JP2003009156A - 動画像符号化装置、動画像符号化方法、記録媒体、および動画像復号方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩピクチャとＰピクチャとＢピクチャを組み
合わせた動画像符号化において、各ピクチャの画質を均
一に保つことを目的とする。 【解決手段】 時間方向変化度算出部１４は、メモリ１
１の入力画像データとバッファ１３の発生符号量の情報
を基に動画像信号の時間方向変化度を算出する。量子化
幅制御部１８は、量子化幅係数算出部１５とＧＯＰ量子
化幅決定部１６とピクチャ量子化幅決定部１７から構成
され、所定の符号化レートとバッファ１３における発生
符号量の推移から求めたＧＯＰの基準量子化幅と、上記
の時間方向変化度から算出した各ピクチャタイプの量子
化幅係数を用いて、符号化対象とするピクチャの量子化
幅を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像符号化装
置、動画像符号化方法、記録媒体、および動画像復号方
法に関し、特に、動画像データを高能率に圧縮する動画
像符号化装置の改良を図ったものに関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像データを高能率に圧縮する符号化
技術として、例えばＭＰＥＧ２のように、画面内符号化
と前方向予測符号化と双方向予測符号化のいずれかを選
択して符号化する動画像符号化方法が知られている。

【０００３】このような動画像符号化方法においては、
画面内符号化した画面（以下、Ｉピクチャと称す）と、
前方向予測符号化した画面（以下、Ｐピクチャと称す）
と、双方向予測符号化した画面（以下、Ｂピクチャと称
す）とが混在しているため、高能率な符号化を実現する
ためには符号化対象とするピクチャの種類に応じて適切
に符号量を割当てるようなレート制御が必要となる。

【０００４】ＭＰＥＧ２のＴＭ５(Test Model 5)で採用
されているレート制御ではＩピクチャとＰピクチャとＢ
ピクチャの量子化幅の比率を Ｋｉ：Ｋｐ：Ｋｂ＝１：１：１．４ と規定し、上記の量子化幅の比率を基にＧＯＰ(Group o
f Pictures)の割当て符号量から各ピクチャの割当て符
号量を算出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
レート制御においては各ピクチャにおける量子化幅の比
率を常に一定としているため、動画像信号によっては画
質が均一とならない場合がある。

【０００６】例えば、動画像信号の時間的な変化が小さ
い画像系列においては、Ｉピクチャの割当て符号量が不
十分なためにＩピクチャの画質がＰピクチャとＢピクチ
ャの画質に比べて相対的に悪くなり、Ｉピクチャの画質
の悪さが視覚的に目立つことがある。

【０００７】本発明は、上記のような従来のものの問題
点を解決するためになされたもので、動画像信号の符号
化において各ピクチャの画質を均一化することが可能な
動画像符号化装置、動画像符号化方法、記録媒体、およ
び動画像復号方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本願の請求項１記載の発明は、動画像信号を入力と
し、前記動画像信号を画面内符号化と前方向予測符号化
と双方向予測符号化のいずれかを選択して符号化する動
画像符号化装置において、前記動画像信号における時間
方向の変化度を算出する時間方向変化度算出手段と、前
記時間方向変化度に応じて画面内符号化と前方向予測符
号化と双方向予測符号化の量子化幅を制御する量子化幅
制御手段とを備えるようにしたものである。

【０００９】また、本願の請求項２記載の発明は、請求
項１記載の動画像符号化装置において、前記量子化幅制
御手段は、前記時間方向変化度が小さい場合に画面内符
号化の量子化幅を前方向予測符号化と双方向予測符号化
に対して量子化幅を相対的に小さくするようにしたもの
である。

【００１０】また、本願の請求項３記載の発明は、請求
項１記載の動画像符号化装置において、前記時間方向変
化度算出手段は、入力された動画像信号における画像間
の差分情報を用いて前記時間方向変化度を算出するよう
にしたものである。

【００１１】また、本願の請求項４記載の発明は、請求
項１記載の動画像符号化装置において、前記時間方向変
化度算出手段は、符号化前に割当てた符号量と符号化後
に得られる発生符号量の情報を用いて前記時間方向変化
度を算出するようにしたものである。

【００１２】また、本願の請求項５記載の発明は、請求
項１記載の動画像符号化装置において、前記時間方向変
化度算出手段は、符号化時に得られる動きベクトルの情
報と符号化モードの情報を用いて前記時間方向変化度を
算出するようにしたものである。

【００１３】また、本願の請求項６記載の発明は、動画
像信号を入力とし、前記動画像信号を画面内符号化と前
方向予測符号化と双方向予測符号化のいずれかを選択し
て符号化する動画像符号化装置において、前記動画像信
号の，復号画像に対する画質評価値を算出する画質評価
値算出手段と、前記画質評価値に応じて画面内符号化と
前方向予測符号化と双方向予測符号化の量子化幅を制御
する量子化幅制御手段とを備えるようにしたものであ
る。

【００１４】また、本願の請求項７記載の発明は、請求
項６記載の動画像符号化装置において、前記画質評価値
算出手段は、入力された動画像信号と符号化時に得られ
る復号画像の画像間差分量を用いて前記画質評価値を算
出するようにしたものである。

【００１５】また、本願の請求項８記載の発明は、請求
項６記載の動画像符号化装置において、前記画質評価値
算出手段は、入力された動画像信号と符号化時に得られ
る復号画像のＳ／Ｎ比を用いて前記画質評価値を算出す
るようにしたものである。

【００１６】また、本願の請求項９記載の発明は、動画
像信号を入力とし、前記動画像信号を画面内符号化と前
方向予測符号化と双方向予測符号化のいずれかを選択し
て符号化する動画像符号化方法において、前記動画像信
号における時間方向の変化度を算出する時間方向変化度
算出工程と、前記時間方向変化度に応じて画面内符号化
と前方向予測符号化と双方向予測符号化の量子化幅を制
御する量子化幅制御工程とを含むようにしたものであ
る。

【００１７】また、本願の請求項１０記載の発明は、請
求項９記載の動画像符号化方法において、前記量子化幅
制御工程は、前記時間方向変化度が小さい場合に画面内
符号化の量子化幅を前方向予測符号化と双方向予測符号
化に対して量子化幅を相対的に小さくするようにしたも
のである。

【００１８】また、本願の請求項１１記載の発明は、請
求項９記載の動画像符号化方法において、前記時間方向
変化度算出工程は、入力された動画像信号における画像
間の差分情報を用いて前記時間方向変化度を算出するよ
うにしたものである。

【００１９】また、本願の請求項１２記載の発明は、請
求項９記載の動画像符号化方法において、前記時間方向
変化度算出工程は、符号化前に割当てた符号量と符号化
後に得られる発生符号量の情報を用いて前記時間方向変
化度を算出するようにしたものである。

【００２０】また、本願の請求項１３記載の発明は、請
求項９記載の動画像符号化方法において、前記時間方向
変化度算出工程は、符号化時に得られる動きベクトルの
情報と符号化モードの情報を用いて前記時間方向変化度
を算出するようにしたものである。

【００２１】また、本願の請求項１４記載の発明は、動
画像信号を入力とし、前記動画像信号を画面内符号化と
前方向予測符号化と双方向予測符号化のいずれかを選択
して符号化する動画像符号化方法において、前記動画像
信号の，復号画像に対する画質評価値を算出する画質評
価値算出工程と、前記画質評価値に応じて画面内符号化
と前方向予測符号化と双方向予測符号化の量子化幅を制
御する量子化幅制御工程とを含むようにしたものであ
る。

【００２２】また、本願の請求項１５記載の発明は、請
求項１４記載の動画像符号化方法において、前記画質評
価値算出工程は、入力された動画像信号と符号化時に得
られる復号画像の画像間差分量を用いて前記画質評価値
を算出するようにしたものである。

【００２３】また、本願の請求項１６記載の発明は、請
求項１４記載の動画像符号化方法において、前記画質評
価値算出工程は、入力された動画像信号と符号化時に得
られる復号画像のＳ／Ｎ比を用いて前記画質評価値を算
出するようにしたものである。

【００２４】また、本願の請求項１７記載の発明は、請
求項９ないし１６のいずれかに記載の動画像符号化方法
を実行させる動画像符号化プログラムを記録するように
したものである。

【００２５】また、本願の請求項１８記載の発明は、請
求項１ないし８のいずれかに記載の動画像符号化装置に
より符号化されたストリームを記録するようにしたもの
である。

【００２６】また、本願の請求項１９記載の発明は、請
求項１ないし８のいずれかに記載の動画像符号化装置に
より符号化されたストリームを復号する方法であって、
上記ストリームを復号する際、動画像信号を入力とし、
前記動画像信号を画面内符号化と前方向予測符号化と双
方向予測符号化のいずれかを選択して符号化する動画像
符号化装置により符号化されたストリームを復号する復
号装置を用いて復号を行うようにしたものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００２８】（実施の形態１）図１は本願の請求項１な
いし４のいずれかに記載の発明における動画像符号化装
置の実施の形態の一例を示している。この動画像符号化
装置は、本願の請求項９ないし１２のいずれかに記載の
発明における動画像符号化方法を実行することにより、
量子化幅制御を行うものである。

【００２９】図１において、入力された動画像信号は画
像格納用のメモリ１１に蓄えられる。メモリ１１に蓄え
られた画像データは符号化を実行する順序に並び替えら
れた後、符号化されるまで保持される。例えばメモリ１
１に蓄えられる画像に対して、図３のようにピクチャの
種類を指定すると、符号化する順序はＩピクチャＩ１、
ＰピクチャＰ４、ＢピクチャＢ２、ＢピクチャＢ３、Ｐ
ピクチャＰ７、ＢピクチャＢ５、ＢピクチャＢ６とな
る。

【００３０】図３において、ＩピクチャＩ１は画面内符
号化され、ＰピクチャＰ４はＩピクチャＩ１を参照画像
として前方向予測符号化され、ＢピクチャＢ２とＢ３は
ともにＩピクチャＩ１とＰピクチャＰ４を参照画像とし
て双方向予測符号化される。さらにＰピクチャＰ７はＰ
ピクチャＰ４を参照画像として前方向予測符号化され、
ＢピクチャＢ５とＢ６はともにＰピクチャＰ４とＰ７を
参照画像として双方向予測符号化される。一方、メモリ
１１の画像データから得られる画像間の差分情報は時間
方向変化度算出部１４に送られ、動画像信号の時間方向
変化度を算出するための情報として用いられる。

【００３１】符号化部１２は、量子化幅制御部１８から
与えられる量子化幅でメモリ１１に記憶されている画像
データを符号化し、バッファ１３に圧縮符号列を出力す
る。時間方向変化度算出部１４は、メモリ１１の画像デ
ータから得られる画像間の差分情報と、バッファ１３に
おける発生符号量の情報を基に動画像信号の時間方向変
化度を算出する。量子化幅制御部１８は、量子化幅係数
決定部１５とＧＯＰ量子化幅決定部１６とピクチャ量子
化幅決定部１７とから構成される。量子化幅係数決定部
１５は、時間方向変化度算出部１４で算出された動画像
信号の時間方向変化度に応じて各ピクチャの量子化幅係
数（Ｋｉ、Ｋｐ、Ｋｂ）を決定し、ＧＯＰ量子化幅決定
部１６は、所定の符号化レートとバッファ１３における
発生符号量の推移を基にＧＯＰにおける基準量子化幅を
決定し、ピクチャ量子化幅決定部１７は、ＧＯＰの基準
量子化幅と各ピクチャの量子化幅係数から符号化対象と
するピクチャの量子化幅を決定する。

【００３２】以下、時間方向変化度の小さい画像系列を
図３の符号化順で符号化する場合について説明する。図
３の符号化順では、入力された画像はＩピクチャＩ１、
ＰピクチャＰ４、ＢピクチャＢ２、ＢピクチャＢ３の順
で符号化される。ここで、もし各ピクチャに割当てる符
号量の配分が不適切で、ＩピクチャＩ１に十分な符号量
が割当てられなかったとすると、ＩピクチャＩ１の量子
化幅が大きくなってＩピクチャＩ１において十分な画質
が得られないことになる。一方、ＩピクチャＩ１を参照
画像とするＰピクチャＰ４は、時間方向変化度が小さい
ときには動き補償予測後の予測誤差信号も小さいので十
分細かく量子化することができ、ＩピクチャＩ１よりも
入力画像に近い画質を得ることができる。さらに、Ｂピ
クチャＢ２とＢピクチャＢ３も同様に動き補償予測後の
予測誤差信号が小さくなり、ＰピクチャＰ４と同等の画
質が得られる。この結果、上記の復号画像においてＩピ
クチャの周期で画質の悪い画像が現れることになり、視
覚的に画質の不均一さが目立ってしまう。

【００３３】そこで、ＩピクチャＩ１に割当てる符号量
を相対的に大きくすることを考える。ＩピクチャＩ１は
割当て符号量が増えた分だけ量子化幅が小さくなり、上
述の場合に比べて入力画像に近い画質となる。Ｐピクチ
ャＰ４に関しては、参照画像とするＩピクチャＩ１の画
質が向上するので、動き補償予測後の予測誤差信号はさ
らに小さくなり、同等の画質を保った状態で発生符号量
を削減することができる。ＢピクチャＢ２とＢ３につい
ては、同様に動き補償予測後の予測誤差信号が小さくな
りＰピクチャＰ４と同等の画質が得られる。

【００３４】図４（ａ）にＩピクチャＩ１の割当て符号
量が十分でない場合の発生符号量を、また図４（ｂ）に
ＩピクチャＩ１の割当て符号量を図４（ａ）よりも多く
なるように補正した場合の発生符号量を示す。図４にお
いて、ＩピクチャＩ１の発生符号量は図４（ｂ）の方が
多いが、ＰピクチャＰ４の発生符号量は画質の良いＩピ
クチャＩ１を参照画像とする図４（ｂ）の方が少なくな
っている。また、このときの総発生符号量は両者の場合
においてほぼ同一である。

【００３５】図５に両者の場合におけるＳ／Ｎ比を示
す。図５（ａ）ではＩピクチャＩ１の割当て符号量が不
十分なためにＳ／Ｎ比が他のピクチャに比べて悪くなっ
ているが、図５（ｂ）ではＩピクチャＩ１のＳ／Ｎ比が
改善されて画質がほぼ均一となっていることが分かる。

【００３６】以下に、時間方向変化度算出部１４で時間
方向変化度を算出し、量子化幅係数決定部１５でＩピク
チャの量子化幅係数Ｋｉを決定する方法の例を示す。こ
の方法では、動画像信号における画像間の差分情報と符
号化後に得られる発生符号量の情報を用いている。

【００３７】まず、時間方向変化度算出部１４におい
て、メモリ１１の画像データＦ１とＦ２における画像間
の差分Ｄを（数１）で求め、この結果から時間方向変化
度Ｚ１を（数２）により算出する。

【００３８】

【数１】

【数２】 ただし、Ｆ１（ｘ，ｙ）とＦ２（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，
ｙ）における画像Ｆ１とＦ２の画素データ（通常、輝度
データである）、Ｎｐｉｘｅｌは１枚のピクチャを構成
する画素数、Ｄｔは時間方向変化度が小さいとみなすこ
とができる上限の差分値である。例えば、輝度レベルの
差分値で５以下の差であるときに時間方向変化度が小さ
いとするのであれば、Ｄｔ＝５とする。従って、画像Ｆ
１とＦ２の差分ＤがＤｔよりも小さい場合は０≦Ｚ１＜
１となり、時間方向変化度が小さいと判断できる。

【００３９】次に、バッファ１３で測定される発生符号
量ＳｐｂｂとＧＯＰ割当て符号量Ｔｇｏｐを基に（数
３）と（数４）から時間方向変化度Ｚ２を計算する。

【数３】

【数４】 ただし、ＳｐｂｂはＰピクチャ１枚とＢピクチャ２枚の
構成要素（符号化順でＰピクチャ／Ｂピクチャ／Ｂピク
チャの組み合わせ）のうち最も時間的に新しい３枚組の
発生符号量の和である。ＣｐとＣｂはそれぞれＩピクチ
ャの予想発生符号量を１としたときのＰピクチャとＢピ
クチャの予想発生符号量を表し、例えばＣｐ＝０．５、
Ｃｂ＝０．２５のような値を設定する。ＴｐｂｂはＰピ
クチャ１枚とＢピクチャ２枚に配分される予想割当て符
号量であり、ＧＯＰ割当て符号量Ｔｇｏｐと上記で定め
たＰピクチャとＢピクチャの予想発生符号量比ＣｐとＣ
ｂを用いて計算される。従って、Ｐピクチャ１枚とＢピ
クチャ２枚の発生符号量が予想割当て符号量より少ない
場合は０≦Ｚ２＜１となり、時間方向変化度が小さいと
判断できる。

【００４０】さらに、量子化幅係数決定部１５におい
て、（数２）と（数４）で求めた時間方向変化度Ｚ１と
Ｚ２を用いて、Ｉピクチャの量子化幅係数Ｋｉを（数
５）により決定する。

【数５】 ただし、（数５）における“＝”は代入を意味する。ま
た、ｗ１とｗ２はそれぞれ、時間方向変化度Ｚ１とＺ２
に対する重み係数であり、例えば０≦ｗ１＋ｗ２≦０．
２のように定める。ここで、ｗ１＋ｗ２の上限値を定め
るのは量子化幅の過剰な補正を防ぐためであり、この値
は０．２でなくてもかまわない。

【００４１】以上の方法により、量子化幅係数Ｋｉを補
正し、Ｉピクチャの量子化幅を調整することによって、
Ｉピクチャの画質をＰピクチャとＢピクチャの画質に近
づけることができる。

【００４２】即ち、量子化幅係数決定部１５により上記
の時間方向変化度から各ピクチャタイプの量子化幅係数
を決定し、ＧＯＰ量子化幅決定部１６により所定の符号
化レートとバッファ１３における発生符号量の推移から
ＧＯＰの基準量子化幅を決定し、ピクチャ量子化幅決定
部１７により、これらＧＯＰの基準量子化幅と各ピクチ
ャの量子化幅係数から符号化対象とするピクチャの量子
化幅を決定し、量子化幅制御部１８から与えられる量子
化幅により符号化部１２が符号化を行うことにより、Ｉ
ピクチャの画質をＰピクチャとＢピクチャの画質に近づ
けることができる。

【００４３】また、上記の方法ではＫｉを補正してＩピ
クチャの量子化幅を調整したが、ＫｐとＫｂを補正して
ＰピクチャまたはＢピクチャの量子化幅を調整してもか
まわない。

【００４４】このように、本実施の形態１によれば、動
画像信号の時間方向変化度に応じて各ピクチャの量子化
幅を制御することによって、ＩピクチャとＰピクチャと
Ｂピクチャの画質を均一とすることができる。特に時間
方向変化度の小さい動画像信号においては、Ｉピクチャ
の周期で生じる画質の劣化を防ぐことができる。

【００４５】なお、本実施の形態においては、時間方向
の変化度を算出するための情報として、動画像信号の画
像間差分情報と符号化後に得られる発生符号量の情報を
用いたが、例えば符号化時に得られる動きベクトルの情
報や符号化モードの情報（請求項５，１３に対応）のよ
うに、動画像信号の時間方向変化度と相関のある情報で
あればどのような情報を用いてもよい。その一例を（数
６）と（数７）に示す。

【００４６】

【数６】

【数７】 ただし、ＭＶ（ｉ，ｊ）は各マクロブロックの動きベク
トル、ＲｘとＲｙは動きベクトルの探索範囲、ＭＤ
（ｉ，ｊ）は各マクロブロックの符号化モード（イント
ラ符号化なら１、インター符号化なら０）、Ｎｍｂはピ
クチャを構成するマクロブロック数である。（数６）で
計算される時間方向変化度Ｚ１は、符号化対象とするピ
クチャにおける動きベクトルの平均サイズを０から１の
範囲に正規化した値であり、Ｚ１が０に近いほど画像系
列の変化が小さいといえる。また、（数７）で計算され
る時間方向変化度Ｚ２は、符号化対象とするピクチャの
イントラ符号化率を表し、Ｚ２が０に近いほど動き予測
が当たる可能性が高く、画像系列の変化が小さいといえ
る。

【００４７】（数６）および（数７）で得られたＺ１と
Ｚ２を（数５）に適用することにより、Ｉピクチャの量
子化幅Ｋｉを補正することができる。このように動きベ
クトルの平均サイズおよびイントラ符号化率も時間方向
変化度の一つの尺度として用いることができる。

【００４８】（実施の形態２）図２は請求項６または７
に記載の発明における動画像符号化装置の実施の形態の
一例を示している。この動画像符号化装置は、本願の請
求項１４または１５に記載の発明における動画像符号化
方法を実行することにより、量子化幅制御を行うもので
ある。

【００４９】図２において、メモリ２１と符号化部２２
とバッファ２３はそれぞれ図１のメモリ１１と符号化部
１２とバッファ１３と同じ機能をもつ。画質評価値算出
部２４は、メモリ２１に蓄えられた入力画像データと符
号化部２２で生成される局所復号画像データから各ピク
チャの復号画像における画質評価値を算出する。量子化
幅制御部２８は、量子化幅係数決定部２５とＧＯＰ量子
化幅決定部２６とピクチャ量子化幅決定部２７とから構
成され、このうちＧＯＰ量子化幅決定部２６，ピクチャ
量子化幅決定部２７はそれぞれ図１のＧＯＰ量子化幅決
定部１６，ピクチャ量子化幅決定部１７と同じ機能をも
つ。量子化幅係数決定部２５は、画質評価値算出部２４
で算出された画質評価値を基に各ピクチャの画質が均一
となるように各ピクチャに対する量子化幅係数（Ｋｉ、
Ｋｐ、Ｋｂ）を決定する。

【００５０】以下に、画質評価値算出部２４で画質評価
値を算出し、量子化幅係数決定部２５で各ピクチャの量
子化幅係数を決定する方法の例を示す。この方法では、
画質評価値として入力画像と復号画像の画像間差分量
（誤差）を用いている。

【００５１】まず、画質評価値算出部２４において、直
前ＧＯＰの各ピクチャに対して入力画像Ｆｉｎと復号画
像Ｆｄｅｃにおける誤差Ｅを（数８）で求め、次に各ピ
クチャタイプ（Ｉ、Ｐ、Ｂ）の平均誤差ＥｃとＧＯＰ全
体での平均誤差Ｅｇｏｐを（数９）と（数１０）により
計算する。

【００５２】

【数８】

【数９】

【数１０】 ただし、Ｎｐｉｘｅｌはピクチャを構成する画素数、Ｎ
ｃは各ピクチャタイプのピクチャ数、ＮｇｏｐはＧＯＰ
のピクチャ数である。

【００５３】次に、量子化幅係数決定部２５において、
各ピクチャタイプの平均誤差ＥｃをＧＯＰ全体での平均
誤差Ｅｇｏｐと比較する。もしＩピクチャの平均誤差Ｅ
ｉがＧＯＰの平均誤差Ｅｇｏｐより大きければ、Ｉピク
チャの画質が相対的に悪いと判断し、Ｉピクチャの量子
化幅係数Ｋｉを小さくなるように補正する。Ｐピクチャ
とＢピクチャについても同様の補正を行う。各ピクチャ
タイプにおける量子化幅係数の補正は（数１１）と（数
１２）により行う。

【００５４】

【数１１】

【数１２】 ただし、（数１２）における“＝”は代入を意味する。
また、Ｅｔは画質評価値を−１から１の範囲に正規化す
るためのしきい値、Ｚｃは各ピクチャタイプの画質評価
値、ｗは画質評価値の重み係数であり、例えば０≦ｗ≦
０．２のように定める。ここで、ｗの上限値を定めるの
は量子化幅の過剰な補正を防ぐためであり、この値は
０．２でなくてもかまわない。

【００５５】以上の方法により、量子化幅係数Ｋｉを補
正し、Ｉピクチャの量子化幅を調整することによって、
Ｉピクチャの画質をＰピクチャとＢピクチャの画質に近
づけることができる。ＰピクチャとＢピクチャに関して
も同様である。

【００５６】即ち、量子化幅係数決定部２５によりＩピ
クチャの平均誤差とＧＯＰ全体での平均誤差からＩピク
チャの量子化幅係数を決定し、ＧＯＰ量子化幅決定部２
６により所定の符号化レートとバッファ１３における発
生符号量の推移からＧＯＰの基準量子化幅を決定し、ピ
クチャ量子化幅決定部２７により、これらＧＯＰの基準
量子化幅とＩピクチャの量子化幅係数から符号化対象と
するピクチャの量子化幅を決定し、量子化幅制御部２８
から与えられる量子化幅により符号化部２２が符号化を
行うことにより、Ｉピクチャの画質をＰピクチャとＢピ
クチャの画質に近づけることができる。ＰピクチャとＢ
ピクチャに関しても同様である。

【００５７】このように、本実施の形態２によれば、符
号化した動画像信号の復号画像における画質評価値を算
出し、ＩピクチャとＰピクチャとＢピクチャのそれぞれ
について画質を直接評価することによって、各ピクチャ
の画質が均一となるような符号化を可能とするフィード
バック制御が可能となる。

【００５８】なお、本実施の形態２においては、入力画
像と復号画像に対する誤差の算出処理をマクロブロック
単位で行うことにより処理遅延およびメモリ容量を削減
することができるが、誤差の算出処理はフレーム単位で
もＧＯＰ単位でもかまわない。

【００５９】また、本実施の形態２においては、ＧＯＰ
を単位として復号画像の画質評価を行っているが、画質
評価の単位は特にＧＯＰでなくてもよい。また、画質評
価に用いる情報についても、入力画像と復号画像の画像
間差分量だけに限らず、例えばＳ／Ｎ比のように（請求
項８，１６に対応）復号画像の画質を評価できる情報で
あればどのような情報でもよい。

【００６０】また、以上の実施の形態１，２において
は、Ｍ＝３、Ｎ＝１５のＧＯＰ構造（ＭはＩピクチャま
たはＰピクチャの挿入間隔、ＮはＧＯＰのピクチャ数）
で、ピクチャ構造がフレーム構造の場合を例に挙げて説
明したが、ＭとＮは異なる値でもよい。さらに、各ピク
チャのピクチャ構造はフレーム構造でもフィールド構造
でもかまわない。

【００６１】なお、本発明はプログラムによって実現
し、これを記録媒体に記録することにより、コンピュー
タシステム上で符号化装置として実施することができる
（請求項１７に対応）。

【００６２】また、図６に示すように、前述の符号化装
置１００において符号化されたストリームを記録媒体２
００に記録することにより、均一な画質で復号が可能な
符号化ストリームを記録した記録媒体が得られる（請求
項１８に対応）。

【００６３】また、この符号化されたストリーム自体ま
たはこれを一旦記録媒体に記録し再生されたストリーム
を再生するにあたっては、復号装置３００としては特別
な装置は必要とせず、従来の符号化装置に対応する復号
装置と同様の復号装置でこれを再生することが可能であ
り、しかもその復号を均一な画質で行うことが可能であ
る（請求項１９に対応）。

【００６４】その理由は、本発明による符号化が、画面
内符号化と前方向予測符号化と双方向予測符号化のいず
れかを選択して符号化する，という前提のもとで符号量
の割り当ての均一化を行うため、復号装置は単に画面内
符号化と前方向予測符号化と双方向予測符号化のいずれ
かを選択して符号化方式に対応していればよいからであ
る。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本願の請求項１記載の発
明に係る動画像符号化装置によれば、動画像信号を入力
とし、前記動画像信号を画面内符号化と前方向予測符号
化と双方向予測符号化のいずれかを選択して符号化する
動画像符号化装置において、前記動画像信号における時
間方向の変化度を算出する時間方向変化度算出手段と、
前記時間方向変化度に応じて画面内符号化と前方向予測
符号化と双方向予測符号化の量子化幅を制御する量子化
幅制御手段とを備えるようにしたので、動画像信号の時
間方向変化度を算出し、この時間方向変化度に応じて各
ピクチャの量子化幅を制御することによって、復号の際
に画質を均一化できる動画像符号化装置を実現できると
いう有利な効果が得られる。

【００６６】また、本願の請求項２記載の発明に係る動
画像符号化装置によれば、請求項１記載の動画像符号化
装置において、前記量子化幅制御手段は、前記時間方向
変化度が小さい場合に画面内符号化の量子化幅を前方向
予測符号化と双方向予測符号化に対して量子化幅を相対
的に小さくするようにしたので、時間方向変化度が小さ
いときにＩピクチャの量子化幅を相対的に小さくするこ
とによって、復号の際にＩピクチャ周期で発生する画質
の不均一さを防ぐことができる動画像符号化装置を実現
できるという有利な効果が得られる。

【００６７】また、本願の請求項３記載の発明に係る動
画像符号化装置によれば、請求項１記載の動画像符号化
装置において、前記時間方向変化度算出手段は、入力さ
れた動画像信号における画像間の差分情報を用いて前記
時間方向変化度を算出するようにしたので、この時間方
向変化度に応じて各ピクチャの量子化幅を制御すること
によって、復号の際に画質の均一性を向上させることが
できる動画像符号化装置を実現できるという有利な効果
が得られる。

【００６８】また、本願の請求項４記載の発明に係る動
画像符号化装置によれば、請求項１記載の動画像符号化
装置において、前記時間方向変化度算出手段は、符号化
前に割当てた符号量と符号化後に得られる発生符号量の
情報を用いて前記時間方向変化度を算出するようにした
ので、この時間方向変化度に応じて各ピクチャの量子化
幅を制御することによって、復号の際に画質の均一性を
向上させる動画像符号化装置を実現できるという有利な
効果が得られる。

【００６９】また、本願の請求項５記載の発明に係る動
画像符号化装置によれば、請求項１記載の動画像符号化
装置において、前記時間方向変化度算出手段は、符号化
時に得られる動きベクトルの情報と符号化モードの情報
を用いて前記時間方向変化度を算出するようにしたの
で、この時間方向変化度に応じて各ピクチャの量子化幅
を制御することによって、復号の際に画質の均一性を向
上させることができる動画像符号化装置を実現できると
いう有利な効果が得られる。

【００７０】また、本願の請求項６記載の発明に係る動
画像符号化装置によれば、動画像信号を入力とし、前記
動画像信号を画面内符号化と前方向予測符号化と双方向
予測符号化のいずれかを選択して符号化する動画像符号
化装置において、前記動画像信号の，復号画像に対する
画質評価値を算出する画質評価値算出手段と、前記画質
評価値に応じて画面内符号化と前方向予測符号化と双方
向予測符号化の量子化幅を制御する量子化幅制御手段と
を備えるようにしたので、動画像信号の局所復号画像の
画質評価値を算出し、この画質評価値に応じて各ピクチ
ャの量子化幅をフィードバック制御することによって、
復号の際に画質を均一化できる動画像符号化装置を実現
できるという有利な効果が得られる。

【００７１】また、本願の請求項７記載の発明に係る動
画像符号化装置によれば、請求項６記載の動画像符号化
装置において、前記画質評価値算出手段は、入力された
動画像信号と符号化時に得られる復号画像の画像間差分
量を用いて前記画質評価値を算出するようにしたので、
局所復号画像の画質評価値を算出し、この画質評価値に
応じて各ピクチャの量子化幅を制御することによって、
復号の際に画質の均一性を向上させることができる動画
像符号化装置を実現できるという有利な効果が得られ
る。

【００７２】また、本願の請求項８記載の発明に係る動
画像符号化装置によれば、請求項６記載の動画像符号化
装置において、前記画質評価値算出手段は、入力された
動画像信号と符号化時に得られる復号画像のＳ／Ｎ比を
用いて前記画質評価値を算出するようにしたので、局所
復号画像の画質評価値を算出し、この画質評価値に応じ
て各ピクチャの量子化幅を制御することによって、復号
の際に画質の均一性を向上させることができる動画像符
号化装置を実現できるという有利な効果が得られる。

【００７３】また、本願の請求項９記載の発明に係る動
画像符号化方法によれば、動画像信号を入力とし、前記
動画像信号を画面内符号化と前方向予測符号化と双方向
予測符号化のいずれかを選択して符号化する動画像符号
化方法において、前記動画像信号における時間方向の変
化度を算出する時間方向変化度算出工程と、前記時間方
向変化度に応じて画面内符号化と前方向予測符号化と双
方向予測符号化の量子化幅を制御する量子化幅制御工程
とを含むようにしたので、動画像信号の時間方向変化度
を算出し、この時間方向変化度に応じて各ピクチャの量
子化幅を制御することによって、復号の際に画質を均一
化できる動画像符号化方法を実現できるという有利な効
果が得られる。

【００７４】また、本願の請求項１０記載の発明に係る
動画像符号化方法によれば、請求項９記載の動画像符号
化方法において、前記量子化幅制御工程は、前記時間方
向変化度が小さい場合に画面内符号化の量子化幅を前方
向予測符号化と双方向予測符号化に対して量子化幅を相
対的に小さくするようにしたので、時間方向変化度が小
さいときにＩピクチャの量子化幅を相対的に小さくする
ことによって、復号の際にＩピクチャ周期で発生する画
質の不均一さを防ぐことができる動画像符号化方法を実
現できるという有利な効果が得られる。

【００７５】また、本願の請求項１１記載の発明に係る
動画像符号化方法によれば、請求項９記載の動画像符号
化方法において、前記時間方向変化度算出工程は、入力
された動画像信号における画像間の差分情報を用いて前
記時間方向変化度を算出するようにしたので、この時間
方向変化度に応じて各ピクチャの量子化幅を制御するこ
とによって、復号の際に画質の均一性を向上させる動画
像符号化方法を実現できるという有利な効果が得られ
る。

【００７６】また、本願の請求項１２記載の発明に係る
動画像符号化方法によれば、請求項９記載の動画像符号
化方法において、前記時間方向変化度算出工程は、符号
化前に割当てた符号量と符号化後に得られる発生符号量
の情報を用いて前記時間方向変化度を算出するようにし
たので、この時間方向変化度に応じて各ピクチャの量子
化幅を制御することによって、復号の際に画質の均一性
を向上させる動画像符号化方法を実現できるという有利
な効果が得られる。

【００７７】また、本願の請求項１３記載の発明に係る
動画像符号化方法によれば、請求項９記載の動画像符号
化方法において、前記時間方向変化度算出工程は、符号
化時に得られる動きベクトルの情報と符号化モードの情
報を用いて前記時間方向変化度を算出するようにしたの
で、この時間方向変化度に応じて各ピクチャの量子化幅
を制御することによって、復号の際に画質の均一性を向
上させる動画像符号化方法を実現できるという有利な効
果が得られる。

【００７８】また、本願の請求項１４記載の発明に係る
動画像符号化方法によれば、動画像信号を入力とし、前
記動画像信号を画面内符号化と前方向予測符号化と双方
向予測符号化のいずれかを選択して符号化する動画像符
号化方法において、前記動画像信号の，復号画像に対す
る画質評価値を算出する画質評価値算出工程と、前記画
質評価値に応じて画面内符号化と前方向予測符号化と双
方向予測符号化の量子化幅を制御する量子化幅制御工程
とを含むようにしたので、動画像信号の局所復号画像の
画質評価値を算出し、この画質評価値に応じて各ピクチ
ャの量子化幅をフィードバック制御することによって、
復号の際に画質を均一化できる動画像符号化方法を実現
できるという有利な効果が得られる。

【００７９】また、本願の請求項１５記載の発明に係る
動画像符号化方法によれば、請求項１４記載の動画像符
号化方法において、前記画質評価値算出工程は、入力さ
れた動画像信号と符号化時に得られる復号画像の画像間
差分量を用いて前記画質評価値を算出するようにしたの
で、局所復号画像の画質評価値を算出し、この画質評価
値に応じて各ピクチャの量子化幅を制御することによっ
て、復号の際に画質の均一性を向上させることができる
動画像符号化方法を実現できるという有利な効果が得ら
れる。

【００８０】また、本願の請求項１６記載の発明に係る
動画像符号化方法によれば、請求項１４記載の動画像符
号化方法において、前記画質評価値算出工程は、入力さ
れた動画像信号と符号化時に得られる復号画像のＳ／Ｎ
比を用いて前記画質評価値を算出するようにしたので、
局所復号画像の画質評価値を算出し、この画質評価値に
応じて各ピクチャの量子化幅を制御することによって、
復号の際に画質の均一性を向上させることができる動画
像符号化方法を実現できるという有利な効果が得られ
る。

【００８１】また、本願の請求項１７記載の発明に係る
記録媒体によれば、請求項９ないし１６のいずれかに記
載の動画像符号化方法を実行させる動画像符号化プログ
ラムを記録するようにしたので、動画像信号の時間方向
変化度を算出し、この時間方向変化度に応じて各ピクチ
ャの量子化幅を制御することによって、復号の際に画質
を均一化できる符号化プログラムを収録した記録媒体が
得られる効果がある。

【００８２】また、本願の請求項１８記載の発明に係る
記録媒体によれば、請求項１ないし８のいずれかに記載
の動画像符号化装置により符号化されたストリームを記
録するようにしたので、復号の際に均一な画質で復号が
可能な符号化ストリームを収録した記録媒体が得られる
効果がある。

【００８３】また、本願の請求項１９記載の発明に係る
動画像復号方法によれば、請求項１ないし８のいずれか
に記載の動画像符号化装置により符号化されたストリー
ムを復号する方法であって、上記ストリームを復号する
際、動画像信号を入力とし、前記動画像信号を画面内符
号化と前方向予測符号化と双方向予測符号化のいずれか
を選択して符号化する動画像符号化装置により符号化さ
れたストリームを復号する復号装置を用いて復号を行う
ようにしたので、こうした復号画質の均一化が可能な符
号化装置に対応した特別な復号装置を用いる必要がな
く、単に動画像信号を画面内符号化と前方向予測符号化
と双方向予測符号化のいずれかを選択して符号化する動
画像符号化装置により符号化されたストリームに対応す
る復号装置であれば、均一な画質で復号が可能な符号化
ストリームの復号を実行できる、動画像復号方法が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における動画像符号化方
法の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態２における動画像符号化方
法の構成を示すブロック図

【図３】各ピクチャを予測符号化する時に参照画像とし
て用いるピクチャを示す図

【図４】本発明の実施の形態１と従来方法における各ピ
クチャの発生符号量を示す図

【図５】本発明の実施の形態１と従来方法における各ピ
クチャのＳ／Ｎ比を示す図

【図６】本発明を記録媒体および復号装置と組み合わせ
た実施形態を示す図

【符号の説明】

１１，２１ 入力画像格納用メモリ １２，２２ 符号化部 １３，２３ 圧縮符号列出力用バッファ １４ 時間方向変化度算出部 ２４ 画質評価値算出部 １５，２５ 量子化幅係数決定部 １６，２６ ＧＯＰ量子化幅決定部 １７，２７ ピクチャ量子化幅決定部 １８，２８ 量子化幅制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C059 KK01 KK47 MA00 MA05 MA14 MA23 MC11 NN21 PP05 PP06 PP07 SS20 TA46 TB03 TB04 TC02 TC12 TC19 TC20 TC27 TD02 TD05 TD06 UA02 UA05 UA32 UA38 5J064 AA01 BA13 BB03 BC02 BC08 BC23 BD03

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動画像信号を入力とし、前記動画像信号
   を画面内符号化と前方向予測符号化と双方向予測符号化
   のいずれかを選択して符号化する動画像符号化装置にお
   いて、 前記動画像信号における時間方向の変化度を算出する時
   間方向変化度算出手段と、 前記時間方向変化度に応じて画面内符号化と前方向予測
   符号化と双方向予測符号化の量子化幅を制御する量子化
   幅制御手段とを備えたことを特徴とする動画像符号化装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の動画像符号化装置におい
   て、 前記量子化幅制御手段は、前記時間方向変化度が小さい
   場合に画面内符号化の量子化幅を前方向予測符号化と双
   方向予測符号化に対して量子化幅を相対的に小さくする
   ことを特徴とする動画像符号化装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の動画像符号化装置におい
   て、 前記時間方向変化度算出手段は、入力された動画像信号
   における画像間の差分情報を用いて前記時間方向変化度
   を算出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１記載の動画像符号化装置におい
   て、 前記時間方向変化度算出手段は、符号化前に割当てた符
   号量と符号化後に得られる発生符号量の情報を用いて前
   記時間方向変化度を算出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１記載の動画像符号化装置におい
   て、 前記時間方向変化度算出手段は、符号化時に得られる動
   きベクトルの情報と符号化モードの情報を用いて前記時
   間方向変化度を算出することを特徴とする動画像符号化
   装置。
6. 【請求項６】 動画像信号を入力とし、前記動画像信号
   を画面内符号化と前方向予測符号化と双方向予測符号化
   のいずれかを選択して符号化する動画像符号化装置にお
   いて、 前記動画像信号の，復号画像に対する画質評価値を算出
   する画質評価値算出手段と、 前記画質評価値に応じて画面内符号化と前方向予測符号
   化と双方向予測符号化の量子化幅を制御する量子化幅制
   御手段とを備えたことを特徴とする動画像符号化装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の動画像符号化装置におい
   て、 前記画質評価値算出手段は、入力された動画像信号と符
   号化時に得られる復号画像の画像間差分量を用いて前記
   画質評価値を算出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６記載の動画像符号化装置におい
   て、 前記画質評価値算出手段は、入力された動画像信号と符
   号化時に得られる復号画像のＳ／Ｎ比を用いて前記画質
   評価値を算出することを特徴とする動画像符号化装置。
9. 【請求項９】 動画像信号を入力とし、前記動画像信号
   を画面内符号化と前方向予測符号化と双方向予測符号化
   のいずれかを選択して符号化する動画像符号化方法にお
   いて、 前記動画像信号における時間方向の変化度を算出する時
   間方向変化度算出工程と、 前記時間方向変化度に応じて画面内符号化と前方向予測
   符号化と双方向予測符号化の量子化幅を制御する量子化
   幅制御工程とを含むことを特徴とする動画像符号化方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の動画像符号化方法にお
    いて、 前記量子化幅制御工程は、前記時間方向変化度が小さい
    場合に画面内符号化の量子化幅を前方向予測符号化と双
    方向予測符号化に対して量子化幅を相対的に小さくする
    ことを特徴とする動画像符号化方法。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の動画像符号化方法にお
    いて、 前記時間方向変化度算出工程は、入力された動画像信号
    における画像間の差分情報を用いて前記時間方向変化度
    を算出することを特徴とする動画像符号化方法。
12. 【請求項１２】 請求項９記載の動画像符号化方法にお
    いて、 前記時間方向変化度算出工程は、符号化前に割当てた符
    号量と符号化後に得られる発生符号量の情報を用いて前
    記時間方向変化度を算出することを特徴とする動画像符
    号化方法。
13. 【請求項１３】 請求項９記載の動画像符号化方法にお
    いて、 前記時間方向変化度算出工程は、符号化時に得られる動
    きベクトルの情報と符号化モードの情報を用いて前記時
    間方向変化度を算出することを特徴とする動画像符号化
    方法。
14. 【請求項１４】 動画像信号を入力とし、前記動画像信
    号を画面内符号化と前方向予測符号化と双方向予測符号
    化のいずれかを選択して符号化する動画像符号化方法に
    おいて、 前記動画像信号の，復号画像に対する画質評価値を算出
    する画質評価値算出工程と、 前記画質評価値に応じて画面内符号化と前方向予測符号
    化と双方向予測符号化の量子化幅を制御する量子化幅制
    御工程とを含むことを特徴とする動画像符号化方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の動画像符号化方法に
    おいて、 前記画質評価値算出工程は、入力された動画像信号と符
    号化時に得られる復号画像の画像間差分量を用いて前記
    画質評価値を算出することを特徴とする動画像符号化方
    法。
16. 【請求項１６】 請求項１４記載の動画像符号化方法に
    おいて、 前記画質評価値算出工程は、入力された動画像信号と符
    号化時に得られる復号画像のＳ／Ｎ比を用いて前記画質
    評価値を算出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９ないし１６のいずれかに記載
    の動画像符号化方法を実行させる動画像符号化プログラ
    ムを記録したことを特徴とする記録媒体。
18. 【請求項１８】 請求項１ないし８のいずれかに記載の
    動画像符号化装置により符号化されたストリームを記録
    したことを特徴とする記録媒体。
19. 【請求項１９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の
    動画像符号化装置により符号化されたストリームを復号
    する方法であって、 上記ストリームを復号する際、動画像信号を入力とし、
    前記動画像信号を画面内符号化と前方向予測符号化と双
    方向予測符号化のいずれかを選択して符号化する動画像
    符号化装置により符号化されたストリームを復号する復
    号装置を用いて復号を行うことを特徴とする動画像復号
    方法。