JP2002125235A - 動画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧＯＰ単位の発生符号量が一定に保たれるよ
うに制御される符号量制御方式では、シーンチェンジや
フラッシュなどが発生した場合、画質が著しく劣化し、
さらに画質劣化が時間方向に伝搬して、主観が著しく損
なわれる場合がある。 【解決手段】 予測効率演算手段によってフレーム間予
測における予測効率を算出し、予測効率とデータレート
と一時記憶手段内のデータ量から、基本割り当てビット
数と追加割り当てビット数とを算出し、フレーム間予測
効率が所定のしきい値を下回る時には、基本割り当てビ
ット数と追加割り当てビット数との和を当該フレームに
対する割り当てビット数とし、フレーム間予測効率が所
定のしきい値を上回る時には、基本割り当てビット数を
当該フレームに対する割り当てビット数とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデジタル動画像の符
号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、動画像符号化方式として、ＭＰＥ
Ｇ−１（ＩＳＯ／ＩＥＣ １１１７２）、ＭＰＥＧ−２
（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８）などの動き補償フレー
ム間予測を用いたフレーム間符号化方式が蓄積、通信、
放送の分野で用いられている。これらの方式において
は、動画像シーケンスの各フレームを符号化ブロックに
分割し、符号化ブロック毎に参照フレームから検出した
動きベクトルを用いて予測ブロックを求める動き補償フ
レーム間予測が行なわれている。

【０００３】図１１に、従来の動画像符号化における符
号化装置のブロック図を示す。

【０００４】図１１において、１はフレームメモリ、２
は減算器、３は直交変換部、４は量子化部、５は可変長
符号化部、６は一時記憶部、７はモード判定部、８は符
号量制御部、９はセレクタ、１０は動き補償フレーム間
予測部、１１はフレームメモリ、１２は加算器、１３は
逆直交変換部、１４は逆量子化部である。

【０００５】以下、図１１の動作について説明する。

【０００６】入力画像ＶＩは、一旦、フレームメモリ１
に書き込まれ、符号化ブロックＢが所定のタイミングで
読み出される。一方、動き補償フレーム間予測部１０に
おいて、フレームメモリ１のデータとフレームメモリ１
１のデータから符号化ブロックＢに対する動きベクトル
が算出され、この動きベクトルを使用して予測ブロック
Ｐが算出される。モード判定部７は符号化ブロックＢと
予測ブロックＰから符号化モードＭを算出し、セレクタ
９を制御する。ここで、セレクタ９において、予測ブロ
ックＰが選択される場合をフレーム間符号化モード、０
が選択される場合をフレーム内符号化モードと呼ぶ。

【０００７】次に、減算器２において符号化ブロックＢ
と予測ブロックＰＳの差分が算出される。直交変換部３
において差分ブロックＤは直交変換され、量子化部４に
おいて直交変換係数Ｃが量子化幅Ｑにより量子化され
る。量子化係数ＱＣは可変長符号化部５において可変長
符号化され、生成された符号化データＢＳは一時記憶部
６に書き込まれ、所定のデータレートで読み出されて出
力される。

【０００８】一方、量子化係数ＱＣは逆量子化部１４に
おいて逆量子化される。逆量子化係数ＩＣは逆直交変換
部１３において逆直交変換され、復号差分ブロックＩＤ
が算出される。加算器１２において復号差分ブロックＩ
Ｄと予測ブロックＰＳの加算が実行され、復号ブロック
ＩＢが生成される。復号ブロックＩＢは、フレームメモ
リ１１に記憶されて、以降の動き補償フレーム間予測部
における参照画像として使用される。

【０００９】図１２に、図１１における符号量制御部８
のブロック図を示す。

【００１０】図１２において、２７は量子化幅算出部、
３４は割り当てビット数算出部である。

【００１１】割り当てビット数算出部３４は、過去の符
号化における画像毎の発生符号量、量子化幅Ｑ等からこ
れから符号化する画像の割り当てビット数Ｔを算出す
る。量子化幅算出部２７は、符号化データＢＳの符号量
を計測しながら当該画像における発生符号量が割り当て
ビット数に漸近するように量子化幅Ｑを調整する。ここ
で、一般的に量子化幅Ｑを大きくすることによって発生
符号量は小さくなり、量子化幅Ｑを小さくすることによ
って発生符号量は大きくなる。

【００１２】ＭＰＥＧにおいては、フレーム内符号化の
みを行うフレーム（以下、Ｉピクチャという）、時間的
に前のフレームからの予測符号化を行うフレーム（以
下、Ｐピクチャという）、および時間的に前後のフレー
ムからの予測符号化を行うフレーム（以下、Ｂピクチャ
という）が存在する。ここで、一般的に、Ｉピクチャで
発生する符号量は大きく、Ｐピクチャで発生する符号量
はＩピクチャよりも小さく、Ｂピクチャで発生する符号
量はＩピクチャやＰピクチャよりも小さくなる。

【００１３】このように、ＭＰＥＧでは発生符号量の異
なる３種類のピクチャが存在するため、符号量制御は、
一般的にＧｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ（以下、
ＧＯＰという）と呼ばれる複数フレームを単位として行
われる。

【００１４】ここで、文献「レート制御とバッファ制
御」（ＴＶ学会誌Ｖｏｌ．４９、Ｎｏ．４、ｐｐ．４５
５−４５８）に、ＧＯＰ毎の発生符号量を一定にする符
号量制御法が述べられている。

【００１５】図１３に、前記文献「レート制御とバッフ
ァ制御」に述べられた方式を用いて符号量制御を行った
場合における、一時記憶部６内のデータ量の時間変化の
例を示す。ここで、ＳＩＺＥは一時記憶部６の記憶容量
を示す。

【００１６】垂直の線は、Ｉ、Ｐ、Ｂピクチャの符号化
により、データが発生して一時記憶部６内のデータ量が
増加したことを表し、右下がりの線は、データレートで
符号化データが出力され、一時記憶部６内のデータ量が
減少したことを表している。

【００１７】ＧＯＰ単位の発生符号量が一定に保たれ、
一時記憶部６に入力されるデータ量と出力されるデータ
量の総和がＧＯＰ単位でつりあうよう制御されているた
め、ＧＯＰ符号化前後において、一時記憶部６内のデー
タ量はほぼ一定に保たれている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ＭＰＥ
Ｇにおける従来の符号量制御方式では、ＧＯＰ単位の発
生符号量が一定に保たれるように制御されるため、ＧＯ
Ｐの後半のフレームにおいてシーンチェンジやフラッシ
ュなどが発生し、一時的に大量の符号化データが発生し
た場合、ＧＯＰ内の残りの未符号化フレームに割り当て
るビット数が不足し、画質が著しく劣化する場合が生じ
る。

【００１９】さらに、画質劣化はフレーム間予測によっ
て時間方向に伝搬するため、劣化した画像の影響が長時
間持続し、主観が著しく損なわれる場合がある。

【００２０】本発明は、以上の点に鑑み、シーンチェン
ジなど、画像の急激な変化が生じた場合でも、良好な画
質を維持できる動画像符号化装置を提供することを目的
とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下のような構成を採った。

【００２２】即ち、本発明に係る動画像符号化装置は、
動画像シーケンスの各フレームを符号化ブロックに分割
し、該符号化ブロック毎の動き補償フレーム間予測を行
なう動き補償フレーム間予測手段と、前記符号化ブロッ
ク、または、前記動き補償フレーム間予測手段で生成さ
れる予測ブロックと前記符号化ブロックの差分ブロック
のデータを量子化する量子化手段と、該量子化手段の量
子化結果を可変長符号化する可変長符号化手段と、前記
可変長符号化手段から出力される符号化データを一時的
に記憶し、記憶した符号化データを定められたデータレ
ートで外部へ転送する一時記憶手段と、前記可変長符号
化手段の符号化結果に基づいて、次に符号化する画像の
フレーム毎の割り当てビット数を演算する割り当てビッ
ト数算出手段と、次に符号化する画像のフレームにおけ
る発生ビット数が、前記演算された割り当てビット数に
漸近するように前記量子化手段の量子化幅を調整する量
子化幅算出手段と、を含み、前記可変長符号化手段の符
号化データ量を制御する符号量制御手段と、を有する動
画像符号化装置において、前記動き補償フレーム間予測
手段での予測効率を算出する予測効率算出手段を具備
し、前記符号量制御手段は、更に、前記一時記憶手段に
記憶されたデータ量から次に符号化する画像のフレーム
毎の追加の割り当てビット数を算出する追加割り当てビ
ット数算出手段を具備し、前記予測効率算出手段にて算
出されたフレーム間予測効率が所定の閾値以下の場合
は、前記割り当てビット数と前記追加割り当てビット数
との和を次に符号化する画像のフレームに対する割り当
てビット数とし、前記フレーム間予測効率が所定の閾値
以上の場合は、前記割り当てビット数を次に符号化する
画像のフレームに対する割り当てビット数とするように
した。

【００２３】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
動画像シーケンスの各フレームを符号化ブロックに分割
し、該符号化ブロック毎の動き補償フレーム間予測を行
なう動き補償フレーム間予測手段と、前記符号化ブロッ
ク、または、前記動き補償フレーム間予測手段で生成さ
れる予測ブロックと前記符号化ブロックの差分ブロック
のデータを量子化する量子化手段と、該量子化手段の量
子化結果を可変長符号化する可変長符号化手段と、前記
可変長符号化手段から出力される符号化データを一時的
に記憶し、記憶した符号化データを定められたデータレ
ートで外部へ転送する一時記憶手段と、前記可変長符号
化手段の符号化結果に基づいて、次に符号化する画像の
フレーム毎の割り当てビット数を演算する割り当てビッ
ト数算出手段と、次に符号化する画像のフレームにおけ
る発生ビット数が、前記演算された割り当てビット数に
近づくように前記量子化手段の量子化幅を調整する量子
化幅算出手段と、を含み、前記可変長符号化手段の符号
化データ量を制御する符号量制御手段と、を有する動画
像符号化装置において、前記動き補償フレーム間予測手
段における予測効率を算出する予測効率算出手段を具備
し、前記符号量制御手段は、更に、前記一時記憶手段に
記憶されたデータ量と前記予測効率算出手段にて算出さ
れたフレーム間予測効率とから次に符号化する画像のフ
レーム毎の追加の割り当てビット数を算出する追加割り
当てビット数算出手段を具備し、前記割り当てビット数
と前記追加割り当てビット数との和を次に符号化する画
像のフレームに対する割り当てビット数とするようにし
ても良い。

【００２４】ここで、前記追加割り当てビット数算出手
段は、前記一時記憶手段内のデータ量に反比例して、前
記追加の割り当てビット数を増減するようにしても良
く、また、前記一時記憶手段内のデータ量に反比例し、
かつ、前記フレーム間予測効率に反比例して前記追加の
割り当てビット数を増減するようにしても良い。

【００２５】また、前記予測効率算出手段は、前記動き
補償フレーム間予測手段での予測誤差算出手段と、該予
測誤差算出手段で算出された予測誤差と所定の閾値とを
比較する比較手段と、該比較手段で前記予測誤差が前記
所定の閾値よりも小さいと判定された符号化ブロックの
個数をカウントするカウント手段と、を具備し、該カウ
ント手段の出力を予測効率としても良く、また、前記動
き補償フレーム間予測手段での予測誤差算出手段と、前
記符号化ブロックのアクティビティを算出するアクティ
ビティ算出手段と、該アクティビティ算出手段にて算出
されたアクティビティに所定係数を乗じる乗算手段と、
該所定係数を乗じられたアクティビティと前記予測誤差
算出手段で算出された予測誤差とを比較する比較手段
と、該比較手段で前記予測誤差が前記所定係数を乗じら
れたアクティビティよりも小さいと判定された符号化ブ
ロックの個数をカウントするカウント手段と、を具備
し、該カウント手段の出力を予測効率としても良く、前
記動き補償フレーム間予測手段での予測誤差算出手段
と、該予測誤差算出手段で算出された予測誤差のフレー
ム内における累積値を算出する累積加算手段と、該累積
加算手段にて算出された累積加算値の逆数を算出する逆
数算出手段と、を具備し、該逆数算出手段の出力を予測
効率としても良く、前記動き補償フレーム間予測手段で
の予測誤差算出手段と、前記符号化ブロックのアクティ
ビティを算出するアクティビティ算出手段と、該アクテ
ィビティ算出手段にて算出されたアクティビティを前記
予測誤差算出手段で算出された予測誤差で除算する除算
手段と、該除算手段で算出された値のフレーム内におけ
る累積値を算出する累積加算手段と、を具備し、該累積
加算手段の出力を予測効率としても良い。

【００２６】ここで、前記予測誤差算出手段は、前記符
号化ブロックと前記予測ブロックの差分絶対値和、また
は、前記符号化ブロックと前記予測ブロックの差分自乗
和を算出することが好ましい。

【００２７】また、前記アクティビティ算出手段は、前
記符号化ブロックにおける交流成分の絶対値和、また
は、前記符号化ブロックにおける交流成分の自乗和を演
算することが好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に係る動画像符号
化装置の第１の実施形態を示す。

【００２９】図１において、１５は予測効率測定部、１
６は符号量制御部である。なお、図１１と同一の機能を
有するブロックには、同一の番号を付している。

【００３０】予測効率測定部１５は、符号化フレームの
予測効率ＰＥを測定し、符号量制御部１６に伝達する。
符号量制御部１６は、予測効率ＰＥによって次に符号化
するフレームの割り当てビット数を計算する。

【００３１】まず、符号量制御部１６の詳細について説
明し、その後、予測効率測定部１５の詳細について説明
する。

【００３２】図３に、符号量制御部１６の第１の実施形
態を示す。ここで、２８は基本割り当てビット数算出
部、２９は追加割り当てビット数算出部、３０は加算
器、３１はセレクタ、３２は割り当てビット数判定部で
ある。

【００３３】基本割り当てビット数算出部２８は、基本
割り当てビット数Ｔを算出し、追加割り当てビット数算
出部２９は、追加割り当てビット数ＡＢを算出する。通
常は、セレクタ３１によって、Ｔがフレームに対する割
り当てビット数として選択されるが、予測効率ＰＥが所
定の値を下回った時には画質が劣化したと判定し、割り
当てビット数判定部３２がセレクタ３１を制御してＴ＋
ＡＢをフレームに対する割り当てビット数とする。これ
により、フレーム間予測によって画質劣化が時間方向に
伝搬することを防止することができる。

【００３４】ＭＰＥＧにおいては、フレーム間予測によ
って画質劣化が伝搬するのはＰピクチャのみであるた
め、Ｐピクチャに対してのみ予測効率の計算を行ない、
Ｐピクチャ符号化時にのみ割り当てビット数の操作を行
なうことが有効である。また、Ｉピクチャにおいては直
前の予測誤差が伝搬しないため、ＧＯＰ最後のＰピクチ
ャにおいては、割り当てビット数の操作を停止すること
も可能である。

【００３５】以下、具体的な演算例について説明する。

【００３６】まず、ＧＯＰ符号化開始時の演算について
説明する。１．初期値として、ＥＢ＝０とする。ＥＢ
は、直前のＧＯＰまでに導入された追加割り当てビット
数の総量である。２．これから符号化するＧＯＰに対す
る割り当てビット数Ｒを計算する。

【００３７】

【数１】

【００３８】

【数２】

【００３９】

【数３】

【００４０】

【数４】

【００４１】ここで、ＮはＧＯＰ内のピクチャ数、ｂｉ
ｔ＿ｒａｔｅはデータレート、ｐｉｃｔｕｒｅ＿ｒａｔ
ｅは１秒あたりのピクチャ数、Ｋは定数である。また、
Ｇはデータレートから算出されるＧＯＰへの平均割り当
てビット数を表し、Ｅは本ＧＯＰで償却される追加割り
当てビット数を表す。特に、ＥはＥＢをＫで除して算出
されていることから、Ｋは追加割り当てビット数の償却
期間を表す定数であると解釈することができる。

【００４２】フレーム符号化開始時の演算は以下のよう
になる。 １．これから符号化するフレームに対する基本割り当て
ビット数Ｔを算出する。

【００４３】ここで、基本割り当てビット数Ｔは、例え
ば前記文献「レート制御とバッファ制御」に記載された
方法で算出することができる。また、それ以外の方式を
用いることもできる。 ２．これから符号化するフレームに対する追加割り当て
ビット数ＡＢを算出する。

【００４４】ここで、追加割り当てビット数ＡＢは、例
えば次式で算出することができる。

【００４５】

【数５】

【００４６】ここで、ＳＩＺＥは一時記憶部６の容量、
ＢＦは一時記憶部６内のデータ量、Ｌは定数である。式
（５）においては、割り当てビット数を追加しても一時
記憶部６においてデータオーバーフローが発生しないよ
うに、空き容量から追加割り当てビット数ＡＢを算出し
ている。なお、式（５）において、ＳＩＺＥを一時記憶
部６の容量よりも小さい値に設定することにより、デー
タオーバーフローの発生確率をさらに低下することがで
きる。 ３．フレームに対する実際の割り当てビット数は、例え
ば以下の条件で決定される。 （ａ）これから符号化するのがＩもしくはＢピクチャで
ある場合、Ｔを割り当てビット数とする。 （ｂ）これから符号化するのがＰピクチャである場合、
直前のＰピクチャにおけるフレーム間予測効率ＰＥと所
定のしきい値ＴＨに対して、以下の条件を適用する。 （ｉ）ＰＥ＞ＴＨの場合、Ｔを割り当てビット数とす
る。 （ｉｉ）ＰＥ≦ＴＨの場合、Ｔ＋ＡＢを割り当てビット
数とする。この時、次式によってＥＢを更新する。

【００４７】

【数６】

【００４８】なお、Ｂピクチャにおいては予測誤差の伝
搬がないため、上記の例ではＢピクチャに対して無条件
に追加割り当てビット数の導入を外しているが、もちろ
ん導入して（すなわちＢピクチャに対しても上記（ｂ）
を適用して）画質向上を図ることは可能である。

【００４９】ここで、ピクチャ種毎の画質劣化の伝搬に
対する性質を考慮し、ピクチャ種毎の画質向上の度合い
を調整して、より効率的なビット割り当てを行なうこと
ができる。例えば、ピクチャの種別に応じて式（５）に
おける定数Ｌを異なる値に設定する。すなわち、Ｂピク
チャにおいては定数Ｌを大きな値に設定し、Ｐピクチャ
においては定数Ｌを小さな値に設定することにより、画
質劣化が伝搬しないＢピクチャにおける画質向上を小さ
く、画質劣化が伝搬するＰピクチャにおける画質向上を
大きくすることが可能となる。

【００５０】図４に、符号量制御部１６の第２の実施形
態を示す。

【００５１】図４において、３３は追加割り当てビット
数算出部である。なお、図３と同一の機能を有するブロ
ックには、同一の番号を付している。

【００５２】図４の追加割り当てビット数算出部３３に
おいては、フレーム間予測効率ＰＥを使用し、例えば次
式から追加割り当てビット数ＡＢを算出する。

【００５３】

【数７】

【００５４】ＰＥが大きくなるとＡＢは小さくなり、Ｐ
Ｅが小さくなるとＡＢは大きくなる。よって、フレーム
間予測効率が大きい、すなわち画質が良好な時は追加割
り当てビット数が小さくなり、フレーム間予測効率が小
さい、すなわち画質が不良な時は追加割り当てビット数
が大きくなる。画質に応じて追加割り当てビット数を増
減することにより、いたずらに追加割り当てビット数が
増加することを防ぐことができる。

【００５５】さらに、式（７）においては、追加割り当
てビット数ＡＢにフレーム間予測効率ＰＥが組み込まれ
ているため、ＰＥのしきい値による条件分けを行なわ
ず、常にＴ＋ＡＢを割り当てビット数としている。

【００５６】ここで、図１０に、本発明における一時記
憶部６内のデータ量の時間変化の例を示す。図１０で
は、Ｐ３において予測効率が低下したため、Ｐ５に対し
て追加割り当てビット数が導入されている。追加割り当
てビット数が導入されると、ＧＯＰ全体の発生符号量が
増加するため、ＧＯＰ前後でデータ量が一定に保たれて
いる第１３図とは異なり、ＧＯＰ符号化後のデータ量が
追加割り当てビット数分増加する。一時記憶部６におけ
るデータオーバーフローを防止するため、式（４）に示
すように、データ量の増加分ＥＢが以後の複数ＧＯＰで
償却されるよう、ＧＯＰに対する割り当てビット数Ｒを
ＥＢの値に応じて減じている。

【００５７】図５に、予測効率測定部１５の第１の実施
形態を示す。

【００５８】図５において、１８はブロック予測誤差算
出部、１９は比較器、２０はカウンタである。

【００５９】ブロック予測誤差算出部１８において、符
号化ブロックＢ、予測ブロックＰからブロック予測誤差
ＡＥを算出し、比較器１９においてブロック予測誤差Ａ
Ｅと所定のしきい値と比較する。ここで、ブロック予測
誤差ＡＥが所定のしきい値よりも小さいブロックを予測
効率の高いブロック（高効率予測ブロック）と判定し、
カウンタ２０でカウントした高効率予測ブロックの個数
を予測効率ＰＥとして出力している。

【００６０】図６に、予測効率測定部１５の第２の実施
形態を示す。

【００６１】図６において、２１はアクティビティ算出
部、２２は定数乗算器、２３は比較器である。なお、図
５と同一の機能を有するブロックには、同一の番号を付
している。

【００６２】本実施形態においては、アクティビティ算
出部２１において、符号化ブロックＢのアクティビティ
ＡＡＣを算出し、定数乗算器２２と比較器２３を用い
て、図９に示す特性によってアクティビティＡＡＣとブ
ロック予測誤差ＡＥを比較する。

【００６３】即ち、図９において、ブロック予測誤差Ａ
ＥとアクティビティＡＡＣの組合わせをプロットし、斜
線部の領域にプロットされたブロックの個数を予測効率
ＰＥとして出力している。なお、図９における傾きα
は、定数乗算器２２における乗数と符合する。

【００６４】図９に示す特性は、ブロック予測誤差ＡＥ
が所定のしきい値よりも小さい、もしくは、ブロック予
測誤差ＡＥがアクティビティＡＡＣをα倍したものより
も小さいブロックを、高効率予測ブロックと判定してい
る。一般的に、ブロック予測誤差ＡＥが大きいと予測効
率が低いと言えるが、複雑な絵柄すなわちアクティビテ
ィＡＡＣが大きい場合にもブロック予測誤差ＡＥが大き
くなる傾向がある。これは、動きベクトル検出によって
符号化ブロックの動きを正確に追跡していても、アクテ
ィビティＡＡＣが大きければブロック予測誤差ＡＥが大
きくなることを意味し、ブロック予測誤差ＡＥの大きさ
だけでは予測効率を正確に計測できないことになる。図
６においては、アクティビティＡＡＣとブロック予測誤
差ＡＥを比較することにより、予測効率ＰＥにおけるア
クティビティＡＡＣの影響を低減している。

【００６５】図７に、予測効率測定部１５の第３の実施
形態を示す。

【００６６】図７において、２４は加算器、２５はレジ
スタ、２６は除算器である。なお、図５と同一の機能を
有するブロックには、同一の番号を付している。

【００６７】本実施形態においては、レジスタ２５と加
算器２４によってブロック予測誤差ＡＥの累積値を算出
し、除算器２６において累積値の逆数を算出し、これを
予測効率ＰＥとして出力している。

【００６８】図８に、予測効率測定部１５の第４の実施
形態を示す。なお、図６、図７と同一の機能を有するブ
ロックには、同一の番号を付している。

【００６９】本実施形態においては、アクティビティＡ
ＡＣをブロック予測誤差ＡＥで除した値の累積値を予測
効率ＰＥとして出力している。本実施形態においても、
図６と同様に、アクティビティＡＡＣをブロック予測誤
差ＡＥで除することによって、予測効率ＰＥにおけるア
クティビティＡＡＣの影響を低減している。

【００７０】なお、前記いずれの実施形態においても、
除算を実行するものについては、除算時に除数が０にな
らないよう、除数に１を加算するなどの配慮が必要にな
る。

【００７１】本発明においては、予測誤差ＡＥの算出式
として次式のいずれかを使用する。

【００７２】

【数８】

【００７３】

【数９】

【００７４】ここで、Ｂは符号化ブロックの画素値を、
Ｐは予測ブロックの画素値を表す。また、ｉは画素位置
を表すインデックスであり、ＢＬは符号化ブロック内の
画素数である。

【００７５】また、本発明においては、アクティビティ
ＡＡＣの算出式として次式のいずれかを使用する。

【００７６】

【数１０】

【００７７】

【数１１】

【００７８】ここで、ＤＣは符号化ブロックの直流成分
であり、次式で算出される。

【００７９】

【数１２】

【００８０】次に、図２に、本発明に係る動画像符号化
装置の第２の実施形態を示す。

【００８１】ここで、１７は予測効率測定部である。な
お、図１と同一の機能を有するブロックには、同一の番
号を付している。

【００８２】図１と図２との差異は、図１では、予測効
率計算に使用するブロック予測誤差ＡＥとアクティビテ
ィＡＡＣを予測効率測定部１５において算出しているの
に対し、図２では、ブロック予測誤差ＡＥとアクティビ
ティＡＡＣをモード判定部７において算出している点に
ある。

【００８３】一般的に、フレーム内符号化モード／フレ
ーム間符号化モードの選択は、ブロック予測誤差とアク
ティビティの大小比較によって行なわれるため、予測効
率計算に用いられるブロック予測誤差とアクティビティ
に、モード判定部７で使用されたものを流用すること
で、予測効率測定部の回路規模を大きく削減することが
できる。

【００８４】

【発明の効果】本発明においては、フレーム間予測効率
が所定のしきい値を下回るフレームに続くフレームに対
する割り当てビット数として、基本割り当てビット数と
追加割り当てビット数の加算値を使用することにより、
時間方向に画質劣化が伝搬することを抑制し、画質向上
を図ることが可能になる。

【００８５】また、一時記憶部内のデータ量から基本割
り当てビット数と追加割り当てビット数を算出すること
により、一時記憶部においてデータオーバーフローが発
生することを抑止することができる。

【００８６】さらに、フレーム間予測効率によって追加
割り当てビット数を算出することにより、画質劣化の度
合いに応じて追加割り当てビット数が増減する。これに
よって、一時記憶部におけるデータ量がいたずらに増加
することが抑制され、一時記憶部においてデータオーバ
ーフローが発生することを抑止することができる。

【００８７】また、本発明の予測効率測定部の第１また
は第２の実施形態によれば、比較器とカウンタのみで予
測効率を算出できるため、予測効率の演算回路の回路規
模を非常に小さすることができる。

【００８８】また、本発明の予測効率測定部の第３また
は第４の実施形態によれば、符号化ブロック単位でのし
きい値判定がないため、しきい値判定における誤判定の
影響がなく、正確な予測効率の計算が可能となる。

【００８９】更に、本発明の予測効率測定部の第２また
は第４の実施形態によれば、予測効率の計算に予測誤差
だけでなくアクティビティも使用することによって、予
測効率に対する符号化ブロック自身の絵柄の複雑さの影
響を抑え、正確な予測効率を算出することが可能にな
る。

【００９０】また、フレーム間予測効率の算出には、符
号化モード判定の過程で生成されるパラメータを使用す
ることもできるため、回路規模の増加を防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動画像符号化装置の第1の実施形
態のブロック図である。

【図２】本発明に係る動画像符号化装置の第２の実施形
態のブロック図である。

【図３】本発明に係る動画像符号化装置における符号量
制御部の第1の実施形態のブロック図である。

【図４】本発明に係る動画像符号化装置における符号量
制御部の第２の実施形態のブロック図である。

【図５】本発明に係る動画像符号化装置における予測効
率測定部の第1の実施形態のブロック図である。

【図６】本発明に係る動画像符号化装置における予測効
率測定部の第２の実施形態のブロック図である。

【図７】本発明に係る動画像符号化装置における予測効
率測定部の第３の実施形態のブロック図である。

【図８】本発明に係る動画像符号化装置における予測効
率測定部の第４の実施形態のブロック図である。

【図９】予測効率測定部の第２の実施形態における比較
特性の一例である。

【図１０】本発明に係る動画像符号化装置おける一時記
憶部内のデータ量の時間変化の一例である。

【図１１】従来の動画像符号化装置のブロック図であ
る。

【図１２】従来の動画像符号化装置における符号量制御
部のブロック図である。

【図１３】従来の動画像符号化装置における一時記憶部
内のデータ量の時間変化の一例である。

【符号の説明】

１・・フレームメモリ、２・・減算器、３・・直交変換
部、４・・量子化部、５・・可変長符号化部、６・・一
時記憶部、７・・モード判定部、８・・符号量制御部、
９・・セレクタ、１０・・動き補償フレーム間予測部、
１１・・フレームメモリ、１２・・加算器、１３・・逆
直交変換部、１４・・逆量子化部、１５・・予測効率測
定部、１６・・符号量制御部、１８・・予測誤差算出
部、１９・・比較器、２０・・カウンタ、２１・・アク
ティビティ算出部、２２・・定数乗算器、２３・・比較
器、２４・・加算器、２５・・レジスタ、２６・・除算
器、２７・・量子化幅算出部、２８・・基本割り当てビ
ット数算出部、３０・・加算器、３１・・セレクタ、３
２・・割り当てビット数判定部、３３・・追加割り当て
ビット数算出部、３４・・割り当てビット数算出部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動画像シーケンスの各フレームを符号化
   ブロックに分割し、該符号化ブロック毎の動き補償フレ
   ーム間予測を行なう動き補償フレーム間予測手段と、 前記符号化ブロック、または、前記動き補償フレーム間
   予測手段で生成される予測ブロックと前記符号化ブロッ
   クの差分ブロックのデータを量子化する量子化手段と、 該量子化手段の量子化結果を可変長符号化する可変長符
   号化手段と、 前記可変長符号化手段から出力される符号化データを一
   時的に記憶し、記憶した符号化データを定められたデー
   タレートで外部へ転送する一時記憶手段と、 前記可変長符号化手段の符号化結果に基づいて、次に符
   号化する画像のフレーム毎の割り当てビット数を演算す
   る割り当てビット数算出手段と、次に符号化する画像の
   フレームにおける発生ビット数が、前記演算された割り
   当てビット数に漸近するように前記量子化手段の量子化
   幅を調整する量子化幅算出手段と、を含み、前記可変長
   符号化手段の符号化データ量を制御する符号量制御手段
   と、 を有する動画像符号化装置において、 前記動き補償フレーム間予測手段での予測効率を算出す
   る予測効率算出手段を具備し、 前記符号量制御手段は、更に、前記一時記憶手段に記憶
   されたデータ量から次に符号化する画像のフレーム毎の
   追加の割り当てビット数を算出する追加割り当てビット
   数算出手段を具備し、 前記予測効率算出手段にて算出されたフレーム間予測効
   率が所定の閾値以下の場合は、前記割り当てビット数と
   前記追加割り当てビット数との和を次に符号化する画像
   のフレームに対する割り当てビット数とし、前記フレー
   ム間予測効率が所定の閾値以上の場合は、前記割り当て
   ビット数を次に符号化する画像のフレームに対する割り
   当てビット数とすることを特徴とする動画像符号化装
   置。
2. 【請求項２】 動画像シーケンスの各フレームを符号化
   ブロックに分割し、 該符号化ブロック毎の動き補償フレーム間予測を行なう
   動き補償フレーム間予測手段と、 前記符号化ブロック、または、前記動き補償フレーム間
   予測手段で生成される予測ブロックと前記符号化ブロッ
   クの差分ブロックのデータを量子化する量子化手段と、 該量子化手段の量子化結果を可変長符号化する可変長符
   号化手段と、 前記可変長符号化手段から出力される符号化データを一
   時的に記憶し、記憶した符号化データを定められたデー
   タレートで外部へ転送する一時記憶手段と、 前記可変長符号化手段の符号化結果に基づいて、次に符
   号化する画像のフレーム毎の割り当てビット数を演算す
   る割り当てビット数算出手段と、次に符号化する画像の
   フレームにおける発生ビット数が前記割り当てビット数
   に近づくように前記量子化手段の量子化幅を調整する量
   子化幅算出手段と、を含み、前記可変長符号化手段の符
   号化データ量を制御する符号量制御手段と、 を有する動画像符号化装置において、 前記動き補償フレーム間予測手段における予測効率を算
   出する予測効率算出手段を具備し、 前記符号量制御手段は、更に、前記一時記憶手段に記憶
   されたデータ量と前記予測効率算出手段にて算出された
   フレーム間予測効率とから次に符号化する画像のフレー
   ム毎の追加の割り当てビット数を算出する追加割り当て
   ビット数算出手段を具備し、 前記割り当てビット数と前記追加割り当てビット数との
   和を次に符号化する画像のフレームに対する割り当てビ
   ット数とすることを特徴とする動画像符号化装置。
3. 【請求項３】 前記追加割り当てビット数算出手段は、 前記一時記憶手段内のデータ量に反比例して、前記追加
   の割り当てビット数を増減することを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の動画像符号化装置。
4. 【請求項４】 前記追加割り当てビット数算出手段は、 前記一時記憶手段内のデータ量に反比例し、かつ、前記
   フレーム間予測効率に反比例して前記追加の割り当てビ
   ット数を増減することを特徴とする請求項２に記載の動
   画像符号化装置。
5. 【請求項５】 前記予測効率算出手段は、 前記動き補償フレーム間予測手段での予測誤差算出手段
   と、 該予測誤差算出手段で算出された予測誤差と所定の閾値
   とを比較する比較手段と、 該比較手段で前記予測誤差が前記所定の閾値よりも小さ
   いと判定された符号化ブロックの個数をカウントするカ
   ウント手段と、 を具備し、該カウント手段の出力を予測効率とすること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の動
   画像符号化装置。
6. 【請求項６】 前記予測効率算出手段は、 前記動き補償フレーム間予測手段での予測誤差算出手段
   と、 前記符号化ブロックのアクティビティを算出するアクテ
   ィビティ算出手段と、 該アクティビティ算出手段にて算出されたアクティビテ
   ィに所定係数を乗じる乗算手段と、 該所定係数を乗じられたアクティビティと前記予測誤差
   算出手段で算出された予測誤差とを比較する比較手段
   と、 該比較手段で前記予測誤差が前記所定係数を乗じられた
   アクティビティよりも小さいと判定された符号化ブロッ
   クの個数をカウントするカウント手段と、 を具備し、該カウント手段の出力を予測効率とすること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の動
   画像符号化装置。
7. 【請求項７】 前記予測効率算出手段は、 前記動き補償フレーム間予測手段での予測誤差算出手段
   と、 該予測誤差算出手段で算出された予測誤差のフレーム内
   における累積値を算出する累積加算手段と、 該累積加算手段にて算出された累積加算値の逆数を算出
   する逆数算出手段と、 を具備し、該逆数算出手段の出力を予測効率とすること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の動
   画像符号化装置。
8. 【請求項８】 前記予測効率算出手段は、 前記動き補償フレーム間予測手段での予測誤差算出手段
   と、 前記符号化ブロックのアクティビティを算出するアクテ
   ィビティ算出手段と、 該アクティビティ算出手段にて算出されたアクティビテ
   ィを前記予測誤差算出手段で算出された予測誤差で除算
   する除算手段と、 該除算手段で算出された値のフレーム内における累積値
   を算出する累積加算手段と、 を具備し、該累積加算手段の出力を予測効率とすること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の動
   画像符号化装置。
9. 【請求項９】 前記予測誤差算出手段は、 前記符号化ブロックと前記予測ブロックの差分絶対値
   和、または、前記符号化ブロックと前記予測ブロックの
   差分自乗和を算出することを特徴とする請求項５乃至請
   求項８の何れかに記載の動画像符号化装置。
10. 【請求項１０】 前記アクティビティ算出手段は、 前記符号化ブロックにおける交流成分の絶対値和、また
    は、前記符号化ブロックにおける交流成分の自乗和を演
    算することを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れか
    に記載の動画像符号化装置。