JP2000188735A - 動きベクトル検出装置及びこれを用いた動画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画質劣化を抑えて省電力化を可能とする。 【解決手段】 入力端子１からの入力画像１ａは、動き
ベクトル粗探索回路１６と動きベクトル密探索回路１７
とに供給され、各入力画像毎に動きベクトルの探索が行
なわれる。システム制御回路１８は、動きベクトル粗探
索回路１６からの探索される動きベクトルの計数結果を
表わす動き情報１６ｂと可変長符号化回路１１でのメモ
リの残留符号量を表わす符号残量１１ｂとにより、入力
画像が静止画タイプＳか、準静止画タイプＴか、動画像
タイプＭかを判定し、前２者の場合には、動きベクトル
粗探索回路１６をＯＦＦ状態とし、後者の場合には、Ｏ
Ｎ状態とする。また、システム制御回路１８は、動きベ
クトル粗探索回路１６のＯＦＦ状態時、符号化画像判定
回路４からの判定情報が動画像タイプＭの画像を表わし
ているとき、動きベクトル粗探索回路１６をＯＮ状態と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像の符号化を
行なう符号化装置に係り、特に、ビデオレコーダや画像
送／受信装置などの動きベクトル検出装置及びこれを用
いた動画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル画像圧縮技術を応用した高能
率符号化処理により、画像情報をディジタルビデオディ
スク（ＤＶＤ）などに格納することや、ディジタル放送
の映像符号化方式などに用いることを目的としたISO/IE
Cで標準化されたＭＰＥＧ―２方式で、ＭＰ＠ＭＬ（Mai
n Profile、Main Level）で定義されるサブセットまで
対応する場合、ＰＡＬ方式では、空間解像度として水平
方向及び垂直方向に最大７２０×５７６画素（ＮＴＳＣ
方式の場合、７２０×４８０画素）であり、ビットレー
トは最大１５Ｍｂｉｔ／秒、フレームレートは最大２５
フレーム／秒（ＮＴＳＣ方式の場合、２９．９７フレー
ム／秒）である。

【０００３】かかる規格に基づく動画像の符号化を行な
う符号化装置が提案されており、例えば、「１９９７年
電子情報通信学会総合大会C-12-33〜37」では、１チッ
プＬＳＩと外部メモリとの構成により、実時間で符号化
・復号を実現する場合について示されている。リアルタ
イム符号化装置の１チップ化により、携帯型のビデオカ
メラ装置、或いは画像伝送装置の小型・軽量化の実現が
容易に可能となる。しかしながら、携帯型であるため、
蓄電池による電源供給になることから、長時間使用を達
成するためには、符号化装置の省電力化が必須であるこ
とは言うまでもない。

【０００４】図５に特願平９−２３６１１８号に示され
ている従来の動画像符号化装置を示すブロック図であっ
て、１は画像情報の入力端子、２は動き検出回路、３は
予測画像生成回路、４は符号化画像判定回路、５は符号
化画像選択回路、６はＤＣＴ(Discrete Cosine Transfo
rm)回路、７は量子化回路、８は逆量子化回路、９はＩ
ＤＣＴ(Inverse Discrete Cosine Transform)回路、１
０は復号画像生成回路、１１は可変長符号化回路、１２
は符号化情報出力端子、１３，１４は記憶媒体、１５は
記憶媒体制御回路である。

【０００５】同図において、入力端子１からは画像情報
１ａが入力される。この画像情報１ａはフレームまたは
フィールド単位で順次入力され、かかるフレームまたは
フィールドの入力順は符号化順となっている。以下で
は、画像をフレーム単位で符号化されるものとして説明
する。従って、以下での「画像」とは１フレームの画像
（ピクチャ）である。

【０００６】ここで、ＭＰＥＧ規格では、連続する複数
個のフレームによってＧＯＰ（Group of Pictures）を
構成するものであり、また、ＧＯＰを構成する画像は、
符号化の種類に応じて、次のタイプに分けられる。即
ち、通常、自身の画像情報のみで符号化されるフレーム
（或いはフィールド）内符号化画像（以下、Ｉ画像とい
う）と、過去のＩ画像またはＰ画像を参照画像とし、時
間軸上で前向きの動き予測を利用して符号化される予測
符号化画像（即ち、Ｐ画像）と、過去と未来のＩ画像ま
たはＰ画像を参照画像とし、時間軸上で前向き及び後向
きの動き予測を利用して符号化される双方向予測符号化
画像（以下、Ｂ画像という）との３タイプで分類され
る。

【０００７】ＧＯＰの構成としては、連続するＢ画像の
フレーム数で定まるＭ値によって種類分けを行なうもの
であり、例えば、Ｍ＝３の場合には、ＧＯＰの先頭か
ら、フレーム順に、Ｂ画像，Ｂ画像，Ｉ画像，Ｂ画像，
Ｂ画像，Ｐ画像……とＢ画像が連続して２フレーム続く
ものである。また、入力動画像情報は、８×８画素によ
って構成されるブロックと、動きベクトル検出の対象と
なる１６×１６画素によって構成されるマクロブロック
とを符号化の対象して定め、予測符号化を行なうもので
ある。

【０００８】図５において、記憶媒体１３は、記録媒体
制御回路１５の制御のもとに、Ｐ，Ｂ画像を符号化する
に際して必要な参照画像情報としてのＩ画像及びＰ画像
に相当する入力画像情報を保持し、Ｐ画像或いはＢ画像
の符号化時に、動き検出回路２の前段での動き探索の参
照画像として再生出力する。同様に、記憶媒体１４で
は、最も最近の過去に符号化し、かつ局部復号化処理に
よって再生されたＩ画像或いはＰ画像に対する局部復号
画像情報１０ａを、記録媒体制御回路１５の制御のもと
に、記憶保持し、かつＰ画像或いはＢ画像の符号化時
に、動き検出回路２の後段での動き探索の参照画像とし
て再生出力する。

【０００９】動き検出回路２においては、Ｐ画像及びＢ
画像の予測符号化時、各マクロブロック毎に、記憶媒体
１３，１４からＩ画像或いはＰ画像の入力画像情報及び
復号化画像情報を参照画像として読み出し、多段階で探
索範囲及び探索精度を変えて動きベクトルを検出し、動
きベクトル及び予測モード２ｂとともに入力画像情報１
ａを画像情報２ａとして出力する。この場合、各段階に
おける動き探索毎に、記憶媒体１３，１４での探索領域
分の画像情報をアクセスするものである。ここで、記録
媒体制御回路１５により、動き検出回路２で検出された
動きベクトル情報２ｃに従って記憶媒体１４をアクセス
して予測画像情報１４ａを読み出す。

【００１０】予測画像生成回路３では、マクロブロック
単位で入力画像情報２ｂと予測画像情報１４ａとの差分
画像を求めて予測差分画像情報３ｂ，３ｃを生成し、入
力画像情報３ａとともに出力する。

【００１１】符号化画像判定回路４及び符号化画像選択
回路５により、符号化画像判定回路４は、マクロブロッ
ク単位で予測差分画像情報３ｂ（イントラマクロブロッ
ク）と入力画像画像情報３ａ（ノンイントラマクロブロ
ック）とを比較し、その比較結果に基づいて、符号化画
像選択回路５がこれらのうちの符号化した場合に符号量
が小さくなる方の画像を符号化画像として選択し、被符
号化画像情報５ａを出力する。

【００１２】この被符号化画像情報５ａは、ＤＣＴ回路
６により、ブロック単位で離散コサイン変換され、その
変換係数が量子化回路７で量子化されて量子化情報７ａ
が得られる。この量子化情報７ａは、可変長符号化回路
１１により、動きベクトル情報及び予測モード情報とと
もにビット系列に符号化され、符号化情報として出力端
子１２から出力される。

【００１３】一方、量子化回路７からの量子化情報７ａ
は逆量子化回路８及びＩＤＣＴ回路９で処理されて、予
測差分画像情報９ａが再生され、復号画像生成回路１０
に供給される。復号画像生成回路１０では、マクロブロ
ック単位でのＩ画像或いはＰ画像の局部復号処理が行な
われ、このマクロブロックがイントラマクロブロックで
ある場合には、予測差分画像情報９ａが局部復号化画像
情報１０ａとして出力され、ノンイントラマクロブロッ
クの場合には、予測画像生成回路３で生成された予測画
像情報３ｃにこの予測差分画像情報９ａが加算され、こ
れを局部復号化画像情報１０ａとして出力する。かかる
局部復号化画像情報１０ａは、記憶媒体１４に記憶保持
される。

【００１４】ここで、多段階探索であるため、記憶媒体
１３，１４へのアクセスを各段階毎に行なう必要がある
ものの、サブサンプルに応じた間引き読出しや、半画素
精度での動き探索を行なう場合において、探索範囲内の
画素情報を全て読み出す必要があるし、また、予測画像
の生成には、全画素の情報が必要であることから、最終
段の動き探索のためのアクセスと予測画像作成のための
アクセスを同時に行なうことにより、アクセス頻度を削
減し、メモリアクセスの効率を向上するものとしてい
る。

【００１５】また、この動画像符号化装置を実現する場
合、複数のチップセット及びチップ個別に用途別にメモ
リを用いるのではなく、１個のＬＳＩと用途別のメモリ
を１つに統合（例えば、フレームメモリ）することによ
り、電力消費を抑えた動画像符号化装置とするものであ
る。

【００１６】さらに、参照画像として用いることのない
Ｂ画像の符号化時においては、局部復号化画像情報１０
ａの生成が不要なことから、逆量子化回路８，ＩＤＣＴ
回路９及び復号画像生成回路１０の処理動作を完全に停
止させることにより、無駄な消費電力を削減するもので
あり、さらには、リアルタイムで符号化する場合であっ
ても、各々の回路が常時動作するものではないことか
ら、アイドル状態にある回路へのクロック供給を停止さ
せることにより、消費電力を削減する構成としている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た１チップのＬＳＩと１つに統合した外部メモリ（フレ
ームメモリ）などで構成する動画像符号化処理装置は、
メモリアクセスの効率化によってアクセス回数を低減す
ることや、リアルタイムでの符号化処理であっても、符
号化処理のために用いる回路ブロックの全てを常時動作
させるのではなく、符号化する画像の種類に従って符号
化処理対象にない回路ブロックの動作を適時停止させ、
各回路ブロックを効率的に動作させることにより、消費
電力を削減する場合であっても、リアルタイムでの符号
化処理で各回路ブロックが同時に動作する場合には、省
電力化は期待できない構成となっている。

【００１８】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、リアルタイムで動画像の符
号化処理を行なう場合であっても、さらなる省電力化を
実現し、連続動作時間の延長を可能とした動きベクトル
検出装置並びにこれを用いた動画像符号化装置を提供す
ることにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明による動きベクトル検出装置は、少なく
とも、広範囲でかつ画素のサブサンプルによりも粗く精
度で動きベクトル探索を行なうとともに、探索した該動
きベクトルの計数結果を動き情報として出力する動きベ
クトル粗探索手段と、該動きベクトル粗探索手段により
得られた動きベクトルの周辺近傍領域を画素単位或いは
半画素単位での高精度で動きベクトル探索を行なう動き
ベクトル密探索手段と、該動きベクトル密探索手段によ
り検出した動きベクトルが示す予測画像情報と入力画像
との差分を求めて予測差分画像を生成する予測画像生成
手段と、該予測差分画像と該入力画像とのいずれかを符
号化する画像とする判定を行なう符号化画像判定手段
と、該符号化画像判定手段の判定結果に基づいて、該予
測差分画像と該入力画像とのいずれかを符号化する画像
として選択出力する符号化画像選択手段と、該動きベク
トル粗探索手段からの動き情報と該符号化画像判定手段
による判定情報とにより、該動きベクトル粗探索手段の
動作条件を制御するシステム制御手段とを有する構成と
する。

【００２０】また、本発明による動きベクトル検出装置
は、前記システム制御手段が、前記動きベクトル粗探
索手段が動作状態にあるとき、前記動き情報から前記動
きベクトル粗探索手段によって動きベクトルの粗探索が
なされた画像が動きのほとんどない画像か否かを判定
し、動きがほとんどない画像であると判定したとき、前
記動きベクトル粗探索手段での動作を停止させ、前記
動きベクトル粗探索手段が停止状態にあるとき、前記判
定情報から前記動きベクトル密探索手段によって動きベ
クトルの密探索がなされた画像が動きのある画像か否か
を判定し、動きがある画像であると判定したとき、前記
動きベクトル粗探索手段での動作を復帰させる構成とす
る。

【００２１】本発明による動画像符号化装置は、上記の
動きベクトル検出装置と、上記の符号化画像選択手段に
よって選択された予測差分画像或いは入力画像を離散コ
サイン変換するＤＣＴ手段と、該ＤＣＴ手段から出力さ
れる変換係数の量子化を行なう量子化手段と、該量子化
手段からの量子化情報を、上記の動きベクトル検出装置
によって得られた動きベクトル情報及び予測条件ととも
に可変長符号化するとともに、生成された符号の記憶量
を符号残量として前記システム制御手段に供給する可変
長符号化手段とを具備した構成とする。

【００２２】また、本発明による動画像符号化装置は、
上記のシステム制御手段が、上記の動きベクトル粗探索
手段が停止状態にあるとき、入力画像が動きのある画像
であっても、前記符号残量が予め設定された所定の判定
値よりも小なる場合には、上記の動きベクトル粗探索手
段を停止状態のままとし、前記符号残量が該判定値以上
の場合には、上記の動きベクトル粗探索手段の動作を復
帰させる構成とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は本発明による動画像符号化装置
の一実施形態を示すブロック図であって、１６は動きベ
クトル粗探索回路、１７は動きベクトル密探索回路、１
８はシステム制御回路であり、図５に対応する部分には
同一符号をつけて重複する説明を省略する。

【００２４】この実施形態は、ＭＰＥＧ２規格に基づく
動画像符号化装置であって、上記と同様、ＭＰ＠ＭＬ
（Main Profile、Main Level）で定義されるサブセット
まで対応するものとしてＰＡＬ方式とし、空間解像度と
して水平，垂直方向に最大７２０×５７６画素（ＮＴＳ
Ｃ方式の場合には、７２０×４８０画素）、画像形式と
してCCIR 601規格（４：２：２フォーマット）の色差信
号垂直方向に２：１にサブサンプルした画像（４：２：
０フォーマット）を扱うものとする。従って、輝度信号
が最大７２０×５７６画素（ＮＴＳＣ方式の場合には、
７２０×４８０画素）、色差信号が夫々最大３６０×２
８８画素（ＮＴＳＣ方式も同様）に対して符号化を行な
うものであり、ビットレートは最大１５Ｍｂｉｔ／秒で
ある。

【００２５】入力動画像情報１ａとしては、飛越し走査
方式であるインターレース画像や順次走査方式であるプ
ログレシブ画像を対象とし、符号化の対象としての８×
８画素によるブロックと動きベクトル検出の対象として
の１６×１６画素によるマクロブロックとを定めてい
る。また、予測方法として、インターレース画像を扱う
場合には、フィールド間予測或いはフレーム間予測で適
応的に切り替えることにより、予測効率を改善するもの
である。例えば、動きのある画像はフィールド間予測に
より、また、静止画部分についてはフレーム間予測を行
なうことにより、予測誤差を最小にするものである。

【００２６】また、半画素精度での動き探索により、動
き予測を行なうことが規定されている。

【００２７】さらに、予測誤差信号を符号化する際に、
予測誤差信号をＤＣＴ変換し、変換係数を符号化するの
であるが、マクロブロック単位で、フレームに対してＤ
ＣＴを行なう場合（フレームＤＣＴ）か、フィールドに
分けてＤＣＴ行なう場合（フィールドＤＣＴ）かのいず
れかの符号化情報量が小さくなる方を適応的に選択する
ものである。この決定には、実際に夫々の符号化情報量
を求めた上で比較してもよいが、一般には、差分信号の
高周波成分のパワーを比較して決定することにより、演
算量の増大を抑えている。

【００２８】画像を再生する際に、ランダム・アクセス
して画像を復号できるようにするための符号化画像の構
造として、連続する複数個のフレームでもってＧＯＰを
構成する。この場合も、ＧＯＰを構成する画像の符号化
の種類によるタイプとして、Ｉ画像，Ｐ画像，Ｂ画像の
３タイプで分類されるものである。また、ＧＯＰ内の画
像シーケンスはＭ値で表わされ、例えば、Ｍ＝３の場合
には、画像の入力順（Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，
Ｆ５，……）と画像の符号化のタイプ（Ｉ画像，Ｐ画
像，Ｂ画像）との関係は、画像の入力順にＦ０（Ｂ画
像），Ｆ１（Ｂ画像），Ｆ２（Ｉ画像），Ｆ３（Ｂ画
像），Ｆ４（Ｂ画像），Ｆ５（Ｐ画像），……であり、
Ｂ画像は前後するＩ，Ｐ画像間或いはＰ画像間に連続し
て２フレーム続く。また、Ｍ＝２の場合には、前後する
Ｉ，Ｐ画像間或いはＰ画像間にＢ画像が１フレームのみ
存在し、Ｍ＝１の場合には、Ｉ画像とＰ画像のみから構
成される。一方、Ｍ＞３の場合には、前後するＩ，Ｐ画
像間或いはＰ画像間にＢ画像が（Ｍ−１）フレーム連続
する。

【００２９】ここで、この実施形態における画像の符号
化条件としては、Ｍ値で表わされる画像シーケンスとし
てＭ＝３の場合について説明する。また、各フレームに
対する符号化処理を１フレーム以内に収めることによ
り、リアルタイム処理を実現するものとし、さらに、Ｇ
ＯＰの先頭のＢ画像（Ｆ０，Ｆ１）については、前のＧ
ＯＰのこれらＢ画像に最も近い過去のＩ画像或いはＰ画
像を参照画像とする前方予測及び後方予測による予測を
行なうか、あるいは、後方予測のみによる予測を行なう
ものであるが、この実施形態では、説明を簡単にするた
めに、後方予測のみによる予測を行なうものとする。

【００３０】以下、この実施形態の動作について説明す
る。

【００３１】図１において、符号化の対象となる４：
２：２或いは４：２：０フォーマットで表わされる動画
像情報１ａが、その画像が符号化順になるようにして、
入力端子１から入力される。ここで、この実施形態で
は、Ｍ値の最大を３に限定しており、例えば、Ｍ＝３の
場合、表示フレーム順と画像シーケンスの関係は、上記
のように、Ｆ０（Ｂ画像），Ｆ１（Ｂ画像），Ｆ２（Ｉ
画像），Ｆ３（Ｂ画像），Ｆ４（Ｂ画像），Ｆ５（Ｐ画
像），……とする。また、入力画像情報１ａのフレーム
順は、先頭の２フレームＦ０，Ｆ１の符号化タイプはＢ
画像であることから、これらＢ画像に先立ってＩ画像で
あるフレームＦ２を符号化する必要があり、符号化順と
してはＦ２（Ｉ画像），Ｆ０（Ｂ画像），Ｆ１（Ｂ画
像），Ｆ５（Ｐ画像），Ｆ３（Ｂ画像），Ｆ４（Ｂ画
像），……となる。

【００３２】また、入力動画像情報１ａは、符号化順に
対応するフレーム或いはフィールド単位で、かつマクロ
ブロック単位で入力される。記憶媒体１３は、記録媒体
制御回路１５の制御により、マクロブロック単位で入力
される画像情報１ａのＩ画像或いはＰ画像に相当する画
像情報を走査変換して記憶保持するものであり、Ｐ画像
またはＢ画像の符号化時、符号化を行なうマクロブロッ
クに対し、過去及び未来のＩ画像或いはＰ画像を参照画
として、動き探索を行なう範囲の画像情報１３ａを出力
する。

【００３３】ここで、Ｂ画像の符号化時には、時間軸上
で前向き及び後向きの動き予測を行なうことから、過去
及び未来のＩ画像或いはＰ画像の２フレームが必要であ
り、このため、記憶媒体１３は、少なくとも、２フレー
ムの容量を持つものである。また、動きベクトル粗探索
回路１６での動き探索を行なう場合では、記憶媒体１３
に記憶保持されている入力画像を参照画像として用いる
のであるが、動き探索の精度を粗くするのであれば、記
憶媒体１３の容量は、少なくとも探索精度を粗くした
分、削減が可能になる。例えば、探索精度として、水平
方向を２画素精度と粗くするのであれば、記憶媒体１３
で必要とする容量を半減できる。また、動き探索時に
は、輝度信号のみを対象とするのであれば、色信号を記
憶保持する分の容量を削減できる。

【００３４】図２は本発明の動きベクトル検出装置の一
実施形態の要部、即ち、図１における動きベクトル粗探
索回路１６とその周辺部分を示すブロック図であって、
１９は入力画像保持回路、２０は参照画像保持回路、２
１は参照画像選択回路、２２は差分絶対値算出回路、２
３は加算回路、２４はデータ保持回路、２５は判定回
路、２６は位置情報保持回路、２７は動きベクトル決定
回路、２８は計数回路、２９はデータ並替回路、３０は
タイミング制御回路であり、図１に対応する部分には同
一符号をつけている。

【００３５】同図において、タイミング制御回路３０
は、予測画像生成回路３（図１）から出力される入力画
像３ａに基づいて、入力画像保持回路１９や参照画像保
持回路２０，位置情報保持回路２６，動きベクトル決定
回路２７，データ並替回路２９などの動作タイミングを
制御する。

【００３６】かかる制御のもとに、入力端子１からの入
力画像１ａ（ここでは、動きベクトルの探索を行なうＰ
画像或いはＢ画像とする）は一旦入力画像保持回路１９
に保持され、これとともに、記憶媒体制御回路１５の制
御のもとに、記憶媒体１３からこの入力画像１ａに対す
る参照画像１３ａが読み出され、データ並替回路２９で
処理されて参照画像保持回路２０に保持される。

【００３７】しかる後、入力画像保持回路１９から入力
画像１ａの１マクロブロックの画像情報（以下、入力Ｍ
Ｂ情報という）１９ａが読み出されて差分絶対値算出回
路２２に供給されるとともに、参照画像選択回路２１に
より、参照画像保持回路２０から参照画像の１マクロブ
ロックの画像情報（以下、参照ＭＢ情報という）が読み
出され、差分絶対値算出回路２２に供給されて入力ＭＢ
情報との画素毎の差分の絶対値（以下、差分絶対値とい
う）２２ａが算出される。これら差分絶対値２２ａは順
次加算回路２３に供給されて累積加算され、入力ＭＢ情
報１９ａに対する全画素の差分絶対値２２ａの総和（以
下、差分絶対値総和という）２３ａが算出される。この
入力ＭＢ情報１９ａに対する最初の差分絶対値総和２３
ａは、データ保持回路２４に保持される。

【００３８】かかる処理が終わると、次ぎに、参照画像
選択回路２１は、参照画像保持回路２０での位置をずら
した次の参照ＭＢ情報２０ａを読み出し、差分絶対値算
出回路２２に供給して同じ入力ＭＢ情報１９ａと演算し
て同様の差分絶対値２２ａを算出し、全画素に対する差
分絶対値２２ａを加算回路２３で加算して差分絶対値総
和２３ａを求める。そして、この差分絶対値総和２３ａ
とデータ保持回路２４に保持されている差分絶対値総和
２４ａとを判定回路２５で比較して値が小さい方を選択
し、その選択した差分絶対値総和２５ａをデータ保持回
路２４に保持させるとともに、位置情報２６ａとして位
置情報保持回路２６に保持させる。ここで、この位置情
報２６ａは、入力ＭＢ情報１９ａのＭＢ（マクロブロッ
ク）の位置と、この位置に対するデータ保持回路２４に
保持されている差分絶対値総和２４ａの参照ＭＢ情報２
０ａのＭＢの位置のベクトルとを表わすものであり、入
力ＭＢ情報１９ａに対する当面の動きベクトルとなる。

【００３９】以下、同様に、参照画像選択回路２１は参
照画像保持回路２０から順次位置がずれた参照ＭＢ情報
２０ａを読み出して、同じ入力ＭＢ情報１９ａに対して
同様の処理を行なう。これにより、参照画像選択回路２
１から全ての参照ＭＢ情報２０ａが読みだされて処理さ
れると、差分絶対値総和２３ａが最小の位置情報２６ａ
が位置情報２６に得られることになる。そこで、動きベ
クトル決定回路２７は、このときの位置情報２６ａをこ
のときの入力ＭＢ情報１９ａに対する動きベクトル１６
ａと決定し、動きベクトル密探索回路１７や記憶媒体制
御回路１５（図１）に送る。

【００４０】１つの入力ＭＢ情報１９ａの上記の動きベ
クトルの上記探索動作が終わると、入力画像保持回路１
９から位置がずれた他の入力ＭＢ情報１９ａが読み出さ
れ、これについて同様の動きベクトルの探索が行なわれ
る。そして、入力画像保持回路１９に保持されている入
力画像１ａの全てのＭＢについて同様の動きベクトルの
探索が終了すると、タイミング制御回路３０からの指示
により、次の入力画像１ａが入力され、画像保持回路１
９に保持されて同様の動きベクトルの探索が行なわれ
る。

【００４１】なお、動きベクトル決定回路２７が動きベ
クトル１６ａを決定する毎に、計数回路２８はこれを計
数し、入力ＭＢ情報１９ａに対するこの動きベクトル１
６ａの計数値を、動き情報１６ｂとして、システム制御
回路１８に送る。この動き情報１６ｂについては後述す
る。

【００４２】次に、図３に示す順序の画像での各画像タ
イプ（Ｉ画像，Ｐ画像，Ｂ画像）別の各部の動作を説明
する。但し、図３（Ａ）は画像の表示順を、図３（Ｂ）
は同じく符号化順を、図３（Ｃ）は記憶媒体１３でのを
示す。まず、Ｉ画像について説明するが、ここでは、図
３でのフレームＦ２を例として説明する。

【００４３】Ｉ画像では、マクロブロック単位で画像内
符号化（イントラマクロブロック）を行なうことから、
動きベクトル粗探索回路１６，動きベクトル密探索回路
１７及び予測画像生成回路３は、画像転送に必要な処理
以外に何ら処理されることはなく、従って、入力画像情
報１ａをそのまま画像情報３ａとして出力する。符号化
画像判定回路４は、符号化対象がイントラマクロブロッ
クであることから、この画像情報３ａを符号化画像とし
て指示する選択信号４ａを出力する。また、符号化画像
判定回路４は、入力画像がインタレース画像の場合に
は、ブロック構成としてフレーム単位或いはフィールド
単位のいずれの構成でＤＣＴを行なうかを、マクロブロ
ック単位で、差分信号の高周波成分のパワーを比較する
ことによって決定し、ブロック構成選択信号４ｂを出力
する。そこで、符号化画像選択回路５は、符号化画像判
定回路４からのこれら選択信号４ａに基づいて画像情報
３ａを選択し、かつとブロック構成選択信号４ｂの指示
に基づいてフレーム単位，フィールド単位のいずれかに
よってブロックを構成し、被符号化画像情報５ａとして
出力する。

【００４４】この被符号化画像情報５ａは、ＤＣＴ回路
６により、ブロック単位で離散コサイン変換され、その
変換系数が量子化回路７で量子化されて量子化情報７ａ
が生成される。そして、この量子化情報７ａは、可変長
符号化回路１１により、符号化時の予測条件や動きベク
トル情報，ＤＣＴのブロック構成条件などの符号化条件
とともに可変長符号化処理され、ビット系列で表わされ
る符号化情報１１ａが生成される。この符号化情報１１
ａは、Ｆ２フレームに対する符号化情報として、出力端
子１２から出力する。

【００４５】一方、量子化回路７から出力される量子化
情報７ａは、符号化条件に基づいて、逆量子化回路８と
ＩＤＣＴ回路９とにより、上記のＤＣＴ回路６と量子化
回路７とによる一連の処理とは逆の処理が行なわれ、こ
れにより、予測差分画像情報９ａが得られる。ここで
は、Ｉ画像であるフレーム２に対する復号処理であるか
ら、復号画像生成回路１０では、この予測差分画像情報
９ａをこのＩ画像に対する局部復号化画像情報１０ａと
して出力し、記録媒体制御回路１５の指示１５ａに従っ
て記憶媒体１４に記憶保持させる。

【００４６】次に、Ｐ画像について説明するが、ここで
は、図３でのフレームＦ５を例として説明する。Ｐ画像
の場合には、最も近い過去のＩ画像であるＦ２フレーム
がこのＰ画像の動き探索を行なう際の参照画として用い
られる。

【００４７】まず、フレームＦ５の入力画像情報１ａを
マクロブロック単位で動きベクトル粗探索回路１６に供
給する。また、このＰ画像の入力画像情報１ａは、Ｉ画
像の場合と同様に、記憶媒体１３でのＩ画像であるＦ２
フレームが記憶保持しているエリアとば別のエリアに走
査変換して記憶保持する。

【００４８】動きベクトル粗探索回路１６と動きベクト
ル密探索回路１７とは、供給される各マクロブロックに
対し、フレーム及びフィールド単位で動き探索による動
きベクトル検出を行なう。ここで、フレーム内全域で動
き探索を行なうのであれば、全く問題ないのであるが、
リアルタイムで動き探索を行なうことから、探索範囲と
して、マクロブロックの周辺領域に限定するか、或いは
周囲のマクロブロックに対する動き探索結果である動き
ベクトルを予測ベクトルとし、予測ベクトルが示す領域
の周辺領域かに限定することにより、探索に要する時間
を短縮する。

【００４９】さらに、動きベクトル粗探索回路１６で
は、複数画素精度、例えば、２画素精度で粗探索を行な
って動きベクトル１６ａを決定する。

【００５０】動きベクトル密探索回路１７は、この動き
ベクトル１６ａが示す周辺領域に探索範囲を狭め、整数
画素の精度や半画素の精度での動き探索によって動きベ
クトル１７ａを決定し、これと同時に、動き探索結果で
ある予測精度に従って、フィールド予測か、フレーム予
測かを決定して予測条件１７ｂとする。この実施形態で
は、説明を簡単にするために、動きベクトル密探索回路
１７で半画素精度で動き探索を行なうものとするが、勿
論、これに限ることはない。

【００５１】各マクロブロックに対し、動きベクトル粗
探索回路１６の処理として、Ｉ画像のフレームＦ２で探
索精度及び探索範囲に一致する画像情報を記憶媒体１３
から読み出す。この場合、参照画素を間引いて粗く探索
するものの、処理時間に収まる範囲内でより広範囲に探
索を行なうことにより、動きベクトル１６ａを出力す
る。

【００５２】動きベクトル密探索回路１７では、半画素
精度で動き探索を行なうことから、半画素精度の参照画
像が必要となる。このため、動きベクトル粗探索回路１
６で検出された動きベクトル１６ａを記憶媒体制御回路
１５に送り、動きベクトル密探索回路１７は、この動き
ベクトル１６ａに応じて記録媒体制御回路１５からの指
示１５ａにより、記憶媒体１４での動きベクトル１６ａ
が示す位置（このフレームＦ２の局部復号画像が記憶保
持されている位置）のマクロブロックサイズより半画素
分大きい１８×１８画素のエリアの画像情報を参照画像
１４ａとして取り込み、この整数画素精度である参照画
像１４ａを画素間補間処理して半画素精度の参照画像を
生成する。そして、動きベクトル密探索回路１７では、
この得られた半画素精度の参照画像に対してＭＰＥＧ２
規格の探索精度である半画素精度での動き探索が行なわ
れ、動きベクトル１７ａ及び予測条件１７ｂを特定す
る。この場合、参照画像のサイズをさらに広げることに
より、初段での動きベクトル探索精度を補うようにして
もよい。

【００５３】予測画像生成回路３では、各マクロブロッ
ク単位で入力画像情報１ａと動きベクトル１７ａが示す
予測画像情報との差分を求め、予測差分画像３ｂ，３ｃ
を生成して出力するとともに、入力画像情報１ａを画像
情報３ａとして出力する。さらに、図示しないが、得ら
れた半画素精度の動きベクトル１７ａと予測条件１７ｂ
とを可変長符号化回路１１に供給する。

【００５４】符号化画像判定回路４では、予測差分画像
情報３ｂと画像情報３ａとが比較され、これら画像情報
を符号化した場合の符号量が小さい方の画像を符号化画
像として決定し、その決定結果を示す選択信号４ａを出
力する。ここで、この選択信号４ａは、符号量が小さい
方の画像が画像情報３ａである場合には、イントラマク
ロブロックとし、予測差分画像情報３ｂである場合に
は、予測符号化画像（ノンイントラマクロブロック）と
し、また、動き予測により、予測画像と入力画像が完全
に一致した場合には、符号化が不要な画像（スキップマ
クロブロック）とする。さらに、入力画像がインタレー
ス画像の場合、フレーム単位或いはフィールド単位のい
ずれの条件でＤＣＴを行なうかをマクロブロック単位で
夫々の符号化量を比較して最小となる条件を定めてブロ
ック構成の決定を行ない、それを指示するブロック構成
選択信号４ｂを出力する。

【００５５】そこで、符号化画像選択回路５では、これ
ら選択信号４ａに基づいて画像情報３ａ，予測差分画像
情報３ｂのいずれか一方を選択し、また、ブロック構成
選択信号４ａの指示に基づいて選択した画像情報でのブ
ロックを構成し、被符号化画像情報５ａとして出力す
る。

【００５６】この被符号化画像情報５ａは、上記のＩ画
像の場合と同様に、ＤＣＴ回路６と量子化回路７とによ
って量子化情報７ａに変換され、可変長符号化回路１１
において、符号化時の予測条件や動きベクトル情報，Ｄ
ＣＴのブロック構成条件などの符号化条件とともに、可
変長符号化処理されて、ビット系列で表わされる符号化
情報１１ａが生成される。この符号化情報１１ａは、フ
レームＦ５のＰ画像に対する符号化情報として出力端子
１２から出力される。

【００５７】一方、量子化回路７から出力される量子化
情報７ａは、上記のＩ画像の場合の処理と同様に、符号
化条件に基づいて、逆量子化回路８及びＩＤＣＴ回路９
により、逆量子化処理及び逆ＤＣＴ処理が施こされて予
測差分画像情報９ａが再生される。そして、復号画像生
成回路１０では、上記の符号化条件に基づいて、ノンイ
ントラマクロブロックの場合、予測差分画像情報９ａと
予測画像生成回路３からの対応するブロックの予測画像
情報３ｃとが加算されることにより、局部復号化画像情
報１０ａが生成され、また、イントラマクロブロックの
場合には、予測差分画像情報９ａがそのまま局部復号化
画像情報１０ａとなり、さらに、スキップマクロブロッ
クの場合には、予測画像情報３ｃがそのまま局部復号化
画像情報１０ａとなり、フレームＦ５に対する局部復号
画像として、記録媒体制御回路１５の指示１５ａに従う
記憶媒体１４に記憶保持させる。

【００５８】次に、Ｐ画像について説明するが、ここで
は、図３でのフレームＦ０及びＦ３を例として説明す
る。このＢ画像の符号化では、、過去と将来のＩ画像ま
たはＰ画像を参照画像として、時間軸上で前向き及び後
向きの双方向の動き予測を利用ものである。、また、Ｆ
０フレームの場合、上記のように、これはＧＯＰの先頭
のＢ画像であることから、その予測方向は、後方予測の
みである。従って、未来のＩ画像であるフレームＦ２が
動き探索を行なう際の参照画として用いられる。この場
合の予測符号化の基本動作としては、フレームＦ５のＰ
画像に対する場合と同様の処理を行なうものである。

【００５９】そこで、Ｆ０フレームの場合、Ｆ０フレー
ムの画像情報１ａを順次動きベクトル粗探索回路１６に
入力する。この場合、この動きベクトル粗探索回路１６
では、予測方向が後方予測のみであるから、参照画像と
してフレームＦ２の入力画像である記憶媒体１３で記憶
保持している画像情報を、また、動きベクトル密探索回
路１７では、フレームＦ２の局部復号画像である記憶媒
体１４で記憶保持しているフレームＦ２の画像情報を夫
々用い、これらの動き探索により、半画素精度の動きベ
クトル１７ａとフレーム予測かフィールド予測かのいず
れかの予測条件１７ｂを特定する。

【００６０】ここで、前方予測に対する処理が不要とな
ることから、参照画像を取り込むためのメモリアクセス
処理や動き探索処理などの前方予測に対する処理を停止
させるようにしてもよい。また、ＧＯＰの先頭のＢ画像
で予測方向を後方予測のみに限定した場合には、Ｐ画像
に対する予測処理と同一化させることにより、Ｂ画像で
あっても、広範囲な動き探索を行なうようにしてもよ
い。

【００６１】一方、フレームＦ３のＢ画像の場合は、前
方予測と後方予測とを夫々行なうものであり、前方予測
の場合には、フレームＦ２を、後方予測の場合には、フ
レームＦ５を夫々参照画として用いる。動きベクトル粗
探索回路１６では、参照画像であるフレームＦ２の入力
画像で探索範囲に一致する画像情報を記憶媒体１３から
読み出し、この参照画像を用いた動き探索によって動き
ベクトル１６ａを定める。

【００６２】また、動きベクトル密探索回路１７では、
この動きベクトル１６ａに基づいて、フレームＦ２の局
部復号画像である記憶媒体１４に記憶保持しているフレ
ームＦ２の画像情報を参照画１４ａとして読み出し、こ
れを画素間の補間処理して半画素精度の参照画像を生成
し、この半画素精度の参照画像で動き探索を行なって前
方予測に対する半画素精度の動きベクトル１７ａと予測
条件１７ｂとを特定する。後方予測の場合も、同様に、
フレームＦ５を参照画像として、上記の前方予測の場合
と同様な処理により、半画素精度の動きベクトル１７ａ
と予測条件１７ｂとを特定する。

【００６３】ここで、動きベクトル粗探索回路１６の動
き探索範囲をＰ画像の場合よりも狭くすることにより、
後方予測及び前方予測を同一フレーム内で完結するもの
である。

【００６４】予測画像生成回路３では、フレームＦ０の
場合、予測画像として後方予測画像のみを用い、マクロ
ブロック単位で入力画像情報１ａと予測画像情報との差
分を求め、得られた予測差分画像情報３ｂ，３ｃと入力
画像情報３ａとを出力する。また、フレームＦ３の場合
には、マクロブロック単位で入力画像情報１ａと予測画
像情報との差分を求める。ここで、前方予測時と後方予
測時との２種類の予測画像情報と、前方予測時と後方予
測時との夫々の予測画像から内挿補間によって求められ
た双方向予測画像情報との３種の予測画像情報毎に、入
力画像情報１ａとの差分を算出し、マクロブロック内で
各画素に対する差分値でその絶対値の累計（以下、絶対
値差分和という）を求める。そして、これら３種の予測
画像情報のうちで絶対値差分和が最も小さくなるものを
予測方向並びに予測差分画像と決定し、その予測差分画
像情報３ｂ，３ｃと入力画像情報３ａとを出力する。

【００６５】符号化画像判定回路４，符号化画像選択回
路５，ＤＣＴ回路６，量子化回路７及び可変長符号化回
路１１によるＢ画像の符号化処理は、上記のＰ画像の場
合と同様であり、フレームＦ０或いはフレームＦ３に対
する符号化情報Ｆ０或いはＦ３が生成されて出力端子１
２から出力される。

【００６６】以上、画像タイプ別（Ｉ画像，Ｐ画像，Ｂ
画像）の処理手順について説明したが、次に、この実施
形態の符号化処理について説明する。但し、説明を簡単
にするために、入力画像はフレーム構造であるものとす
る。

【００６７】動きベクトル粗探索回路１６は、画像のマ
クロブロック毎に動きベクトルの粗探索を行なうととも
に、発生した動きベクトルを計数し、この画像での係数
結果を動き情報１６ｂとして出力する。ここで、入力画
像１ａが参照画像と全体にわたってほとんど一致する画
像（いか、これを静止画タイプＳの画像という）である
場合には、フレーム間で動きがないから、動きベクトル
はマクロブロック毎に存在することになる。また、動き
が激しい画像（これを、以下、動画像タイプＭの画像と
いう）の場合には、動きベクトルが得られないマクロブ
ロックも存在することになる。また、一部に動きがある
が、ほとんどの部分で動きな内画像を、以下、準静止画
タイプＴの画像ということにするが、かかる準静止画タ
イプＴの画像の場合には、この動きの部分で動きベクト
ルが得られないマクロブロックも存在する。この結果、
静止画タイプＳでは、動き情報１６ｂの値が大きく、動
き部分が増加する画像ほど動き情報１６ｂの値が小さく
なっていく。従って、動き情報１６ｂを所定値と比較す
ることにより、入力画像の画像タイプを動画タイプＭ，
準静止画タイプＴ及び静止画タイプＳに大別することが
できる。

【００６８】また、符号化画像判定回路４は、符号化す
る画像を予測画像生成回路３からの入力画像３ａとする
か、予測差分画像３ｂとするかを判定するものである
が、この判定結果は動画タイプＭか、準静止画タイプＴ
あるいは静止画タイプＳかの別を判定する目安として使
用できる。これが、判定情報４ｃとして、符号化画像判
定回路４から出力される。

【００６９】さらに、動画像符号化装置は、単位時間当
たりの発生符号量を固定にする固定ビットレート或いは
画像の複雑化とともに発生符号量を調整する可変ビット
レートにより符号化条件を定めており、また、可変長符
号化回路１１では、生成した符号情報を一旦内蔵のメモ
リに貯え、所定の容量を越えないように読み出す。一
方、動きの少ない画像に対する符号量は少なくなるた
め、メモリ内の符号残量を所定以上に保つために冗長の
符号をストリームに付加することで補っている。そし
て、可変長符号化回路１１は、このメモリ内の符号残量
を監視し、その情報を符号残量１１ｂとして出力する。
ここで、動画像タイプＭの画像を符号化するときには、
その符号量が大きく、上記メモリに蓄えられる符号量は
増加するが、静止画タイプＳの画像を符号化するときに
は、その符号量が小さく、上記メモリに蓄えられる符号
量は減少していき、準静止画タイプＴの画像の場合に
は、メモリに蓄えられる符号量が増加する場合もある
し、また、減少する場合もある。このことから、符号残
量１１ｂは画像タイプＭ，Ｔ，Ｓの判別の目安として使
用することができる。

【００７０】次に、図４により、図１におけるシステム
制御回路１８の動作を説明する。

【００７１】いま、図４（Ａ）に示すように表示順に…
…Ｂ０，Ｂ０，Ｐ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｐ４，Ｂ５，Ｂ６，
Ｐ７，Ｂ８，Ｂ９，ＰＡ，……と配列される画像が、図
４（Ｂ）に示すように、……，Ｐ１，Ｂ０，Ｂ０，Ｐ
４，Ｂ２，Ｂ３，Ｐ７，Ｂ５，Ｂ６，ＰＡ，Ｂ８，Ｂ
９，……の符号化順に変更され、画像１ａとして入力端
子１から入力されたものとする。

【００７２】ここで、Ｐ１画像については、それよりも
１つ前の図示しないＩまたはＰ画像を参照画像として動
きベクトルの探索が行なわれ、Ｂ０，Ｂ０画像ついて
は、Ｐ１画像とそれより前のＰまたはＩ画像を参照画像
として動きベクトルの探索が行なわれ、Ｐ４画像ついて
は、Ｐ１画像を参照画像として動きベクトルの探索が行
なわれ、Ｂ２，Ｂ３画像ついては、Ｐ１画像とＰ４画像
を参照画像として動きベクトルの探索が行なわれ、……
Ｂ８，Ｂ９画像ついては、Ｐ７画像とＰＡ画像を参照画
像として動きベクトルの探索が行なわれるものである。

【００７３】また、かかる入力画像１ａにおいて、画像
内容の変化に応じて画像のタイプをほぼ全体的に動きが
ある動画像タイプＭと一部にしか動きがない準静止画タ
イプＴとほぼ全体にわたって動きがない静止画タイプＳ
とに分類する。図４（Ｂ）においては、Ｐ１，Ｂ０，Ｂ
０，ＰＡ，Ｂ８，Ｂ９の画像が夫々動画像タイプＭ、Ｂ
３，Ｐ７の画像が夫々準静止画タイプＴ、Ｐ４，Ｂ２，
Ｂ５，Ｂ６の画像が夫々静止画タイプＳとする。

【００７４】システム制御回路１８は、動きベクトル粗
探索回路１６からの動き情報１６ａや符号化画像判定回
路４からの判定情報４ｃ，可変長符号化回路１１からの
符号残量１１ｂを用いることにより、入力画像１ａが画
像タイプＭ，Ｔ，Ｓのいずれであるかを判別し、その判
別結果に応じた制御信号１８ａを発生して動きベクトル
粗探索回路１６のＯＮ，ＯＦＦを制御するものである。
ここで、ＯＦＦ状態とは、電源電圧を供給しないように
した状態をいう。

【００７５】いま、図４（Ｂ）に示すように、入力画像
１ａがＰ１画像とし、動きベクトル粗探索回路１６がＯ
Ｎ状態にあるとすると、動きベクトル粗探索回路１６で
は、上記のように、記憶媒体１３から参照画像を読み出
して、このＰ１画像に対して動きベクトルの粗探索を行
なうが、これとともに、動きベクトルの発生個数の計数
を行ない、この探索の終了とともにその計数結果を動き
情報１６ｂとしてシステム制御回路１８に送る。システ
ム制御回路１８は、この動き情報１６ｂにより、このＰ
１画像を動画タイプＭの画像と判定し、可変長符号化回
路１１からの符号残量１１ｂも参照して、図４（Ｃ）に
図４（Ｂ）の「Ｐ１」部分から矢印して示すように、動
きベクトル粗探索回路１６をＯＮ状態とする制御信号１
８ａを出力する。これにより、動きベクトル粗探索回路
１６がＯＮ状態に保持され、次いで、次のＢ０画像が入
力画像１ａとして入力されて動きベクトルの粗探索と、
探索されて動きベクトルの計数が行なわれる。そして、
この探索が終了すると、この計数結果が動き情報１６ｂ
としてシステム制御回路１８に送られる。

【００７６】以下同様にして、システム制御回路１８が
動き情報１６ｂと符号残量１１ｂとから動きベクトル粗
探索した画像を動画像タイプＭの画像と判定する毎に、
次の画像で動きベクトル粗探索回路１６をＯＮ状態と
し、動きベクトルの粗探索とその計数とを行なわせる。

【００７７】その後、図４（Ｂ）で示すように、動きベ
クトル粗探索回路１６がＰ４画像の動きベクトルの粗探
索とその計数を行ない、これによる動き情報１６ｂと符
号残量１１ｂとにより、システム制御回路１８がこのＰ
４画像を静止画タイプＳの画像と判定すると、システム
回路１８は、図４（Ｃ）に図４（Ｂ）の「Ｐ４」部分か
ら矢印して示すように、動きベクトル粗探索回路１６を
ＯＦＦ状態とする制御信号１８ａを出力する。これによ
り、動きベクトル粗探索回路１６がＯＦＦ状態に設定さ
れ、次にＯＮ状態を指示する制御信号１８ａが供給され
るまで、ＯＦＦ保持される。この結果、図４（Ｄ）でハ
ッチングして示すように、静止画タイプＳや準静止画タ
イプＴであるＢ２，Ｂ３，Ｐ７，Ｂ５，Ｂ６の画像に対
しては、動きベクトル粗探索回路１６がＯＦＦ状態に保
持され、動きベクトルの粗探索は行なわれない。

【００７８】このように、静止画タイプＳの画像や準静
止画タイプＴであっても、動き部分が少ない画像の場合
には、かかる画像とその参照画像との間のマクロブロッ
クの配置関係はほぼ一対一に対応するものであり、直ち
に狭い探索範囲で動きベクトルの探索を行なうことがで
きる。このため、かかる画像タイプの画像に対しては動
きベクトル粗探索回路１６は必須のものではなく、上記
のように、ＯＦＦ状態に設定しても各別問題とはならな
い。

【００７９】一方、動きベクトル粗探索回路１６をＯＦ
Ｆ状態に保持する期間、システム制御回路１８は、可変
長符号化回路１１からの符号残量１１ｂを取り込んでそ
のメモリでの残留符号量を監視しているとともに、各入
力画像１ａの入力毎に符号化画像判定回路４に要求信号
１８ｂを送って判定情報４ｃを取り込み、動きベクトル
密探索回路１７で動きベクトルを探索した画像が動画像
タイプＭ，準静止画タイプＴ，静止画タイプＳのいずれ
であるかを判定し、この判定結果に応じた制御信号１８
ａを出力する。ここでは、上記のＢ２，Ｂ３，Ｐ７，Ｂ
５，Ｂ６の画像の期間では、動きベクトル粗探索回路１
６がＯＦＦ状態に保持される。

【００８０】そして、さらに次のＰＡ画像も、その前の
Ｂ６画像が静止画タイプＳの画像と判定されているた
め、動きベクトル粗探索回路１６がＯＦＦ状態に保持さ
れて動きベクトルの粗探索は行なわれないが、このＰＡ
画像に対する符号化画像判定回路４からの判定情報４ｃ
が動画像タイプＭを表わしているから、システム制御回
路１８は、制御信号１８ａにより、動きベクトル粗探索
回路１６をＯＮ状態に切り替える。これにより、Ｂ８画
像からは、次にシステム制御装置１８が動きベクトル粗
探索回路１６をＯＦにする制御信号１８ａを出力するま
で、動きベクトル粗探索回路１６が動作して各画像の動
きベクトルの粗探索と探索した動きベクトルの計数とを
繰り返す。

【００８１】なお、図４（Ｃ）で示すように、動きベク
トル粗探索回路１６がＯＦＦ状態に保持されていると
き、符号化判定回路４からの判定情報４ｃが動画像タイ
プＭを示すものでなくとも、可変長符号化回路１１から
の符号残量１１ｂがそのメモリでの残留符号量が上記の
閾値を越えたことを表わす場合には、システム制御回路
１８は動画像タイプＭの入力画像１ａの入力があったと
判定し、動きベクトル粗探索回路１６をＯＮ状態にす
る。

【００８２】また、同じく、動きベクトル粗探索回路１
６がＯＦＦ状態に保持されているとき、符号化判定回路
４からの判定情報４ｃが動画像タイプＭを示すものであ
る場合には、上記のように、システム制御回路１８は、
通常、動きベクトル粗探索回路１６をＯＮ状態に切り替
えるが、このとき、さらに、可変長符号化回路１１のメ
モリでの残留符号量が上記の閾値よりも小さいことを符
号残量１１ｂが表わしているときには、動きベクトル粗
探索回路１６がＯＦＦ状態に保持する。

【００８３】以上の示したように、この実施形態は、Ｍ
ＰＥＧ１／ＭＰＥＧ２規格などの動画像符号化装置にお
いて、動画像の符号化処理のために用いる回路ブロック
の全てを常時動作させるのではなく、符号化画像条件に
応じて、符号化処理対象でない回路ブロックの動作を適
時停止させ、さらに、対象画像が静止画相当の画像であ
る場合やフレーム内の一部の領域のみ動きがある場合で
あっても、発生符号量をモニタすることにより、画質の
劣化を最小限に抑えながら、動きベクトル粗探索回路を
停止させるものであるから、例えば、１チップのＬＳＩ
化で実現する場合においても、動画像の符号化処理時、
動きベクトル粗探索回路を停止することによる省電力化
を容易に達成でき、据え置き用は勿論のこと、特に、蓄
電池などの電源を内蔵した携帯用のビデオレコーダや画
像送信／受信装置などのビデオレート圧縮並びに再生装
置などに好適なものとなる。

【００８４】また、１チップのＬＳＩであっても、フレ
ームメモリなどのメモリの内蔵或いは外付けいずれであ
ったとしても、この実施形態によれば、参照画像用のフ
レームメモリのアクセスを停止させることにより、デー
タ線及び制御信号線での無駄なバタツキの発生を低減で
き、電力消費の低減のみならず、電源ノイズや輻射ノイ
ズ発生の低減化を容易に達成できる。

【００８５】この実施形態では、ＧＯＰ構造の画像シー
ケンスとして、Ｍ＝３の場合についてのみ示したが、Ｍ
＝２，１の場合であっても、同様の効果を得られること
は言うまでもない。また、この実施形態での符号化処
理，復号化処理として、ＤＣＴを用いた場合についての
み示したが、勿論、これに限らず、他の符号化方法，復
号化方法を用いた場合であっても、本発明を適用でき
て、同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００８６】また、この実施形態では、フレーム単位で
動きベクトル粗探索回路の動作を制御する場合について
のみ示したが、勿論、これに限らず、マクロブロック単
位，フィールド単位，ＧＯＰ単位或いは複数フレーム単
位で行なうようにすることができ、同様な効果が得られ
ることは言うまでもない。また、リアルタイムでの符号
化処理であるため、過去の複数フレームの情報を使用す
ることにより、過度の制御を防止することも可能であ
る。

【００８７】さらに、この実施形態では、ハードウエア
で処理する場合について示したが、勿論、これに限ら
ず、ソフトウエアによる場合には、動きベクトル粗探索
処理に要する演算処理を削減させることによるＣＰＵ占
有率の減少化に有効な手段となる。

【００８８】さらに、この実施形態では、動きベクトル
の計数情報として、動きベクトル粗探索の結果を用いる
場合について示したが、動きベクトル密探索の結果を用
いても何ら問題はない。但し、初期の段階で検出される
動きベクトル粗探索の結果を用いることにより、リアル
タイムでの処理の高速化を図ることが可能となる。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リアルタイムで動画像圧縮符号化を行なう対象画像とし
て、家庭用ビデオカメラで撮影された動画像を対象とす
るＭＰＥＧ１／ＭＰＥＧ２規格などへの適用に際し、撮
影対象物の動きの特徴に併せた動きベクトル探索範囲の
設定により、動きベクトルの検出精度の劣化を抑えるこ
とが容易に可能となるし、また、対象画像が静止画相当
の画像である場合やフレーム内の一部の領域のみ動きが
ある場合であっても、発生符号量をモニタすることによ
り、符号量の増大があるものの、画像の劣化を最小限に
抑えて動きベクトル検出回路を停止させることができ、
消費電力の低減を図ることができるものであるから、特
に、電源内蔵の携帯型画像処理装置などに適用した場合
には、消費電力の低減分連続動作時間の長期化が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動画像符号化装置の一実施形態を
示すブロック図である。

【図２】図１に用いた本発明による動きベクトル検出装
置の一実施形態の要部を示すブロック図である。

【図３】図１に示した実施形態での入力画像と記憶媒体
での記憶タイミングとの関係を示すタイミング図であ
る。

【図４】図１に示した実施形態の動作を説明するタイミ
ング図である。

【図５】従来例の動画像符号化装置の一例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 画像情報の入力端子 ３ 予測画像生成回路 ４ 符号化画像判定回路 ５ 符号化画像選択回路 ６ ＤＣＴ回路 ７ 量子化回路 ８ 逆量子化回路 ９ ＩＤＣＴ回路 １０ 復号画像生成回路 １１ 可変長符号化回路 １２ 符号化情報の出力端子 １３，１４ 記憶媒体 １５ 記憶媒体制御回路 １６ 動きベクトル粗探索回路 １７ 動きベクトル密探索回路 １８ システム制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C053 FA24 GB07 GB08 GB19 GB22 GB26 GB27 GB30 GB32 GB37 GB38 KA01 KA08 KA22 KA24 5C059 KK01 LB04 MA00 MA04 MA05 MA23 MC11 MC38 ME01 NN03 NN23 NN27 NN28 NN29 PP01 PP05 PP06 PP07 PP26 SS13 SS14 TA17 TA62 TB04 TB07 TC11 TC18 TC24 UA02 UA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像情報を、各フレーム或いはフィ
   ールドの画像毎に、自身の画像情報のみで符号化するフ
   レーム或いはフィールド内符号化と、過去に符号化した
   画像を参照画像として時間軸上で前向きの動き予測を利
   用して符号化する前方予測符号化と、過去と将来のフレ
   ーム或いはフィールド内符号化した画像または前方予測
   符号化した画像を参照画像として時間軸上で前向き及び
   後向きの動き予測を利用して符号化する双方向予測符号
   化とのいずれかの符号化画像条件により、符号化処理を
   行なうための動きベクトル検出装置において、 少なくとも、広範囲でかつ画素のサブサンプルによりも
   粗く精度で動きベクトル探索を行なうとともに、探索し
   た該動きベクトルの計数結果を動き情報として出力する
   動きベクトル粗探索手段と、 該動きベクトル粗探索手段により得られた動きベクトル
   の周辺近傍領域を画素単位或いは半画素単位での高精度
   で動きベクトル探索を行なう動きベクトル密探索手段
   と、 該動きベクトル密探索手段により検出した動きベクトル
   が示す予測画像情報と入力画像との差分を求めて予測差
   分画像を生成する予測画像生成手段と、 該予測差分画像と該入力画像とのいずれかを符号化する
   画像とする判定を行なう符号化画像判定手段と、 該符号化画像判定手段の判定結果に基づいて、該予測差
   分画像と該入力画像とのいずれかを符号化する画像とし
   て選択出力する符号化画像選択手段と、 該動きベクトル粗探索手段からの動き情報と該符号化画
   像判定手段による判定情報とにより、該動きベクトル粗
   探索手段の動作条件を制御するシステム制御手段とを有
   することを特徴とする動きベクトル検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記システム制御手段は、 前記動きベクトル粗探索手段が動作状態にあるとき、
   前記動き情報から前記動きベクトル粗探索手段によって
   動きベクトルの粗探索がなされた画像が動きのほとんど
   ない画像か否かを判定し、動きがほとんどない画像であ
   ると判定したとき、前記動きベクトル粗探索手段での動
   作を停止させ、 前記動きベクトル粗探索手段が停止状態にあるとき、
   前記判定情報から前記動きベクトル密探索手段によって
   動きベクトルの密探索がなされた画像が動きのある画像
   か否かを判定し、動きがある画像であると判定したと
   き、前記動きベクトル粗探索手段での動作を復帰させる
   ことを特徴とする動きベクトル検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の動きベクトル
   検出装置と、 前記符号化画像選択手段によって選択された前記予測差
   分画像或いは前記入力画像を離散コサイン変換するＤＣ
   Ｔ手段と、 該ＤＣＴ手段から出力される変換係数の量子化を行なう
   量子化手段と、 該量子化手段からの量子化情報を、前記動きベクトル検
   出装置によって得られた前記動きベクトル情報及び前記
   予測条件とともに可変長符号化するとともに、生成され
   た符号の記憶量を符号残量として前記システム制御手段
   に供給する可変長符号化手段とを具備したことを特徴と
   する符号化装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記システム制御手段は、前記動きベクトル粗探索手段
   が停止状態にあるとき、入力画像が動きのある画像であ
   っても、 前記符号残量が予め設定された所定の判定値よりも小
   なる場合には、前記動きベクトル粗探索手段を停止状態
   のままとし、 前記符号残量が該判定値以上の場合には、前記動きベ
   クトル粗探索手段の動作を復帰させることを特徴とする
   符号化装置。