JP2001169290A - 動画像符号化方法、動画像符号化装置及び動画像符号化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレームレート変換後の動画像を、フレーム
内やフレーム間で画質の不連続を生じさせないように符
号化する。 【解決手段】 符号化によって発生した符号のビット数
と目標ビットレートから求めた目標発生ビット数とに基
づいて第１の係数を求め、フレームを構成する複数のフ
ィールド間の相関関係に応じて求めた、符号化対象のブ
ロックの特徴量及び既に符号化したフレームの複数のブ
ロックの特徴量に基づいて第２の係数を求め、第１の係
数と第２の係数とに基づいて、発生ビット数が目標発生
ビット数に近づくように符号化の制御を行う。ブロック
の特徴量は、フレームを構成する複数のフィールド間の
相関値がしきい値以下の場合は、このブロックに含まれ
るブロックのうち、１つのフィールドの画素のみを含む
ブロックの特徴量に基づいて求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル動画像
符号化技術に関し、特に符号化する際の発生ビット数の
制御等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディジタル動画像の符号化方法と
して、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−２（通称Ｍ
ＰＥＧ２:moving picture coding experts group 2）に
ディジタル符号化データの国際標準フォーマットとその
復号方法とが示されている。また、このフォーマットに
符号化する代表的な方法は、ＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ／
ＳＣ２９／ＷＧ１１ Ｎ０３２８の“Ｔｅｓｔ Ｍｏｄ
ｅｌ ３”に記述されている。

【０００３】図１４は従来の動画像符号化装置の構成を
示すブロック図である。図１４の動画像符号化装置は、
ＣＣＩＲ ＲＥＣ−６０６のＮＴＳＣ（national telev
ision system committee）方式（水平７２０画素、垂直
４８０画素、フレームレート２９．９７Hz）の映像信号
を符号化する。

【０００４】レート制御部３１は、可変長符号化処理部
１７が生成したビットストリームの発生ビット数と目標
ビットレートから換算した目標の発生ビット数とを比較
し、最終的に目標のビット数で符号化が完了するよう量
子化係数を求める。変調係数演算部９１は、符号化する
マクロブロックの特徴量に基づいて変調係数を求める。
乗算器３２は、レート制御部３１が出力する量子化係数
に変調係数演算部９１が出力する変調係数を乗じ、重み
付け量子化処理部１６に出力する。重み付け量子化処理
部１６は、入力された量子化係数と変調係数との積に応
じて量子化幅（量子化ステップサイズ）を求め、量子化
処理を行う。

【０００５】図１５は、図１４の変調係数演算部９１の
構成を示すブロック図である。また、図７はマクロブロ
ックとブロックとの関係を示す説明図である。第１〜第
４の特徴量演算部３５１〜３５４は、特徴量としての分
散var＿sblk₁〜var＿sblk₄を図７（ａ）で示すフレーム
構造の８×８画素のブロック１〜４についてそれぞれ求
め、特徴量選択部９１１に出力する。第５〜第８の特徴
量演算部３５５〜３５８は、分散var＿sblk₅〜var＿sbl
k₈を図７（ｂ）で示すフィールド構造の８×８画素のブ
ロック５〜８についてそれぞれ求め、特徴量選択部９１
１に出力する。

【０００６】特徴量選択部９１１は、次式、 act_j＝１＋min(var＿sblk_i) （ｉ＝１，２，…，８） …（２４） によってマクロブロックの特徴量act_jを求めて、累積加
算部３７１及び正規化部３７３に出力する。

【０００７】累積加算部３７１は、特徴量選択部９１１
が求めたマクロブロックの特徴量act_jを１フレーム分累
積加算し、累積加算結果を記憶部３７２に出力する。記
憶部３７２は、直前に符号化したフレームのマクロブロ
ックの特徴量act_jのフレーム平均avg＿actを記憶してお
り、これを正規化部３７３に出力する。また、記憶部３
７２は、１フレームエンコード終了後、累積加算結果か
らマクロブロックの特徴量act_jのフレーム平均を求めて
記憶する。

【０００８】正規化部３７３は、特徴量選択部９１１が
求めたマクロブロックの特徴量act_jと、記憶部３７２が
出力する、直前に符号化したフレームのマクロブロック
の特徴量act_jのフレーム平均avg＿actとにより、変調係
数を求め、乗算器３２に出力する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】テレシネ変換について
説明する。図１６はテレシネ変換を説明する概念図であ
る。テレシネ変換は、フレーム周期が異なる映画とテレ
ビとの間の映像信号の方式の変換のことであり、例とし
て、フレームレートが２４Hzの映画からフレームレート
が２９．９７Hzのテレビ信号への変換が挙げられる。こ
の場合は、映画４フレームをテレビ信号５フレームに変
換する。

【００１０】図１７はテレシネ変換の具体的な説明図で
ある。図１７（ａ）は、時間的に連続する映画の４フレ
ーム（１Ｆｒ〜４Ｆｒ）を、それぞれトップフィールド
（１Ｔ〜４Ｔ）とボトムフィールド（１Ｂ〜４Ｂ）とに
分割したものを示している。

【００１１】図１８はフレーム画像からフィールド画像
への分割についての説明図である。図１８（ａ）の映画
のフレームにおいて、上から数えて奇数番目のラインを
取り出し、図１８（ｂ）のトップフィールドとする。ま
た、図１８（ａ）の映画のフレームにおいて、上から数
えて偶数番目のラインを取り出し、図１８（ｂ）のボト
ムフィールドとする。

【００１２】図１７（ａ）のフィールド毎に分けられた
映像から、映画の第１フレームのトップフィールド（１
Ｔ）及び映画の第２フレームのボトムフィールド（２
Ｂ）のコピーを１つずつ生成する。コピーにより生成さ
れたフィールドをコピーフィールドということとする。
図１７（ｂ）のように、映画の１Ｔと１Ｂとをテレビ信
号の第１フレーム１’Ｆｒ、映画の１Ｔと２Ｂとをテレ
ビ信号の第２フレーム２’Ｆｒ、映画の２Ｔと２Ｂとを
テレビ信号の第３フレーム３’Ｆｒ、映画の３Ｔと３Ｂ
とをテレビ信号の第４フレーム４’Ｆｒ、映画の４Ｔと
４Ｂとをテレビ信号の第５フレーム５’Ｆｒとする。こ
のようにして、映画４フレーム（１Ｆｒ〜４Ｆｒ）をテ
レビ信号５フレーム（１’Ｆｒ〜５’Ｆｒ）に変換する
ことができる。

【００１３】しかし、従来の動画像符号化装置では、テ
レシネ変換後の映像において次のような問題がある。

【００１４】図１７（ｂ）の第２フレーム（２’Ｆｒ）
は、コピーフィールドを含み、そのトップフィールド
（１Ｔ）とボトムフィールド（２Ｂ）とは映画の異なる
フレームに属していたものである。このため、第２フレ
ームの図７（ａ）のようなフレーム構造のブロックの特
徴量は、元の映画のフレームのブロックの複雑さを正し
く表さない。このようなフレームにおいて、ブロックの
複雑さを正しく表さない特徴量を用いて量子化幅を制御
し、符号化を行ったマクロブロックと、その他のマクロ
ブロックとの間で画質の不連続が生じ、視覚的に好まし
くないという問題が生じることがある。

【００１５】また、コピーフィールドを含み、変換前に
おける異なるフレームに属していたフィールドから構成
されているフレームにおけるマクロブロックの特徴量の
フレーム平均avg＿actも、同様の理由で、そのフレーム
の複雑さを正しく表さないことがある。このため、その
次のフレームでは量子化幅の修正が正しく行われず、コ
ピーフィールドを含むフレームの直後のフレームとその
前後のフレームとの間で周期的に画質の不連続が生じ、
視覚的に好ましくないという問題が生じることがある。

【００１６】本発明は、画像の特徴量を用いて発生ビッ
ト数の制御を行う動画像符号化の際に、フレームレート
を変換したために生成されたフレームの中でマクロブロ
ック間の画質の不連続を生じさせないようにすること、
また、このフレームの影響によるフレーム間における画
質の不連続を生じさせないようにすることを課題とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１の発明が講じた手段は、複数のフィールド
を含む一連のフレームで構成された動画像を符号化する
動画像符号化方法であって、符号化によって既に発生し
た符号のビット数と目標ビットレートから求めた目標発
生ビット数とに基づいて第１の係数を求め、フレームを
構成する複数のフィールド間の相関関係に応じて求め
た、当該フレームの特徴量に基づいて第２の係数を求
め、前記第１の係数と前記第２の係数とに基づいて、発
生ビット数が前記目標発生ビット数に近づくように符号
化の制御を行うものである。

【００１８】また、請求項２の発明では、請求項１に記
載の動画像符号化方法において、前記フレームの特徴量
は、前記フレームを構成する複数のフィールド間の相関
値がしきい値より大きい場合は、前記フレームについて
複数のフィールドの画素から求めたフレーム構造の特徴
量及び各フィールドの特徴量に基づいて求められ、前記
フレームを構成する複数のフィールド間の相関値がしき
い値以下の場合は、前記各フィールドの特徴量に基づい
て求められることを特徴とする。

【００１９】さらに、請求項３の発明は、複数のフィー
ルドを含む一連のフレームで構成された動画像を符号化
する動画像符号化方法であって、符号化によって既に発
生した符号のビット数と目標ビットレートから求めた目
標発生ビット数とに基づいて第１の係数を求め、フレー
ムを構成する複数のフィールド間の相関関係に応じて求
めた、符号化対象のブロックの特徴量に基づいて第２の
係数を求め、前記第１の係数と前記第２の係数とに基づ
いて、発生ビット数が前記目標発生ビット数に近づくよ
うに符号化の制御を行うものである。

【００２０】また、請求項４の発明は、複数のフィール
ドを含む一連のフレームで構成された動画像を符号化す
る動画像符号化方法であって、符号化によって既に発生
した符号のビット数と目標ビットレートから求めた目標
発生ビット数とに基づいて第１の係数を求め、フレーム
を構成する複数のフィールド間の相関関係に応じて求め
た、符号化対象のブロックの特徴量及び既に符号化した
フレームの複数のブロックの特徴量に基づいて第２の係
数を求め、前記第１の係数と前記第２の係数とに基づい
て、発生ビット数が前記目標発生ビット数に近づくよう
に符号化の制御を行うものである。

【００２１】また、請求項５の発明では、請求項３又は
４に記載の動画像符号化方法において、前記ブロックの
特徴量は、当該ブロックに含まれるブロックのうち、フ
レームを構成する複数のフィールド間の相関値がしきい
値より大きい場合は、複数のフィールドの画素を含むフ
レーム構造のブロックの特徴量及び１つのフィールドの
画素のみを含むフィールド構造のブロックの特徴量に基
づいて求められ、フレームを構成する複数のフィールド
間の相関値がしきい値以下の場合は、前記フィールド構
造のブロックの特徴量に基づいて求められることを特徴
とする。

【００２２】また、請求項６の発明では、請求項４に記
載の動画像符号化方法において、前記既に符号化したフ
レームは、フレームを構成する複数のフィールド間の相
関値がしきい値より大きいフレームのうち、最後に符号
化したフレームであることを特徴とする。

【００２３】また、請求項７の発明は、複数のフィール
ドを含む一連のフレームで構成された動画像を符号化す
る動画像符号化装置であって、フレームを構成する複数
のフィールド間の相関関係を判断する相関演算手段と、
符号化によって既に発生した符号のビット数と目標ビッ
トレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて第１
の係数を求める第１の係数演算手段と、前記相関関係に
応じて求めた当該フレームの特徴量に基づいて第２の係
数を求める第２の係数演算手段と、前記第１の係数と前
記第２の係数とに基づいて、発生ビット数が前記目標発
生ビット数に近づくように符号化の制御を行う発生ビッ
ト数制御手段とを備えたものである。

【００２４】請求項１又は７の発明によると、コピーフ
ィールドを含むフレームにおいても、フレームの特徴量
を正しく求め、発生ビット数の制御を行うことができ
る。

【００２５】また、請求項８の発明では、請求項７に記
載の動画像符号化装置において、前記第２の係数演算手
段は、前記フレームの特徴量を、前記相関関係が高いと
前記相関演算手段が判断する場合は、前記フレームにつ
いて複数のフィールドの画素から求めたフレーム構造の
特徴量及び各フィールドの特徴量に基づいて求め、前記
相関関係が低いと前記相関演算手段が判断する場合は、
前記各フィールドの特徴量に基づいて求めることを特徴
とする。

【００２６】請求項２又は８の発明によると、フィール
ド間の相関関係に応じて、フレームの特徴量を正しく求
めることができる。

【００２７】また、請求項９の発明は、複数のフィール
ドを含む一連のフレームで構成された動画像を符号化す
る動画像符号化装置であって、フレームを構成する複数
のフィールド間の相関関係を判断する相関演算手段と、
符号化によって既に発生した符号のビット数と目標ビッ
トレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて第１
の係数を求める第１の係数演算手段と、前記相関関係に
応じて求めた符号化対象のブロックの特徴量に基づいて
第２の係数を求める第２の係数演算手段と、前記第１の
係数と前記第２の係数とに基づいて、発生ビット数が前
記目標発生ビット数に近づくように符号化の制御を行う
発生ビット数制御手段とを備えたものである。

【００２８】請求項３又は９の発明によると、コピーフ
ィールドを含むフレームにおいても、ブロックの特徴量
を正しく求め、発生ビット数の制御を行うことができ
る。

【００２９】また、請求項１０の発明は、複数のフィー
ルドを含む一連のフレームで構成された動画像を符号化
する動画像符号化装置であって、フレームを構成する複
数のフィールド間の相関関係を判断する相関演算手段
と、符号化によって既に発生した符号のビット数と目標
ビットレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて
第１の係数を求める第１の係数演算手段と、前記相関関
係に応じて求めた符号化対象のブロックの特徴量及び既
に符号化したフレームの複数のブロックの特徴量に基づ
いて第２の係数を求める第２の係数演算手段と、前記第
１の係数と前記第２の係数とに基づいて、発生ビット数
が前記目標発生ビット数に近づくように符号化の制御を
行う発生ビット数制御手段とを備えたものである。

【００３０】請求項４又は１０の発明によると、コピー
フィールドを含むフレームにおいても、ブロックの特徴
量を正しく求めることができるため、これより後のフレ
ームに悪影響を与えることなく、画質を悪化させない適
度な発生ビット数の制御を行うことができる。

【００３１】また、請求項１１の発明では、請求項９又
は１０に記載の動画像符号化装置において、前記第２の
係数演算手段は、前記ブロックの特徴量を、当該ブロッ
クに含まれるブロックのうち、前記相関関係が高いと前
記相関演算手段が判断する場合は、複数のフィールドの
画素を含むフレーム構造のブロックの特徴量及び１つの
フィールドの画素のみを含むフィールド構造のブロック
の特徴量に基づいて求め、前記相関関係が低いと前記相
関演算手段が判断する場合は、前記フィールド構造のブ
ロックの特徴量に基づいて求めることを特徴とする。

【００３２】請求項５又は１１の発明によると、フィー
ルド間の相関関係に応じて、ブロックの特徴量を正しく
求めることができる。

【００３３】また、請求項１２の発明では、請求項１０
に記載の動画像符号化装置において、前記既に符号化し
たフレームは、前記相関関係が高いと前記相関演算手段
が判断したフレームのうち、最後に符号化したフレーム
であることを特徴とする。

【００３４】請求項６又は１２の発明によると、正しく
求められたブロックの特徴量のうち、最新のものを用い
ることができる。

【００３５】また、請求項１３の発明は、動画像符号化
システムとして、請求項９又は１０に記載の動画像符号
化装置と、前記動画像符号化装置が出力したビットスト
リームを入力とし、これを指定されたビットレートで出
力する出力バッファと、前記出力バッファが出力するビ
ットストリームを伝送する伝送路と、前記伝送路が伝送
するビットストリームを入力とし、必要に応じて出力す
る入力バッファと、前記入力バッファが出力するビット
ストリームを復号する動画像復号化装置とを備えたもの
である。

【００３６】請求項１３の発明によると、請求項９又は
１０に記載の動画像符号化装置により符号化した動画像
データを伝送し、復号する動画像符号化システムを実現
できる。

【００３７】また、請求項１４の発明は、動画像符号化
システムとして、請求項９又は１０に記載の動画像符号
化装置と、前記動画像符号化装置が出力したビットスト
リームを入力とし、これを指定されたビットレートで出
力する出力バッファと、前記出力バッファが出力したビ
ットストリームを記録する記録媒体と、前記記録媒体が
読み出して出力するビットストリームを入力とし、必要
に応じて出力する入力バッファと、前記入力バッファが
出力するビットストリームを復号する動画像復号化装置
とを備えたものである。

【００３８】請求項１４の発明によると、請求項９又は
１０に記載の動画像符号化装置により符号化した動画像
データを一旦記録媒体に記録し、記録を読み出して復号
する動画像符号化システムを実現できる。

【００３９】ここで、前記ブロックは、マクロブロック
その他公知のブロックを含むものとする。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。

【００４１】（第１の実施形態）例として、動画像をＭ
ＰＥＧ２のフォーマットに符号化する動画像符号化装置
について説明する。図１は符号化の対象とする動画像の
データ構造を示す説明図である。１つのビデオシーケン
スは、任意の数のＧＯＰ（group of pictures）を含
み、各ＧＯＰは、フレーム内でイントラ符号化するＩピ
クチャから始まる複数のピクチャを含んでいる。

【００４２】フレームは、Ｉピクチャ、時間的に過去の
フレームから予測符号化されるＰピクチャ、又は過去及
び未来の両方のフレームから予測符号化されるＢピクチ
ャとして符号化される。図１は、フレーム配置の典型的
な例を示しており、最初のＩピクチャを用いてその３フ
レーム先のフレームをＰピクチャとして前方向予測符号
化し、このＩピクチャとＰピクチャとの間のフレームを
Ｂピクチャとして両方向予測符号化している。したがっ
て、符号化する場合には、フレームの本来の時間方向の
並びを変更して、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ
の順で符号化する必要がある。

【００４３】各ピクチャは、横長の帯状の領域であるス
ライスを複数含み、各スライスは、１６×１６画素の領
域であるマクロブロックを複数含む。マクロブロック
は、輝度及び色差信号のそれぞれについて８×８画素の
領域であるブロックを含む。ブロックは符号化処理の基
本単位である。ブロックの符号化方法及び量子化幅等
は、マクロブロック毎に決定される。

【００４４】以下では、図１６，１７で説明したよう
に、フレームレートが２４Hzの映画からフレームレート
が２９．９７Hzのテレビ信号へのテレシネ変換された後
の動画像を符号化する場合について説明する。例として
１フレームは７２０×４８０画素で構成されているとす
る。

【００４５】図２は本実施形態に係る動画像符号化装置
の構成を示すブロック図である。図２の動画像符号化装
置は、遅延部１１と、画像並べ替え部１２と、走査変換
部１３と、差分器１４と、ＤＣＴ（離散コサイン変換）
処理部１５と、発生ビット数制御手段としての重み付け
量子化処理部１６と、可変長符号化部１７と、送出バッ
ファ１８と、逆量子化部２１と、逆ＤＣＴ処理部２２
と、加算器２３と、動き補償付き予測処理部２４と、動
き検出処理部２５と、モード判定部２６と、第１の係数
演算手段としてのレート制御部３１と、乗算器３２と、
相関演算手段としてのコピーフィールド検出部３３と、
並べ替え部３４と、第２の係数演算手段としての変調係
数演算部３５とを備えている。

【００４６】遅延部１１には符号化対象の動画像データ
が入力される。遅延部１１は、これを１フレーム遅延さ
せて画像並べ替え部１２及びコピーフィールド検出部３
３に出力する。画像並べ替え部１２は、入力された動画
像のフレームの順序を、符号化する順に入れ替えて、走
査変換部１３及び動き検出処理部２５に出力する。走査
変換部１３は、各フレームをマクロブロック単位に分割
して差分器１４及び変調係数演算部３５に出力する。

【００４７】差分器１４は、入力されたマクロブロック
のデータと、このデータに対して動き補償付き予測処理
部２４が出力する予測画像との差分を予測誤差として求
め、ＤＣＴ処理部１５に出力する。ＤＣＴ処理部１５
は、モード判定部２６の判定結果を考慮して、予測誤差
に対して８×８画素のブロック毎にＤＣＴ変換を行い、
ＤＣＴ変換係数を重み付け量子化処理部１６に出力す
る。重み付け量子化処理部１６は、乗算器３２の出力に
応じて量子化スケールを求めて量子化幅を変更し、入力
されたＤＣＴ変換係数に量子化処理を施して可変長符号
化部１７及び逆量子化部２１に出力する。

【００４８】可変長符号化部１７は、動き検出処理部２
５が出力する動きベクトルと、モード判定部２６が出力
するモードとを考慮して、量子化されたＤＣＴ変換係数
を可変長符号化し、得られた圧縮符号化データ（ビット
ストリーム）を送出バッファ１８及びレート制御部３１
に出力する。送出バッファ１８は、圧縮符号化データを
一旦蓄え、所望の伝送レートで出力する。

【００４９】逆量子化部２１及び逆ＤＣＴ処理部２２
は、量子化されたデータに逆量子化及び逆ＤＣＴ処理を
それぞれ行って、加算器２３に出力する。加算器２３
は、逆ＤＣＴ処理部２２から入力されたデータと動き補
償付き予測処理部２４が出力するデータとを加算して、
復号化データを算出し、動き補償付き予測処理部２４に
出力する。

【００５０】動き補償付き予測処理部２４は、加算器２
３の出力、動き検出処理部２５が出力する動きベクト
ル、モード判定部２６が出力するモードに基づいて動き
補償予測を行い、予測画像を差分器１４及び加算器２３
に出力する。

【００５１】動き検出処理部２５は、マクロブロック毎
の動きベクトルを算出し、可変長符号化部１７、動き補
償付き予測処理部２４及びモード判定部２６に出力す
る。モード判定部２６は、モードを決定し、ＤＣＴ処理
部１５、可変長符号化部１７及び動き補償付き予測処理
部２４に出力する。

【００５２】レート制御部３１は、各ＧＯＰにおいて、
可変長符号化部１７が既に生成したビットストリームの
発生ビット数と目標ビットレートから換算した目標発生
ビット数とを比較し、発生ビット数が目標発生ビット数
に近づくように、マクロブロック毎に第１の係数として
の量子化係数（量子化スケールコード）を決定し、乗算
器３２に出力する。

【００５３】コピーフィールド検出部３３は、遅延部１
１に入力されるフレームと遅延部１１が出力するフレー
ムとの連続する２フレームより、コピーフィールドを含
み、変換前における異なるフレームに属していたフィー
ルドから構成されるフレームを検出する。以下では、こ
のようなフレームを、単にコピーフィールドを含むフレ
ームと称することとする。コピーフィールド検出部３３
は、検出結果をコピーフィールドを含むフレームである
か否かを示す信号として並べ替え部３４に出力する。並
べ替え部３４は、画像並べ替え部１２がフレームを並べ
替えるのと同じ順番にコピーフィールド検出部３３の出
力を並べ替えて、変調係数演算部３５に出力する。変調
係数演算部３５は、走査変換部１３が出力するマクロブ
ロックと並べ替え部３４が出力するコピーフィールド検
出結果とに基づいて、第２の係数としての変調係数を求
め、乗算器３２に出力する。乗算器３２は、レート制御
部３１が出力する量子化係数に変調係数演算部３５が出
力する変調係数を乗じ、重み付け量子化処理部１６に出
力する。

【００５４】図３は、図２のコピーフィールド検出部３
３の構成を示すブロック図である。図３のコピーフィー
ルド検出部３３は、トップフィールド差分演算部３３１
と、ボトムフィールド差分演算部３３２と、フィールド
間差分演算部３３３と、コピーフィールド判定部３３４
とを備えている。

【００５５】図４はフレーム内のトップフィールド及び
ボトムフィールドの画素の位置についての説明図であ
る。図４に示すように、トップフィールドの画素は、水
平方向に並んだ画素の列のうちフレームの最上部から数
えて奇数番目の列の画素であり、ボトムフィールドの画
素は、フレームの最上部から数えて偶数番目の列の画素
である。

【００５６】トップフィールド差分演算部３３１は、ｎ
番目及びｎ＋１番目のフレームの間のトップフィールド
間差分TOP＿DIFF_nを次式、 TOP＿DIFF_n＝Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ²³⁹｜Ｐ_n(ｘ，ｙ×２)−Ｐ_n+1(ｘ，ｙ×２)｜ …（１） を用いて求める。ｘ及びｙは、フレーム内の画素位置の
水平方向及び垂直方向の座標を示し、Ｐ_n(ｘ，ｙ)はｎ
番目のフレームの座標(ｘ，ｙ)の画素の輝度を表す値で
ある。

【００５７】ボトムフィールド差分演算部３３２は、ｎ
番目及びｎ＋１番目のフレームの間のボトムフィールド
間差分BOT＿DIFF_nを次式、 BOT＿DIFF_n＝Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ²³⁹｜Ｐ_n(ｘ，ｙ×２＋１)−Ｐ_n+1(ｘ，ｙ×２＋ １)｜ …（２） を用いて求める。

【００５８】フィールド間差分演算部３３３は、ｎ番目
のフレームの２つのフィールド間の差分であるフレーム
内差分TOP＿BOT＿DIFF_nを次式、 TOP＿BOT＿DIFF_n＝Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ²³⁹｜Ｐ_n(ｘ，ｙ×２)−Ｐ_n(ｘ，ｙ×２＋１ )｜ …（３） を用いて求める。

【００５９】コピーフィールド判定部３３４は、次の３
式、 TOP＿DIFF_n ＜ Ｔ１ …（４） BOT＿DIFF_n ＜ Ｔ２ …（５） TOP＿BOT＿DIFF_n ＞Ｔ３ …（６） に基づいてコピーフィールドを含むフレームを検出す
る。ここで、Ｔ１，Ｔ２及びＴ３はしきい値であって、
比較するフィールド間の一致が検出できるように設定さ
れる定数である。

【００６０】式（４）を満たすとき、ｎ番目及びｎ＋１
番目のフレームの間のトップフィールド間の相関は高
く、式（５）を満たすとき、ｎ番目及びｎ＋１番目のフ
レームの間のボトムフィールド間の相関は高い。また、
式（６）を満たすとき、ｎ番目のフレームの２つのフィ
ールド間の相関は低い。

【００６１】そこで、コピーフィールド判定部３３４
は、式（４）又は式（５）を満たし、かつ、式（６）を
満たすｎ番目のフレームについて、２つのフィールド間
の相関が低いと判断し、このフレームをコピーフィール
ドを含むフレームとして検出する。また、同一フレーム
内のフィールド間相関のみに基づき、式（６）のみを満
たすフレームを検出してもよい。すなわち、フレームが
式（６）を満たす場合はフレームを構成する２つのフィ
ールド間の相関値がしきい値より小さく、フレームはコ
ピーフィールドを含み、フレームが式（６）を満たさな
い場合はフレームを構成する２つのフィールド間の相関
値がしきい値より大きく、フレームはコピーフィールド
を含まない、と判断してもよい。

【００６２】図５はコピーフィールド判定部３３４の動
作についての説明図である。コピーフィールド検出部３
３には、図１７で説明したテレシネ変換後の動画像が入
力されている。図５（ａ）に示すように、フレーム２’
Ｆｒはコピーフィールドを含むフレームであり、変換前
における異なるフレームに属していたフィールドから構
成されている。フレーム２’Ｆｒは、トップフィールド
が直前のフレーム１’Ｆｒのコピーフィールドなので、
直前のフレーム１’Ｆｒのトップフィールド（１Ｔ）と
の間のトップフィールド間差分TOP＿DIFF_nが小さく、Ｔ
１未満である（図５（ｂ））。また、フレーム２’Ｆｒ
は、トップフィールド（１Ｔ）及びボトムフィールド
（２Ｂ）がそれぞれ時間的に異なる図１７のフレーム１
Ｆｒ及び２Ｆｒのフィールドであるので、フレーム内差
分TOP＿BOT＿DIFF_nは大きく、Ｔ３を越える（図５
（ｄ））。このため、コピーフィールド判定部３３４
は、フレーム２’Ｆｒを検出し、コピーフィールドを含
むフレームであることを表す信号を、並べ替え部３４に
出力する。

【００６３】図６は、図２の変調係数演算部３５の構成
を示すブロック図である。図６の変調係数演算部３５
は、第１特徴量演算部３５１と、第２特徴量演算部３５
２と、第３特徴量演算部３５３と、第４特徴量演算部３
５４と、第５特徴量演算部３５５と、第６特徴量演算部
３５６と、第７特徴量演算部３５７と、第８特徴量演算
部３５８と、特徴量選択部３６１と、累積加算部３７１
と、記憶部３７２と、正規化部３７３とを備えている。

【００６４】図７はマクロブロックとブロックとの関係
を示す説明図である。図７（ａ）は、走査変換部１３が
出力するフレーム構造のマクロブロックを示した図であ
る。トップフィールドの画素が並ぶラインとボトムフィ
ールドの画素が並ぶラインとが、交互に並んでいる。こ
のマクロブロックは、８×８画素の４個のブロック、ブ
ロック１〜ブロック４から構成されている。これらのブ
ロックは、２つのフィールドの画素を含んでいる。

【００６５】図７（ｂ）は、図７（ａ）のフレーム構造
のマクロブロックをフィールド構造で示した図である。
最初の８ラインにトップフィールドの画素が並び、後の
８ラインにボトムフィールドの画素が並んでいる。この
マクロブロックは、８×８画素の４個のブロック、ブロ
ック５〜ブロック８から構成されている。これらのブロ
ックは、１つのフィールドの画素のみを含んでいる。

【００６６】走査変換部１３は、第１〜第８特徴量演算
部３５１〜３５８に符号化対象のマクロブロックを出力
する。第１〜第８特徴量演算部３５１〜３５８は、この
マクロブロックに含まれるブロック１〜ブロック８の特
徴量としての分散var＿sblk₁〜var＿sblk₈を次の式
（７）〜（１４）、すなわち、 var＿sblk₁＝(１／６４)Σ_x=0 ⁷Σ_y=0 ⁷(Ｐ(ｘ，ｙ)−P＿mean₁)² …（７） var＿sblk₂＝(１／６４)Σ_x=8 ¹⁵Σ_y=0 ⁷(Ｐ(ｘ，ｙ)−P＿mean₂)² …（８） var＿sblk₃＝(１／６４)Σ_x=0 ⁷Σ_y=8 ¹⁵(Ｐ(ｘ，ｙ)−P＿mean₃)² …（９） var＿sblk₄＝(１／６４)Σ_x=8 ¹⁵Σ_y=8 ¹⁵(Ｐ(ｘ，ｙ)−P＿mean₄)² …（１ ０） var＿sblk₅＝(１／６４)Σ_x=0 ⁷Σ_y=0 ⁷(Ｐ(ｘ，ｙ×２)−P＿mean₅)² …（ １１） var＿sblk₆＝(１／６４)Σ_x=8 ¹⁵Σ_y=0 ⁷(Ｐ(ｘ，ｙ×２)−P＿mean₆)² …（ １２） var＿sblk₇＝(１／６４)Σ_x=0 ⁷Σ_y=0 ⁷(Ｐ(ｘ，ｙ×２＋１)−P＿mean₇)² …（１３） var＿sblk₈＝(１／６４)Σ_x=8 ¹⁵Σ_y=0 ⁷(Ｐ(ｘ，ｙ×２＋１)−P＿mean₈)² …（１４） によってそれぞれ求め、特徴量選択部３６１に出力す
る。ここで、(ｘ，ｙ)は図７（ａ）のフレーム構造で表
したマクロブロック内の画素の位置を表す座標、Ｐ
(ｘ，ｙ)は各画素の輝度を表す値である。また、P＿mea
n₁〜P＿mean₈は、それぞれブロック１〜ブロック８の画
素の輝度の平均値であり、次の式（１５）〜（２２）、
すなわち、 P＿mean₁＝(１／６４)Σ_x=0 ⁷Σ_y=0 ⁷Ｐ(ｘ，ｙ) …（１５） P＿mean₂＝(１／６４)Σ_x=8 ¹⁵Σ_y=0 ⁷Ｐ(ｘ，ｙ) …（１６） P＿mean₃＝(１／６４)Σ_x=0 ⁷Σ_y=8 ¹⁵Ｐ(ｘ，ｙ) …（１７） P＿mean₄＝(１／６４)Σ_x=8 ¹⁵Σ_y=8 ¹⁵Ｐ(ｘ，ｙ) …（１８） P＿mean₅＝(１／６４)Σ_x=0 ⁷Σ_y=0 ⁷Ｐ(ｘ，ｙ×２) …（１９） P＿mean₆＝(１／６４)Σ_x=8 ¹⁵Σ_y=0 ⁷Ｐ(ｘ，ｙ×２) …（２０） P＿mean₇＝(１／６４)Σ_x=0 ⁷Σ_y=0 ⁷Ｐ(ｘ，ｙ×２＋１) …（２１） P＿mean₈＝(１／６４)Σ_x=8 ¹⁵Σ_y=0 ⁷Ｐ(ｘ，ｙ×２＋１) …（２２） によってそれぞれ求められる。

【００６７】特徴量選択部３６１には、現在符号化処理
中のフレームがコピーフィールドを含むフレームである
か否かを示す信号が図２の並べ替え部３４から入力され
ている。特徴量選択部３６１は、コピーフィールドを含
むフレームについては、 act_j＝１＋min(var＿sblk_i) （ｉ＝５，６，７，８） …（２３） によって１つのフィールドの画素のみを含んだブロック
に基づいてマクロブロックの特徴量act_jを求め、また、
コピーフィールドを含まないフレームについては、 act_j＝１＋min(var＿sblk_i) （ｉ＝１，２，…，８） …（２４） によってマクロブロックの特徴量act_jを求めて、累積加
算部３７１及び正規化部３７３に出力する。

【００６８】累積加算部３７１は、特徴量選択部３６１
が求めたマクロブロックの特徴量act_jを１フレーム分累
積加算し、累積加算結果を記憶部３７２に出力する。記
憶部３７２は、直前に符号化したフレームのマクロブロ
ックの特徴量act_jのフレーム平均avg＿actを記憶してお
り、これを正規化部３７３に出力する。また、記憶部３
７２は、１フレームエンコード終了後、累積加算結果か
らマクロブロックの特徴量act_jのフレーム平均を求めて
記憶する。

【００６９】正規化部３７３は、特徴量選択部３６１が
求めたマクロブロックの特徴量act_jと、記憶部３７２が
出力する、直前に符号化したフレームのマクロブロック
の特徴量act_jのフレーム平均avg＿actとにより、変調係
数Nact_jを、例えば次式、 Nact_j＝(２×act_j＋avg＿act)／(２×avg＿act＋act_j) …（２５） を用いて求める。最初のフレームに対しては、例えばav
g＿act＝４００とする。正規化部３７３は、変調係数Na
ct_jを乗算器３２に出力する。

【００７０】一般に、分散が大きいブロックは複雑なブ
ロックであり、分散が小さいブロックは平坦なブロック
であるとされ、分散によってブロックの複雑さを知るこ
とができる。また、平坦な部分は量子化による歪みが目
立ちやすく、反対に複雑な部分は量子化による歪みが目
立ちにくいとされている 。そこで、ブロックの複雑さ
に応じて量子化幅の修正を行うために、乗算器３２は、
レート制御部３１が決定する量子化係数に変調係数Nact
_jを乗じて積を求め、重み付け量子化処理部１６は、こ
の積に応じて量子化幅を変更する。

【００７１】図８はマクロブロックの特徴量act_jと変調
係数Nact_jとの関係を示すグラフである。図８による
と、マクロブロックの特徴量act_jと直前に符号化したフ
レームのマクロブロックの特徴量act_jのフレーム平均av
g＿actとを比較して、両者が等しければ変調係数Nact_j
＝１、マクロブロックの特徴量act_jの方が大きければ、
１＜Nact_j＜２、マクロブロックの特徴量act_jの方が小
さければ、０．５≦Nact_j＜１である。

【００７２】重み付け量子化処理部１６は、量子化係数
と変調係数Nact_jとの積が大きいほど量子化幅を大きく
する。したがって、輝度変化が平坦であり、マクロブロ
ックの特徴量act_jが小さいマクロブロックでは、量子化
幅を小さくして歪みの発生を抑え、反対に輝度変化が複
雑なマクロブロックでは、量子化幅を大きくして符号化
による発生ビット数を抑え、視覚特性を考慮したビット
レートの制御を実現することができる。

【００７３】特に、本実施の形態の動画像符号化装置で
は、コピーフィールドを含むフレームについては、式
（２３）に示すように、マクロブロックの特徴量の演算
にフレーム構造のブロックの特徴量を用いず、フィール
ド構造のブロックの特徴量のみを用いる。このため、こ
のようなフレームで不適当な変調係数を求め、フレーム
内で画質の不連続が生じるのを回避することができる。

【００７４】また、コピーフィールドを含むフレームに
おいて、マクロブロックの特徴量のフレーム平均avg＿a
ctを求める際に、変換前における異なるフレームから構
成されているため正しい特徴量を示さないフレーム構造
のブロックを用いないので、このようなフレームの直後
のフレームとその前後のフレームとの間で周期的に画質
の不連続が生じるのを回避することができる。

【００７５】（第１の変形例）図９は、図２の変調係数
演算部３５の第１の変形例における構成を示すブロック
図である。図９の変形例は、図２の並べ替え部３４から
入力され、現在符号化処理中のフレームがコピーフィー
ルドを含むフレームであるか否かを示す信号が、特徴量
選択部３６１ではなく記憶部４７２に入力されている点
が、図６の変調係数演算部とは異なっている。その他の
構成要素については図６の変調係数演算部と同一である
ので、同一の番号を付してその説明を省略する。

【００７６】図９において、特徴量選択部３６１は、ど
のフレームについても、式（２４）に基づいてマクロブ
ロックの特徴量act_jを求めて、累積加算部３７１及び正
規化部３７３に出力する。記憶部４７２は、既に符号化
したフレームのマクロブロックの特徴量act_jのフレーム
平均avg＿actを記憶しており、これを正規化部３７３に
出力する。また、記憶部４７２は、現在符号化処理中の
フレームがコピーフィールドを含むフレームであり、フ
レームを構成する２つのフィールドの間の相関値がしき
い値より小さい場合には、ブロックの特徴量act_jのフレ
ーム平均を新たに求めず、記憶しているフレーム平均を
保持し、その他の場合には、１フレームエンコード終了
後、累積加算部３７１が出力する累積加算結果からマク
ロブロックの特徴量act_jのフレーム平均を求めて記憶す
る。正規化部３７３は、変調係数Nact_jを式（２５）を
用いて求め、乗算器３２に出力する。

【００７７】記憶部４７２が出力するマクロブロックの
特徴量のフレーム平均は、フレームを構成する複数のフ
ィールド間の相関値がしきい値より大きいフレームのう
ち、最後に符号化したフレームについてのものであって
もよいし、それ以前に符号化したフレームについてのも
のであってもよい。

【００７８】この変形例によると、コピーフィールドを
含むフレームを検出し、このフレームの代わりに、コピ
ーフィールドを含まないフレームのマクロブロックの特
徴量act_jのフレーム平均avg＿actを用いるため、コピー
フィールドを含むフレームの直後のフレームとその前後
のフレームとの間で画質の不連続が生じることを回避す
ることができる。

【００７９】（第２の変形例）第２の変形例の動画像符
号化装置は、フレーム毎に発生ビット数の制御を行うも
のである。図１０は、図２の変調係数演算部３５の第２
の変形例における構成を示すブロック図である。図１０
において、変調係数演算部は、第１特徴量演算部５５１
と、第２特徴量演算部５５２と、第３特徴量演算部５５
３と、特徴量選択部５６１とを備えている。

【００８０】特に図示しないが、第１特徴量演算部５５
１、第２特徴量演算部５５２及び第３特徴量演算部５５
３には、図２の画像並べ替え部１２の出力が入力されて
いる。

【００８１】第１特徴量演算部５５１は、フレームにつ
いて２つのフィールドの画素から求めたフレーム構造の
特徴量として、フレームの全画素から求めた分散var＿f
₀を次式、 var＿f₀＝(１／(７２０×４８０))Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ⁴⁷⁹(Ｐ(ｘ，ｙ)−P＿meanf₀) ² …（２６） によって求め、特徴量選択部５６１に出力する。第２特
徴量演算部５５２及び第３特徴量演算部５５３は、フィ
ールドの特徴量として、それぞれトップフィールド及び
ボトムフィールドの分散var＿f₁及びvar＿f₂を次の式
（２７），（２８）、すなわち、 var＿f₁＝(１／(７２０×２４０))Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ²³⁹(Ｐ(ｘ，ｙ×２)−P＿mea nf₁)² …（２７） var＿f₂＝(１／(７２０×２４０))Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ²³⁹(Ｐ(ｘ，ｙ×２＋１)−P ＿meanf₂)² …（２８） によって求め、特徴量選択部５６１に出力する。ここ
で、(ｘ，ｙ)は図４で示したようにフレーム内の画素の
位置を表す座標、Ｐ(ｘ，ｙ)は各画素の輝度を表す値で
ある。また、P＿meanf₀，P＿meanf₁及びP＿meanf₂は、
それぞれフレーム全体、トップフィールド及びボトムフ
ィールドの画素の輝度の平均値であり、次の式（２９）
〜（３１）、すなわち、 P＿meanf₀＝(１／(７２０×４８０))Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ⁴⁷⁹Ｐ(ｘ，ｙ) …（２ ９） P＿meanf₁＝(１／(７２０×２４０))Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ²³⁹Ｐ(ｘ，ｙ×２) … （３０） P＿meanf₂＝(１／(７２０×２４０))Σ_x=0 ⁷¹⁹Σ_y=0 ²³⁹Ｐ(ｘ，ｙ×２＋１) …（３１） によってそれぞれ求められる。

【００８２】特徴量選択部５６１には、現在符号化処理
中のフレームが、コピーフィールドを含むフレームであ
るか否かを示す信号が図２の並べ替え部３４から入力さ
れている。特徴量選択部５６１は、コピーフィールドを
含むフレームについては、 act＝１＋min(var＿f_i) （ｉ＝１，２） …（３２） によって各フィールドのみに基づいてフレームの特徴量
actを求め、また、コピーフィールドを含まないフレー
ムについては、 act＝１＋min(var＿f_i) （ｉ＝０，１，２） …（３３） によってフレームの特徴量actを求め、これを変調係数
として乗算器３２に出力する。

【００８３】この変形例によると、フレーム毎に変調係
数を求めるため、フレーム毎に発生ビット数の制御を行
うことができる。

【００８４】（第２の実施形態）図１１は第２の実施形
態の動画像符号化システムのブロック図である。図１１
の動画像符号化システムは、映像信号出力装置５１と、
動画像符号化装置５２と、出力バッファ５３と、伝送路
５４と、入力バッファ５５と、動画像復号化装置５６
と、映像信号表示装置５７とを備えている。映像信号出
力装置５１、動画像符号化装置５２及び出力バッファ５
３は送信側に設けられており、入力バッファ５５、動画
像復号化装置５６及び映像信号表示装置５７は受信側に
設けられている。

【００８５】映像信号出力装置５１は、映像信号を動画
像符号化装置５２に出力する。動画像符号化装置５２
は、第１の実施形態で説明した動画像符号化装置であ
り、量子化幅を制御しながら映像信号の符号化を行い、
ビットストリームを出力バッファ５３に出力する。出力
バッファ５３は、入力されたビットストリームを所定の
ビットレートのストリームに変換して伝送路５４に出力
する。伝送路５４は、ビットストリームを送信側から受
信側の入力バッファ５５に伝送する。

【００８６】受信側において、入力バッファ５５は、ビ
ットストリームを必要に応じて動画像復号化装置５６に
出力する。動画像復号化装置５６は、予測符号化された
ビットストリームを復号できるものであればよい。動画
像復号化装置５６は、入力されたビットストリームを映
像信号に復号して映像信号表示装置５７に出力する。映
像信号表示装置５７は、復号された映像信号を表示す
る。

【００８７】以上のように、本実施形態によると、第１
の実施形態で説明した動画像符号化装置で動画像を符号
化し、伝送路を介して伝送し、受信側では受信データを
復号して動画像を再生する動画像符号化システムが得ら
れる。

【００８８】（第３の実施形態）図１２は第３の実施形
態の動画像符号化システムの記録媒体への記録に関する
部分のブロック図である。図１２の動画像符号化システ
ムは、映像信号出力装置５１と、動画像符号化装置５２
と、出力バッファ５３と、記録媒体６１とを備えてい
る。

【００８９】映像信号出力装置５１は、映像信号を動画
像符号化装置５２に出力する。動画像符号化装置５２
は、第１の実施形態で説明した動画像符号化装置であ
り、量子化幅を制御しながら映像信号の符号化を行い、
ビットストリームを出力バッファ５３に出力する。出力
バッファ５３は、入力されたビットストリームを記録媒
体６１に適したビットレートのビットストリームに変換
して記録媒体６１に出力する。記録媒体６１は、入力さ
れたビットストリームを記録する。記録媒体６１は、メ
モリ、磁気ディスク、光ディスク等の情報を記録するこ
とができる媒体であって、書込み、読み取りのための機
能を備えている。

【００９０】図１３は本実施形態の動画像符号化システ
ムの記録媒体からの再生に関する部分のブロック図であ
る。図１３の動画像符号化システムは、記録媒体６１
と、入力バッファ５５と、動画像復号化装置５６と、映
像信号表示装置５７とを備えている。

【００９１】記録媒体６１は、記録されたビットストリ
ームを読み出し、入力バッファ５５に出力する。以降は
第２の実施形態と同様であるので、省略する。

【００９２】以上のように、本実施形態によると、第１
の実施形態で説明した動画像符号化装置で動画像を符号
化し、記録媒体に記録して、その後記録媒体からデータ
を読み出し、復号して動画像を再生する動画像符号化シ
ステムが得られる。

【００９３】なお、以上の実施形態では、例として、動
画像のフレームレートを変換した結果、変換前における
異なるフレームのフィールドを含むこととなったフレー
ム、すなわち、コピーフィールドを含むフレームを対象
として説明をしたが、これに限らず、コピーフィールド
を含むフレームではないが、同一フレーム内の複数のフ
ィールドの性質が極端に異なるフレームに対して本発明
を適用してもよい。

【００９４】また、既に符号化したフレームについての
マクロブロックの特徴量の平均avg＿act及び式（２５）
を用いることなく、マクロブロックの特徴量act_jをその
まま変調係数Nact_jとして用いてもよい。既に符号化し
たフレームについてのマクロブロックの特徴量から求め
たこれらの平均以外の値を用いて、変調係数Nact_jを求
めてもよい。

【００９５】また、２つのフィールドを含むフレームに
ついて説明したが、３以上のフィールドを含むフレーム
であっても同様である。

【００９６】また、フレーム構造のブロックの特徴量と
フィールド構造ブロックの特徴量とを用いてマクロブロ
ックの特徴量を求めるとして説明したが、常にフィール
ド構造のブロックの特徴量のみを用いることとしてもよ
い。

【００９７】また、フレーム、フィールド及びブロック
の特徴量として分散を、フィールド間の相関値として絶
対値差分のフレーム平均を用いたが、それぞれ他の統計
量を用いてもよい。

【００９８】また、フレームレートが２４Hzの映画から
フレームレートが２９．９７Hzのテレビ信号へのテレシ
ネ変換された後の動画像を符号化する場合について説明
したが、これ以外のフレームレート間での変換を行い、
変換後の動画像を符号化する場合についても本発明は同
様に適用できる。

【００９９】また、ＭＰＥＧ２のフォーマットに動画像
を符号化する動画像符号化装置の一例について説明した
が、符号化する際の方法は他の方法であってもよい。さ
らに、発生ビット数の制御を行う動画像符号化方式であ
れば、ＭＰＥＧ２以外の他の符号化方式において動画像
を符号化する場合に本発明を適用してもよい。

【０１００】また、第１の係数として量子化係数を求
め、量子化幅の制御を行う例について説明したが、第１
の係数は量子化に関係しない係数であってもよく、この
係数に基づいて、符号化に関する量子化幅以外のパラメ
ータを制御してもよい。例えば、階層符号化等におい
て、符号化する階層の範囲の制御等を行ってもよい。

【０１０１】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、フレー
ムレートを変換した後の動画像において、発生ビット数
の制御のために、フレーム内での画質の不連続や、フレ
ーム間での画質の不連続が生じるのを防ぐことができ、
視覚的に好ましい動画像符号化を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】符号化の対象とする画像のデータ構造を示す説
明図である。

【図２】第１の実施形態に係る動画像符号化装置の構成
を示すブロック図である。

【図３】図２のコピーフィールド検出部の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】フレーム内のトップフィールド及びボトムフィ
ールドの画素の位置についての説明図である。

【図５】コピーフィールド判定部の動作についての説明
図である。

【図６】図２の変調係数演算部の構成を示すブロック図
である。

【図７】マクロブロックとブロックとの関係を示す説明
図である。

【図８】マクロブロックの特徴量act_jと変調係数Nact_j
との関係を示すグラフである。

【図９】図２の変調係数演算部の第１の変形例における
構成を示すブロック図である。

【図１０】図２の変調係数演算部の第２の変形例におけ
る構成を示すブロック図である。

【図１１】第２の実施形態の動画像符号化システムのブ
ロック図である。

【図１２】第３の実施形態の動画像符号化システムの記
録媒体への記録に関する部分のブロック図である。

【図１３】第３の実施形態の動画像符号化システムの記
録媒体からの再生に関する部分のブロック図である。

【図１４】従来の動画像符号化装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１５】図１４の変調係数演算部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１６】テレシネ変換を説明する概念図である。

【図１７】テレシネ変換の具体的な説明図である。

【図１８】フレーム画像からフィールド画像への分割に
ついての説明図である。

【符号の説明】

１１ 遅延部 １２ 画像並べ替え部 １３ 走査変換部 １４ 差分器 １５ ＤＣＴ処理部 １６ 重み付け量子化処理部（発生ビット数制御手段） １７ 可変長符号化部 １８ 送出バッファ ２１ 逆量子化部 ２２ 逆ＤＣＴ処理部 ２３ 加算器 ２４ 動き補償付き予測処理部 ２５ 動き検出処理部 ２６ モード判定部 ３１ レート制御部（第１の係数演算手段） ３２ 乗算器 ３３ コピーフィールド検出部（相関演算手段） ３４ 並べ替え部 ３５ 変調係数演算部（第２の係数演算手段） ３３１ トップフィールド差分演算部 ３３２ ボトムフィールド差分演算部 ３３３ フィールド間差分演算部 ３３４ コピーフィールド判定部 ３５１〜３５８ 第１〜第８特徴量演算部 ３６１，５６１ 特徴量選択部 ３７１ 累積加算部 ３７２，４７２ 記憶部 ３７３ 正規化部 ５５１〜５５３ 第１〜第３特徴量演算部 ５１ 映像信号出力装置 ５２ 動画像符号化装置 ５３ 出力バッファ ５４ 伝送路 ５５ 入力バッファ ５６ 動画像復号化装置 ５７ 映像信号表示装置 ６１ 記録媒体 １Ｆｒ〜４Ｆｒ 映画のフレーム １’Ｆｒ〜５’Ｆｒ テレビ信号のフレーム １Ｔ〜４Ｔ トップフィールド １Ｂ〜４Ｂ ボトムフィールド act_j マクロブロックの特徴量 Nact_j 変調係数 avg＿act フレームについてのマクロブロックの特徴量
の平均

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK01 KK22 LA09 LB13 MA00 MA03 MA04 MA23 MC11 MC38 ME01 NN01 PP04 PP05 PP06 PP07 PP11 PP14 SS01 SS11 TA46 TA48 TB05 TB07 TC01 TC02 TC10 TD01 TD03 TD05 TD12

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のフィールドを含む一連のフレーム
   で構成された動画像を符号化する動画像符号化方法であ
   って、 符号化によって既に発生した符号のビット数と目標ビッ
   トレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて第１
   の係数を求め、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関関係に応
   じて求めた、当該フレームの特徴量に基づいて第２の係
   数を求め、 前記第１の係数と前記第２の係数とに基づいて、発生ビ
   ット数が前記目標発生ビット数に近づくように符号化の
   制御を行う動画像符号化方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の動画像符号化方法にお
   いて、 前記フレームの特徴量は、 前記フレームを構成する複数のフィールド間の相関値が
   しきい値より大きい場合は、前記フレームについて複数
   のフィールドの画素から求めたフレーム構造の特徴量及
   び各フィールドの特徴量に基づいて求められ、 前記フレームを構成する複数のフィールド間の相関値が
   しきい値以下の場合は、前記各フィールドの特徴量に基
   づいて求められることを特徴とする動画像符号化方法。
3. 【請求項３】 複数のフィールドを含む一連のフレーム
   で構成された動画像を符号化する動画像符号化方法であ
   って、 符号化によって既に発生した符号のビット数と目標ビッ
   トレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて第１
   の係数を求め、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関関係に応
   じて求めた、符号化対象のブロックの特徴量に基づいて
   第２の係数を求め、 前記第１の係数と前記第２の係数とに基づいて、発生ビ
   ット数が前記目標発生ビット数に近づくように符号化の
   制御を行う動画像符号化方法。
4. 【請求項４】 複数のフィールドを含む一連のフレーム
   で構成された動画像を符号化する動画像符号化方法であ
   って、 符号化によって既に発生した符号のビット数と目標ビッ
   トレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて第１
   の係数を求め、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関関係に応
   じて求めた、符号化対象のブロックの特徴量及び既に符
   号化したフレームの複数のブロックの特徴量に基づいて
   第２の係数を求め、 前記第１の係数と前記第２の係数とに基づいて、発生ビ
   ット数が前記目標発生ビット数に近づくように符号化の
   制御を行う動画像符号化方法。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の動画像符号化方
   法において、 前記ブロックの特徴量は、当該ブロックに含まれるブロ
   ックのうち、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関値がしき
   い値より大きい場合は、複数のフィールドの画素を含む
   フレーム構造のブロックの特徴量及び１つのフィールド
   の画素のみを含むフィールド構造のブロックの特徴量に
   基づいて求められ、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関値がしき
   い値以下の場合は、前記フィールド構造のブロックの特
   徴量に基づいて求められ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４に記載の動画像符号化方法にお
   いて、 前記既に符号化したフレームは、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関値がしき
   い値より大きいフレームのうち、最後に符号化したフレ
   ームであることを特徴とする動画像符号化方法。
7. 【請求項７】 複数のフィールドを含む一連のフレーム
   で構成された動画像を符号化する動画像符号化装置であ
   って、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関関係を判
   断する相関演算手段と、 符号化によって既に発生した符号のビット数と目標ビッ
   トレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて第１
   の係数を求める第１の係数演算手段と、 前記相関関係に応じて求めた当該フレームの特徴量に基
   づいて第２の係数を求める第２の係数演算手段と、 前記第１の係数と前記第２の係数とに基づいて、発生ビ
   ット数が前記目標発生ビット数に近づくように符号化の
   制御を行う発生ビット数制御手段とを備えた動画像符号
   化装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の動画像符号化装置にお
   いて、 前記第２の係数演算手段は、 前記フレームの特徴量を、 前記相関関係が高いと前記相関演算手段が判断する場合
   は、前記フレームについて複数のフィールドの画素から
   求めたフレーム構造の特徴量及び各フィールドの特徴量
   に基づいて求め、 前記相関関係が低いと前記相関演算手段が判断する場合
   は、前記各フィールドの特徴量に基づいて求めることを
   特徴とする動画像符号化装置。
9. 【請求項９】 複数のフィールドを含む一連のフレーム
   で構成された動画像を符号化する動画像符号化装置であ
   って、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関関係を判
   断する相関演算手段と、 符号化によって既に発生した符号のビット数と目標ビッ
   トレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて第１
   の係数を求める第１の係数演算手段と、 前記相関関係に応じて求めた符号化対象のブロックの特
   徴量に基づいて第２の係数を求める第２の係数演算手段
   と、 前記第１の係数と前記第２の係数とに基づいて、発生ビ
   ット数が前記目標発生ビット数に近づくように符号化の
   制御を行う発生ビット数制御手段とを備えた動画像符号
   化装置。
10. 【請求項１０】 複数のフィールドを含む一連のフレー
    ムで構成された動画像を符号化する動画像符号化装置で
    あって、 フレームを構成する複数のフィールド間の相関関係を判
    断する相関演算手段と、 符号化によって既に発生した符号のビット数と目標ビッ
    トレートから求めた目標発生ビット数とに基づいて第１
    の係数を求める第１の係数演算手段と、 前記相関関係に応じて求めた符号化対象のブロックの特
    徴量及び既に符号化したフレームの複数のブロックの特
    徴量に基づいて第２の係数を求める第２の係数演算手段
    と、 前記第１の係数と前記第２の係数とに基づいて、発生ビ
    ット数が前記目標発生ビット数に近づくように符号化の
    制御を行う発生ビット数制御手段とを備えた動画像符号
    化装置。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載の動画像符号
    化装置において、 前記第２の係数演算手段は、 前記ブロックの特徴量を、当該ブロックに含まれるブロ
    ックのうち、 前記相関関係が高いと前記相関演算手段が判断する場合
    は、複数のフィールドの画素を含むフレーム構造のブロ
    ックの特徴量及び１つのフィールドの画素のみを含むフ
    ィールド構造のブロックの特徴量に基づいて求め、 前記相関関係が低いと前記相関演算手段が判断する場合
    は、前記フィールド構造のブロックの特徴量に基づいて
    求めることを特徴とする動画像符号化装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の動画像符号化装置
    において、 前記既に符号化したフレームは、 前記相関関係が高いと前記相関演算手段が判断したフレ
    ームのうち、最後に符号化したフレームであることを特
    徴とする動画像符号化装置。
13. 【請求項１３】 請求項９又は１０に記載の動画像符号
    化装置と、 前記動画像符号化装置が出力したビットストリームを入
    力とし、これを指定されたビットレートで出力する出力
    バッファと、 前記出力バッファが出力するビットストリームを伝送す
    る伝送路と、 前記伝送路が伝送するビットストリームを入力とし、必
    要に応じて出力する入力バッファと、 前記入力バッファが出力するビットストリームを復号す
    る動画像復号化装置とを備えた動画像符号化システム。
14. 【請求項１４】 請求項９又は１０に記載の動画像符号
    化装置と、 前記動画像符号化装置が出力したビットストリームを入
    力とし、これを指定されたビットレートで出力する出力
    バッファと、 前記出力バッファが出力したビットストリームを記録す
    る記録媒体と、 前記記録媒体が読み出して出力するビットストリームを
    入力とし、必要に応じて出力する入力バッファと、 前記入力バッファが出力するビットストリームを復号す
    る動画像復号化装置とを備えた動画像符号化システム。