符号化時のターゲットビットレートが一定値以下かどうかを判定し(S1001)、判定結果が真であれば(S1001でYes)、mv_competition_skip_flagをオフにする(S1002)。判定結果が偽であれば(S1001でNo)、mv_competition_skip_flagをオンにする(S1003)。オン、オフを示す値は、オンであれば1、オフは0に設定するなどオン(有効)、オフ(無効)を区別できるような値であればどのような値に設定しても構わない。
スキップブロック用予測動きベクトル競合フラグ切替部126は、設定したmv_competition_skip_flagを図1の可変長符号化部105に送信し(S1004)、ピクチャ毎に付加するヘッダ等に組み込む。
上記では、mv_competition_skip_flagのオン・オフ制御にターゲットビットレートを用いて説明したが、必ずしもそれに限ったものではない。例えば、量子化パラメータの大小に基づき、量子化パラメータが大きい場合には、mv_competition_skip_flagをオフとし、量子化パラメータが小さい場合にはmv_competition_skip_flagをオンと制御しても構わない。この構成とすると、量子化パラメータの値に応じて適応的にmv_competition_skip_flagを制御することができ、例えば固定ビットレートでの符号化などの際に、量子化パラメータが一定値以上になればmv_competition_skip_flagをオフにすることで、画質破綻を抑制することができる。
次に、図1の画像符号化装置におけるインター予測制御部121の動作フローの例を図3に示す。
インター予測制御部121は、インター符号化対象の予測ブロックをスキップブロックにするかどうかを、例えば、ターゲットビットレートと現在までの発生符号量などから判定し(S1101)、その結果をスキップフラグに設定して可変長符号化部105に送信する。
ステップS1101の判定結果が偽であれば(S1101でNo)、インター予測制御部121は、スキップブロック以外のインター符号化ブロックの処理を行う(S1108)。
ステップS1101の判定結果が真の場合は(S1101でYes)、インター予測制御部121は、mv_competition_flagがオンかどうかを判定し(S1102)、その結果が真であれば(S1102でYes)、mv_competition_skip_flagがオンかどうかを判定する(S1103)。ステップS1103の判定結果が真であれば(S1103でYes)、インター予測制御部121は、予測動きベクトル候補を算出する(S1104)。
インター予測制御部121は、予測動きベクトル候補数が2以上存在するかどうかを判定し(S1105)、判定結果が真であれば(S1105でYes)、動きベクトルの符号化に用いた予測動きベクトルのインデックスを可変長符号化部105に送信する(S1106)。
S1102、S1103、S1105のいずれかの判定結果が偽であれば(S1102でNo、S1103でNo、またはS1105でNo)、インター予測制御部121は、予測動きベクトルインデックスを無効に設定し(S1107)、ビットストリームに付加しないことを可変長符号化部105に伝える。予測動きベクトルインデックスを無効に設定する方法は、例えば、予測動きベクトルインデックスを−1に設定する。ただし、予測動きベクトルインデックスを付加しないことが伝わる手段であれば、どのような手段でも構わない。
次に、図1の画像符号化装置の可変長符号化部105におけるヘッダ制御の動作フローの例を図4Aに示す。
可変長符号化部105はまず、予測動きベクトル競合フラグ切替部125から受信したmv_competition_flagを、ピクチャ毎に付与されるヘッダ等に付加し(S1201)、mv_competition_flagがオンかどうかを判定する(S1202)。mv_competition_flagがオンの場合は(S1202でYes)、可変長符号化部105は、さらに、mv_competition_skip_flagをヘッダに付加する(S1203)。
mv_competition_skip_flagがオフの場合は(S1202でNo)、可変長符号化部105は、mv_competition_skip_flagをヘッダに付加しない。
これにより、常にmv_competition_skip_flagをヘッダに付加するよりも符号量を削減できる。前記ヘッダのシンタックス例を図4Bに示す。
次に、図1の画像符号化装置の可変長符号化部105における予測単位ブロック制御の動作フローを図5に示す。
可変長符号化部105はまず、符号化対象のスライスタイプがIスライスかどうかを判定し(S1301)、スライスタイプがIスライスであれば(S1301でYes)、Iスライスの符号化処理を行う(S1310)。スライスタイプがIスライスでなければ(S1301でNo)、可変長符号化部105は、インター予測制御部121から受信したスキップフラグをビットストリームに付加する(S1302)。
ステップS1302の処理後、可変長符号化部105は、スキップフラグがオンか否かを判定し(S1303)、スキップフラグがオンであれば(S1303でYes)、可変長符号化部105は、スキップブロックに対する符号化処理に移り、mv_competition_flagがオンかどうかを判定する(S1304)。スキップフラグがオフであれば(S1303でNo)、可変長符号化部105は、スキップブロック以外のインター符号化ブロック処理を実行する(S1309)。
mv_competition_flagがオンであれば(S1304でYes)、可変長符号化部105は、次にmv_competition_skip_flagがオンかどうかを判定する(S1305)。mv_competition_skip_flagがオンであり、かつインター予測制御部121から受信した予測動きベクトルインデックスが有効であれば(S1305えYes、S1306でYes)、可変長符号化部105は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加する(S1307)。
ステップS1304からS1306のいずれかの判定結果が偽であれば、可変長符号化部105は、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加しない(S1308)。
以上により、mv_competition_flagがオンの場合でも、mv_competition_skip_flagがオフであれば、予測動きベクトルインデックスをビットストリームに付加しなくなるため、符号量を抑制できる。図6に予測単位ブロックのシンタックスの例を示す。
図7は、図1の画像符号化装置に対応する画像復号化装置の構成例を示すブロック図である。図34の従来の画像復号化装置とは、mv_competition_skip_flagをビットストリームから読み込み、インター予測制御部221の処理に使用する点が異なる。
図7に示された画像復号装置は、可変長復号化部205、逆量子化部206、逆直交変換部207、加算部208、ブロックメモリ209、イントラ予測部210、フレームメモリ211、インター予測部212、スイッチ213、およびインター予測制御部221を備える。
可変長復号化部205は、入力されたビットストリームに対し、可変長復号処理を行い、ピクチャタイプ情報、予測動きベクトルインデックス、予測誤差データ等を復号する。逆量子化部206は、予測誤差データに対し、逆量子化処理を行う。逆直交変換部207は、逆量子化処理を行った予測誤差データを、周波数領域から、画像領域へ変換する。加算部208は、予測画像データと、予測誤差データとを加算することにより、復号画像データを生成する。
ブロックメモリ209は、復号画像データを、ブロック単位で保存する。フレームメモリ211は、復号画像データをフレーム単位で保存する。
イントラ予測部210は、ブロックメモリに保存されているブロック単位の復号画像データを用いて、イントラ予測を実行することにより、復号対象ブロックの予測画像データを生成する。インター予測部212は、フレームメモリに保存されているフレーム単位の復号画像データを用いて、インター予測を実行することにより、復号対象ブロックの予測画像データを生成する。スイッチ213は、イントラ予測またはインター予測に符号化モードを切替える。
インター予測制御部221は、一つ以上の予測ベクトル候補から、予測ベクトルを選択する。なお、インター予測制御部221は、可変長復号化部205によって復号された予測動きベクトルインデックスを用いて、一つ以上の予測ベクトル候補から、予測動きベクトルを選択する。
図8は、図7の画像復号化装置の可変長復号化部205におけるヘッダ制御の動作フローを表す。
可変長復号化部205は、ビットストリーム内のmv_competition_flagを復号化し(S1401)、mv_competition_flagがオンであれば(S1402でYes)、次にmv_competition_skip_flagを復号化する(S1403)。
図9は、図7の画像復号化装置の可変長復号化部205における予測単位ブロック制御の動作フローを示す。
可変長復号化部205は、復号化対象のスライスタイプがIスライスかどうかを判定し(S1501)、スライスタイプがIスライスであれば(S1501でYes)、Iスライスの復号処理を行う(S1511)。スライスタイプがIスライスでなければ(S1501でNo)、可変長復号化部205は、ビットストリーム内のスキップフラグを復号化する(S1502)。
ステップS1502の処理後、可変長復号化部205は、スキップフラグがオンか否かを判定し(S1503)、スキップフラグがオンであれば(S1503でYes)、可変長復号化部205は、スキップブロックに対する復号化処理に移り、mv_competition_flagがオンかどうかを判定する(S1504)。スキップフラグがオフであれば(S1503でNo)、可変長復号化部205は、スキップブロック以外のインター復号ブロック処理を実行する(S1510)。
mv_competition_flagがオンであれば(S1504でYes)、可変長復号化部205は、次にmv_competition_skip_flagがオンかどうかを判定する(S1505)、判定結果が真であれば(S1505でYes)、可変長復号化部205は、予測動きベクトル候補を算出する(S1506)。
可変長復号化部205は、予測動きベクトル候補数が2以上存在するかどうかを判定し(S1507)、判定結果が真であれば(S1507でYes)、ビットストリーム内の予測動きベクトルインデックスを復号化する(S1508)。
S1504、S1505、S1507のいずれかの判定結果が偽であれば、可変長復号化部205は、予測動きベクトルインデックスを0に設定する(S1509)。
図10は、図7の画像復号化装置におけるインター予測制御部221の動作フローを示す。
インター予測制御部221は、可変長復号化部205から受信したスキップフラグがオンかどうかを判定し(S1601)、判定結果が偽であれば(S1601でNo)、スキップブロック以外のインター復号化ブロックの処理を行う(S1607)。
ステップS1601の判定結果が真の場合は(S1601でYes)、インター予測制御部221は、mv_competition_flagがオンかどうかを判定し(S1602)、その判定結果が真であれば(S1602でYes)、次にmv_competition_skip_flagがオンかどうかを判定する(S1603)。
ステップS1603の判定結果が真であれば(S1603でYes)、インター予測制御部221は、予測動きベクトル候補を算出し(S1604)、可変長復号化部205から受信した予測動きベクトルインデックスを用いて予測動きベクトルを生成する(S1605)。
S1602、S1603のいずれかの判定結果が偽であれば、インター予測制御部221は、例えば、各予測単位ブロックの周辺で使用された動きベクトルの平均値を予測動きベクトルとして生成するなど、周辺ブロックの動きベクトルを用いて予測動きベクトルを生成する(S1606)。
上記では、ステップS1604で再度、予測動きベクトル候補を算出するとして説明したが、可変長復号化部205で求めた予測動きベクトル候補を受信するようにしても構わない。
なお、本実施の形態では、図4Bのシンタックスのように、mv_competition_flagがオンであれば、mv_competition_skip_flagをビットストリームに付加するようにしたが、図11Aのシンタックスのように、mv_competition_flagとmv_competition_skip_flagの両方をヘッダに付加するようにし、図11Bのように予測単位ブロックのシンタックスを変更しても構わない。
また、本実施の形態では、mv_competition_flagとmv_competition_skip_flagを別のフラグとして説明したが、mv_competition_flagを2ビットとして、上位ビットを元のmv_competition_flag、下位ビットをmv_competition_skip_flagと表しても構わない。
また、本実施の形態では、符号化モードとしてスキップブロックを例として説明したが、ダイレクトモードで符号化する際にも、同様の方法でダイレクトモード時の予測動きベクトル競合フラグを制御しても構わない。
その際のシンタックスの一例を図12に示す。図12に示すシンタックスにより、ダイレクトモード時のみ予測動きベクトル競合フラグをオフにすることができ、予測動きベクトルインデックスの符号量を抑制することができる。
(実施の形態2)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または動画像復号化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や動画像復号化方法の応用例とそれを用いたシステムを説明する。
図13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13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、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。
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14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または動画像復号化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。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。
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15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、一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16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17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15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18A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18B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、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、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3)
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19は、多重化データの構成を示す図である。図19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、一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20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21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21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21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22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22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23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24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24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25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26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4)
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27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も一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5)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置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28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27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27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3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3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30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29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6)
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31Aのex900に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、MPEG4−AVC規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、MPEG4−AVC規格に対応する復号処理部ex902を共有し、MPEG4−AVC規格に対応しない、本発明特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex901を用いるという構成が考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、MPEG4−AVC規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。
また、処理を一部共有化する他の例を図31B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。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明に係る画像符号化方法および画像復号化方法は、例えば、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、または、デジタルビデオカメラ等に利用可能である。
102 減算部
103 直交変換部
104 量子化部
105 可変長符号化部
106、206 逆量子化部
107、207 逆直交変換部
108、208 加算部
109、209 ブロックメモリ
110、210 イントラ予測部
111、211 フレームメモリ
112、212 インター予測部
113、213 スイッチ
121、131、221、231 インター予測制御部
124 ピクチャタイプ決定部
125 予測動きベクトル競合フラグ切替部
126 スキップブロック用予測動きベクトル競合フラグ切替部
205 可変長復号化部

Claims (4)

  1. 動画像を予測符号化した符号化信号を復号化する画像復号化方法であって、
    前記符号化信号のヘッダ情報から、一つ以上の予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択しないか否かを示す第1情報を復号化する第1情報復号化ステップと、
    前記第1情報が予測動きベクトルを選択しないことを示していない場合には、前記ヘッダ情報から、復号化対象ブロックをスキップモード又はダイレクトモードで復号化するための、前記一つ以上の予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択しないか否かを示す第2情報を復号化する第2情報復号化ステップと
    を含む画像復号化方法。
  2. さらに、
    前記復号化対象ブロックを前記所定の復号化モードで復号化する際には、前記第1情報および前記第2情報のいずれもが予測動きベクトルを選択しないことを示していない場合には、前記一つ以上の予測動きベクトル候補の中から選択する予測動きベクトルを示すインデックス情報を、前記符号化信号から復号化するインデックス情報復号化ステップと、
    前記インデックス情報に基づいて選択される前記予測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復号化ステップとを含む
    請求項1記載の画像復号化方法。
  3. 動画像を予測符号化した符号化信号を復号化する画像復号化装置であって、
    前記符号化信号のヘッダ情報から、一つ以上の予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択しないか否かを示す第1情報を復号化し、前記第1情報が予測動きベクトルを選択しないことを示していない場合には、前記ヘッダ情報から、復号化対象ブロックをスキップモード又はダイレクトモードで復号化するための、前記一つ以上の予測動きベクトル候補の中から予測動きベクトルを選択しないか否かを示す第2情報を復号化する可変長復号化部を備える
    を含む画像復号化装置。
  4. 請求項1に記載の画像復号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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