JP2003061096A - 画像符号化装置および方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents

画像符号化装置および方法、記録媒体、並びにプログラム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の画質を向上させることができるように
する。 【解決手段】 量子化インデックス演算部４２は、動き
ベクトル残差バッファ部７２より出力された各マクロブ
ロックの動きベクトル残差およびその総和を基に、動き
ベクトル残差の加重平均を演算する。量子化インデック
ス演算部４２は、アクティビティバッファ部７３より出
力された各マクロブロックのアクティビティの値および
その総和を基に、アクティビティの加重平均を演算す
る。量子化インデックス演算部４２は、ベクトル残差の
加重平均、またはアクティビティの加重平均に基づい
て、量子化インデックスを演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像符号化装置お
よび方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、
画像の画質を向上させるようにした画像符号化装置およ
び方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、MPEG(Moving Picture Experts
Group)に代表される画像圧縮技術が発達してきた。
【０００３】図１は、このようなMPEGを使用した従来の
画像符号化装置１の構成を示している。
【０００４】マクロブロック分割部１１は、フレームデ
ータを入力し、マクロブロック（以下、MBと記述する）
のデータに変換し、変換したMBのデータを、減算部１
９、量子化スケール決定部１８、および参照画像生成部
１７にそれぞれ出力する。
【０００５】減算部１９は、マクロブロック分割部１１
より入力したMBのデータから、参照画像生成部１７より
入力した参照画像データを減算し（MBのデータに参照画
像データを逆極性で加算し）、差分のデータをDCT部１
２に出力する。
【０００６】DCT部１２は、減算部１９より入力した差
分のデータを、DCT（Discrete Consign Transform：
離散コサイン変換）処理をしてDCT係数に変換し、量子
化部１３に出力する。
【０００７】量子化部１３は、DCT部１２より入力したD
CT係数を、量子スケール決定部１８より入力した量子化
スケールに基づき量子化し、VLC部１４およびデコード
部１６に出力する。
【０００８】VLC部１４は、量子化部１３より入力した
量子化されたデータを、可変長符号化の処理をしてVLC
(Variable Length Code)に変換し、送信バッファ部１
５に出力する。
【０００９】送信バッファ部１５は、入力したVLCを、
量子化スケール決定部１８に出力する。また、送信バッ
ファ部１５は、フレーム全体のVLCを入力したとき、そ
れらのVLCを、フレーム単位のデータに変換し、ビット
ストリームデータとして外部に出力する。
【００１０】デコード部１６において、逆量子化部２１
は、量子化部１３より入力した量子化されたデータを、
逆量子化し、逆DCT部２２に出力する。
【００１１】逆DCT部２２は、逆量子化部２１より入力
した逆量子化されたデータを、逆DCT処理をして元の画
像データに変換し、参照画像生成部１７の加算部３４に
出力する。
【００１２】参照画像生成部１７において、加算部３４
は、逆DCT部２２より入力した画像データと、動き補償
バッファ部３１より入力したその画像データに対応する
参照画像データとを加算し、動き補償部３２を介して、
動き補償バッファ部３１に出力する。
【００１３】動き補償バッファ部３１は、動き補償部３
２を介して、加算部３４より入力した画像データを、次
のフレームの予測画像データとして記憶する。
【００１４】動き検出・演算部３３は、マクロブロック
分割部１１より入力したMBのデータに対応する動きベク
トルを検出し、動き補償部３２に出力する。
【００１５】動き補償部３２は、動き検出・演算部３３
より入力した動きベクトルを基に、動き補償の処理を行
う。即ち、動き補償部３２は、動き補償バッファ部３１
にあらかじめ記憶されている予測画像データのうち、動
き検出・演算部３３より入力した動きベクトルを基に、
減算部１９に入力されたMBのデータに対応する参照画像
データを読み出し、減算部１９に出力する。
【００１６】量子化スケール決定部１８において、コン
プレックシティ演算部４６は、送信バッファ部１５より
入力したVLCを基に、そのVLCの複雑さを表すパラメータ
としてのコンプレックシティ（complexity）を演算し、
コンプレックシティバッファ部４５に出力する。
【００１７】コンプレックシティバッファ部４５は、コ
ンプレックシティ演算部４６より入力したコンプレック
シティを一時記憶し、目標符号量演算部４１に適宜出力
する。
【００１８】目標符号量演算部４１は、コンプレックシ
ティバッファ部４５より入力したコンプレックシティを
基に、目標符号量を演算し、量子化インデックス演算部
４２に出力する。
【００１９】量子化インデックス演算部４２は、目標符
号量演算部４１より入力した目標符号量を基に、量子化
インデックスを演算し、量子化スケール演算部４３に出
力する。
【００２０】アクティビティ演算部４４は、マクロブロ
ック分割部１１より入力した各MBのデータの複雑さを表
すパラメータとしてのアクティビティを演算し、量子化
スケール演算部４３に出力する。
【００２１】量子化スケール演算部４３は、量子化イン
デックス演算部４２より入力した量子化インデックス、
およびアクティビティ演算部４４より入力したアクティ
ビティを基に、量子化スケールを演算し、量子化部１３
に出力する。
【００２２】次に、画像符号化装置１の動作について、
説明する。
【００２３】フレームデータは、マクロブロック分割部
１１に入力され、MB単位のデータに変換され、減算部１
９に出力される。
【００２４】減算部１９に入力されたMBのデータから、
参照画像生成部１７より減算部１９に入力された参照画
像データが減算され、差分のデータがDCT部１２に出力
される。
【００２５】DCT部１２に入力された差分のデータは、D
CT係数に変換され、量子化部１３に出力される。量子化
部１３に入力されたDCT係数は、量子化スケール演算部
４３より量子化部１３に入力された量子化スケールに基
づき量子化された後、VLC部１４に入力される。
【００２６】VLC部１４に入力された量子化されたデー
タは、VLCに変換され、送信バッファ部１５に出力され
る。
【００２７】送信バッファ部１５に入力されたVLCは、
コンプレックシティ演算部４６に出力される。また、フ
レーム全体のVLCが、送信バッファ部１５に入力された
とき、それらのVLCは、フレーム単位のデータに変換さ
れ、ビットストリームデータとして外部に出力される。
【００２８】量子化部１３より逆量子化部２１に入力さ
れた量子化されたデータは、逆量子化され、逆DCT部２
２に出力される。逆DCT部２２に入力された逆量子化さ
れたデータは、元の画像データに変換され、加算部３４
に出力される。
【００２９】加算部３４に入力された画像データは、あ
らかじめ動き補償バッファ部３１に記憶されていた参照
画像データ(減算部１９において、MBのデータから減算
された参照画像データ)と加算され、復号される。
【００３０】復号されたMBのデータは、動き補償部３２
を介して、動き補償バッファ部３１に入力され、次に処
理されるフレームのMBの予測画像データとして記憶され
る。
【００３１】動き検出・演算部３３は、マクロブロック
分割部１１より入力したMBのデータに対応する動きベク
トルを検出し、動き補償部３２に出力する。
【００３２】動き補償部３２において、動き検出・演算
部３３より入力された動きベクトルに対応した動き補償
の処理が行われる。即ち、動き補償バッファ部３１にあ
らかじめ記憶されている予測画像データのうち、MBの位
置からその動きベクトルに対応する分だけずらした位置
の予測画像データが読み出され、それがMBの参照画像デ
ータとして、減算部１９に出力される。
【００３３】量子化スケール決定部１８において、次の
３処理、即ち、MPEGにおけるいわゆるTM５（Test Mode
l ５）の処理が行われることにより、MBの量子化スケ
ールが演算され、量子化部１３に出力される。
【００３４】（ステップ１）目標符号量演算部４１にお
いて、コンプレックシティバッファ部４５より入力され
たk-1番目に処理されたMB（以下、k-1番目に処理された
MBを、MB-k-1と称する）のVLCのコンプレックシテイの
値を基に、MB-kの目標符号量が演算され、量子化インデ
ックス演算部４２に出力される。
【００３５】（ステップ２）量子化インデックス演算部
４２において、目標符号量４１より入力されたMB-kの目
標符号量を基に、MB-kの仮想バッファ占有量が演算され
る。
【００３６】さらに、そのMB-kの仮想バッファ占有量を
基に、MB-kの量子化インデックスが演算され、量子化ス
ケール演算部４３に出力される。
【００３７】（ステップ３）量子化スケール演算部４３
において、量子化インデックス演算部４２より入力され
たMB-kの量子化インデックス、およびアクティビティ演
算部４４より入力されたMB-kのアクティビティの値を基
に、量子化スケールが演算され、量子化部１３に出力さ
れる。
【００３８】上述したTM５の（ステップ２）において、
MB-kの量子化インデックス（以下、Q-kと記述する）
は、次の２式により演算される。
【００３９】 d-k＝d0＋Bk-1−（Tk×（k−1）／mbcnt） （１） Q-k＝d-k×31／r （２）
【００４０】式（１）は、MB-kの仮想バッファ占有量
（以下、d-kと記述する）を求める式である。
【００４１】d0は、フレーム先頭での初期仮想バッファ
占有量を表しており、Bk-1は、前のMB、即ちMB-k-1まで
の発生ビット量を表しており、mbcntは、１フレームあ
たりのMBの総数を表しており、また、TkはMB-kの目標符
号量を表している。
【００４２】式（２）は、Q-kを求める式である。
【００４３】rは、量子化スケール決定部１８のフィー
ドバックの応答速度を調整するパラメータを表してお
り、リアクションパラメータと称されている。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような式
（１）および式（２）で演算される各MBの量子化インデ
ックスは、次のような問題点がある。
【００４５】即ち、量子化スケール決定部１８のフィー
ドバックループにより演算される各MBの量子化インデッ
クスは、各MBの発生符号量が全て均一であるという前提
に基づいて、演算される。
【００４６】その結果、各MBの発生符号量が均一でない
場合、フレーム内での各量子化インデックスが安定化し
ないという問題点がある。
【００４７】例えば、図２Ａのフレーム５１が、情報
量、即ち発生ビット量の多いＭＢ群５２、および発生ビ
ット量の少ないMB群５３から構成される総計mbcnt個のM
Bに分割されたとする。
【００４８】そして、図１の画像符号化装置１により、
変換されたMB-1乃至MB-mbcntのデータが、それぞれ符号
化されたとする。
【００４９】その場合、上述した式（１）により演算さ
れるd-１乃至d-mbcnt（MB-1乃至MB-mbcntの仮想バッフ
ァ占有量）は、図２Bの線５４に示されるようになる。
【００５０】なお、図２Bの縦軸は、仮想バッファ占有
量dを表しており、横軸は、MBの符号化処理の順番k（k
は、１乃至mbcnt）を表している。
【００５１】即ち、図２Bの線５４に示されるように、
符号化の処理の前半（kが小の場合）は、その処理の順
番に従い(kが増えるに従い)、仮想バッファ占有量d-kは
増加していく。一方、符号化の処理の後半（kが大の場
合）は、その処理の順番に従い(kが増え、mbcntに近づ
くに従い)、仮想バッファ占有量d-kは減少していく。
【００５２】従って、上述した式（２）に示されるよう
に、量子化インデックスQ-kは、仮想バッファ占有量d-k
に比例することから、演算された量子化インデックスQ-
1乃至Q-ｍbcntは、kの値によりそれぞればらついた値に
なる。
【００５３】即ち、画像符号化装置１により演算された
各MBの量子化インデックスは、フレーム内で安定化しな
い。
【００５４】その結果、図１の画像符号化装置１により
符号化されたフレームの視覚特性、即ち画質は、劣化す
る。
【００５５】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、画像の画質を向上させることができるよ
うにするものである。
【００５６】
【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、ブロックの複雑さを表すパラメータの値を演算する
第１の演算手段と、第１の演算手段により演算されたパ
ラメータの値を記憶する記憶手段と、記憶手段により記
憶されたパラメータの値の加重平均を演算し、加重平均
に基づいて、ブロックの量子化インデックスを演算する
第２の演算手段とを備えることを特徴とする。
【００５７】本発明の画像符号化装置では、前記パラメ
ータは、前記ブロックの複雑さを表すアクティビティで
あるようにすることができる。
【００５８】本発明の画像符号化装置では、前記パラメ
ータは、前記ブロックの動きベクトル残差であるように
することができる。
【００５９】さらに、前記第１の演算手段は、動きベク
トル残差の値があらかじめ設定されている所定の閥値以
上である場合、閥値を、動きベクトル残差の値とするよ
うにすることができる。
【００６０】また、第１の演算手段は、画面のフレーム
が、動きベクトルを使用しないブロックと使用するブロ
ックを含む場合、あらかじめ設定されている所定の固有
値を、動きベクトルを使用しないブロックの動きベクト
ル残差とするようにすることができる。
【００６１】本発明の画像符号化装置では、画面のフレ
ームが、動きベクトルを使用しないブロックと使用する
ブロックを含む場合、前記第１の演算手段は、動きベク
トルを使用しないブロックのパラメータとして、ブロッ
クのアクティビティを演算し、動きベクトルを使用する
ブロックのパラメータとして、ブロックの動きベクトル
残差を演算するようにすることができる。
【００６２】本発明の画像符号化方法は、ブロックの複
雑さを表すパラメータの値を演算する第１の演算ステッ
プと、第１の演算ステップの処理により演算されたパラ
メータの値を記憶する記憶ステップと、記憶ステップの
処理により記憶されたパラメータの値の加重平均を演算
し、加重平均に基づいて、ブロックの量子化インデック
スを演算する第２の演算ステップとを含むことを特徴と
する。
【００６３】本発明の記録媒体のプログラムは、ブロッ
クの複雑さを表すパラメータの値を演算する第１の演算
ステップと、第１の演算ステップの処理により演算され
たパラメータの値を記憶する記憶ステップと、記憶ステ
ップの処理により記憶されたパラメータの値の加重平均
を演算し、加重平均に基づいて、ブロックの量子化イン
デックスを演算する第２の演算ステップとを含むことを
特徴とする。
【００６４】本発明のプログラムは、ブロックの複雑さ
を表すパラメータの値を演算する第１の演算ステップ
と、第１の演算ステップの処理により演算されたパラメ
ータの値を記憶する記憶ステップと、記憶ステップの処
理により記憶されたパラメータの値の加重平均を演算
し、加重平均に基づいて、ブロックの量子化インデック
スを演算する第２の演算ステップとをコンピュータに実
行させる。
【００６５】本発明の画像符号化装置および方法、記録
媒体、並びにプログラムにおいて、ブロックの複雑さを
表すパラメータの加重平均に基づいて、ブロックの量子
化インデックスが演算される。
【００６６】
【発明の実施の形態】図３は、本発明が適用される画像
符号化装置６１の構成例を表している。図１の従来の画
像符号化装置１に対応する部分には、対応する符号を付
してあり、その説明は適宜省略する。
【００６７】動き検出・演算部３３は、マクロブロック
分割部１１より入力した各MBのデータに対応する動きベ
クトル（MBの動きベクトル）を検出し、動き補償部３２
に出力すると共に、各MBの動きベクトル残差を演算し、
動きベクトル残差総和演算部７１および動きベクトル残
差バッファ部７２に出力する。
【００６８】動きベクトル残差総和演算部７１は、動き
検出・演算部３３より入力した各MBの動きベクトル残差
の総和を演算し、動きベクトル残差バッファ部７２に出
力する。
【００６９】動きベクトル残差バッファ部７２は、動き
ベクトル残差総和演算部７１より入力した各MBの動きベ
クトル残差の総和、および 動き検出・演算部３３より
入力した各MBの動きベクトル残差を一時記憶し、量子化
インデックス演算部４２に適宜出力する。
【００７０】アクティビティ演算部４４は、マクロブロ
ック分割部１１より入力した各MBのデータに対応するア
クティビティ（各MBのアクティビティ）を演算し、さら
に、その各MBのアクティビティの総和を演算する。そし
て、アクティビティ演算部４４は、各MBのアクティビテ
ィ、および各MBのアクティビティの総和をアクティビテ
ィバッファ部７３に出力する。
【００７１】アクティビティバッファ部７３は、アクテ
ィビティ演算部４４より入力した各MBのアクティビテ
ィ、および各MBのアクティビティの総和を一時記録し、
量子化インデックス演算部４２、および量子化スケール
演算部４３に適宜出力する。
【００７２】その他の構成は、図１における場合と同様
である。
【００７３】次に、図４のフローチャートを参照して、
図３の画像符号化装置６１の量子化スケール決定部１８
の動作を説明する（その他の処理は、図１における場合
と同様であるので、その説明を省略する）。
【００７４】上述したように、マクロブロック分割部１
１は、フレームデータを入力し、入力したフレームデー
タをMBのデータに変換する。
【００７５】この例においては、１つのフレームデータ
が、mbcnt個のMBのデータに変換されたものとする。
【００７６】マクロブロック分割部１１は、MB-1乃至MB
-mbcntのデータを、アクティビティ演算部４４、および
動き検出・演算部３３にそれぞれ順番に出力する。
【００７７】そこで、ステップＳ１０１において、アク
ティビティ演算部４４は、マクロブロック分割部１１よ
り入力したMB-1乃至MB-mbcntのデータを基に、それらの
アクティビティ（以下、MB-kのアクティビティをactivi
ty-kと記述する）を演算する。
【００７８】さらに、アクティビティ演算部４４は、ア
クティビティactivity-1乃至activity-mbcntの総和（以
下、activity-sumと記述する）を演算し、アクティビテ
ィactivity-k１乃至activity-mbcnt、およびアクティビ
ティの総和activity-sumをアクティビティバッファ部７
３に出力する。
【００７９】ステップＳ１０２において、アクティビテ
ィバッファ部７３は、アクティビティ演算部４４より入
力したアクティビティactivity-1乃至activity-mbcnt、
およびアクティビティの総和activity-sumを記憶する。
【００８０】一方、動き検出・演算部３３は、上述した
ように、マクロブロック分割部１１より入力したMB-1乃
至MB-mbcntのデータを基に、それらの動きベクトル残差
（以下、MB-kの動きベクトル残差をbdv-kと記述する）
を演算し、動きベクトル残差総和演算部７１、および動
きベクトル残差バッファ部７２に出力する。
【００８１】なお、この例においては、動き検出・演算
部３３は、MBkの動きベクトル残差bdv-kを以下のように
演算するものとする。
【００８２】即ち、前方向、および後方向の動きベクト
ル残差を、それぞれbdv-k_fwd、およびbdv-k_bwdとした
場合、予測タイプが前方向のとき、bdv-k＝bdv-k_fwdと
演算し、予測タイプが後方向のとき、bdv-k＝bdv-k_bwd
と演算し、予測タイプが双方向のとき、bdv-k＝（bdv-k
_fwd＋bdv-k_bwd）／２と演算する。
【００８３】そこで、ステップＳ１０３において、動き
ベクトル残差総和演算部７１は、動き検出・演算部３３
より入力した動きベクトル残差bdv-１乃至bdv-mbcntの
総和（以下、bdv-sumと記述する）を演算し、動きベク
トル残差バッファ部７２に出力する。
【００８４】ステップＳ１０４において、動きベクトル
残差バッファ部７２は、動き検出・演算部３３より入力
した動きベクトル残差bdv-1乃至bdv-mbcnt、および動き
ベクトル残差総和演算部７１より入力した動きベクトル
残差の総和bdv-sumを記憶する。
【００８５】なお、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０４の処
理が、MB１のデータが符号化される処理の前に終了され
れば、ステップＳ１０１およびＳ１０２、並びにステッ
プＳ１０３およびＳ１０４の処理の順番は限定されな
い。
【００８６】ステップＳ１０１乃至Ｓ１０４の処理が完
了した場合、ステップＳ１０５において、カウンタ（図
示せず）は、カウント値を１に初期設定する。
【００８７】その後、ステップＳ１０６乃至ステップＳ
１０９の処理において、MB-jの量子化スケール（以下、
MQUANT-jと記述する）が量子化スケール決定部１８によ
り演算された場合、ステップＳ１１０において、カウン
タは、カウント値jを１だけインクリメントする。
【００８８】なお、ステップＳ１０６乃至Ｓ１０９の処
理の詳細は、後述する。
【００８９】そして、ステップＳ１１１において、量子
化スケール決定部１８の判定部（図示せず）は、カウン
ト値jがmbcntを越えたか否かを判定する。
【００９０】カウント値jがmbcntを越えたと判定された
場合、量子化スケール決定部１８は、その処理を終了す
る。
【００９１】カウント値jがmbcntを越えていないと判定
された場合(カウント値jがmbcntと等しいか、それより
小さいと判定された場合)、量子化スケール決定部１８
は、ステップＳ１０６に戻り、それ以降の処理を繰り返
す。
【００９２】例えばj＝kの場合、量子化スケール決定部
１８は、上述したように、ステップＳ１０６乃至Ｓ１０
９の処理において、量子化スケールMQUANT-kを演算す
る。
【００９３】即ち、ステップＳ１０６において、目標符
号量演算部４１は、コンプレックシティバッファ部４５
より供給されるコンプレックシティに基づいて、MB-kの
目標符号量（以下、Tkと記述する）を演算し、量子化イ
ンデックス演算部４２に出力する。
【００９４】ステップＳ１０７において、量子化インデ
ックス演算部４２は、目標符号量演算部４１より入力し
た目標符号量Tk、並びに動きベクトル残差バッファ部７
２より入力した動きベクトル残差bdv-１乃至bdv-k-1、
および動きベクトル残差の総和bdv-sumを基して、次の
ようにMB-kの仮想バッファ占有量（以下、d-kと記述す
る）を演算する。
【００９５】ただし、この例においては、フレームが、
動きベクトルを使用するMB（以下、interMBと記述す
る）のみから構成されているものとする。
【００９６】はじめに、量子化インデックス演算部４２
は、動きベクトル残差バッファ部７２より入力したフレ
ーム内の処理済みのMBの動きベクトル残差の総和、即ち
bdv-1乃至bdv-k-1までの総和（以下、bdv-sum_pk-1と記
述する）を演算する。
【００９７】そして、量子化インデックス演算部４２
は、次の式（３）により、仮想バッファ占有量d-kを演
算する。
【００９８】 d-k＝d0＋Bk-1−（Tk×bdvsun_pk-1／bdv-sum） （３）
【００９９】なお、式（１）同様、d0はフレーム先頭で
の初期仮想バッファ占有量、Bk-1は、MB-k-1までの発生
ビット量を示している。
【０１００】ステップＳ１０８において、量子化インデ
ックス演算部４２は、上述した式（２）により、MB-kの
量子化インデックス（以下、Q-kと記述する）を演算
し、量子化スケール演算部４３に出力する。
【０１０１】なお、量子化インデックス演算部４２は、
アクティビティバッファ部７３から出力されたアクティ
ビティactivity-１乃至activity-k-1、およびアクティ
ビティの総和activity-sumも入力するが、それらについ
ては後述する。
【０１０２】ステップＳ１０９において、量子化スケー
ル演算部４３は、量子化インデックス演算部４２より入
力した量子化インデックスQ-k、およびアクティビティ
バッファ部７３より入力したアクティビティactivity-k
を基に、量子化スケールMQUANT-kを演算し、量子化部１
３に出力する。
【０１０３】そして、上述したように、ステップＳ１１
０において、カウンタが、j＝k+1とカウントし、量子化
スケール決定部１８は、ステップＳ１０６乃至Ｓ１０９
の処理を繰り返し、量子化スケールMQUANT-k+1をさらに
演算する。
【０１０４】なお、動き検出・演算部３３により演算さ
れた動きベクトル残差bdv-k（kは、１乃至mbcntの任意
の数）が所定の閥値以上である場合、上述したステップ
Ｓ１０３の処理において、動きベクトル残差総和演算部
７１は、その閥値を動きベクトル残差bdv-kの値とし
て、動きベクトル残差の総和bdv-sumを演算し、その動
きベクトル残差の総和bdv-sum、および動きベクトルbdv
-kの値として閥値を動きベクトル残差バッファ部７２に
出力してもよい。
【０１０５】上述したように、従来の図１の画像符号化
装置１が有する仮想バッファ占有量d-kを演算する式
（１）の右辺の第３項は、処理済みのMB数（k−1）をフ
レーム内のMBの総数(mbcnt)で除算する項である。
【０１０６】一方、本発明が適用される図３の画像符号
化装置６１が有するMB-kの仮想バッファ占有量d-k を演
算する式（３）の右辺の第３項は、動きベクトル残差の
分布により加重平均を乗算する項である。
【０１０７】例えば、図５Ａのフレーム５１（即ち図２
Ａのフレーム５１と同等のフレーム）が、情報量、即ち
発生ビット量の多いＭＢ群５２、および発生ビット量の
少ないMB群５３から構成される総計mbcnt個のMBに分割
されたとする。
【０１０８】そして、本発明が適用される図３の画像符
号化装置６１により、変換されたMB-1乃至MB-mbcntのデ
ータがそれぞれ符号化がされたとする。
【０１０９】その場合、上述した式（３）を用いて演算
される仮想バッファ占有量d-1乃至d-mbcntは、図５Bの
線１２１に示されるようになる。
【０１１０】なお、図５Bの縦軸および横軸は、図２Bの
それらと同様に仮想バッファ占有量dとMBの符号化処理
の順番kを、それぞれ表している。
【０１１１】図５Bの線１２１に示されるように、仮想
バッファ占有量d-１乃至d-mbcntの各々は、ほぼ均一の
値に演算さる。
【０１１２】このように、図３の画像符号化装置６１
は、仮想バッファ占有量d-１乃至d-mbcntを、各MB-1乃
至MB-mbcntの発生情報量（ビット量）の違いを吸収して
それぞれ演算することができる。
【０１１３】従って、仮想バッファ占有量d-k （kは、
１乃至mbcntの任意の数）を基に演算される量子化イン
デックスQ-kは、kの値によらず安定化された値となるこ
とができる。
【０１１４】即ち、画像符号化装置６１により演算され
た各MBの量子化インデックスは、フレーム内で安定化す
ることができる。
【０１１５】その結果、図３の画像符号化装置６１は、
従来の図１の画像符号化装置１に比べて、画像の視覚特
性、即ち画質を向上させることができる。
【０１１６】なお、上述した例においては、フレーム内
のMBは、全てinterMBで構成されていたが、フレーム内
に動きベクトルを使用しないMB（以下、intraMBと記述
する）が含まれて構成されてもよい。
【０１１７】例えば、フレーム内のMBが、intraMBのみ
で構成されている場合、図３の量子化インデックス演算
部４２は、上述した図４のステップＳ１０６の処理にお
いて、動きベクトル残差bdv-１乃至bdv-k-1（ kは、１
乃至mbcntの任意の値）、および動きベクトル残差の総
和bdv-sumではなく、アクティビティactivity-１乃至ac
tivity-k-1、およびアクティビティの総和activity-sum
を使用して、仮想バッファ占有量d-kを演算してもよ
い。
【０１１８】即ち、上述した式（３）のbdv-sum_pk-1
を、activity-sum_pk-1(アクティビティactivity-1乃至
activity-k-1の総和)に変換させ、bdv-sumを、activity
-sum（アクティビティactivity-1乃至activity-mbcntの
総和）に変換させてもよい。
【０１１９】一方、フレーム内のMBが、interMBおよびi
ntraMBが混在されて構成されている場合、ステップＳ１
０３の処理において、図３の動きベクトル残差総和演算
部７１は、intraMB-k(kは、１乃至mbcntのうち任意の
数)の動きベクトル残差bdv-kを所定の固定値として、動
きベクトル残差の総和bdv-sumを演算し、動きベクトル
残差の総和bdv-sum、および固定値を動きベクトル残差b
dv-kの値として、動きベクトル残差バッファ部７２に出
力してもよい。
【０１２０】なお、その固定値は、各interMBの動きベ
クトル残差の値の最大値程度に設定されるのが好適であ
る。
【０１２１】さらに、ステップＳ１０６の処理におい
て、量子化インデックス演算部４２は、MB-kがinterMB
であるかまたはintraMBであるかを判定して、interMBで
あると判定した場合、動きベクトル残差を使用して、即
ち、上述した式（３）にbdv-sum_pk-1およびbdv-sumを
代入して仮想バッファ占有量d-kを演算してもよい。
【０１２２】一方、量子化インデックス演算部４２は、
intraMBであると判定した場合、アクティビティを使用
して、即ち、式（３）にactivity-sum_pk-1およびactiv
ity-sumを代入して仮想バッファ占有量d-kを演算しても
よい。
【０１２３】上述した一連の処理においては、例えば、
各フレームのデータが、Iピクチャのデータ、Pピクチャ
のデータ、およびBピクチャのデータのいずれかのピク
チャとされた場合、以下のような順番でマクロブロック
分割部１１に各フレームのデータが所定の周期（図６の
例では、１／３０［ｓ］）で入力されたとき、そのフレ
ームのデータは以下のような順番で符号化される。
【０１２４】以下、Iピクチャは、Iと記述し、Pピクチ
ャは、Pと記述し、Bピクチャは、Bと記述し、その処理
の順番を右側に付する。
【０１２５】即ち、図６に示されるように、（B-(-2)，
B-(-1)，I-0，B-1，B-2，P-3，B-4，B-5，P-6，…）の
順番に、マクロブロック分割部１１に各フレームのデー
タが入力されたとする。ただし、I-0が入力された時刻
を基準（０）とする。
【０１２６】この場合、時刻0において、動き検出・演
算部３３は、B-(-2)の動きベクトルを検出し、また動き
ベクトル残差を演算する。その後、下記の順番に１フレ
ームごと動きベクトルが検出され、また動きベクトル残
差が演算される。
【０１２７】即ち、時刻０を基準に１フレーム毎に、
（B-(-2)，B-(-1)，I-0，P-3，B-1，B-2，P-6，B-4，B-
5，…）の順番に、動きベクトルが検出され、また動き
ベクトル残差が演算される。
【０１２８】このように、Bピクチャ（例えば、B-1およ
びB-2、または、B-4およびB-5など）より前に、Pピクチ
ャ（例えば、B-1およびB-2に対してはP-3、または、B-4
およびB-5に対してはP-3）の動きベクトルが検出され、
また動きベクトル残差が演算される。
【０１２９】そして、上述した動きベクトルが検出さ
れ、動きベクトル残差が演算される順序、即ち、（B-(-
2)，B-(-1)，I-0，P-3，B-1，B-2，P-6，B-4，B-5，
…）の順序に、各フレームのデータが符号化され、送信
バッファ部１５より出力される（換言すれば、符号化が
行われる前に、それに必要な動きベクトルとその残差の
演算が完了している必要がある）。
【０１３０】なお、B-(-2)のフレームのデータが符号化
され、送信バッファ部１５より出力されるタイミング
は、時刻１であり、その後１フレーム毎に上述した順番
に各フレームのデータは処理されて、符号化されてい
く。
【０１３１】上述した一連の処理は、ハードウエアによ
り実行させることもできるが、ソフトウエアにより実行
させることもできる。この場合、例えば、画像符号化装
置１３１は、図７に示されるようなパーソナルコンピュ
ータにより構成される。
【０１３２】図７において、CPU（Central Processing
Unit）１４１は、ROM（Read Only Memory）１４２
に記憶されているプログラム、または記憶部１４８から
RAM（Random Access Memory）１４３にロードされた
プログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１４３
にはまた、CPU１４１が各種の処理を実行する上におい
て必要なデータなども適宜記憶される。
【０１３３】CPU１４１、ROM１４２、およびRAM１４３
は、バス１４４を介して相互に接続されている。このバ
ス１４４にはまた、入出力インタフェース１４５も接続
されている。
【０１３４】入出力インタフェース１４５には、キーボ
ード、マウスなどよりなる入力部１４６、CRT、LCDなど
よりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出
力部１４７、ハードディスクなどより構成される記憶部
１４８、モデム、ターミナルアダプタなどより構成され
る通信部１４９が接続されている。通信部１４９は、イ
ンターネットを含むネットワークを介しての通信処理を
行う。
【０１３５】入出力インタフェース１４５にはまた、必
要に応じてドライブ１５０が接続され、磁気ディスク１
６１、光ディスク１６２、光磁気ディスク１６３、或い
は半導体メモリ１６４などが適宜装着され、それらから
読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて
記憶部１４８にインストールされる。
【０１３６】一連の処理をソフトウエアにより実行させ
る場合には、そのソフトウエアを構成するプログラム
が、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュー
タ、または、各種のプログラムをインストールすること
で、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用の
パーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒
体からインストールされる。
【０１３７】この記録媒体は、図７に示されるように、
装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するため
に配布される、プログラムが記憶されている磁気ディス
ク１６１（フロッピディスクを含む）、光ディスク１６
２（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digi
tal Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク１６３
（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリ
１６４などよりなるパッケージメディアにより構成され
るだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユー
ザに提供される、プログラムが記憶されているROM１４
２や、記憶部１４８に含まれるハードディスクなどで構
成される。
【０１３８】なお、本明細書において、記録媒体に記憶
されるプログラムを記述するステップは、含む順序に沿
って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系
列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行さ
れる処理をも含むものである。
【０１３９】
【発明の効果】以上のごとく、本発明の画像符号化装置
および方法、記録媒体、並びにプログラムによれば、ブ
ロックの複雑さを表すパラメータの加重平均に基づい
て、ブロックの量子化インデックスを演算するようにし
たので、画像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像符号化装置の構成例を示すブロック
図である。
【図２】図１の画像符号化装置により演算された仮想バ
ッファ占有量の例を示す図である。
【図３】本発明が適用される画像符号化装置の構成例を
示すブロック図である。
【図４】図３の画像符号化装置の量子化スケール決定部
の処理を説明するフローチャートである。
【図５】図３の画像符号化装置により演算された仮想バ
ッファ占有量の例を示す図である。
【図６】図３の画像符号化装置により符号化されるフレ
ームの処理の順番を説明する表である。
【図７】本発明が適用される画像符号化装置の構成例を
示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ マクロブロック分割部， １３ 量子化部， ４
２ 量子化インデックス演算部， ４３ 量子化スケー
ル演算部，４４ アクティビティ演算部， ７１ 動き
ベクトル残差総和演算部， ７２ 動きベクトル残差バ
ッファ部， ７３ アクティビティバッファ部， ７４
マクロブロックバッファ部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 MA00 MA05 MA23 MC11 ME02 NN01 PP05 PP06 PP07 SS08 SS20 SS26 TA46 TB07 TC10 TC12 TC15 TD03 TD12 5J064 AA01 BA13 BB03 BC03 BC08 BC14 BC16 BD03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像をブロックを単位として符号化する
    画像符号化装置において、 前記ブロックの複雑さを表すパラメータの値を演算する
    第１の演算手段と、 前記第１の演算手段により演算された前記パラメータの
    値を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段により記憶された前記パラメータの値の加
    重平均を演算し、前記加重平均に基づいて、前記ブロッ
    クの量子化インデックスを演算する第２の演算手段とを
    備えることを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項２】 前記パラメータは、前記ブロックの複雑
    さを表すアクティビティであることを特徴とする請求項
    １に記載の画像符号化装置。
  3. 【請求項３】 前記パラメータは、前記ブロックの動き
    ベクトル残差であることを特徴とする請求項１に記載の
    画像符号化装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の演算手段は、前記動きベクト
    ル残差の値があらかじめ設定されている所定の閥値以上
    である場合、前記閥値を、前記動きベクトル残差の値と
    することを特徴とする請求項３に記載の画像符号化装
    置。
  5. 【請求項５】 前記第１の演算手段は、前記画面のフレ
    ームが、動きベクトルを使用しないブロックと使用する
    ブロックを含む場合、あらかじめ設定されている所定の
    固有値を、前記動きベクトルを使用しないブロックの動
    きベクトル残差とすることを特徴とする請求項３に記載
    の画像符号化装置。
  6. 【請求項６】 前記画面のフレームが、動きベクトルを
    使用しないブロックと使用するブロックを含む場合、 前記第１の演算手段は、前記動きベクトルを使用しない
    ブロックの前記パラメータとして、前記ブロックのアク
    ティビティを演算し、 前記動きベクトルを使用するブロックの前記パラメータ
    として、前記ブロックの動きベクトル残差を演算するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。
  7. 【請求項７】 画像をブロックを単位として符号化する
    画像符号化装置の画像符号化方法において、 前記ブロックの複雑さを表すパラメータの値を演算する
    第１の演算ステップと、 前記第１の演算ステップの処理により演算された前記パ
    ラメータの値を記憶する記憶ステップと、 前記記憶ステップの処理により記憶された前記パラメー
    タの値の加重平均を演算し、前記加重平均に基づいて、
    前記ブロックの量子化インデックスを演算する第２の演
    算ステップとを含むことを特徴とする画像符号化方法。
  8. 【請求項８】 画像をブロックを単位として符号化する
    画像符号化装置のプログラムであって、 前記ブロックの複雑さを表すパラメータの値を演算する
    第１の演算ステップと、 前記第１の演算ステップの処理により演算された前記パ
    ラメータの値を記憶する記憶ステップと、 前記記憶ステップの処理により記憶された前記パラメー
    タの値の加重平均を演算し、前記加重平均に基づいて、
    前記ブロックの量子化インデックスを演算する第２の演
    算ステップとを含むことを特徴とするコンピュータが読
    み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
  9. 【請求項９】 画像をブロックを単位として符号化する
    画像符号化装置を制御するコンピュータに、 前記ブロックの複雑さを表すパラメータの値を演算する
    第１の演算ステップと、 前記第１の演算ステップの処理により演算された前記パ
    ラメータの値を記憶する記憶ステップと、 前記記憶ステップの処理により記憶された前記パラメー
    タの値の加重平均を演算し、前記加重平均に基づいて、
    前記ブロックの量子化インデックスを演算する第２の演
    算ステップとを実行させるプログラム。
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