JP2007116558A - 動画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に色歪の問題を回避することができる動画像符号化装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る動画像符号化装置１００は、動画像を符号化する動画像符号化装置であって、前記動画像の輝度成分の特徴量を抽出する第１の抽出部１０２と、前記動画像の色差成分の特徴量を抽出する第２の抽出部１０３と、前記輝度成分の特徴量と前記色差成分の特徴量とに基づいて、前記色差成分についての量子化幅を制御する制御部１０４と、前記量子化幅を用いて前記動画像を符号化する符号化部１０１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、動画像を符号化する動画像符号化装置に関し、特に、フレーム間符号化技術を用いた動画像符号化装置に関する。

近年、ＡＶ情報のデジタル化が進み、動画像信号をデジタル化して取り扱うことのできる機器が広く普及しつつある。動画像信号は膨大な情報量を有するので、記録容量や伝送効率を考慮して情報量を削減しつつ符号化するのが一般的である。動画像信号の符号化技術としては、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）という作業部会により策定された国際規格が広く利用されている。

ＭＰＥＧにおいては、動画像の輝度についての動きベクトルと色差についての動きベクトルとは共通に取り扱われるのが一般的である。すなわち、人間の視覚特性で重要である輝度についての動きベクトルのみ検出し、その輝度についての動きベクトルを色差についての動きベクトルとしてそのまま適用する構成になっている。

このようにすれば、色差についての動きベクトルを検出するための回路を備える必要がないため、回路規模を削減することができる。しかしながら、輝度が平坦で色差に変化があるフレームが連続する場合があり、このような場合は、動画像の色合いが歪む現象（以下「色歪」という）が発生するという問題があった。

図９は、輝度が平坦で色差に変化があるフレーム８００の例を示す図である。このフレーム８００は、全体に一様な輝度成分８０１と、文字「Ａ」に相当する部分の色合いが背景の色合いと異なる色差成分８０２とからなる。このようなフレーム８００の輝度についての動きベクトルはゼロとなるので、その動きベクトルを色差についての動きベクトルとしてそのまま適用すると、色差についての動き予測が全く当たらないマクロブロックが発生する。

図１０は、色差についての動き予測が全く当たらない様子を示す図である。ここでは、Ｉフレーム９００を参照フレームとしてＰフレーム９０３を符号化し、Ｐフレーム９０３を参照フレームとしてＰフレーム９０６を符号化するものとする。また、色差で描かれた文字「Ａ」は、時間の経過とともに左から右へと移動するものとする。

Ｉフレーム９００及びＰフレーム９０３内の輝度が平坦であるとすると、Ｐフレーム９０３のマクロブロック９０４内の輝度と、マクロブロック９０４についての参照マクロブロックであるＩフレーム９００のマクロブロック９０１内の輝度も平坦である。そのため、マクロブロック９０４についての動きベクトルはゼロになるので、マクロブロック９０１がマクロブロック９０４についての参照マクロブロックとなる。そして、輝度と色差の動きベクトルは共通であるため、色差の符号化マクロブロック９０５についての参照マクロブロックは、輝度と同じ位置のマクロブロック９０２となる。しかしながら、符号化マクロブロック９０５と参照マクロブロック９０２とを比較すると、相関が弱く動き予測が外れてしまっている。同様に、Ｐフレーム９０６の輝度の符号化マクロブロック９０７についての参照マクロブロックがマクロブロック９０４となり、色差の符号化マクロブロック９０８についての参照マクロブロックがマクロブロック９０５になるとすると、Ｐフレーム９０３の符号化と同じように色差の動き予測が外れてしまう。このように色差についての動き予測が外れると、色差についての残差成分が大きくなる。色差についての残差成分が大きくなると、色差についての量子化誤差が大きくなり、この量子化誤差は色歪の原因となる。

そこで、色歪が発生しそうな場合は、フレーム内符号化を選択する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、動きベクトルを検出しないことになるので、色差についての動き予測が外れるということもなく、色歪の問題を回避することができる。

また、輝度についての動きベクトルだけでなく、色差についての動きベクトルも検出する技術がある（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、輝度についての動きベクトルだけでなく、色差についての動きベクトルも検出されるので、色差についての動き予測が外れるということもなく、色歪の問題を回避することができる。
特開２００３―０３７８４４号公報 （段落「００１７」、図１６参照） 特表２００１―５１７８７９号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術によると、色歪が発生しそうな場合はフレーム内符号化を選択することになるので、符号化効率が低下するという問題がある。すなわち、色歪が発生しそうな場合は輝度が平坦であるため、輝度については動き予測によって殆ど残差成分無しで符号化することができる。それにもかかわらず、フレーム内符号化を選択することになるので、符号化効率は低下する。

また、特許文献２に開示される技術によると、動き検出に必要な画素値が輝度成分だけではなく色差成分まで必要となるため、画素値データの転送量が増大するとともに、動き検出のための回路規模が増大する。特に、画素値データの転送量の増大はメモリバンド幅を圧迫し、結果として処理クロックを増加せざるを得ず、消費電力が増大する原因となる。また、色差成分は、入力動画像に雑音や折り返し歪が多いため、動き検出が失敗する場合が多い。この問題を解決するにはフィルタ処理を施せばよいが、その場合は更に回路規模が増大する。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡便に色歪の問題を回避することができる動画像符号化装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る動画像符号化装置は、動画像を符号化する動画像符号化装置であって、前記動画像の輝度成分の特徴量を抽出する第１の抽出手段と、前記動画像の色差成分の特徴量を抽出する第２の抽出手段と、抽出された前記輝度成分の特徴量と第１の基準値とを比較する第１の比較手段と、抽出された前記色差成分の特徴量と第２の基準値とを比較する第２の比較手段と、前記第１の比較手段によって比較された結果と前記第２の比較手段によって比較された結果とに基づいて、前記色差成分についての量子化幅を変更する変更手段と、変更された前記量子化幅を用いて前記動画像に関する情報を量子化する量子化手段とを備える。これによって、色歪が発生する場合は色差成分についての量子化幅が小さくなるとすると、量子化誤差も小さくなるので、色歪の問題を回避することができる。

例えば、前記変更手段は、前記輝度成分の特徴量が前記第１の基準値より小さく、かつ前記色差成分の特徴量が前記第２の基準値より大きい場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくする。前記輝度成分の特徴量は、前記動画像を構成する画素における輝度の分散、又は前記動画像を構成する画素における輝度の平均からのずれ量の絶対値和である。前記色差成分の特徴量は、前記動画像を構成する画素における色差の分散、又は前記動画像を構成する画素における色差の平均からのずれ量の絶対値和である。前記第１の基準値は、前記動画像の輝度が平坦であることを示す値であり、前記第２の基準値は、前記動画像の色差に変化があることを示す値である。前記所定の量子化幅は、Ｈ．２６４規格に定められている量子化幅のデフォルト値である。これによって、輝度の分散等に基づいて輝度が平坦であることが検出され、かつ色差の分散等に基づいて色差に変化があることが検出された場合は、色差成分についての量子化幅がデフォルト値より小さくなる。その結果、量子化誤差も小さくなるので、色歪の問題を回避することができる。

ここで、前記変更手段は、連続する複数のピクチャについて、前記輝度成分の特徴量が前記第１の基準値より小さく、かつ前記色差成分の特徴量が前記第２の基準値より大きい場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくしてもよい。これによって、連続する複数のピクチャごとに量子化幅が制御されるので、量子化幅が変更される頻度を低減することができる。

また、前記変更手段は、前記動画像がＩピクチャ又はＰピクチャである場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくしてもよい。Ｂピクチャについては、直前のＩピクチャ又はＰピクチャについての量子化幅を用いることができる。

また、前記第１の抽出手段は、前記動画像を構成する小領域ごとに輝度成分の特徴量を抽出し、前記第２の抽出手段は、前記動画像を構成する小領域ごとに色差成分の特徴量を抽出し、前記変更手段は、前記小領域ごとに量子化幅を変更してもよい。これによって、マクロブロックやスライスごとに量子化幅を変更することが可能となる。

なお、本発明は、このような動画像符号化装置として実現することができるだけでなく、このような動画像符号化装置が備える特徴的な手段をステップとする動画像符号化方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

また、ブロック図（図１〜図３）の各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本発明に係る動画像符号化装置によれば、簡便に色歪の問題を回避することができる。
例えば、輝度の分散や色差の分散を演算する簡単な回路を追加するだけで、色歪が発生する場合を検出することができる。これによって、従来のように動き検出に必要な複雑な回路を追加する必要がなくなり、メモリバンド幅を圧迫する問題や消費電力が増大する問題も解決される。

また、本発明に係る動画像符号化装置では、色差成分についての量子化幅を変更する（例えば小さくする）ことによって、色歪の問題を回避している。これによって、従来のようにフレーム内符号化を用いる必要がなくなるので、符号化効率が低下するという問題も発生しない。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における動画像符号化装置１００の構成図である。この動画像符号化装置１００は、動画像を符号化する装置であって、機能的には、符号化部１０１と、第１の抽出部１０２と、第２の抽出部１０３と、制御部１０４とを備えている。符号化部１０１は、入力動画像を圧縮符号化して符号化データを出力する回路等である。符号化方式としては、ＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４、Ｈ．２６４などの方式を採用することができる。第１の抽出部１０２は、入力動画像から輝度成分を抽出し、輝度成分の特徴量を演算して出力する回路等である。第２の抽出部１０３は、入力動画像から色差成分を抽出し、色差成分の特徴量を演算して出力する回路等である。色差成分には、青の色差成分Ｃｂと赤の色差成分Ｃｒの２種類があるので、第２の抽出部１０３は、この２種類の特徴量を出力する。制御部１０４は、符号化部１０１のパラメータを制御する回路等である。

図２は、符号化部１０１の構成図である。この図に示されるように、符号化部１０１は、直交変換部１４１、量子化部１４２、エントロピー符号化部１４３、逆量子化部１４４、逆直交変換部１４５、フレームメモリ１４８、動き予測部１４９などを備えている。直交変換部１４１は、動画像を直交変換する回路等である。量子化部１４２は、直交変換された値（動画像に関する情報）を量子化する回路等である。エントロピー符号化部１４３は、量子化された値をエントロピー符号化する回路等である。逆量子化部１４４は、量子化された値を逆量子化する回路等である。逆直交変換部１４５は、逆量子化された値を逆直交変換する回路等である。フレームメモリ１４８は、逆直交変換された値を記録する。動き予測部１４９は、フレームメモリ１４８に記録されている値を用いて、輝度についての動きベクトルを検出し、動き予測を実施する回路等である。本実施の形態１における動画像符号化装置１００でも、一般的な動画像符号化装置と同様、輝度についての動きベクトルと色差についての動きベクトルとを共通に取り扱う構成を採用している。

図３は、制御部１０４の構成図である。この図に示されるように、制御部１０４は、第１の比較部２０１と、第２の比較部２０４と、第１の基準値２０２と、第２の基準値２０３と、変更部２０５とを備えている。第１の比較部２０１は、第１の抽出部１０２によって抽出された輝度成分の特徴量と、第１の基準値２０２とを比較する。第１の基準値２０２は、輝度が平坦であることを示す値である。第２の比較部２０４は、第２の抽出部１０３によって抽出された色差成分の特徴量と、第２の基準値２０３とを比較する。第２の基準値２０３は、色差に変化があることを示す値である。変更部２０５は、第１の比較部２０１によって比較された結果と第２の比較部２０４によって比較された結果とに基づいて、色差成分についての量子化幅を変更する。

図４は、特徴量の説明図である。ここでは、図４（Ａ）に示されるように、８画素×８画素のブロックについて特徴量を求める場合を例示する。特徴量とは、輝度成分や色差成分の特徴を示すデータであって、色歪が発生する場合を検出するためのデータである。色歪が発生する場合とは、輝度成分が平坦であり、かつ色差成分に変化がある場合をいう。輝度成分が平坦である場合は、動画像を構成する画素における輝度の分散（以下「輝度分散」という）が第１の基準値２０２より小さくなる。また、色差成分に変化がある場合は、動画像を構成する画素における色差の分散（以下「色差分散」という）が第２の基準値２０３より大きくなる。８画素×８画素のブロックについての分散を求めるには、図４（Ｂ）に示されるように、ＸＹ座標上の画素値Ｐ（ｘ，ｙ）を一般的な分散の式に代入すればよい。

図５は、本実施の形態１における動画像符号化装置１００の動作を示すフローチャートである。ここでは、最も特徴的な制御部１０４の動作を中心に説明する。また、第１の抽出部１０２は、入力動画像を１６画素×１６画素のマクロブロック等の小領域に分割し、分割した小領域ごとに輝度分散を演算して出力するものとする。同様に、第２の抽出部１０３は、入力動画像を８画素×８画素のマクロブロック等の小領域に分割し、分割した小領域ごとに色差分散を演算して出力するものとする。

まず、制御部１０４は、変数ｃ＿Ｃｘを０にリセットする（Ｓ１）。この変数ｃ＿Ｃｘ中の「ｘ」は、青の色差成分Ｃｂ中の「ｂ」、又は赤の色差成分Ｃｒ中の「ｒ」を表す識別子である。すなわち、本フローチャートに示される処理を青の色差成分Ｃｂと赤の色差成分Ｃｒのそれぞれに適用することを意味している。

次に、制御部１０４は、変数ｎを０にリセットする（Ｓ２）。
次に、制御部１０４は、以下の処理を各マクロブロックについて繰り返す。

すなわち、第１の抽出部１０２によって演算されたマクロブロック内の輝度分散Ｙ＿ｖａｒと、第１の基準値Ｙ＿ｖａｒ，ｔｈとを比較する。また、第２の抽出部１０３によって演算されたマクロブロック内の色差分散Ｃｘ＿ｖａｒと、第２の基準値Ｃｘ＿ｖａｒ，ｔｈとを比較する。そして、輝度分散Ｙ＿ｖａｒが第１の基準値Ｙ＿ｖａｒ，ｔｈ以下であり、かつ色差分散Ｃｘ＿ｖａｒが第２の基準値Ｃｘ＿ｖａｒ，ｔｈ以上である場合は（Ｓ３でＹＥＳ）、変数ｃ＿Ｃｘを１だけインクリメントした後（Ｓ４）、変数ｎを１だけインクリメントする（Ｓ５）。他方、ステップＳ３の条件を満たさない場合は（Ｓ３でＮＯ）、変数ｃ＿Ｃｘをインクリメントすることなく、変数ｎを１だけインクリメントする（Ｓ５）。

次に、制御部１０４は、ピクチャ内のマクロブロックすべてについて前記の処理が完了すると、変数ｃ＿Ｃｘ が（ｎ×ｒ＿ｔｈ１）／１００００より大きい場合は変数ｆｌａｇ＿Ｃｘに１をセットする（Ｓ６でＹＥＳ→Ｓ７）。他方、変数ｃ＿Ｃｘ が （ｎ×ｒ＿ｔｈ１）／１００００未満である場合は変数ｆｌａｇ＿Ｃｘに０をセットする（Ｓ６でＮＯ→Ｓ８）。この時点における変数ｃ＿Ｃｘは、１ピクチャ内においてステップＳ３の条件を満たすマクロブロックの数を意味している。

次に、制御部１０４は、変数ｆｌａｇ＿Ｃｘの値に基づいて、色差成分についての量子化幅を制御する。すなわち、青の色差成分Ｃｂについての変数ｆｌａｇ＿Ｃｘが１である場合は、青の色差成分Ｃｂについての量子化幅が所定の量子化幅より小さくなるように制御する。他方、赤の色差成分Ｃｒについての変数ｆｌａｇ＿Ｃｘが１である場合は、赤の色差成分Ｃｒについての量子化幅が所定の量子化幅より小さくなるように制御する。

所定の量子化幅とは、Ｈ．２６４規格に定められている量子化幅のデフォルト値である。Ｈ．２６４規格では、オフセット値ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔとして負の値を設定することによって、青の色差成分Ｃｂについての量子化幅を小さくすることができ、また、オフセット値ｓｅｃｏｎｄ＿ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔ として負の値を設定することによって、赤の色差成分Ｃｒについての量子化幅を小さくすることが可能となった。すなわち、メインプロファイルでは、青の色差成分Ｃｂについての量子化幅と赤の色差成分Ｃｒとを一括して制御することしかできなかったが、ハイプロファイルが追加されたことによって、両者を個別に制御することが可能となった。

オフセット値ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔ、ｓｅｃｏｎｄ＿ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔとしては、例えば−６を設定するのが好ましい。このようにすれば、量子化幅をデフォルト値のおよそ半分にすることができる。オフセット値として設定する値は、−６等の固定値に限定されるものではない。例えば、輝度分散と色差分散とに基づいて色差成分の量子化幅の増減量を返す関数を定義してもよい。この関数は折れ線近似式にしてもよいし、テーブル参照にしてもよい。

量子化部１４２は、色差成分についての量子化幅を決定する際のテーブル参照を行うとき、オフセット値ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔ、ｓｅｃｏｎｄ＿ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔを用いて、当該ピクチャの色差成分について量子化処理を行う。例えば、オフセット値ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔとして−６が設定された場合は、デフォルト値のおよそ半分の量子化幅で青の色差成分Ｃｂについて量子化処理を行う。また、オフセット値ｓｅｃｏｎｄ＿ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔとして−６が設定された場合は、デフォルト値のおよそ半分の量子化幅で赤の色差成分Ｃｒについて量子化処理を行う。

図６は、２種類の色差成分についての量子化幅が個別に制御される様子を示す図である。○印は量子化幅が制御される場合を意味し、×印は量子化幅が制御されない場合を意味している。この図に示されるように、青の色差成分Ｃｂについての量子化幅と赤の色差成分Ｃｒについての量子化幅とは個別に制御される。これによって、一方の色差成分についての量子化幅が不要に小さくなるという不具合を回避することができる。

図７は、本発明の実施の形態１による効果を示す図である。具体的には、図７（Ａ）は、一般的な量子化の入出力特性を示し、図７（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における量子化の入出力特性を示している。長さｄ１及びｄ２は量子化幅に相当し、ハッチング部分は量子化誤差に相当する。既に説明した通り、この量子化誤差が色歪の原因となる。本発明の実施の形態１によれば、量子化幅がデフォルト値のおよそ半分まで小さくなり、その分だけ量子化誤差も小さくなるので、色歪の問題を回避することが可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態１における動画像符号化装置１００よれば、簡便に色歪の問題を回避することができる。すなわち、輝度分散や色差分散を演算する簡単な回路を追加するだけで、色歪が発生する場合を検出することができる。これによって、従来のように動き検出に必要な複雑な回路を追加する必要がなくなり、メモリバンド幅を圧迫する問題や消費電力が増大する問題も解決される。

また、動画像符号化装置１００では、色差成分についての量子化幅を小さくすることによって色歪の問題を回避している。これによって、従来のようにフレーム内符号化を用いる必要がなくなるので、符号化効率が低下するという問題も発生しない。

しかも、動画像符号化装置１００によれば、青の色差成分Ｃｂについての量子化幅と赤の色差成分Ｃｒについての量子化幅とが個別に制御されるので、一方の色差成分についての量子化幅が不要に小さくなるという不具合を回避することができる。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、１ピクチャごとに量子化幅を制御することとしているが、色歪は複数のピクチャにわたって発生するのが通常である。そこで、本実施の形態２では、連続する複数のピクチャごとに量子化幅を制御する構成を採用している。以下、本実施の形態２における動画像符号化装置１００の構成を前記実施の形態１と異なる点のみ説明する。

図８は、本実施の形態２における動画像符号化装置１００の動作を示すフローチャートである。ここでも、最も特徴的な制御部１０４の動作を中心に説明する。

まず、制御部１０４は、変数ｓ＿Ｃｘ を０にリセットする（Ｓ１１）。この変数ｓ＿Ｃｘ中の「ｘ」は、青の色差成分Ｃｂ中の「ｂ」、又は赤の色差成分Ｃｒ中の「ｒ」を表す識別子である。すなわち、本フローチャートに示される処理を青の色差成分Ｃｂと赤の色差成分Ｃｒのそれぞれに適用することを意味している。

次に、制御部１０４は、処理対象のピクチャがＩピクチャ又はＰピクチャである場合は（Ｓ１２でＮＯ）、変数ｆｌａｇ＿Ｃｘ が３ピクチャ連続で１であるときのみ（Ｓ１３でＹＥＳ）、色差成分についての量子化幅を制御する（Ｓ１４）。既に説明した通り、オフセット値ｏｆｆｓｅｔ＿Ｃｘとして設定する値は、−６等の固定値でもよいし、輝度分散と色差分散とに応じた可変値ΔＱＰｃでもよい。制御部１０４は、このように設定したオフセット値を保持しておく。そして、Ｂピクチャについては（Ｓ１２でＹＥＳ）、直前のＩピクチャまたはＰピクチャについてのオフセット値を設定する。

なお、制御部１０４は、符号化部１０１によって本ピクチャが符号化されている間に、前記実施の形態１において説明した手法によって変数ｆｌａｇ＿Ｃｘの値を算出する（Ｓ１６）。そして、以降のピクチャについての処理に備えて、変数ｆｌａｇ＿Ｃｘの値が１である場合は変数ｓ＿Ｃｘ を１だけインクリメントし（Ｓ１７でＹＥＳ→Ｓ１８）、変数ｆｌａｇ＿Ｃｘの値が０である場合は変数ｓ＿Ｃｘを０にリセットする（Ｓ１７でＮＯ→Ｓ１９）。

以上のように、本実施の形態２によれば、連続する複数のピクチャごとに量子化幅が制御されるので、前記実施の形態１に比べて量子化幅が変更される頻度を低減することができる。前記した通り、色歪は複数のピクチャにわたって発生するのが通常であるため、量子化幅が変更される頻度を低減しても、色歪の問題を回避するという点では前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。ここでは３ピクチャごとに量子化幅を制御することとしているが、このピクチャ数は実施態様に応じて適宜変更することができる。

なお、前記の説明では、２種類の色差成分ＣｂとＣｒについてそれぞれ特徴量を抽出することとしているが、２種類の色差成分ＣｂとＣｒに基づいて１種類の特徴量を抽出するようにしてもよい。すなわち、輝度成分が平坦であり、かつ色差成分に変化がある場合を検出することができるデータが抽出できればよく、特徴量の数や内容は限定されるものではない。

また、第１の抽出部１０２及び第２の抽出部１０３は入力動画像を複数のマクロブロック等の小領域に分割することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、入力動画像を複数のスライスに分割することとしてもよいし、入力動画像を複数の小領域に分割することなく前記と同様の処理を実行するようにしてもよい。もちろん、入力動画像を複数の小領域に分割する手段を第１の抽出部１０２及び第２の抽出部１０３と別個に備え、この分割手段が第１の抽出部１０２及び第２の抽出部１０３に小領域を入力するようにしても、前記と同様の効果を得ることができる。

また、図３では、第１の基準値２０２が第１の比較部２０１とは別体の記憶手段に記憶されている様子を示しているが、第１の比較部２０１が第１の基準値２０２を設定値として保持していても、前記と同様の効果を得ることができる。第２の基準値２０３についても同じことがいえる。

また、Ｈ．２６４やＭＰＥＧ２によれば、量子化マトリクスを制御する方法を用いることができる。制御部１０４は、量子化マトリクスを制御する方法を用いて前記と同様の処理を実行してもよい。

また、輝度成分の特徴量として輝度分散を採用し、色差成分の特徴量として色差分散を採用することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、輝度分散に代えて、動画像を構成する画素における輝度の平均からのずれ量の絶対値和を採用してもよい。同様に、色差分散に代えて、動画像を構成する画素における色差の平均からのずれ量の絶対値和を採用してもよい。

本発明に係る動画像符号化装置は、簡便に色歪の問題を回避することが必要なＤＶＤレコーダ等の用途にも適用することができる。

本発明の実施の形態１における動画像符号化装置のブロック図 本発明の実施の形態１における動画像符号化装置の一部のブロック図 本発明の実施の形態１における動画像符号化装置の一部のブロック図 特徴量の説明図 本発明の実施の形態１におけるフローチャート ２種類の色差成分についての量子化幅が個別に制御される様子を示す図 本発明の実施の形態１による効果を示す図 本発明の実施の形態２におけるフローチャート 輝度が平坦で色差に変化があるフレームの例を示す図 色差についての動き予測が全く当たらない様子を示す図

符号の説明

１００ 動画像符号化装置
１０１ 符号化部
１０２ 第１の抽出部
１０３ 第２の抽出部
１０４ 制御部
２０１ 第１の比較部
２０２ 第１の基準値
２０３ 第２の基準値
２０４ 第２の比較部
２０５ 変更部

Claims (15)

1. 動画像を符号化する動画像符号化装置であって、
   前記動画像の輝度成分の特徴量を抽出する第１の抽出手段と、
   前記動画像の色差成分の特徴量を抽出する第２の抽出手段と、
   抽出された前記輝度成分の特徴量と第１の基準値とを比較する第１の比較手段と、
   抽出された前記色差成分の特徴量と第２の基準値とを比較する第２の比較手段と、
   前記第１の比較手段によって比較された結果と前記第２の比較手段によって比較された結果とに基づいて、前記色差成分についての量子化幅を変更する変更手段と、
   変更された前記量子化幅を用いて前記動画像に関する情報を量子化する量子化手段と
   を備えることを特徴とする動画像符号化装置。
2. 前記変更手段は、前記輝度成分の特徴量が前記第１の基準値より小さく、かつ前記色差成分の特徴量が前記第２の基準値より大きい場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
3. 前記所定の量子化幅は、Ｈ．２６４規格に定められている量子化幅のデフォルト値である
   ことを特徴とする請求項２に記載の動画像符号化装置。
4. 前記変更手段は、連続する複数のピクチャについて、前記輝度成分の特徴量が前記第１の基準値より小さく、かつ前記色差成分の特徴量が前記第２の基準値より大きい場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
5. 前記変更手段は、前記動画像がＩピクチャ又はＰピクチャである場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
6. 前記第１の抽出手段は、前記動画像を構成する小領域ごとに輝度成分の特徴量を抽出し、
   前記第２の抽出手段は、前記動画像を構成する小領域ごとに色差成分の特徴量を抽出し、
   前記変更手段は、前記小領域ごとに量子化幅を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
7. 前記輝度成分の特徴量は、前記動画像を構成する画素における輝度の分散、又は前記動画像を構成する画素における輝度の平均からのずれ量の絶対値和である
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
8. 前記色差成分の特徴量は、前記動画像を構成する画素における色差の分散、又は前記動画像を構成する画素における色差の平均からのずれ量の絶対値和である
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
9. 前記第１の基準値は、前記動画像の輝度が平坦であることを示す値であり、
   前記第２の基準値は、前記動画像の色差に変化があることを示す値である
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
10. 動画像を符号化する動画像符号化方法であって、
    前記動画像の輝度成分の特徴量を抽出する第１の抽出ステップと、
    前記動画像の色差成分の特徴量を抽出する第２の抽出ステップと、
    抽出された前記輝度成分の特徴量と第１の基準値とを比較する第１の比較ステップと、
    抽出された前記色差成分の特徴量と第２の基準値とを比較する第２の比較ステップと、
    前記第１の比較ステップにおいて比較された結果と前記第２の比較ステップにおいて比較された結果とに基づいて、前記色差成分についての量子化幅を変更する変更ステップと、
    変更された前記量子化幅を用いて前記動画像に関する情報を量子化する量子化ステップと
    を含むことを特徴とする動画像符号化方法。
11. 前記変更ステップにおいて、前記輝度成分の特徴量が前記第１の基準値より小さく、かつ前記色差成分の特徴量が前記第２の基準値より大きい場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくする
    ことを特徴とする請求項１０に記載の動画像符号化方法。
12. 動画像を符号化するためのプログラムであって、
    前記動画像の輝度成分の特徴量を抽出する第１の抽出ステップと、
    前記動画像の色差成分の特徴量を抽出する第２の抽出ステップと、
    抽出された前記輝度成分の特徴量と第１の基準値とを比較する第１の比較ステップと、
    抽出された前記色差成分の特徴量と第２の基準値とを比較する第２の比較ステップと、
    前記第１の比較ステップにおいて比較された結果と前記第２の比較ステップにおいて比較された結果とに基づいて、前記色差成分についての量子化幅を変更する変更ステップと、
    変更された前記量子化幅を用いて前記動画像に関する情報を量子化する量子化ステップと
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
13. 前記変更ステップにおいて、前記輝度成分の特徴量が前記第１の基準値より小さく、かつ前記色差成分の特徴量が前記第２の基準値より大きい場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくする
    ことを特徴とする請求項１２に記載のプログラム。
14. 動画像を符号化する集積回路であって、
    前記動画像の輝度成分の特徴量を抽出する第１の抽出手段と、
    前記動画像の色差成分の特徴量を抽出する第２の抽出手段と、
    抽出された前記輝度成分の特徴量と第１の基準値とを比較する第１の比較手段と、
    抽出された前記色差成分の特徴量と第２の基準値とを比較する第２の比較手段と、
    前記第１の比較手段によって比較された結果と前記第２の比較手段によって比較された結果とに基づいて、前記色差成分についての量子化幅を変更する変更手段と、
    変更された前記量子化幅を用いて前記動画像に関する情報を量子化する量子化手段と
    を備えることを特徴とする集積回路。
15. 前記変更手段は、前記輝度成分の特徴量が前記第１の基準値より小さく、かつ前記色差成分の特徴量が前記第２の基準値より大きい場合、前記色差成分についての量子化幅を所定の量子化幅より小さくする
    ことを特徴とする請求項１４に記載の集積回路。

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