JP2002101417A - 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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JP2002101417A JP2000288452A JP2000288452A JP2002101417A JP 2002101417 A JP2002101417 A JP 2002101417A JP 2000288452 A JP2000288452 A JP 2000288452A JP 2000288452 A JP2000288452 A JP 2000288452A JP 2002101417 A JP2002101417 A JP 2002101417A
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Mitsuko Rinka
晃子 林下
Takehiro Ueda
剛弘 上田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレーム化された動画像データを、フレーム
毎に符号化して伝送する符号化方法、および符号化装置
において、画質やフレームレートが不安定になり、復元
画像が不自然になってしまうおそれをなくす。 【解決手段】 この発明の動画像符号化装置は、フレー
ムについての予測符号量を算出する手段と、目標ビット
レートおよび先行フレームについての符号量情報に基づ
いて、現フレームを符号化するに際しての目標符号量を
算出する手段、そして目標符号量、および予測符号量に
基づいて、現フレームの符号化を行うか否かを決定する
手段とを有する。予測符号量に基づいて、現フレームの
全体を符号化するか、あるいは現フレームの部分的な領
域を符号化するかが決定される。さらに、現フレームに
ついての符号量が目標符号量に対して所定の閾値を超え
た場合には、当該フレームの符号化を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、動画像の符号化
方法、および符号化装置に関する。より詳細には、フレ
ーム化された動画像データを、フレーム毎に符号化して
出力する符号化方法、および符号化装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】TV電話、携帯情報端末、ビデオ・オン
・デマンド、デジタルTV放送システムのように、動画
像を伝送するサービスは、これから大きな普及が見込ま
れている。
【0003】ここで動画像を伝送する場合、伝送帯域に
合わせて、画像を符号化することが一般的である。動画
像符号化のためには、ISOで規定されるMPEG1や
MPEG2、ITU−Tで規定されるH.262やH.
263などの方式が用いられる。
【0004】一般に、動画像を圧縮符号化する場合に
は、符号化される画像データの符号量を制御(符号化制
御)している。符号化制御方法として最も一般的な方法
は、フレーム毎の発生符号量に応じて、フレームレート
を調整するという方法である。また、あるフレームでの
発生符号量が大きい場合、次の数フレーム分の量子化幅
を大きくして発生符号量を抑える方法も一般的である。
さらに、符号化フレームレートを状況に応じて可変にす
る技術が知られている。このような技術は、たとえば特
開平9−130787号公報に開示されている。
【0005】ところで、符号化された動画像を伝送する
際には、複数の連続するフレームで構成される動画像デ
ータをパケット化して、パケット枚に符号化して伝送す
る方法が一般的に用いられる。このとき、1のパケット
に、動画像を構成する1フレーム全体を符号化したこと
で発生する符号を格納するか、フレームの一部を符号化
したことで発生する符号を格納するか、いずれかの方法
が採用される。
【0006】ここで、伝送路におけるパケットのロス等
により、パケットが復号装置側に届かない場合がある。
こうした場合、復号装置では、その部分を復号すること
はできない。この時に、パケットに1フレーム分の符号
を格納していると、そのフレーム全体が復号できないこ
とになる。そのため、1フレームの画像を複数の領域に
分割し、分割された画像領域を符号化して、それぞれパ
ケットとして送信する方法(パケット分割)が用いられ
ることが一般的である。
【0007】分割された画像領域を符号化したパケット
は、他のパケット符号化された情報を参照せずに復号す
ることができる。したがって、符号化された画像領域を
独立して復号することが可能となる。
【0008】このパケット分割方法を用い、送信レート
を監視しながら、パケットを送信することが困難である
と判断すると、送信装置は該パケットを意図的に送信し
ないといった符号送信制御も行われている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた方法では、画質やフレームレートが不安定になって
しまい、復元画像が不自然になってしまうというおそれ
がある。
【0010】たとえばフレームレートを調整する方法で
は、送信側のバッファに余裕があるのにもかかわらず、
ある時間にはデータを送信しないという状況が生まれ、
時間的に表示画面にむらが生じる。また、量子化幅を調
整する方法では、符号量の予測を正確に行うことは困難
であり、復元画像の画質が不安定となったり、遅延が生
じたりするという問題がある。
【0011】またパケット分割を行う場合、送信レート
の余裕度に応じてパケットの送信・非送信を制御する制
御では、符号化装置と復号化装置で、次のフレームの符
号/復号時に用いる参照画像が異なることとなり、画質
の劣化に繋がるといったことが問題となっている。
【0012】よってこの発明は、安定した画質やフレー
ムレートを得られ、したがって自然な復元画像を得るこ
とのできる動画像符号化装置および方法を提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の動画像符号化装置は、動画像を構成する
個々のフレームについて、予測符号量を算出する。ま
た、あらかじめ与えられている目標ビットレート、およ
び先行フレームについての符号量情報に基づいて、現フ
レームを符号化するに際しての目標符号量を算出する。
そして、目標符号量、および予測符号量に基づいて、現
フレームの符号化を行うか否かを決定する。
【0014】この発明の動画像符号化装置は、また、現
フレームの符号化を行うとした場合には、予測符号量に
基づいて、現フレームの全体を符号化するか、あるいは
現フレームの部分的な領域を符号化するかを決定する。
この場合、現フレーム中、符号化されない部分について
のデータを補完することが有益である。さらに、現フレ
ームについての符号量が目標符号量に対して所定の閾値
を超えた場合には、当該フレームの符号化を停止する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の第1の実施形態
を、図面を用いて説明する。図1は、第1の実施形態の
動画像符号化装置10の構成を示すブロック図である。
【0016】動画像符号化装置10は、目標ビットレー
トsi1が入力される入力端子11、および、符号化すべ
き動画像データsi2が入力される入力端子12を有す
る。さらに、符号化された動画像データである符号化信
号so1が出力される出力端子13を有する。
【0017】入力端子11は、目標符号量設定手段21
に接続される。したがって、入力端子11に与えられた
目標ビットレートsi1は、この目標符号量設定手段21
に与えられる。
【0018】入力端子12に与えられた動画像データsi
2は、目標符号量設定手段21およびパケット符号化手
段31に与えられる。このパケット符号化手段31は、
動画像データsi2を構成する各々のフレーム毎に、その
フレーム内の所定の領域をパケットに分割する。ここで
パケットとは、各フレームを構成するマクロブロック
(詳しくは後述する)を1ないし複数包含する。パケッ
ト符号化手段31は、分割された各々のパケットについ
て符号化を行なう。パケット符号化手段31の詳細な構
成は、後に説明する。
【0019】パケット符号化手段31によって符号化さ
れた動画像データは、符号化信号so1として、出力バッ
ファ41に蓄積される。この出力バッファ41の出力が
出力端子13に接続されている。この結果、符号化信号
so1は出力端子13から受信側に向けて送出される。
【0020】パケット符号化手段31はまた、動画像デ
ータsi2を符号化した結果、符号量情報sc1を出力する。
この符号量情報sc1は、目標符号量設定手段21に与え
られる。
【0021】目標符号量設定手段21は、目標ビットレ
ートsi1と、符号量情報sc1とに基づいて、目標符号量si
3を算出する。目標符号量設定手段21は同時に、入力
された動画像データsi2に基づいて、予測符号量s14を算
出する。目標符号量設定手段21には、符号化判定手段
51が接続されている。したがって、これら目標符号量
si3、および予測符号量s14は、符号化判定手段51に与
えられる。
【0022】符号化判定手段51は、与えられた目標符
号量si3、および予測符号量s14に基づいて、現フレーム
の符号化を行うかどうかを決定する。符号化判定手段5
1は、現フレームの符号化を行うと決定した場合には、
さらに、現フレームの全体をパケットとして符号化する
か、現フレームを部分的にパケットとして符号化するか
を決定する。この判定結果s11は、パケット符号化手段
31に与えられる。
【0023】パケット符号化手段31は、マクロブロッ
ク(以下、MBと称する)の符号化を行うMB符号化手
段32、各フレームについて符号量の判定を行う符号量
判定手段33、参照用画像を保管するフレームメモリ3
4、および、符号化されない画像領域をコンシールする
画像補完手段35を有する。
【0024】入力端子2から与えられる動画像データsi
2は、MB符号化手段32に入力される。MB符号化手
段32には、さらに、符号化判定手段51の判定結果s1
1が与えられる。
【0025】MB符号化手段32と符号量判定手段33
とは、双方向に接続されている。ここで、MB符号化手
段32から符号量判定手段33に対する出力信号をs1
2、逆に符号量判定手段33からMB符号化手段32に
対する出力信号をs13と定義する。出力信号s12は、MB
の符号化を行った結果として求められる、そのMBの符
号量を表わす値である。出力信号s13は、MB符号化手
段32における符号化動作を制御する信号である。
【0026】さらに、MB符号化手段32とフレームメ
モリ34との間、また、フレームメモリ34と画像補完
手段35との間も、双方向に接続されている。以下、M
B符号化手段32とフレームメモリ34との間で送受さ
れる信号を、それぞれs15およびs16と定義する。同様
に、フレームメモリ34と画像補完手段35との間で送
受される信号を、それぞれs17およびs18と定義する。
【0027】以下、第1の実施形態の動画像符号化装置
10の動作について、やはり図1を用いて説明する。目
標符号量設定手段21は、入力端子11に与えられる目
標ビットレートsi1に対して、フレームレート、符号量
情報sc1、あるいは通信速度や出力バッファ41の残量
から、現フレームに対する目標符号量si3を算出する。
【0028】目標ビットレートsi1は、たとえば固定的
に設定されていても良い。または、符号量や通信速度に
応じて可変する値であってもよい。可変である場合に
は、目標ビットレートsi1は、動画像符号化装置10内
に設けられる何らかのフィードバック手段(図示せず)
から与えられるものでも良いし、あるいは外部の管理手
段(図示せず)等から、適宜指示されるものでも良い。
目標ビットレートsi1算出のため、フレームレート、通
信速度、出力バッファ41の残量も、図示していないが
適切な方法で目標符号量設定手段21に与えられる。
【0029】ここで目標符号量設定手段21に与えられ
る符号量情報sc1は、パケット符号化手段31が符号化
した前フレームのものであることに注意する必要があ
る。すなわちパケット符号化手段31は、あるフレーム
を符号化した結果、その符号化済みの前フレームに関す
る符号量情報sc1を算出し、これを目標符号量設定手段
21に与える。目標符号量設定手段21では、この前フ
レームに関する符号量情報sc1と、目標ビットレートsi1
とに基づいて、新たに入力された現フレームに対する目
標符号量si3を算出する。
【0030】そして前述したように、目標符号量設定手
段21は、入力端子12に与えられた動画像データsi2
の現フレームについて、予測符号量s14を算出する。こ
れら目標符号量si3、および予測符号量s14が、符号化判
定手段51に与えられる。
【0031】符号化判定手段51は、目標符号量si3の
値に基づいて2種類の符号化判定閾値th1、およびth2を
求める。そして、これらの閾値と予測符号量s14の値と
を比較することで、現フレームの符号化を行う方法を決
定する。これらの閾値は、目標符号量si3に比例して算
出される値であり、以下の式(1)および式(2)によ
って求められる。
【0032】 th1=si3×α(1≦α) ・・・式(1) th2=si3×β(1≦β≦α) ・・・式(2) ここでαおよびβは係数であり、伝送路の特性などに応
じて設定される。
【0033】符号化判定手段51は、これらの閾値と予
測符号量s14の値とを比較した結果、以下のようにし
て、現フレームの符号化を行う方法を決定する。すなわ
ち: (1)予測符号量s14がth2より小さければ、現フレーム
の全ての領域を符号化する。 (2)予測符号量s14がth2以上、かつth1以下であれ
ば、現フレームの一部の画像領域のみを符号化する、部
分的パケット符号化を行う。 (3)予測符号量s14がth1以上であれば、現フレームの
符号化を行わない。
【0034】次に、符号化判定手段51が部分的パケッ
ト符号化を行うと決定した場合の動作について説明す
る。
【0035】符号化判定手段51は、まず、符号化する
画像領域の先頭のMB位置番号を決定する。このMB位
置番号は任意で、常に一定であっても、可変であっても
構わない。例えば、常に1番目のMBから符号化しても
よいし、フレーム内でランダムに設定してもよい。ある
いは、現フレーム以前のフレームについて部分的パケッ
ト符号化を行っていた場合に、その以前のフレームで符
号化されたMBの次のMBを、符号化する画像領域の先
頭としてもよい。
【0036】また、符号化する画像領域はフレーム内で
単一の領域とは限らない。すなわちフレーム内で複数の
領域を符号化するような選択が可能である。従って符号
化判定手段51が決定する先頭MB位置番号も、複数個
存在して構わない。
【0037】符号化判定手段51は次に、先頭MBの位
置番号、符号化するMBの数、そして符号化するパケッ
トの数を、判定結果s11として、パケット符号化手段3
1に与える。
【0038】一方、符号化判定手段51は、現フレーム
の全ての領域を符号化すると決定した場合、または現フ
レームの符号化を行わないと決定した場合は、判定結果
s11として、その旨の特定の信号をパケット符号化手段
31に与える。こうすると、判定結果s11として出力す
るデータ量が少なくて済むようになる。
【0039】あるいは、現フレームの全ての領域を符号
化すると決定した場合、判定結果s11として、前述した
先頭MBの位置番号、符号化するMBの数、そして符号
化するパケットの数を、現フレームの全画面分を表わす
ような値とすればよい。または現フレームの符号化を行
わないと決定した場合は、判定結果s11として、上述し
た各パラメーターを、たとえばすべて0とするなど、実
質的に何れのMBも指定しないようにしてもよい。こう
すれば、判定結果s11として、何れの場合も同じフォー
マットを用いることができる。
【0040】次に、判定結果s11が与えられたパケット
符号化手段31が、画像データの符号化を行う動作を説
明する。
【0041】パケット符号化手段31は、判定結果s11
によって指定されたMBを、分割したパケット内から探
し、これをMB符号化手段32で符号化する。一方、指
定されなかったMBの画像領域に対しては、符号化は行
わない。MB符号化手段32は、符号化の際に、フレー
ムメモリ34に蓄積されている前フレームのデータを、
参照画像として用いる(s16)。
【0042】フレームメモリ34は、参照画像を記憶す
るため、数フレーム分の記憶バンクを有している。した
がってフレームメモリ34内には、符号化中の現フレー
ムを参照画像として蓄積していく記憶バンクとともに、
すでに符号化の行われた少なくとも1つの、以前のフレ
ームが、それぞれの記憶バンクに参照画像として記憶さ
れている。
【0043】こうして符号化された画像領域は、パケッ
ト毎に、発生符号が符号化信号so1として出力される。
この符号化信号so1は、出力バッファ41に与えられ
る。それと同時に、MB符号化手段32は、いったん符
号化した画像領域を複号化する。ここで複号化された画
像領域は、参照画像として用いるために、フレームメモ
リ34に記憶される(s15)。
【0044】一方、判定結果s11によって指定されず、
符号化されないMBの画像領域に対しては、画像補完手
段35が、何らかのコンシールメントを行う。コンシー
ルメントは、たとえば、前フレームの同位置の画像をそ
のまま用いて、現フレームの符号化しない画像領域を埋
めることで行う。もちろん、これ以外のコンシールメン
トを行ってもよい。このために画像補完手段35は、フ
レームメモリ34内に蓄積されている前フレームの参照
画像を読み出し(s17)、現フレームの符号化されない
MBの画像領域のコンシールメントに利用する(s1
8)。こうして画像補完手段35でコンシールメントさ
れた画像領域も、フレームメモリ34に記憶される。
【0045】MB符号化手段32は、符号化したMBに
ついて、発生符号量を符号量判定手段33に与える(s1
2)。符号量判定手段33は、符号化中の現フレームに
ついて、発生符号量を与えられる毎にその値を加算し、
合計符号量を算出する。そして都度、合計符号量が閾値
th3に達したかを判定する。
【0046】閾値th3としては、任意の値を設定すれば
良い。たとえば、合計符号量が目標符号量si3と等しく
なることが望ましい場合には、閾値th3は、目標符号量s
i3と等しく設定されるか、この場合であっても、目標符
号量si3以下の任意の値に設定されることができる。
【0047】パケット符号化手段31は、合計符号量が
閾値th3に達していなければ、判定結果s11で指定された
MB以外のMBも、符号化を行うことができる。一方、
合計符号量が閾値th3に達した場合、そこで符号化を止
める。この場合に符号量判定手段33は、MB符号化手
段32に出力信号s13を出力する。MB符号化手段32
は、出力信号s13を受けた時点で、その後の符号化動作
を止める。
【0048】なお、合計符号量が閾値th3に達した時点
で符号化途中であったMBについては、そのMBの符号
化を完了してから、その後のMBについて符号化動作を
止めるという制御が考えられる。あるいは、符号化途中
であったMBについても符号化結果を出力しないという
制御も考えられる。この場合は、途中まで符号化してい
た結果を廃棄することになる。いずれの制御を行なうか
は、適宜選択すれば良い。
【0049】こうして現フレームの符号化が終了した時
点で、パケット符号化手段31は、現フレームに関する
符号量情報sc1を、次のフレームの目標符号量si3を設定
するために、目標符号量設定手段21に与える。
【0050】なお、現フレームの符号化を行わないと決
定された場合は、そのフレームの符号化はスキップされ
る。この場合は、入力端子12に与えられる次のフレー
ムについて、符号化するか否かの判断が行われる。ただ
しこの場合、現フレームについては符号化を行っていな
いので、現フレームについての符号量情報を算出するこ
とができない。したがって、目標符号量設定手段21
は、引き続き前フレームの符号量情報sc1を基に目標符
号量si3を算出する。これを繰り返すことにより、動画
像データを構成するフレーム毎の符号化が行われる。
【0051】なお、符号化の行われなかった画像領域に
ついては、復号化装置側ではパケットロスとして、何ら
かのコンシールメントを行い、画像を表示する。コンシ
ールメントの方法は特に限定しないが、符号化装置にお
けるコンシールメント方法と同様のものが望ましい。例
えば、前フレームの同位置の画像をそのままコピーする
といった方法でコンシールメントを行う。
【0052】以上のように、第1の実施形態によれば、
符号化するフレームの目標符号量が小さく設定された場
合、フレームの中の部分的な画像領域のみをパケットと
して符号化する。したがって、そのフレームの発生符号
量を調整することが可能となる。この制御では、量子化
幅を変えて符号量を調整する制御と異なり、一定の画質
を維持することができる。また、符号化したくない画像
領域の発生符号量はゼロになるため、効率の良い符号化
が行われる。さらに、各MBの符号化の後に符号量の判
定が行われるため、目標符号量si3に非常に近い符号量
を発生させることができる。したがって、目標ビットレ
ートsi1を有効に使用し、量子化幅の変更によるフレー
ム毎、あるいはフレーム内の画質を変化させない画像の
符号化ができる。
【0053】この第1の実施形態における符号化方法
は、符号を送信する時に目標符号量や通信レートに合わ
せて各パケットを送信するか否かを判断する伝送法と違
い、符号化装置で送信するパケットの位置を決定してい
る。このため、符号化装置においても、送信しない部分
に対して何らかのコンシールメントを行う。このように
符号化装置でもコンシールメントを行うことにより、復
号化装置の参照画像との一致度が高まり、画質の劣化も
少なく、品質の高い画像を得られる。
【0054】次に、この発明の第2の実施形態について
説明する。図2は、この発明の第2の実施形態の動画像
符号化装置60の構成を示すブロック図である。以下、
第2の実施形態の構成および動作を、第1の実施形態と
異なる部分を中心に説明する。
【0055】符号化判定手段51の後段に、符号量予測
手段71が配置されている。この符号量予測手段71に
は、動画像データsi2が与えられる。と同時に、符号化
判定手段51より、判定結果S21が与えられる。符号量
予測手段71には、さらに、前フレーム情報格納手段3
6より、前フレーム情報s22が与えられる。符号量予測
手段71は、動画像データsi2および前フレーム情報s22
に基づいて、予測結果s23を求める。この予測結果s23
は、ブロック位置決定手段72に与えられる。ブロック
位置決定手段72の出力は、パケット符号化手段31内
のMB符号化手段32に与えられる。
【0056】第1の実施形態と同様に、目標ビットレー
トsi1と、前フレームの符号量情報sc1が、目標符号量設
定手段21に与えられる。目標符号量設定手段21は、
これらの情報に基づいて、目標符号量si3を算出し、こ
れを符号化判定手段51に与える。目標符号量設定手段
21は予測符号量s14を算出し、これを符号化判定手段
51に送る。
【0057】符号化判定手段51は、与えられた目標符
号量si3、および予測符号量s14に基づいて、現フレーム
の符号化を行うかどうかを決定する。これは第1の実施
形態における動作と同様であり、判定結果s21は、符号
量予測手段71に与えられる。
【0058】符号量予測手段71は、判定結果s21と、
前フレーム情報格納手段36から与えられた前フレーム
情報s22とに基づき、現フレームの各MBについて、発
生符号量を予測する。ここで前フレーム情報s22には、
前フレームの画像データと、MB符号化手段32内で動
き検出を行った時に得られる各MBの画像の特徴量や発
生符号量が含まれる。たとえば特徴量には、各画素につ
いての前フレーム画素との差分の絶対値の和(SAD:
Sum of Absolute Difference)等が使用される。また、
現フレームの画像データを用いて、より正確な予測を行
うこともできる。符号量予測手段71が予測した発生符
号量は、予測結果s23としてブロック位置決定手段72
に与えられる。
【0059】ブロック位置決定手段72は、予測結果s2
3を与えられ、いずれのMBを符号化するかを決定す
る。ここで、符号化判定手段51が現フレームの全体を
符号化すると決定していた場合は、ブロック位置決定手
段72は、すべてのMBを符号化対象として指定し、こ
れをブロック位置情報s24としてMB符号化手段32に
与える。
【0060】また、符号化判定手段51が現フレームの
一部を符号化すると決定していた場合は、ブロック位置
決定手段72は、符号化するMBを決定し、これをブロ
ック位置情報s24としてMB符号化手段32に与える。
ここでブロック位置決定手段72は、目標符号量si3を
超えないように、予測結果s23の各MBの予測発生符号
量を基に、符号化すべきMBの位置を決定する。
【0061】パケット符号化手段31は、ブロック位置
決定手段72から与えられたブロック位置情報s24に基
づいて、そのMBについて符号化を行う。MB符号化手
段32での処理は、第1の実施形態と同様、発生符号量
を判定しながらMB毎に符号化を行い、符号化しない領
域は何らかのコンシールメントを行うものである。ただ
し第2の実施形態における処理では、次フレームの符号
量予測のために、符号化したMBの個数、または、各M
BのSADや各MBの発生符号量などを、前フレーム情
報格納手段36に保管する。すなわち、第2の実施形態
における前フレーム情報格納手段36は、第1の実施形
態におけるフレームメモリ34に、これら各種情報を格
納するエリアを追加したものである。
【0062】以上のように、第2の実施形態によって
も、フレームの目標符号量に応じてフレーム全体を符号
化するか、フレーム内の一部を符号化するかを決定して
いる。したがって第2の実施形態でも、第1の実施形態
と同様の効果が得られる。第2の実施形態によれば、こ
れに加えて、符号化するMBの決定に際して前フレーム
情報を参照している。このため、例えば、符号化するフ
レーム内で動きの大きな部分などを限定し、符号化する
ことが可能となる。この結果、動きのある対象物が存在
する場合、その対象物、あるいはその対象物を中心とす
る領域のみの符号化を行うことも可能となる。これによ
って、動きのスムーズな復元画像を得ることができる。
また、目標符号量si3が小さい場合は、発生符号量の少
ないと予測された部分を中心に符号化することにより、
発生符号量を抑えることが可能となる。
【0063】このように、動きのある部分、あるいは動
きの無い部分を中心に符号化が行われると、画面上で
の、符号化したパケット部分と符号化されなかったパケ
ット部分での境界における時間的なずれがあまり感じら
れなくなり、自然な画像が得られる。
【0064】なお、動画像データを符号化する手法とし
て、イントラ(フレーム内)フレーム符号化と、インタ
ーフレーム(フレーム間)符号化という2種類があるこ
とは周知である。第2の実施形態において、動画像デー
タsi2に対してイントラフレーム符号化を行う場合に
は、以下のような制御を行うことができる。
【0065】すなわち、イントラフレーム符号化の際に
は動き補償を行わないため、各MBにおける発生符号量
は、前フレームの符号量や動き情報に依存しない。した
がって、前フレームの発生符号量を基に得られた目標符
号量si3に基づく符号化判断を行うのではなく、すべて
のイントラフレームについて部分的パケット符号化を行
うものである。
【0066】具体的には、ブロック位置決定手段72
は、イントラフレーム符号化を行う場合には、フレーム
内のいずれのMBについて符号化を行うかを決定する。
これがブロック位置情報s24としてパケット符号化手段
31に与えられる。これを受けてパケット符号化手段3
1では、発生符号量と閾値th3との比較をしながら、M
B毎に符号化を行う。また、符号化を行わないMBにつ
いては、画像補完手段35によってコンシールメントが
行われる。
【0067】インターフレーム符号化と比較して非常に
大きな符号量を発生するイントラフレーム符号化を行う
際に、フレーム全体より小さい画像領域を規定して、こ
の領域のみを符号化することによって、発生符号量を抑
え、伝送路の目標ビットレートに適した符号量で符号化
が可能となる。したがって、低遅延での動画像伝送の場
合、復号装置側で、イントラフレームの表示の遅延も少
なくできる。また上記イントラフレームに続くインター
フレームの符号化も目標フレームレートに対してほぼ一
定に行うことが可能となるため、復元画像が自然な動画
像となる。
【0068】なお、第2の実施形態においては、量子化
幅を変えずに符号化を行うことも、あるいは量子化幅を
予測符号量に応じて変更しながら符号化することもでき
る。量子化幅を変更する場合には、符号量予測手段71
において、量子化幅を予測符号量に応じて変更する。量
子化幅を大きくした場合は、第2の実施形態における部
分的パケット分割符号化を行う際に、より大きな領域の
符号化を可能とすることができる。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の動画像
符号化方法および装置によれば、効率の良い符号化を行
うことでフレームの発生符号量を調整し、スムーズで良
好な復号画質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態の動画像符号化装置
の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の第2の実施形態の動画像符号化装置
の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10、60・・・動画像符号化装置 21・・・目標符号量設定手段 31・・・パケット符号化手段 32・・・MB符号化手段 33・・・符号量判定手段 34・・・フレームメモリ 35・・・画像補完手段 41・・・出力バッファ 51・・・符号化判定手段 71・・・符号量予測手段 72・・・ブロック位置決定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C059 KK01 LA00 LC08 TA80 TB04 TC18 TD05 TD14 5J064 AA01 BB03 BB12 BB13 BC01 BC26 BD02

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動画像データを、この動画像データを構
    成するフレーム毎に符号化する動画像符号化装置におい
    て、 動画像を構成する個々のフレームを符号化し、当該フレ
    ームについての符号量情報を出力するパケット符号化手
    段と、 前記動画像のフレームを与えられ、これに基づいて前記
    フレームについての予測符号量を算出するとともに、目
    標ビットレート、および前記フレームについての前記符
    号量情報を与えられ、これらに基づいて前記フレームに
    ついての目標符号量を算出する目標符号量設定手段と、 前記目標符号量、および予測符号量に基づいて、前記フ
    レームの符号化を行うか否かを決定する符号化判定手段
    とを有することを特徴とする、動画像符号化装置。
  2. 【請求項2】 動画像データを、この動画像データを構
    成するフレーム毎に符号化する動画像符号化装置におい
    て、 動画像を構成する個々のフレームを符号化し、当該フレ
    ームについての符号量情報を出力するパケット符号化手
    段と、 前記動画像の現フレームを与えられ、これに基づいて前
    記現フレームについての予測符号量を算出するととも
    に、目標ビットレート、および先行フレームについての
    前記符号量情報を与えられ、これらに基づいて前記現フ
    レームについての目標符号量を算出する目標符号量設定
    手段と、 前記目標符号量、および予測符号量に基づいて、前記現
    フレームの符号化を行うか否かを決定する符号化判定手
    段とを有することを特徴とする、動画像符号化装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の動画像符号化装置におい
    て、前記パケット符号化手段は、 前記動画像データを構成する各々のフレーム毎に、その
    フレーム内の所定の領域をパケットとして符号化するこ
    とを特徴とする、動画像符号化装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の動画像符号化装置におい
    て、前記符号化判定手段は、 前記現フレームの符号化を行うとした場合に、前記予測
    符号量に基づいて、前記現フレームの全体を符号化する
    か、あるいは前記現フレームの部分的な領域を符号化す
    るかを決定することを特徴とする、動画像符号化装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の動画像符号化装置におい
    て、前記符号化判定手段は、 前記現フレームを部分的に符号化すると決定した場合
    に、符号化する領域を前記パケット符号化手段に対して
    指示することを特徴とする、動画像符号化装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の動画像符号化装置におい
    て、前記パケット符号化手段は、 前記現フレーム中、符号化されない部分についてのデー
    タを補完することを特徴とする、動画像符号化装置。
  7. 【請求項7】 請求項3記載の動画像符号化装置におい
    て、前記パケット符号化手段は、 前記現フレームについての符号量を監視し、この符号量
    が前記目標符号量に対して所定の閾値を超えた場合に、
    当該フレームの符号化を停止することを特徴とする、動
    画像符号化装置。
  8. 【請求項8】 請求項3記載の動画像符号化装置におい
    て、前記パケット符号化手段は、 前記動画像データを構成する各々のフレームをマクロブ
    ロックに分割して、当該マクロブロック毎に符号化を行
    うマクロブロック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。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の動画像符号化装置におい
    て、前記パケット符号化手段は、 前記マクロブロックの各々について符号量を算出し、フ
    レームについての符号量を求めて前記符号量情報を出力
    する符号量判定手段を有することを特徴とする、動画像
    符号化装置。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の動画像符号化装置にお
    いて、前記符号化判定手段は、 前記現フレームの符号化を行うとした場合に、前記予測
    符号量に基づいて、前記マクロブロックのいずれについ
    て符号化を行うかを決定することを特徴とする、動画像
    符号化装置。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の動画像符号化装置に
    おいて、前記パケット符号化手段は、 前記前フレームについての符号化データを格納しておく
    記憶手段を有し、 この記憶手段に格納されているデータにより、前記現フ
    レームの、符号化が行われないマクロブロックについて
    のデータをコンシールメントす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8記載の動画像符号化装置にお
    いて、前記パケット符号化手段は、 前記マクロブロック各々について発生符号量を求め、前
    記マクロブロック毎の発生符号量を積算していき、 積算した値が前記目標符号量に対して所定の閾値を超え
    る場合に、当該フレームの符号化を停止することを特徴
    とする、動画像符号化装置。
  13. 【請求項13】 動画像データを、この動画像データを
    構成するフレーム毎に符号化する動画像符号化装置にお
    いて、 動画像を構成する個々のフレームを符号化し、当該フレ
    ームについての符号量情報を出力するパケット符号化手
    段と、 前記動画像の現フレームを与えられ、これに基づいて前
    記現フレームについての予測符号量を算出する符号量予
    測手段と、 目標ビットレート、および先行フレームについての前記
    符号量情報を与えられ、これらに基づいて前記現フレー
    ムについての目標符号量を算出する目標符号量設定手段
    と、 前記目標符号量、および予測符号量に基づいて、前記現
    フレームの符号化を行うか否かを決定する符号化判定手
    段とを有することを特徴とする、動画像符号化装置。
  14. 【請求項14】 請求項13記載の動画像符号化装置に
    おいて、 前記予測符号量に基づいて、前記現フレームのいずれの
    領域を符号化するかを決定する位置決定手段を有するこ
    とを特徴とする、動画像符号化装置。
  15. 【請求項15】 動画像データを、この動画像データを
    構成するフレーム毎に符号化する動画像符号化方法にお
    いて、 動画像を構成する個々のフレームを符号化し、当該フレ
    ームについての符号量情報を出力するステップと、 前記動画像のフレームについて、予測符号量を算出する
    ステップと、 目標ビットレート、およびフレームについての前記符号
    量情報に基づいて、目標符号量を算出するステップと、 前記目標符号量、および予測符号量に基づいて、前記動
    画像の個々のフレームの符号化を行うか否かを決定する
    ステップとを有することを特徴とする、動画像符号化方
    法。
  16. 【請求項16】 動画像データを、この動画像データを
    構成するフレーム毎に符号化する動画像符号化方法にお
    いて、 動画像を構成する個々のフレームを符号化し、当該フレ
    ームについての符号量情報を出力するステップと、 前記動画像の現フレームについて、予測符号量を算出す
    るステップと、 目標ビットレート、および先行フレームについての前記
    符号量情報に基づいて、前記現フレームについての目標
    符号量を算出するステップと、 前記目標符号量、および予測符号量に基づいて、前記現
    フレームの符号化を行うか否かを決定するステップとを
    有することを特徴とする、動画像符号化方法。
  17. 【請求項17】 請求項16記載の動画像符号化方法に
    おいて、 前記現フレームの符号化を行うとした場合には、前記予
    測符号量に基づいて、現フレームの全体を符号化する
    か、あるいは現フレームの部分的な領域を符号化するか
    を決定するステップをさらに有することを特徴とする、
    動画像符号化方法。
  18. 【請求項18】 請求項17記載の動画像符号化方法に
    おいて、 前記現フレーム中、符号化されない部分についてのデー
    タを補完するステップをさらに有することを特徴とす
    る、動画像符号化方法。
  19. 【請求項19】 請求項18記載の動画像符号化方法に
    おいて、 前記現フレームについての符号量を監視するステップ
    と、 この符号量が前記目標符号量に対して所定の閾値を超え
    た場合に、当該フレームの符号化を停止するステップを
    さらに有することを特徴とする、動画像符号化方法。
  20. 【請求項20】 動画像データを、この動画像データを
    構成するフレーム毎に符号化する動画像符号化装置にお
    いて、 動画像を構成する個々のフレームを符号化し、当該フレ
    ームについての符号量情報を出力するパケット符号化手
    段と、 前記動画像のフレームを与えられ、これに基づいて前記
    フレームについての予測符号量を算出するとともに、目
    標ビットレート、および前記フレームについての前記符
    号量情報を与えられ、これらに基づいて前記フレームに
    ついての目標符号量を算出する目標符号量設定手段と、 前記目標符号量、および予測符号量に基づいて、前記フ
    レームの符号化を行うか否かを決定する符号化判定手段
    とを有し、 前記符号化判定手段は、与えられた前記動画像のフレー
    ムがイントラフレームである場合は、前記符号量情報に
    かかわらず、当該フレームの所定の領域をパケットとし
    て符号化することを特徴とする、動画像符号化装置。
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