JP2000270332A - 動画像符号化方法および装置 - Google Patents

動画像符号化方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】シーンチェンジがインターレースフレーム内で
発生するピクチャが存在する場合でも符号化効率及び良
画質の符号化を実現させる符号化方法を提供する。 【解決手段】インターレース画像入力信号のフレームを
ピクチャとし、このピクチャに対し、マクロブロック単
位に時間的に過去である前方向ピクチャと、未来である
後方向ピクチャの両方のピクチャから予測を行い符号化
を行うピクチャを含む動画像符号化方法であって、前記
両方向ピクチャからの予測により符号化を行なう際、各
々のピクチャをマクロブロック単位に該フレームの画素
スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールドを単位とし
たフィールド間の動き予測を行い、予測モードとして、
片フィールドは前方向フィールドの動きベクトルから、
他方の片フィールドは後方向フィールドの動きベクトル
からの予測を用いるかをピクチャ単位に選択切り換え、
選択された予測モードに対応する予測画像を生成し、生
成された予測画像を用いて該入力信号を符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信・放送・蓄積・
コンピュータなどの様々な分野で用いられている、ディ
ジタル画像システムやアプリケーション及び、画像デー
タベースに適用される動画像符号化方法及び、これを用
いた装置に関する。特に、シーンチェンジを含む画像デ
ータを符号化する場合に有利である動画像符号化方法及
び、これを用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に動画像は、それ自体持っている情
報量が莫大である。そのために動画像の符号化に際して
は、直交変換［離散コサイン変換(Discrete Cosine Tra
nsform)］処理や可変長符号化を利用して空間方向の冗
長度を落とすことが行われる。さらに、時間的に前後の
画面との差分を採り差分情報を符号化することにより時
間方向の冗長度も落としている。
【０００３】ここで、以降の説明の理解のために画像の
構成について説明しておく。
【０００４】１枚の画面（フレーム）を１ラインおきに
走査し、奇ラインのみで構成される奇フィールドと、偶
ラインのみで構成される偶フィールドの２枚のフィール
ドで構成するインタレース画像が、現行ＴＶフォーマッ
ト（日米はＮＴＳＣ：National Television System Com
mittee, 欧州はＰＡＬ：Phase Alternation by Line
等）において用いられている。
【０００５】ＭＰＥＧ−２（Moving Picture Experts G
roup）は、インタレース画像の符号化にも対応した符号
化方式であり、ピクチャ構造及び、ピクチャ間動き予測
等でフレーム／フィールドを意識した符号化を行なって
いる。以下これらについて説明する。
【０００６】ＭＰＥＧ−２では、ピクチャとしてフレー
ムを割り当てることも、フィールドを割り当てることも
できる。ピクチャにフレームを割り当てられた場合をフ
レーム構造（ストラクチャ）といい、フィールドを割り
当てた場合をフィールド構造（ストラクチャ）という。
符号化は、ピクチャをマクロブロック（ＭＢ）単位に行
われる。
【０００７】図２６において、フレームストラクチャの
マクロブロックＭＢ１、フィールドストラクチャの奇フ
ィールドのマクロブロックＭＢ２及び、偶フィールドの
マクロブロックＭＢ３が示される。各マクロブロック
（ＭＢ）は、例えば、１６×１６画素で構成される。
【０００８】ＭＰＥＧ−２では、更にインタレース画像
を符号化するのに適したフレーム予測とフィールド予測
があり、動きべクトルはフレーム予測に対して1本、フ
ィールド予測に対して２本用いられる。
【０００９】ここで上記の時間方向の冗長度削減の方法
として、ピクチャ間の予測をどの範囲まで用いるかによ
って、大きく次の３つの符号化方法に分けることが出来
る。
【００１０】第１はピクチャ内で符号化を行う（ピクチ
ャ内符号化）方法であり、第２は、前方向からのピクチ
ャ間予測も用いて符号化を行なう（ピクチャ間順方向予
測符号化）方法である。さらに、第３は、更に後方向及
び、前方向を組み合わせた両方向ピクチャ間予測も用い
て符号化を行なう（双方向予測符号化）方法である。
【００１１】上記第１の符号化方法でのピクチャをＩピ
クチャ（Intra-Picture）、第２の方法でのピクチャを
Ｐピクチャ（Predictive-Picture）、第３の符号化方法
でのピクチャをＢピクチャ（Bidirectionally predicti
ve-Picture）と呼ばれる。
【００１２】また、各タイプのピクチャが他のピクチャ
からピクチャ間予測の参照画として使われるか否かとい
う点で考えると、ＩピクチャやＰピクチャは参照される
が、Ｂピクチャは参照されない。そこで、Ｉピクチャと
Ｐピクチャをまとめて参照ピクチャを呼ぶことにする。
【００１３】さらに、動画像の各ピクチャ間は時間的相
関度が大きいため、前方ピクチャとの相関を利用したＰ
ピクチャはＩピクチャよりも冗長度を落とすことが可能
である。また、後方ピクチャとの相関を利用したＢピク
チャはＰピクチャよりも冗長度を落とすことが可能であ
る。
【００１４】すなわち、同画質時のピクチャの情報量を
見るとＩピクチャ＞Ｐピクチャ＞Ｂピクチャという関係
になっている。また、参照ピクチャは、少なくとも他の
ピクチャからの動き予測に使われ、予測画面を生成する
元になりうるので、出来るだけ高画質である事が望まれ
る。
【００１５】その意味からも情報量は、参照ピクチャ>
非参照ピクチャであることが望ましい。
【００１６】しかしながら、情報量が少ないＰピクチャ
やＢピクチャばかりを用いて符号化を行えば効率が良い
とは言えない。なぜならば、エラー等が発生した場合
は、ＰピクチャやＢピクチャのピクチャ間符号化では、
エラーが時間方向に伝搬してしまう。
【００１７】このため不都合が生じるので周期的にIピ
クチャでリフレッシュすることが望ましい。実際には、
Ｂピクチャを用いて符号化する場合は、図２７に示すよ
うに、ピクチャタイプを変更して符号化を行うのが一般
的である。
【００１８】以降説明する図面においても同様である
が、図２７において、ＢはＢピクチャ、ＩはＩピクチ
ャ、ＰはＰピクチャを示す。また、ピクチャ間予測の矢
印は、矢印の根元のピクチャを用いて矢印の先のピクチ
ャの予測画面を生成するという意味である。
【００１９】ちなみに、図２７の例ではＧＯＰ（Group
of Pictures）サイズが１２ピクチャ即ち、Ｉピクチャ
でのリフレッシュが１２ピクチャ毎に行われる。そし
て、各参照ピクチャ間の距離が３ピクチャとなってい
る。
【００２０】さらに、ピクチャ間予測は、先に説明した
ようにピクチャをいくつかのブロックに分割したマクロ
ブロック単位に行われる、符号化ピクチャのマクロブロ
ックを参照ピクチャの同じ大きさのブロックと画素単位
の差分量を求める。
【００２１】そして、その累積和を予測誤差として最も
予測誤差が小さいブロックを取り予測画面を生成する。
次いで、符号化マクロブロックとの差分情報を符号化す
る。差分量としては、単純な画素差分の絶対値和や画素
差分の二乗和などが用いられる。
【００２２】ここで、Ｉピクチャを多用した場合は同じ
シーン（場面）を同画質で符号化するので、符号化情報
量が増大し好ましくない。固定レートで符号化を行う場
合は、その分ピクチャ単位の情報量割り当てが少なくな
り画質が悪くなるということになる。
【００２３】しかしながら、シーンチェンジ（場面変
更）等のピクチャ間の相関が低い場合は、ピクチャ間予
測を使うと予測効率が悪く、場合によっては、ピクチャ
内符号化を行う場合よりも、画質が悪くなるということ
もある。
【００２４】したがって、かかる不都合に対する対策と
して、ある固定間隔毎にＩピクチャで符号化を行う場合
であっても、図２８に示すようにシーンチェンジＳＣが
検出された場合、その直後のピクチャでは、Ｉピクチャ
等のピクチャ内符号化を使って符号化するという方法が
提案されていた。
【００２５】この方法では、シーンチェンジが発生する
度に、Ｉピクチャやピクチャ内符号化を行うピクチャが
発生するので、やはりその分の符号化情報量が増大する
ので好ましくない。
【００２６】また、Ｉピクチャの頻度を出来るだけ増加
させない為に、図２９に示すように、シーンチェンジが
発生すると、これまでのＩピクチャの固定間隔周期のカ
ウント値をリセットする。そして、リセット時のピクチ
ャから、再びＧＯＰの再構成をして、固定間隔周期のＩ
ピクチャ(例えば、ＧＯＰサイズ＝１２)で符号化すると
いう方法がある。
【００２７】あるいは、図３０に示す様にＢピクチャで
シーンチェンジが発生した場合は、そのＢピクチャでな
く、入力順で直後に来る参照ピクチャをＩピクチャもし
くはフレーム内符号化にして、前後の参照ピクチャから
のピクチャ間予測を用いて行うという方法も考えられ
る。
【００２８】しかし、図３０に示す例の場合では、特に
入出力機器まで含めてリアルタイムに符号化処理をハー
ドウェアで実現することを想定すると、参照ピクチャの
現れる周期が全く検討がつかない。したがって、参照ピ
クチャが固定周期で現れる場合に較べ、ピクチャのメモ
リ管理が困難となる。
【００２９】また情報量割り当ての面から見ても、Ｂピ
クチャからＩピクチャに変更するより、Ｐピクチャから
Ｉピクチャへの変更の方が、情報量割り当ての大幅な変
動がないという面でストリームバッファがアンダーフロ
ーやオーバーフローの状態になり難い。結果として、図
３０の方法が好ましいと思われる。
【００３０】しかしながら、図３０に示すような制御方
法でも以下の様な問題がある。
【００３１】ここで、図３１は、かかる図３０における
問題点を説明するために用意された図である。説明の容
易化のために符号化ピクチャであるＢピクチャと前方向
参照ピクチャ、後方向参照ピクチャ以外は示されていな
い。
【００３２】一般にフレームをピクチャとして符号化を
行うフレームストラクチャの場合は、ピクチャ間予測と
して、フレーム間予測とフィールド間予測が行われる。
【００３３】さらに詳しく説明すると、フレーム予測の
中で、前方向予測、後方向予測、その両方の予測で得ら
れた予測画像を組み合わせた画像で予測する両方向予測
の３つがある。フィールド間予測の中でも同様に、前方
向予測、後方向予測、その両方の予測で得られた予測画
像を組み合わせた画像で予測する両方向予測の３つがあ
る。
【００３４】図３１に示した動きベクトルの参照番号の
中で、番号５、１０がフレームベクトルである。番号
１、２、３、４、６、７、８、９がフィールド予測であ
る。なお、図３１において、左フィールドが奇数フィー
ルドであり、右フィールドが偶フィールドとして示して
いる。
【００３５】フレーム予測で前方向予測を用いる場合に
選択されるベクトルは番号５で、後方向予測を用いる場
合に選択されるベクトルは番号１０のベクトルである。
両方向予測を用いる場合は、番号５と１０の両方のベク
トルが用いられる。
【００３６】一方、フィールド予測では、奇偶各々のフ
ィールド毎に動きベクトルを用いて予測画面を生成す
る。
【００３７】前方向予測の場合は、Ｂピクチャの奇フィ
ールドは番号１又は２の動きベクトルを用いて予測画面
を生成し、偶フィールドは番号３又は４の動きベクトル
を用いて予測画面を生成する。
【００３８】同様に後方向予測の場合は、奇フィールド
は番号６又は７の動きベクトルを用い、偶フィールドは
番号８又は９の動きベクトルを用いる。両方向予測の場
合は、奇フィールドは番号１又は２の動きベクトルを用
いて生成された前方向予測画面と、番号６又は７の動き
ベクトルも用いて生成された後方向予測画面を組み合わ
せて参照画面を生成する。
【００３９】偶フィールドは番号３又は４の動きベクト
ルを用いて生成された前方向予測画面と、番号８又は９
の動きベクトルを用いて生成された後方向予測画面を組
み合わせて参照画面を生成する。
【００４０】以上が、現在ＭＰＥＧ−２などの動画像符
号化方式で用いられている動き予測の方法である。しか
しがら、シーンチェンジがインターレースフレーム内の
奇／偶フィールド間で発生した場合は、現在の動画像符
号化方式のアルゴリズムでは、フレーム構造符号化を行
っている限り、フィールド予測で片フィールドは前方向
予測、もう片フィールドは後方向予測を行うことは不可
能である。
【００４１】このために、当該ピクチャにおいて符号化
効率が極端に低下し、画質の劣化が顕著となる。また、
ピクチャ間で予測が当たらないためにＢピクチャでピク
チャ内符号化を行うマクロブロックが増えるのであれ
ば、直後の参照ピクチャをＩピクチャやピクチャ内符号
化で行うという意味もなくなってしまう。
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、シーンチェンジがインターレースフレーム内の
奇／偶フィールド間で発生するようなピクチャが存在す
る場合であっても符号化効率や画質の良い符号化を実現
できる動画像符号化方法および装置を提供することにあ
る。
【００４３】また、本発明の目的は、予測モードの追加
や、符号化方式の切換えや入力データの切換え等を適切
に行うことにより、符号化効率や画質の良い動画像符号
化方法及び装置を提供することにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成する本
発明の動画像符号化方法及び装置は、第１の構成とし
て、インターレース画像の入力信号のフレームをピクチ
ャとし、該ピクチャに対し、マクロブロック単位に時間
的に過去である前方向ピクチャと、未来である後方向ピ
クチャの両方のピクチャから予測を行い符号化を行うピ
クチャを有する動画像符号化を行なう方法及び装置であ
って、前記両方向ピクチャからの予測により符号化を行
なう際、各々のピクチャをマクロブロック単位に該フレ
ームの画素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールド
を単位としたフィールド間の動き予測を行い、予測モー
ドとして、片フィールドは前方向フィールドの動きベク
トルから、他方の片フィールドは後方向フィールドの動
きベクトルからの予測を用いるかをピクチャ単位に選択
切り換え、この選択された予測モードに対応する予測画
像を生成し、生成された予測画像を用いて前記入力信号
を符号化することを特徴とする。
【００４５】第２の構成として、前記両方向ピクチャか
らの予測により符号化を行なう際、各々のピクチャをマ
クロブロック単位に該フレームの画素スキャンの奇数又
は偶数で分けたフィールドを単位としたフィールド間の
動き予測を行い、予測モードとして、片フィールドは前
方向フィールドの動きベクトルから、他方の片フィール
ドは後方向フィールドの動きベクトルからの予測を常に
用い、前記予測モードに対応する予測画像を生成し、生
成された予測画像を用いて入力信号を符号化することを
特徴とする。
【００４６】さらに第１の構成において、前記入力信号
の画像のシーンチェンジを、前記フレームの画素スキャ
ンの奇数又は偶数で分けたフィールド単位で検出し、前
記入力信号の画像に前記フレームのフィールド間にシー
ンチェンジが存在するピクチャに関し、片フィールドは
前方向フィールド動きベクトルから、他の片フィールド
は後方向フィールド動きベクトルからの予測を選択項目
とすることを特徴とする。
【００４７】また、第４の特徴として、インターレース
画像を入力信号とし、マクロブロックを単位として符号
化を行なう動画像符号化方法及び装置であって、前記入
力信号の画像のシーンチェンジを、フレームの画素スキ
ャンの奇数又は偶数で分けたフィールド単位で検出し、
少なくとも時間的に過去である前方向ピクチャと未来で
ある後方向ピクチャの両方のピクチャからピクチャ間予
測を行うピクチャで、かつ前記入力信号の画像にフレー
ム内フィールド間のシーンチェンジが存在するピクチャ
に対し、前記入力信号の画像のフィールドをピクチャと
して符号化することを特徴とする。
【００４８】第５の特徴として、インターレース画像を
入力信号とし、マクロブロックを単位として符号化を行
なう動画像符号化方法及び装置であって、前記入力信号
の画像のシーンチェンジを、フレームの画素スキャンの
奇数又は偶数で分けたフィールド単位で検出し、少なく
とも時間的に過去である前方向ピクチャと未来である後
方向ピクチャの両方のピクチャからピクチャ間予測を行
うピクチャで、かつ前記入力信号の画像にフレーム内フ
ィールド間のシーンチェンジが存在するピクチャに対
し、前記前方向ピクチャもしくは後方向ピクチャと同一
データとして符号化することを特徴とする。
【００４９】さらに、第６の特徴として第５の特徴にお
いて、前記ピクチャを前方向参照ピクチャもしくは後方
向参照ピクチャと同一データとする符号化は、符号化予
測方向を片方向フレーム予測に固定し、動きベクトルを
常に０にし、更に、符号化差分情報を常に０にして行な
うことを特徴とする。
【００５０】さらにまた、第７の特徴として第５の特徴
において、前記ピクチャを前方向参照ピクチャもしくは
後方向参照ピクチャと同一データとする符号化は、符号
化原画ピクチャ設定時に前方向参照ピクチャもしくは後
方向参照ピクチャを、現画面ピクチャとして設定するこ
とを特徴とする。
【００５１】また、第８の特徴としてインタレース画像
を入力信号として入力する方法及び装置において、前記
入力信号の画像のシーンチェンジを該画像のフレームの
画素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールド単位で
検出し、前記入力信号の画像にフレーム内フィールド間
のシーンチェンジが存在するピクチャに関し、片フィー
ルドを繰り返し出力することを特徴とする。
【００５２】第９の特徴として、インターレース画像の
入力信号のフレームをピクチャとし、マクロブロックを
単位として符号化を行なう方法及び装置において、前記
入力信号の画像のシーンチェンジをフレームの画素スキ
ャンの奇数又は、偶数で分けたフィールド単位で検出
し、時間的に過去である前方向ピクチャと未来である後
方向ピクチャの両方のピクチャから予測を行なうピクチ
ャで、且つ該入力信号にフレーム内フィールド間のシー
ンチェンジが存在する場合、該ピクチャの片フィールド
を繰り返し出力することを特徴とする。
【００５３】第１０の特徴として、上記第１乃至第３の
特徴のいずれかにおいて、符号化された動画像符号化に
対応し、片フィールドは前方向フィールド動きベクトル
から、他の片フィールドは後方向フィールド動きベクト
ルからの予測に対応する動き補償を行なうことを特徴と
する。
【００５４】本発明の更なる特徴は、以下の図面に従う
発明の実施の形態の説明から明らかになる。
【００５５】
【発明の実施の形態】以下図面に従い、本発明の実施の
形態を説明する。なお、図において、同一又は、類似の
ものには同一の参照番号又は、参照記号を付して説明す
る。
【００５６】図１は、本発明の第１の解決原理を説明す
る図である。図において、Ｐ，Ｂ，ＩはそれぞれＰピク
チャ、Ｂピクチャ及びＩピクチャを示すことは、先の図
２６乃至図３１で説明したと同様である。
【００５７】図１の解決原理の特徴は、フレーム構造符
号化時のＢピクチャ時において予測モードを追加する点
にある。一方の片フィールドは前方向予測、他方の片フ
ィールドは後方向予測という予測を行うことを可能とす
れば、効率良く予測を行うことが可能である。
【００５８】図１において、図３１との比較により明確
なように、奇フィールドのＢピクチャは前方向予測を行
ない、偶フィールドのＢピクチャは後方予測を行なって
いる。すなわち、奇フィールドは１又は２の動きベクト
ル、偶フィールドは８又は９の動きベクトルを使った予
測が可能である。
【００５９】さらに符号化において、動き予測モードを
追加した場合には、その追加した予測モードが含まれて
いても復号出来る復号方式を用意することは必要であ
る。
【００６０】次に、本発明に従う第２の解決原理は予測
モードを追加しない方法である。図２は、本発明の第２
の解決原理を説明する図である。少なくとも該当のフレ
ーム内フィールド間でシーンチェンジが検出されたＢピ
クチャでは、そのフレームは２枚のフィールドピクチャ
としてフィールド構造符号化を行うという方法である。
【００６１】すなわち、図２に示されるように、Ｂピク
チャの奇／遇フィールド間でシーンチェンジを検出した
場合には、このＢピクチャの奇／遇フィールドは、２枚
のフィールドピクチャとして符号化処理を行なう。
【００６２】このようにすると、２つのフィールドの片
フィールドは前方向予測、他の片フィールドは後方向予
測というピクチャ間予測が可能になり効率良く予測を行
うことが可能になる。
【００６３】さらに、第３の本発明の解決原理として、
予測モードも追加せずに、ピクチャ構造も変更しない場
合である。この場合は、効率的なピクチャ間予測を行う
ことは困難であるので、符号化ピクチャを前方向もしく
は、後方向の参照画面にピクチャ間予測で貼り付けた
り、入力信号を操作して実際の原画とは違う画面として
符号化する。
【００６４】これにより符号化効率を落とさない符号化
を可能にする。例えば、図３に示す様に、少なくともフ
レーム内フィールド間でシーンチェンジが発生したピク
チャ（図３ではピクチャＢ）において、そのピクチャを
前方向参照画、もしくは後方向参照画と同一データとな
るように符号化画面を符号化する。
【００６５】図３の場合は、前方向参照ピクチャと同一
データとなるように符号化を行っている。すなわち、表
１に示すように、ピクチャＢの入力の符号化では、ピク
チャＡと同一データとなるように符号化を行っている。
ただし、特に一連するＢピクチャが複数枚存在する場合
は、より近い参照ピクチャと同一データと見做すことが
好ましい。
【００６６】
【表１】 また、時間的にみて符号化するＢピクチャと参照ピクチ
ャの間に他のＢピクチャが存在する場合は、当該Ｂピク
チャも参照ピクチャと同一データとして符号化すること
が好ましい。これは、符号化ストリームを再生する場合
に画像の連続性が保たれるからである。
【００６７】実際の符号化画像とは違う画面として符号
化する方法としては、本発明に従う更に別の方法があ
る。図４に示す様にフレーム内フィールド間でシーンチ
ェンジを検出した場合には、当該のフレームはそのピク
チャの片方のフィールドを繰り返すという方法である。
【００６８】これにより繰り返えされた後のシーンで
は、シーンチェンジを、フレーム単位に変更することが
出来る。このために、符号化効率が高くなる。この片フ
ィールドを繰り返すという方法は、特に符号化に関係な
く入力データだけを見て行うことも可能である。
【００６９】次に上記の本発明の解決原理を実現する実
施例について説明するが、その説明に先立って、本発明
の理解の容易化のために、本発明の解決原理が適用され
る符号化装置の一般的な構成例を説明しておく。
【００７０】図５は、本発明の解決原理が適用される符
号化装置の一般的な構成例ブロック図を示す。符号化制
御部１により、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの
順序が制御され、これに対応してスイッチＳＷ１、ＳＷ
２がピクチャ内符号化(intra)側あるいは、ピクチャ間
符号化(inter)側に切りかえる。
【００７１】符号化器２は、直交変換回路と量子化回路
で構成される。これにより空間方向の圧縮と、データ構
造によるデータ量削減が可能である。符号化器２からＭ
ＰＥＧ符号化されたデータ列が出力される。
【００７２】一方、符号化器２の出力は復号化器３に入
力し符号化器２の符号化処理に対応する復号化処理が行
われる。そして、復号化された画像データはフレームメ
モリ４に格納され、動き探索及び動き補償処理に用いら
れる。
【００７３】動き探索器５は、図６に示す構成例であ
り、図２７に示した参照画の探索範囲にあるｍ個のマク
ロブロックのデータが各々入力されるｍ個の差分絶対値
和演算回路５１〜５ｍと、ｍ個の差分絶対値和演算回路
５１〜５ｍの出力を入力し、最小値を選択出力するため
の比較器５０を有する。
【００７４】ここで、上記ｍ個のマクロブロックは、例
えば１６×１６画素を一つのマクロブロックの単位とし
て、参照画の探索範囲において、１画素ずつ横方向、縦
方向にシフトして得られる。
【００７５】差分絶対値和演算回路５１〜５ｍの各々の
他の入力端には共通に、原画マクロブロックの各画素が
入力される。
【００７６】図６の差分絶対値和演算回路５１〜５ｍの
構成は共通であり、その構成例ブロック図が図７に示さ
れる。図７において、一つのマクロブロックを構成する
画素数Ｎに対応した数の差回路５１２〜５１Ｎ、絶対値
演算回路５２１〜５２Ｎを有する。
【００７７】さらに、絶対値演算回路５２１〜５２Ｎの
出力を累積加算する累積加算器５０１を有する。ここ
で、上記のように、一つのマクロブロックを１６×１６
画素で構成する場合は、Ｎは、２４６である。
【００７８】図６において、比較器５０は、複数ｍ個の
マクロブロックに対応する差分絶対値和加算回路５１〜
５ｍの出力を入力し、最小値の差分絶対値和加算回路５
１〜５ｍの出力を選択する。
【００７９】すなわち、参照画探索範囲において最も原
画マクロブロックと相関関係の深いマクロブロックを選
択し、動き探索結果として動きベクトル（移動量）、差
分絶対値和が出力される。
【００８０】さらに、動き予測判定器６は、上記のよう
に参照画と原画の差分絶対値和の最小値を出力するに当
って、前方向にある即ち、過去の参照画との差分絶対値
和の最小値、後方向にある即ち、未来の参照画との差分
絶対値和の最小値及び、両方向の参照画との差分絶対値
和の最小値を出力する。
【００８１】さらに、参照画との差分絶対値和は、フレ
ーム予測の場合のフレーム予測差分絶対値和と、フィー
ルド予測の場合のフィールド予測差分絶対値和を出力す
る。
【００８２】ここで、フレーム予測差分絶対値は、上記
例では１６×１６画素差分絶対和最小値であり、フィー
ルド予測差分絶対値は、奇ライン１６×８画素差分絶対
値和最小値と遇ライン１６×８画素差分絶対値和の和で
ある。
【００８３】これらの差分絶対値が、動き予測判定器６
に入力する。図８は、動き予測判定器６の構成例ブロッ
ク図である。前方予測、後方予測及び、両方向予測に対
応して予測比較器６０，６１及び６２がある。それぞれ
の予測比較器は、フレーム予測差分絶対値とフィールド
予測差分絶対値を比較して、小さい方を出力する。
【００８４】一方、符号化制御部１による制御により、
Ｐピクチャ符号化又は、Ｂピクチャ符号化の切替え選択
が制御される。Ｐピクチャ符号化時は、予測比較器６０
から選択されたフレーム予測差分絶対値又は、フィール
ド予測差分絶対値が予測結果として出力される。
【００８５】また、Ｂピクチャ符号化の時は、予測比較
器６３において、予測比較器６０，６１及び６２の出力
が入力され、これらの最小値を選択して動き予測判定器
６の出力として出力される。
【００８６】ここで、動き予測判定器６における予測判
定タイプと、動きベクトルを考えると、下記表２のとお
りである。
【００８７】
【表２】 動き予測判定器６の出力は、ピクチャ間符号化の時、符
号化制御部１によりスイッチＳＷ１が差回路７側に切換
えられる。したがって、差回路７により入力画像データ
と動き予測判定器６の予測結果出力との差分が出力さ
れ、符号化器２に入力される。
【００８８】次に、上記図５乃至図８の一般的符号化装
置構成に対し、本発明の図１乃至図４において説明した
本発明の解決原理を実現する構成を説明する。
【００８９】図９は、本発明の第１の実施例として、上
記本発明の第１の解決原理を実現する動き予測判定器６
の構成例ブロック図である。本発明は、図８の動き予測
判定器６の構成に対し、更に別の予測比較器６４を設け
ている点に特徴を有する。
【００９０】図９に示す実施例で実現されるフレームス
トラクチャ符号化は、図１において説明した本発明の第
１の解決原理として、Ｂピクチャのフィールド予測にお
いて、片フィールドは前方向からの予測、他の片フィー
ルドは後方向からの予測を行なう予測モードを追加した
ものである。
【００９１】この予測モードを追加するために、シンタ
ックス（データ列規則）上マクロブロック単位に追加ビ
ットを必要とする可能性もある。したがって、この予測
モードはピクチャ単位にオン/オフが可能な構成である
ことが有利である。
【００９２】このための方法としては、これまでの動き
予測で行っていた、フレーム予測やフィールド予測と同
じ様に片フィールドは前方向からの予測、他の片フィー
ルドは後方向からの予測を行う、１方向1ベクトルのフ
ィールド予測の予測誤差も計算し、予測比較器６３で最
小の予測誤差を示す動き予測を選択する。
【００９３】なお、図９においてスイッチＳＷは、本発
明の両方向予測を行うピクチャのフィールド予測におい
て、片フィールドは前方向からの予測、他の片フィール
ドは後方向からの予測を行なう予測モードを採用するか
否かにより切換えるために用意されている。
【００９４】ここで、図９の実施例における予測タイプ
とベクトル本数について考察すると表３のようになる。
【００９５】
【表３】 表３において、両方向予測におけるフィールド予測は従
来のものであり、表２におけると同様である。両方向予
測におけるフィールド２の予測が本発明により追加され
たものであり、一方向当り１本の動きベクトルであり、
従って前／後方向予測につき２本の動きベクトルを有す
る。
【００９６】図１０は、更に本発明の第２の実施例に従
う動き予測判定器６の構成例ブロック図である。図９の
実施例に対し、追加された予測比較器６４の出力を予測
比較器６３に常に入力するように構成される。
【００９７】したがって、Ｂピクチャに対し、常に片フ
ィールドは前方向フィールド予測結果から、他の片フィ
ールドは後方向フィールド予測結果からの予測を項目に
入れるようにした構成である。
【００９８】上記のように本発明により、新しい予測モ
ードとしてフィールド予測で動きベクトルが片方向あた
り1本という予測モードが追加される。
【００９９】表４は、ＭＰＥＧ−２でフレームストラク
チャの予測モードを符号表（Table6-17 Meaning of fra
me#motion#type:ISO/IEC 13818-2 (MPEG-2 Video)のfra
me#motion#typeの定義）である。
【０１００】
【表４】 ここで、予測モードの追加に対し、符号ビットを一つも
増やさないで実現するためには、上記表３の予測タイプ
（Prediction type）の“reserved”に割り当てられて
いるコード“00”に、下記表５のように、この予測モー
ドを割当ててやればよい。
【０１０１】
【表５】 ここで、追加するモードの中には、奇フィールド(top#f
ield)が前方向予測、偶フィールド(bottom#foeld)が後
方向予測である場合と、その逆である奇フィールド(top
#field)が後方向予測、偶フィールド(bottom#foeld)が
前方向予測である場合が考えられる。
【０１０２】フレーム内フィールド間シーンチェンジ発
生時の動き予測効率を上げるためには、入力時間で考え
て前に存在するフィールドが前方向予測を行い、後に存
在するフィールドが後方向予測を行えば良い。
【０１０３】ＭＰＥＧ−２ではインターレース画像1フ
レームを構成するために、どちらのフィールドが時間的
に先に存在するかは、Picture coding extensionに存在
するtop#filed#first#flagという1ビットのフラグを参
照すればよい。
【０１０４】すなわち、top#filed#first#flag=1の場合
は図１１Ａが該当し、奇フィールドが前方向予測を行
う。反対に、top#field#first#flag =0の場合は図１１
Ｂが該当し、偶フィールドが前方向予測を行うようにす
れば良い。
【０１０５】つまり、新しく追加するフィールド予測で
どちらのフィールドが前方向予測を行うかは、Picture
coding extensionに存在するtop#filed#first#flagで一
意に決まるので、新たにフラグは設けなくてもよい。
【０１０６】また、動きベクトルもフィールド予測であ
るが、ベクトルの数は片フィールドに対して１本ずつな
ので、あたかもフレーム予測のように送ることが可能で
ある。
【０１０７】上記第２の実施例では、ＭＰＥＧ−２のシ
ンタックス上に追加ビットを何も必要としないので、こ
の予測は常にオンとすることが好ましい。
【０１０８】図１２は、本発明の第３の実施例を説明す
る図である。図１２の構成は、図９の構成に対し、スイ
ッチＳＷの切換えをフィールドシーンチェンジ検出回路
６５により制御するようにしたものである。
【０１０９】今、上記第２の実施例説明に関連して、上
記表３においてコード(code)欄の“００”が、なぜ“re
served”ビットになっているかは、２３ビットの０と１
ビットの１を共通して持つ、ＭＰＥＧのスタートコード
をユニークワードにするためであると思われる。
【０１１０】したがって、新しい動き予測タイプを“０
０”に割当てることが不可能である場合は、“frame#mo
tion#type”のビットを1ビット増やすか、新たなモード
識別ビットを最低でも1ビット設けなければばらなくな
る。
【０１１１】この場合、動き予測はマクロブロック単位
に行うので、例え追加ビットが1ビットであろうとも、
ピクチャ当りに換算すると多大なビット量の増加になっ
てしまう。尚且つ、そのビットの追加により効率が上が
るのは、フレーム内フィールド間のシーンチェンジ発生
ピクチャのみということは充分に考えられる。
【０１１２】したがって、第３の実施例では、第１の実
施例における追加動き予測モードのオン／オフフラグを
設け、フレーム内フィールド間シーンチェンジが発生
し、かつそのピクチャがＢピクチャである場合にそのフ
ラフをオンにする。
【０１１３】図１２に示すように、フィールドシーンチ
ェンジ検出フラグを生成する回路としてシーンチェンジ
回路６５を設ける。これにより、フィールドシーンチェ
ンジが発生したＢピクチャでは、フィールド予測で片フ
ィールドは前方向からの予測、もう片フィールドは後方
向からの予測するという予測モードが追加される。
【０１１４】このようにすることにより、フィールドシ
ーンチェンジ発生でないＢピクチャでのモード追加によ
る符号量の追加ビットは高々1ビットとなり、符号量の
増加の抑制が可能となる。
【０１１５】図１３は、本発明の第４の実施例を説明す
る図である。図５の構成に対し、符号化入力データ側に
フレーム構造とフィールド構造の切換えを行なう切換え
回路６６を設けている。切換え回路６６は、シーンチェ
ンジ検出回路６５によりフレーム内フィールド間シーン
チェンジが発生し、かつそのピクチャがＢピクチャであ
る場合が検出された時、フレーム構造とフィールド構造
の切換えを行なう。
【０１１６】フィールド構造符号化を行うと、例えば、
1枚目のフィールドピクチャでは前方向予測、もう一枚
のフィールドピクチャでは後方向予測を行うことは可能
となり、大幅に予測効率が落ちることはない。
【０１１７】図１４は、図１３の実施例におけるシーン
チェンジ検出回路６５の構成例ブロック図である。図に
おいて、画素番号は、フィールドをラスタースキャンし
た順番で、Ｎfieldは、フィールドの画素数を意味す
る。
【０１１８】フィールド単位で現フィールドと前フィー
ルドとの画素毎の差を求める差回路６５１〜６５Ｎ、差
回路の出力の絶対値を求める絶対値回路６６１〜６６
Ｎ、絶対値回路６６１〜６６Ｎの出力を累積加算する累
積加算器６５０及び、累積加算器５０の出力を閾値ＴＨ
と比較判定する閾値判定回路６６０を有して構成され
る。
【０１１９】すなわち、１フィールド分の差分絶対値の
累積加算値が閾値ＴＨを超えたときに識別判定回路６６
０から識別判定出力が生成される。
【０１２０】図１５は、更にかかる識別判定回路６６０
からの識別判定出力に基づきフィールドシーンチェンジ
を検出する、シーンチェンジ検出回路６５における検出
アルゴリズムを説明する図である。図１６は、図１５の
アルゴリズムにおける第1フィールドＦ１と第２フィー
ルドＦ２の関係を示す図である。
【０１２１】この図１６を参照して図１５のアルゴリズ
ムを説明すると、top#field#first#flagの値によって決
まる第１フィールドＦ１でシーンチェンジの有無を検出
する（ステップＳ１）。第１フィールドＦ１でシーンチ
ェンジが検出されない場合、第２フィールドＦ２でシー
ンチェンジの有無を検出する（ステップＳ２）。
【０１２２】この時、ステップＳ２の判断でシーンチェ
ンジがある場合、図１６に示すように第１フィールドＦ
１と第２フィールドＦ２間でシーンチェンジがあること
になる。したがって、この場合は、フィールドシーンチ
ェンジＦＩＣであると判断される。
【０１２３】また、ステップＳ２の判断でシーンチェン
ジがない場合、シーンチェンジでないと判断される（ス
テップＳ５）。
【０１２４】ステップＳ１で、シーンチェンジがある場
合、次に第２フィールドでシーンチェンジの有無が判断
される（ステップＳ４）。第２フィールドでシーンチェ
ンジがない場合は、シーンチェンジでないと判断される
（ステップＳ５）。第２フィールドでシーンチェンジが
ある場合は、図１６に示すように、第１フィールドに跨
ってシーンチェンジがあることになるので、この場合
は、フレームシーンチェンジＦＲＣであると判断する
（ステップＳ６）。
【０１２５】図１７は、本発明の第５の実施例を説明す
る図である。この実施例は、動き予測モードを制限する
ことに特徴を有する。
【０１２６】先に第３の解決原理として説明した、フレ
ーム内フィールド間シーンチェンジが発生した場合で、
かつ当該ピクチャがＢピクチャである場合に符号化画面
を前後どちらかの参照画面と同一データとして符号化を
行うことを実現する実施例である。
【０１２７】図１７の実施例では、動きベクトル予測方
向を片方向固定、フレーム予測固定、動きベクトルを０
ベクトルに固定し、かつ符号化係数情報も送らないよう
に符号化制御を行う構成である。
【０１２８】このようにすることにより、図３で説明し
た解決原理に対応して、符号化ピクチャを参照ピクチャ
のローカルデコード画面と同一データとして符号化出来
る。動きベクトルを固定にするのは、全て動きモード検
出を行った後でも可能であり、このモードに入った場合
には、動き予測モードの演算全てを行わないようにする
ことも可能である。
【０１２９】かかる構成により、符号化効率が極端に悪
くなることを防ぐことが可能である。この場合、符号化
ピクチャを、シーンチェンジの前もしくは後の参照ピク
チャのどちらかと同一と見做して符号化を行うので、実
際は、片フィールドはシーンチェンジ前もしくはシーン
チェンジ後の全く違う画像を符号化していることにな
る。
【０１３０】また、同一データと見做す参照ピクチャ
は、シーンチェンジ発生ピクチャに入力時間でより近い
参照ピクチャを用いる方が良いと思われるが、必ずしも
これに限られない。
【０１３１】また、シーンチェンジ発生ピクチャと参照
ピクチャの間に別のＢピクチャが存在する場合は、当該
Ｂピクチャも参照ピクチャと同じデータとして見做した
方がより視覚的、符号化効率的に好ましい。
【０１３２】図１８は、本発明の第６の実施例を説明す
る図であり、符号化入力データを切換える点に特徴を有
する。図１８の構成において、データ入力側にフレーム
メモリ読出し回路６７を設け、上記図１７の実施例にお
ける参照ピクチャと同一データとして見做す方法とし
て、入力画面から符号化データを設定する時に、同一デ
ータと見做したい方の参照ピクチャを設定する。
【０１３３】図１９は、図１８のフレームメモリ読出回
路６７の構成例である。なお、図１９では、フィールド
１の入力に対する読出回路が示されるが、フィールド２
についても同様構成であるので、図示省略されている。
【０１３４】シーンチェンジ検出回路６５からのシーン
チェンジ検出信号により切換えられるスイッチＳＷを有
し、Ｂピクチャであって、フィールドシーンチェンジの
時、スイッチＳＷにより、前参照ピクチャ又は後参照ピ
クチャと同一データが読み出される。カウンタ６７０
は、Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャ切換えタイミングを生成する。
【０１３５】ここで、一般にＭＰＥＧ−２では、原画同
士を用いて動き探索を行うので、参照ピクチャの原画
は、メモリに蓄えられていると考えられる。また、動き
補償後の予測画像は、参照ピクチャを一度エンコード/
デコードした結果のローカルデコード画像を用いて行
う。このため、復号化された参照ピクチャもメモリに蓄
えていると考えられる。
【０１３６】従って、ここで原画ピクチャとして設定す
る参照ピクチャは、原画/ローカルデコード画のどちら
も設定可能である。また、符号化画面を変更しているの
で、図１７の実施例に示す符号化方法の制限は特に必要
としない。
【０１３７】ここで、図１７、図１８の実施例における
符号化では、参照ピクチャと同じデータを用いるので当
該ピクチャでは殆ど情報量が発生しない。このため、情
報量をＧＯＰ内の他のピクチャに割当てる事が可能とな
るという効果もある。
【０１３８】図２０は、本発明の第７の実施例を説明す
る図である。この実施例では本発明を必ずしも符号化装
置とリンクしないで適用可能とするものである。すなわ
ち、一般的な用途に適用可能な入力画像切換え装置とし
て適用可能である。
【０１３９】１フレームを構成するフィールド１及び、
フィールド２のデータを入力し、それらの間でシーンチ
ェンジがある場合、即ち、フレーム内フィールド間シー
ンチェンジ発生をシーンチェンジ検出回路６５が検出す
る。
【０１４０】シーンチェンジ検出回路６５は、フィール
ドシーンチェンジの発生を検知した時、スイッチ切換え
信号を発生し、スイッチＳＷを端子１側に切換え、フィ
ールド１と同一のデータをフィールド２に対し出力す
る。
【０１４１】このように、フィールドシーンチェンジが
検出される場合、該当のフレームでは、フィールドをレ
ピートさせて入力フレームをつくり変える。片フィール
ドをレピートすることにより、図４に説明した解決原理
に従い、フレーム内フィールド間シーンチェンジの位置
を、擬似的にフレーム間シーンチェンジに変更すること
が出来る。
【０１４２】図２１は、本発明の第８の実施例を説明す
る図である。この実施例は、図２０の実施例を符号化装
置に適用した構成である。図２１の前処理回路６８とし
て、図２０の実施例が適用される。
【０１４３】図２２は、図２１における前処理回路６８
の構成例である。シーンチェンジ検出回路６５により、
フィールドシーンチェンジ検出が行われると、スイッチ
ＳＷによりフィールド２に対し、フィールド１のデータ
をレピートして出力する様に構成されている。なお、カ
ウンタ６７０の機能は、図１９の実施例において説明し
たと同様である。
【０１４４】この実施例による符号化の実際において
は、符号化効率が悪くなるＢピクチャでのフレーム内フ
ィールド間シーンチェンジで処理を行う。シーンチェン
ジがフレーム間シーンチェンジならば、入力時間的にシ
ーンチェンジの直後の参照ピクチャを、Iピクチャもし
くはピクチャ内符号化を行う様にするだけで、Ｂピクチ
ャは前後参照ピクチャから効率良く予測符号化を行うこ
とが出来る。
【０１４５】符号化画像を実際の入力画像と異なる画像
として符号化を行うという意味では、図１８の実施例と
考え方は似ているが、図２１の実施例では、フィールド
間でシーンチェンジが発生した場合に、フレームを参照
ピクチャと置き換えるのではなく、図４で説明したよう
に入力原画で片フィールドレピートすることによりフレ
ーム内の両フィールドを同一データにしている。
【０１４６】図２３は、先に図１〜図４により説明した
解決原理に基づく符号化装置に対応する復号化装置の構
成例ブロック図である。
【０１４７】復号化器１００の出力がスイッチＳＷの切
換えで直接に又は、加算器１０１により動き補償信号と
加算された信号が、復号化信号として出力される。
【０１４８】動き補償信号を生成するために、前画メモ
リ１０２、後画像メモリ１０３を有し、更に前方向動き
補償回路１０４、両方向動き補償回路１０５及び後方向
動き補償回路１０６を有する。
【０１４９】図２３において、メモリ１０２，１０３か
ら読み出されるデータについて、実線矢印は、フレーム
予測の場合であり、破線矢印はフィールド予測の場合で
ある。そして、これらの種類は、マクロブロック毎に切
換えられる。
【０１５０】ここで、符号化装置から出力されるＭＰＥ
Ｇストリーム中のマクロブロック（ＭＢ）情報は、ＭＢ
の位置、前方向、後方向又は両方向予測を区別する予測
タイプ、動きベクトル及び、符号化係数情報を含んでい
る。
【０１５１】現在のＭＰＥＧ−２規格ではフレーム構造
符号化時の動きベクトルの本数は、表１に示したよう
に、フレーム予測の場合は片方向１本で、フィールド予
測の場合は片方向２本となっている。
【０１５２】この場合のストリーム上のデータは以下の
ようになっている片(前又は後)方向予測のフレーム予測
場合は、 予測タイプ＋動きベクトル１ 片(前又は後)方向予測のフィールド予測場合は、 予測タイプ＋動きベクトル１＋動きベクトル２ 上記の動きベクトル１は、top#field(奇フィールド)の
ベクトル、動きベクトル２は、bottom#field(偶フィー
ルド)のベクトルである。
【０１５３】両方向予測のフレーム予測場合、 予測タイプ＋動きベクトル１＋動きベクトル２ であり、動きベクトル１は、forward#frameベクトル、
動きベクトル２は、backward#frameベクトルである。
【０１５４】さらに、両方向予測のフィールド予測場合
は、 予測タイプ＋動きベクトル１＋動きベクトル２＋動きベ
クトル３＋動きベクトル４ である。動きベクトル１は、forward#top#fieldベクト
ル、動きベクトル２は、forward#bottom#fieldベクト
ル、動きベクトル３は、backward#top#fieldベクトル、
動きベクトル４は、backward#bottom#fieldベクトルで
ある。
【０１５５】本発明に従う両方向フィールド予測は、動
きベクトルが片方向１本で 予測タイプ＋動きベクトル１＋動きベクトル２ である。動きベクトル１はforward#fieldベクトル、動
きベクトル２はbackward#fieldベクトルである。
【０１５６】これには、動きベクトル１はforward#top#
fieldベクトル、動きベクトル２はbackward#bottom#fie
ldベクトルと動きベクトル１はforward#bottom#fieldベ
クトル、動きベクトル２はbackward#top#fieldベクトル
の２通りの取り方が存在するが、それをtop#field#firs
t#flagでどちらか判断する。
【０１５７】図２４は、図１１と同様の説明図である
が、top#field#first#flagで判断される動きベクトル１
及び、動きベクトル２の態様を示す図である。すなわ
ち、top#field#first#flag＝１の場合は、図２４Aに示
すように、動きベクトル１はforward#top#fieldベクト
ル、動きベクトル２はbackward#bottom#fieldベクトル
の場合である。
【０１５８】一方、top#field#first#flag＝０の場合
は、図２４Bに示すように、動きベクトル１はforward#b
ottom#fieldベクトル、動きベクトル２はbackward#top#
fieldベクトルの場合である。
【０１５９】図２５は、図２３の両方向動き補償回路１
０５の構成例ブロック図である。
【０１６０】フレーム予測である場合は、加算回路２５
１と１／２回路２５２により、前画像メモリ１０２と後
画像メモリ１０３から、各々動きベクトルに相当する位
置のフレーム構成のマクロブロックを読み出し、それら
の加算の１／２を計算して出力する。
【０１６１】フィールド予測の場合は、4本の動きベク
トルの位置に相当する前画像奇フィールド１／２マクロ
ブロック、前画像偶フィールド１／２マクロブロック、
後画像奇フィールド１／２マクロブロック及び、後画像
偶フィールド１／２マクロブロックの４つの１／２マク
ロブロックをメモリ１０２、１０３から読み出す。
【０１６２】次いで、加算回路２５３と１／２回路２５
４により、前画像の奇フィールド１／２マクロブロック
と、後画像の奇フィールド１／２マクロブロックを入力
し、それらの加算の１／２を計算して出力する。
【０１６３】また、加算回路２５５と１／２回路２５６
により、前画像偶フィールド１／２マクロブロックと後
画像偶フィールド１／２マクロブロックを入力し、それ
らの加算の１／２を計算して出力する。
【０１６４】さらに、本発明に従うフィールド予測の場
合は、上記top#field#first#flagに基ずき２本の動きベ
クトルに相当する前画像奇フィールド１／２マクロブロ
ックと後画像偶フィールド１／２マクロブロックの組み
合わせあるいは、前画像偶フィールド１／２マクロブロ
ックと後画像奇フィールド１／２マクロブロックの組み
合わせのいずれをメモリ１０２、１０３から読み出すか
を決定する。決定された組み合わせが選択回路２５７か
らマクロブロックとして出力される。
【０１６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フレームストラクチャ符号化時にＢ-ピクチャで、かつ
フレームピクチャの切れ目でない所でシーンチェンジ検
出が発生した場合でも、予測効率の劣化しない効率的な
符号化を行うことができる。
【０１６６】上記各実施例において、ハードウェアブロ
ックの構成で動作を説明してきたが、本発明はハ−ドウ
ェアに限定されず、対応する機能をソフトウェアで実現
することも可能である。
【０１６７】さらに、上記各実施例は本発明の理解のた
めに例示されたものであり、本発明の保護の範囲はこれ
ら限定されない。本発明思想から離れるものでない限
り、特許請求の範囲に記載の構成と均等であるものも本
発明の保護の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の解決原理を説明する図である。
【図２】本発明の第２の解決原理を説明する図である。
【図３】本発明の第３の解決原理を説明する図である。
【図４】本発明の第４の解決原理を説明する図である。
【図５】本発明の解決原理が適用される符号化装置の一
般的な構成例ブロック図である。
【図６】図５の構成における動き探索器５の構成例を示
すブロック図である。
【図７】図６の差分絶対値和演算回路５１〜５ｍの構成
例ブロック図である。
【図８】動き予測判定器６の構成例ブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施例として、本発明の第１の
解決原理を実現する動き予測判定器６の構成例ブロック
図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に従う動き予測判定器
６の構成例ブロック図である。
【図１１】奇フィールド及び偶フィールドの位置関係を
説明する図である。
【図１２】本発明の第３の実施例を説明する図である。
【図１３】本発明の第４の実施例を説明する図である。
【図１４】図１３の実施例におけるシーンチェンジ検出
回路６５の構成例ブロック図である。
【図１５】図１３のシーンチェンジ検出回路６５におけ
る検出アルゴリズムを説明する図である。
【図１６】図１５のアルゴリズムに置ける第１フィール
ドＦ１と第２フィールドの関係を示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施例を説明する図である。
【図１８】本発明の第６の実施例を説明する図である。
【図１９】図１８のフレームメモリ読出回路６７の構成
例である。
【図２０】本発明の第７の実施例を説明する図である。
【図２１】本発明の第８の実施例を説明する図である。
【図２２】図２１における前処理回路６８の構成例であ
る。
【図２３】図１〜図４により説明した解決原理に基づく
符号化装置に対応する復号化装置の構成例ブロック図で
ある。
【図２４】本発明のフィールド予測においてtop#filed#
first#flagの意義を説明する図である。
【図２５】図２３の両方向動き補償回路１０５の構成例
ブロック図である。
【図２６】ピクチャを説明する図である。
【図２７】Ｂピクチャを用いて符号化する場合のピクチ
ャタイプの変更を説明する図である。
【図２８】シーンチェンジＳＣが検出された場合の直後
のピクチャをＩピクチャ等のピクチャ内符号化を使って
符号化するという方法を説明する図である。
【図２９】Ｉピクチャの頻度を出来るだけ増加させない
為に、シーンチェンジが発生する時Ｉピクチャの固定間
隔周期のカウント値をリセットする方法を説明する図で
ある。
【図３０】ピクチャでシーンチェンジが発生した場合、
入力順で直後に来る参照ピクチャをＩピクチャもしくは
フレーム内符号化する方法を説明する図である。
【図３１】図２９における問題点を説明するための図で
ある。
【符号の簡単な説明】
１ 符号化制御部 ２ 符号化器 ３ 復号化器 ４ フレームメモリ ５ 動き探査器 ６ 動き予測判定器 ７ 差回路 ＳＷ スイッチ ６０〜６４ 予測比較器
フロントページの続き (72)発明者 酒井 潔 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 山田 幸二 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5C059 KK25 KK33 MA00 MA03 MA14 MA15 NN01 NN30 NN43 PP05 PP06 PP07 SS01 SS06 SS11 TA22 TA23 TA25 TB04 TC12 TC14 TD05 UA02 UA05

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インターレース画像の入力信号のフレーム
    をピクチャとし、該ピクチャに対し、マクロブロック単
    位に時間的に過去である前方向ピクチャと、未来である
    後方向ピクチャの両方のピクチャから予測を行い符号化
    を行うピクチャを含む動画像符号化方法であって、 該両方向ピクチャからの予測により符号化を行なう際、
    各々のピクチャをマクロブロック単位に該フレームの画
    素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールドを単位と
    したフィールド間の動き予測を行い、 予測モードとして、片フィールドは前方向フィールドの
    動きベクトルから、他方の片フィールドは後方向フィー
    ルドの動きベクトルからの予測を用いるかをピクチャ単
    位に選択切り換え、 該選択された予測モードに対応する予測画像を生成し、 該生成された予測画像を用いて該入力信号を符号化する
    ことを特徴とする動画像符号化方法。
  2. 【請求項２】インターレース画像の入力信号のフレーム
    をピクチャとし、該ピクチャに対し、マクロブロック単
    位に時間的に過去である前方向ピクチャと、未来である
    後方向ピクチャの両方のピクチャから予測を行い符号化
    を行うピクチャを含む動画像符号化方法であって、 該両方向ピクチャからの予測により符号化を行なう際、
    各々のピクチャをマクロブロック単位に該フレームの画
    素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールドを単位と
    したフィールド間の動き予測を行い、 予測モードとして、片フィールドは前方向フィールドの
    動きベクトルから、他方の片フィールドは後方向フィー
    ルドの動きベクトルからの予測を常に用い、 該予測モードに対応する予測画像を生成し、 該生成された予測画像を用いて該入力信号を符号化する
    ことを特徴とする動画像符号化方法。
  3. 【請求項３】請求項１において、 さらに、前記入力信号の画像のシーンチェンジを、前記
    フレームの画素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィー
    ルド単位で検出し、 該入力信号の画像に該フレームのフィールド間にシーン
    チェンジが存在するピクチャに関し、片フィールドは前
    方向フィールド動きベクトルから、他の片フィールドは
    後方向フィールド動きベクトルからの予測を選択項目と
    することを特徴とする動画像符号化方法。
  4. 【請求項４】インターレース画像を入力信号とし、マク
    ロブロックを単位として符号化を行なう動画像符号化方
    法であって、 該入力信号の画像のシーンチェンジを、フレームの画素
    スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールド単位で検出
    し、 時間的に過去である前方向ピクチャと、未来である後方
    向ピクチャの各々もしくは両方のピクチャから予測を行
    い、 少なくとも該前方向ピクチャと該後方向ピクチャの両方
    のピクチャからピクチャ間予測を行うピクチャで、かつ
    該入力信号の画像にフレーム内フィールド間のシーンチ
    ェンジが存在するピクチャに対し、該入力信号の画像を
    フィールド構造符号化として符号化することを特徴とす
    る動画像符号化方法。
  5. 【請求項５】インターレース画像の入力信号のフレーム
    をピクチャとし、マクロブロックを単位として符号化を
    行なう動画像符号化方法であって、 該入力信号の画像のシーンチェンジを、フレームの画素
    スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールド単位で検出
    し、 少なくとも時間的に過去である前方向ピクチャと未来で
    ある後方向ピクチャの両方のピクチャからピクチャ間予
    測を行うピクチャで、かつ該入力信号の画像にフレーム
    内フィールド間のシーンチェンジが存在するピクチャに
    対し、該前方向ピクチャもしくは該後方向ピクチャと同
    一データとして符号化することを特徴とする動画像符号
    化方法。
  6. 【請求項６】請求項５において、 前記ピクチャを前方向参照ピクチャもしくは後方向参照
    ピクチャと同一データとする符号化は、符号化予測方向
    を片方向フレーム予測に固定し、 動きベクトルを常に０にし、更に、 符号化差分情報を常に０にして行なうことを特徴とする
    動画像符号化方法。
  7. 【請求項７】請求項５において、 前記ピクチャを前方向参照ピクチャもしくは後方向参照
    ピクチャと同一データとする符号化は、符号化原画ピク
    チャ設定時に前方向参照ピクチャもしくは後方向参照ピ
    クチャを、現画面ピクチャとして設定することを特徴と
    する動画像符号化方法。
  8. 【請求項８】インタレース画像を入力信号として入力す
    る方法において、 該入力信号の画像のシーンチェンジを該画像のフレーム
    の画素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールド単位
    で検出し、 該入力信号の画像にフレーム内フィールド間のシーンチ
    ェンジが存在するピクチャに関し、片フィールドを繰り
    返し出力することを特徴とするインタレース画像信号入
    力方法。
  9. 【請求項９】インターレース画像の入力信号のフレーム
    をピクチャとし、マクロブロックを単位として符号化を
    行なう方法において、 該入力信号の画像のシーンチェンジをフレームの画素ス
    キャンの奇数又は、偶数で分けたフィールド単位で検出
    し、 前方向ピクチャと後方向ピクチャの両方のピクチャから
    予測を行なうピクチャで、且つ該入力信号にフレーム内
    フィールド間のシーンチェンジが存在する場合、該ピク
    チャの片フィールドを繰り返し出力することを特徴とす
    る動画像符号化方法。
  10. 【請求項１０】請求項1乃至３のいずれかの記載の動画
    像符号化方法によって符号化された動画像符号化信号に
    対し、片フィールドは前方向フィールド動きベクトルか
    ら、他の片フィールドは後方向フィールド動きベクトル
    からの予測に対応する動き補償与える符号化に対応する
    復号化を行なうことを特徴とする動画像復号化方法。
  11. 【請求項１１】インターレース画像の入力信号のフレー
    ムをピクチャとし、該ピクチャに対し、マクロブロック
    単位に時間的に過去である前方向ピクチャと、未来であ
    る後方向ピクチャの各々もしくは両方向ピクチャから予
    測を行い符号化を行う動画像符号化装置であって、 該両方向ピクチャからの予測により符号化を行なう際、
    各々のピクチャをマクロブロック単位に該フレームの画
    素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールドを単位と
    したフィールド間の動き予測を行うフィールド動きベク
    トル検出手段と、 予測モードとして、片フィールドは前方向フィールドの
    動きベクトルから、他方の片フィールドは後方向フィー
    ルドの動きベクトルからの予測を用いるかをピクチャ単
    位に選択切り換える予測モード選択手段と、 該予測モード選択手段により選択された予測モードに対
    応する予測画像を生成する動き補償手段と、 該動き補償手段により生成された予測画像を用いて該入
    力信号を符号化する符号化手段とを有することを特徴と
    する動画像符号化装置。
  12. 【請求項１２】インターレース画像の入力信号のフレー
    ムをピクチャとし、該ピクチャに対し、マクロブロック
    単位に時間的に過去である前方向ピクチャと、未来であ
    る後方向ピクチャの各々もしくは両方向ピクチャから予
    測を行い符号化を行う動画像符号化装置であって、 該両方向ピクチャからの予測により符号化を行なう際、
    各々のピクチャをマクロブロック単位に該フレームの画
    素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールドを単位と
    したフィールド間の動き予測を行うフィールド動きベク
    トル検出手段と、 予測モードとして、片フィールドは前方向フィールドの
    動きベクトルから、他方の片フィールドは後方向フィー
    ルドの動きベクトルからの予測を常に用い、該予測モー
    ドに対応する予測画像を生成する動き補償手段と、 該動き補償手段により生成された予測画像を用いて該入
    力信号を符号化する符号化手段を有することを特徴とす
    る動画像符号化装置。
  13. 【請求項１３】請求項１１において、さらに、 前記入力信号の画像のシーンチェンジを、前記フレーム
    の画素スキャンの奇数又は偶数で分けたフィールド単位
    で検出するシーンチェンジ検出手段を有し、 前記予測モード選択手段は、該入力信号の画像に該フレ
    ームのフィールド間にシーンチェンジが存在するピクチ
    ャに関し、片フィールドは前方向フィールド動きベクト
    ルから、他の片フィールドは後方向フィールド動きベク
    トルからの予測を選択項目に入れることを特徴とする動
    画像符号化装置。
  14. 【請求項１４】インターレース画像を入力信号とし、マ
    クロブロックを単位として符号化を行なう動画像符号化
    装置であって、 該入力信号の画像のシーンチェンジをフレームの画素ス
    キャンの奇数又は偶数で分けたフィールド単位で検出す
    るシーンチェンジ検出手段と、 時間的に過去である前方向ピクチャと、未来である後方
    向ピクチャの各々もしくは両方のピクチャから予測を行
    うピクチャ間予測手段と、 入力信号の画像フレームをピクチャとして符号化を行な
    うフレーム符号化手段と、 入力信号の画像フィールドをピクチャとして符号化を行
    なうフィールド符号化手段と、 該フレーム符号化手段とフィールド符号化手段による符
    号化をフレーム単位に切り替える符号化切り替え手段と
    を備え、 少なくとも該前方向ピクチャと該後方向ピクチャの両方
    のピクチャからピクチャ間予測を行うピクチャで、かつ
    該入力信号の画像にフレーム内フィールド間のシーンチ
    ェンジが存在するピクチャに対し、該符号化切り替え手
    段により、該フィールド符号化手段を用いて符号化する
    ように制御することを特徴動画像符号化装置。
  15. 【請求項１５】インターレース画像を入力信号とし、そ
    のサブブロックであるマクロブロックを単位として符号
    化を行なう動画像符号化装置であって、 入力信号の画像のシーンチェンジをフィールド単位で検
    出するシーンチェンジ検出手段と、 該入力信号の画像フレームをピクチャとして符号化を行
    うフレーム符号化手段と、 時間的に過去である前方向ピクチャと、未来である後方
    向ピクチャの各々もしくは両方のピクチャから予測を行
    うピクチャ間予測手段と、 少なくとも前方向ピクチャと後方向ピクチャの両方のピ
    クチャからピクチャ間予測を行うピクチャで、かつ入力
    画像にフレーム内フィールド間のシーンチェンジが存在
    するピクチャに関して、該フレーム符号化手段により該
    ピクチャを前方向参照ピクチャもしくは後方向参照ピク
    チャと同一データとして符号化する様に制御する制御手
    段とを有することを特徴とする動画像符号化装置。
  16. 【請求項１６】請求項１５において、 ピクチャを前方向参照ピクチャもしくは後方向参照ピク
    チャと同一データとして符号化する様に前記フレーム符
    号化手段を制御する前記制御手段は、 符号化予測方向を片方向フレーム予測に固定する手段
    と、動きベクトルを常に０にする手段と、更に符号化差
    分情報を常に０にする手段を有することを特徴とする動
    画像符号化装置。
  17. 【請求項１７】請求項１５において、 前記ピクチャを前方向参照ピクチャもしくは後方向参照
    ピクチャと同一データとして符号化する様に前記フレー
    ム符号化手段を制御する前記制御手段は、符号化原画ピ
    クチャ設定時に前方向参照ピクチャもしくは後方向参照
    ピクチャを、現画面ピクチャとして設定することを特徴
    とする動画像符号化装置。
  18. 【請求項１８】入力されるインターレース画像のシーン
    チェンジをフィールド単位で検出するシーンチェンジ検
    出手段と、 該入力されるインターレース画像にフレーム内フィール
    ド間のシーンチェンジが存在するピクチャに関して、片
    フィールドをレピートする手段と を有することを特徴とする動画像入力切換え装置。
  19. 【請求項１９】インターレース画像を入力信号とし、マ
    クロブロックを単位として符号化を行なう動画像符号化
    装置であって、 該入力信号の画像のシーンチェンジをフィールド単位で
    検出するシーンチェンジ検出手段と、 該入力信号の画像フレームをピクチャとして符号化を行
    うフレーム符号化手段と、 時間的に過去である前方向ピクチャと、未来である後方
    向ピクチャの各々もしくは両方のピクチャから予測を行
    うピクチャ間予測手段とを有し、 該フレーム符号化手段は、前方向ピクチャと後方向ピク
    チャの両方のピクチャからピクチャ間予測を行うピクチ
    ャで、かつ入力画像にフレーム内フィールド間のシーン
    チェンジが存在するピクチャに関して、片フィールドを
    レピートすることにより符号化を行うことを特徴とする
    動画像符号化装置。
  20. 【請求項２０】請求項１１乃至１３に記載のいずれかの
    動画像符号化装置に対応し、片フィールドは前方向フィ
    ールド動きベクトルから、他の片フィールドは後方向フ
    ィールド動きベクトルからの予測に対応する動き補償手
    段を有することを特徴とする動画像復号化装置。
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