JP2740746B2

JP2740746B2 - 動画像圧縮装置

Info

Publication number: JP2740746B2
Application number: JP25993294A
Authority: JP
Inventors: 英雄新井; 良三阿部; 俊文坂口; 由純綿谷
Original assignee: 株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1998-04-15
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JPH08126012A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大幅なビット削減が可
能なディジタル動画像を圧縮する動画像圧縮装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ＭＰＥＧ１，ＭＰＥＧ２による動画像圧
縮では、画像を小さなブロック（マクロブロック＝１６
画素×１６画素の矩形）に分割し、時間的に前後の画像
の中から、エンコードしようとするマクロブロックに似
た領域（参照画像領域）を抽出し、参照画像領域との空
間的な距離、方位（動きベクトル）と、参照画像領域と
エンコードしようとする領域の差分情報を計算し、これ
らの情報を、ＤＣＴ、可変長符号化を用いて圧縮してい
る。このように動きベクトルと差分情報だけを圧縮した
方が、原画像そのものを圧縮するよりも、はるかに効率
良く圧縮できる。しかし、差分情報によって圧縮された
フレームは、参照するフレームがないと復元できないた
め、ランダムアクセスを実現するために、周期的に原画
像そのものを圧縮して、他の画像を参照しないフレーム
を設ける必要がある。この画像をＩ（Intra ）フレーム
と呼ぶ。Ｉフレームを参照画像として、次の画像を圧縮
し、さらに、すでに圧縮された画像を参照画像として次
の画像を圧縮していく。参照画像を用いて圧縮するフレ
ームの中には、時間的に前方のフレームのみを参照画像
とするＰフレームと、時間的に前後のフレームを参照画
像とするＢフレームがある。Ｐピクチャーは、Ｉピクチ
ャーと同様に、他の画像の参照画像となりうる。

【０００３】ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Grou
p）１，ＭＰＥＧ２による動画像圧縮では、動き補償し
た上に、スキップという方法により、さらに圧縮効率を
上げている。これは、隣接するマクロブロックの動きベ
クトルの大きさが同じであることが多いことを利用し
て、Ｂフレームでは、エンコードしようとするマクロブ
ロックの動きベクトルが左隣マクロブロックの動きベク
トルと同じであり、かつ、差分情報が０である場合は、
マクロブロックの情報を全く送らなくてもよいという方
法である。マクロブロックには、各種のヘッダ情報が付
加されているが、スキップすると、ヘッダ情報を送らな
くても良いため、圧縮効率が大幅に向上する。Ｐフレー
ムでは、ベクトル長が０であり、差分情報が０である場
合に、スキップとなる。スキップしたマクロブロックは
全くデータを送らないが、スキップ前後でマクロブロッ
クアドレスが不連続になるため、デコーダは、マクロブ
ロックアドレスの不連続からスキップの発生を認識し、
正しくデコードする事が出来る。

【０００４】当初標準化されたＭＰＥＧ１は、低ビット
レートで画像を圧縮する手法であるため、画質、画面サ
イズに制限があり、適用例もカラオケ、簡単なゲームな
どにかぎられていた。そのため、ＭＰＥＧ１でエンコー
ドする画像は動きの穏やかな画像が多かった。

【０００５】一方、次に標準化されたＭＰＥＧ２は、高
ビットレートで画像を圧縮する手法であるため、より高
画質、大画面の画像を取り扱うことが可能になった。そ
のため、適用範囲が広がり、放送、パッケージソフト、
複雑なゲーム画像など、より動きの激しい画像に利用さ
れるようになった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＭＰＥＧ１では、小さ
な画面で動きの穏やかな画像を取り扱うため、動きベク
トルの長さは短い場合が多い。そのため、Ｐフレームで
ベクトル長が０になる場合や、Ｂフレームで左隣マクロ
ブロックのベクトルと同じ長さになる場合が多く発生す
る。そのため、比較的スキップが発生しやすい。

【０００７】一方ＭＰＥＧ２では、より動きの激しい画
像や、より画面の大きな画像を取り扱うため、動きベク
トルの長さはＭＰＥＧ１の例よりはるかに長くなる。そ
のため、動きがわずかしかない画像であっても、小さな
長さの動きベクトルが存在し、Ｐフレームでスキップド
マクロブロックが発生する事を妨げる。また、より高精
度の動きベクトル検出を行うため、隣接するマクロブロ
ックの動きベクトルがわずかに異なることが多く、Ｂフ
レームで動きの揃っている画像であっても、ほとんどス
キップせずにエンコードされるようになった。

【０００８】スキップドマクロブロックを増加させて画
質を改善するための従来の技術としては、１９９４年電
子情報通信学会春期大会講演論文集Ｐ７−３０「微少な
画像間予測残差切り捨てによる符号化効率の改善」にあ
るように、スキップを増加させるために、予測誤差（差
分情報）が小さい場合に予測誤差を０に置き換えるとい
う手法があったが、この従来手法では、微少な動きベク
トルが存在する場合はスキップを増加させることが出来
ず、画質改善の効果が限られていた。

【０００９】他の従来手法としては、特開平６−１０５
２９９号公報「動画像圧縮装置」にあるように、動きベ
クトルの候補を複数探索しておき、エンコード時に、よ
り効率の良いベクトルを選択するという手法があるが、
この方法では、動きベクトル検索の際に、スキップ可能
かどうかを判定する手段を持たないため、微少な動きベ
クトルが存在するブロックをスキップドマクロブロック
にすることは出来なかった。

【００１０】本発明の目的は、動きベクトル探索の結果
得られるベクトルが所定の条件を満足しない場合でも特
定の条件を満たしている場合はスキップ条件を満足する
値に置換きかえてエンコードすることにより大幅なビッ
ト削減をはかることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】スキップするためには、
従来は動きベクトルが上記の条件を満足すること（Ｐフ
レームでは０、Ｂフレームでは前マクロブロックとの差
分が０）および、量子化後の差分信号が０であることが
必要であった。しかし、本発明では動きベクトル探索の
結果得られる動きベクトルがこの条件を満足しない場合
でも、動きベクトルをスキップ条件を満足する値に置き
換えても差分情報がさほど大きくならない場合は、動き
ベクトルをスキップ条件を満足する値に置き換えてエン
コードするものである。

【００１２】より具体的に述べれば、ａ．エンコードスキップした場合の差分情報および動き
ベクトルによる動き補償の結果の差分情報があらかじめ
定めた条件を満足すること、ｂ．エンコードスキップした場合の差分情報があらかじ
め定めた条件を満足すること、ｃ．エンコードスキップした場合の差分情報および動き
ベクトルによる動き補償の結果の差分情報およびエンコ
ードスキップにより削減される情報量があらかじめ定め
た条件を満足すること、ｄ．エンコードスキップした場合の差分情報および動き
ベクトルによる動き補償の結果の差分情報およびエンコ
ードスキップにより削減される情報量があらかじめ定め
た条件を満足し、かつ、エンコードデータのデータレー
トが所定の値を越えること、の場合に動きベクトルをス
キップ条件を満足するベクトルに置き換えてエンコード
させるものである。

【００１３】

【作用】このようにエンコードすることにより、スキッ
プドマクロブロックの数が増加し、大幅なビット削減効
果を得ることができる。スキップしたマクロブロック自
体は誤差が大きくなるが、削減されたデータが他のブロ
ックの画質改善に用いられることにより効果的に使用で
きるため、全体の画質は向上する。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の１実施例である動画像圧縮
装置のブロック図である。

【００１５】図１において、１〜１４の各部は従来の動
画像圧縮装置を構成している部分であり、２０〜２３は
本発明により設けられた部分である。１は画像データの
入力端子、２はメモリ、３は動きベクトル探索手段、４
は動き補償用減算手段、５はＤＣＴ部、６は量子化器、
７は逆量子化器、８は逆ＤＣＴ部、９は加算器、１０は
メモリ、１１はスキップ処理手段、１２は可変長符号化
器、１３はバッファ、１４は符号化画像の出力端子、２
０はベクトル動き補償手段、２１はスキップ動き補償手
段、２２は動き補償用参照画像判定手段、２３は動きベ
クトル置換え手段である。

【００１６】次に、図１の実施例の動作について説明す
る。入力端子１から入力された画像データは、動きベク
トル探索およびエンコードタイミング調整のため、メモ
リ２に蓄えられる。

【００１７】〔Ｉフレーム画像のエンコード〕まず、動
き補償を行わないＩフレーム画像のエンコードについて
説明する。Ｉフレームは、動き補償を行わないため、動
き補償用減算手段４では、何の処理も行われず、ＤＣＴ
部５及び量子化器６にて、圧縮処理がなされる。次に、
圧縮された信号はスキップ処理手段１１に送られるが、
Ｉフレームはスキップ処理を行わないため、スキップ処
理手段１１では何の処理も施されずに可変長符号化器１
２にて可変長符号化され、バッファ１３にてビットレー
トを一定にして出力端子１４よりデコーダへ出力され
る。上記１〜１４の各部がエンコード手段に相当してい
る。デコーダ（図示せず）では、可変長符号化、量子
化、ＤＣＴのそれぞれ逆変換を行い、原画像を復元す
る。但し、信号は量子化の段階で誤差を含むため、デコ
ーダで復元される画像は、原画像とはわずかに異なる。
デコーダでは、この復元された画像を参照画像として、
次に送られる動き補償された画像信号をデコードする。

【００１８】上述のように、デコーダで復元されるＩフ
レームのデータは、原画像とはわずかに異なるため、Ｉ
フレームを参照画像として他の画像を伝送するために
は、デコーダが復元するＩフレーム画像と全く同じ画像
をエンコード側でも作成しなけらばならない。そのため
に、量子化後のデータを逆量子化器７、逆ＤＣＴ部８で
処理し、デコーダと同じ処理で復元したＩフレーム画像
（ローカルデコード画像）を作成し、メモリ１０に保存
する。

【００１９】〔Ｐ，Ｂフレーム画像のエンコード〕次
に、Ｐ，Ｂフレーム画像のエンコードについて説明す
る。入力端子１から入力された画像は、前述のＩフレー
ム画像との間の動きベクトル探索およびエンコードタイ
ミング調整のため、メモリ２に蓄えられる。動きベクト
ル探索手段３は、メモリ２から、エンコードしようとす
るマクロブロックの画像及びＩフレームの画像（また
は、他の参照画像）を読み出し、エンコードしようとす
るマクロブロックと参照画像を比較し、参照画像の中か
らエンコードマクロブロックに最も似た領域を探索し、
その結果得られる動きベクトルを保存する。動きベクト
ル探索のための参照画像はメモリ１０に蓄えられたロー
カルデコード画像を使用しても良い。

【００２０】ベクトル探索と平行して、メモリ２から画
像データを読み出し、動き補償用減算手段４にて、参照
画像との間の減算処理を行い、差分情報を作成する。

【００２１】参照画像は、メモリ１０に蓄えられたロー
カルデコード画像に対して、スキップ動き補償手段２１
またはベクトル動き補償手段２０にて動き補償処理を施
した画像を用いる。どちらの動き補償を用いるかを動き
補償用参照画像判定手段２２にて判定する。

【００２２】ベクトル動き補償手段２０による動き補償
は、動きベクトル探索手段３によって探索された動きベ
クトルに従って動き補償を行うものであり、従来のＭＰ
ＥＧエンコーダで行われている方法である。一方、スキ
ップ動き補償手段２１による動き補償は、本発明におい
て追加された動き補償であり、動き補償用のベクトルと
して、スキップ条件を満足するようなベクトルを用いて
動き補償を行う。

【００２３】すなわち、Ｐピクチャーでは、動きベクト
ル長＝０の動きベクトルを用いて動き補償を行う。動き
ベクトル長＝０とは、動きの無い状態であるから、エン
コードしようとする画像と同じ空間的位置にある領域を
参照することを意味する。

【００２４】一方、Ｂピクチャーでは、スキップドマク
ロブロックでは、左隣マクロブロックの動きベクトルと
同じ長さ、同じ向きの動きベクトルを用いる。そのた
め、スキップ動き補償手段２１では、動きベクトル探索
手段３より、エンコードしようとするマクロブロックの
左隣マクロブロックの動きベクトルを読み出す。また
は、エンコードしようとするマクロブロックの左隣マク
ロブロックをエンコードする時点で、ベクトル動き補償
手段２０と同時にスキップ動き補償手段２１にも同じベ
クトルを読み込み、目的とするマクロブロックをエンコ
ードするまでスキップ動き補償手段２１内部に保存す
る。左隣マクロブロックもスキップドマクロブロックで
ある場合は、そのさらに左のマクロブロックの動きベク
トルを採用する。最左端のマクロブロックは、スキップ
を行わない。

【００２５】このようにして得られた２種類の動き補償
画像のうちどちらを採用するかを、動き補償用参照画像
判定手段２２にて判定する。動き補償用参照画像判定手
段２２では、ベクトル動き補償手段２０およびスキップ
動き補償手段２１より送られた動き補償画像と、メモリ
２より送られたエンコードしようとする画像（マクロブ
ロック）を比較し、後に詳述する所定の判定基準により
判定し、採用された動き補償画像を動き補償用減算手段
４に送ると同時に、動きベクトル置換え手段２３に判定
結果を送る。動きベクトル置換え手段２３では、判定結
果に応じて、動きベクトル探索手段３より送られた動き
ベクトルと、スキップ動き補償手段２１より送られた動
きベクトルのどちらかを選択し、出力する。

【００２６】以上のようにして得られた動き補償後の参
照画像を動き補償用減算手段４にてエンコード画像から
引くことにより、動き補償後の差分情報を作成し、Ｉフ
レームの場合と同様に、ＤＣＴ部５および量子化器６に
て圧縮処理がなされる。次に、圧縮された信号はスキッ
プ処理手段１１に送られ、スキップ条件を満足するかど
うか検証される。Ｐフレームでは、動きベクトルが０で
あり、かつ、量子化後のＤＣＴ係数が０の場合はスキッ
プと判定される。また、Ｂフレームでは、動きベクトル
が左隣マクロブロックと同じであり、かつ、量子化後の
ＤＣＴ係数が０の場合はスキップと判定される。スキッ
プされた場合は、データは何も送らない。ただし、スキ
ップ前後でマクロブロックアドレスが不連続になるた
め、デコーダはスキップが発生したことを知ることがで
きる。本発明では、動き補償用参照画像判定手段２２に
て、スキップ条件を満足する動きベクトルが選択される
確率を大きくしているため、従来方法よりもスキップ条
件を満足するマクロブロックが多く存在する。そのた
め、従来よりも高い圧縮率で画像を圧縮することが可能
となる。

【００２７】エンコードされたＰ，Ｂピクチャーのう
ち、Ｐピクチャーは、他の画像の参照画像となるため、
Ｉピクチャーと同様に、逆量子化器７，逆ＤＣＴ部８に
てデコードされる。このデータは差分データであるた
め、加算器９で動き補償後の参照画像と加算され、メモ
リ１０に蓄えられ、他のＰ，Ｂピクチャーの参照画像と
して利用される。

【００２８】なお、図１の実施例では動きベクトル探索
手段３で動きベクトルを探索し各部へ入力しているが、
外部に設けた動きベクトル入力手段から動きベクトルを
入力するようにしてもよい。

【００２９】動き補償用参照画像判定手段２２での判定
方法は、様々な方法をとることが可能である。図２を用
いて、判定方法の一例を説明する。図２は、判定方法の
一例を示すフローチャート（請求項１に対応）である。
この図で（１）〜（５）は各ステップを示す。

【００３０】まず、スキップ動き補償された参照画像デ
ータ（図１−２１の出力）とエンコードしようとするマ
クロブロックのデータ（図１−２の出力）の差の２乗を
マクロブロック内で平均し、評価係数Ｓ１とする
（１）。

【００３１】

【数１】 S1=AVE((r1-d)^2) r1：スキップ動き補償された参照画像データ d：エンコードしようとする画像データ ^2：２乗 AVE() ：マクロブロック内で平均次に、ベクトル動き補償された参照画像データ（図１−
２０の出力）とエンコードしようとするマクロブロック
のデータ（図１−２の出力）の差の２乗をマクロブロッ
ク内で平均し、評価係数Ｓ２とする（２）。

【００３２】

【数２】S2= AVE((r2-d)^2) r2：ベクトル動き補償された参照画像データ d：エンコードしようとする画像データ ^2：２乗 AVE() ：マクロブロック内で平均このようにして算出された評価係数Ｓ１とＳ２を次式に
よって評価し、どちらの動き補償を用いるか判定する
（３）。

【００３３】

【数３】S1<(S2+delta) delta ：スキップ重み係数〔数３〕が成立するならば、スキップ動き補償を選択し
（４）、〔数３〕が成立しないならば、ベクトル動き補
償を選択する（５）。ここで、スキップ重み係数delta
の値は、スキップしやすさを示す目安であり、delta を
大きくするほどスキップが発生しやすくなる。

【００３４】図３には、〔数３〕の判定を図示した結果
を示す。図３は、一般的な画像のＢフレーム内の各マク
ロブロックについて、〔数１〕、〔数２〕によって得ら
れる評価係数Ｓ１，Ｓ２を算出し、それぞれを横軸、縦
軸にとってマッピングした分布図である。同図中、５０
１はマクロブロックが密に分布している領域の概略を示
す。５０２は、Ｓ１＝Ｓ２の線であり、この線上にある
マクロブロックが、どちらの動き補償を用いても、２乗
誤差が同じであることを意味している。また、この線よ
り下側にあるマクロブロックでは、ベクトル動き補償を
選択した方が２乗誤差が小さくなり、この線より上側に
あるマクロブロックでは、スキップ動き補償を選択した
方が２乗誤差が小さくなる。５０３は〔数３〕による判
定の境界線の一例である。同図からわかるように、マク
ロブロックが密に分布している領域は、Ｓ１＝Ｓ２の線
に沿って、同線より下に分布している。この範囲のマク
ロブロックでは、スキップ動き補償を選択しても、２乗
誤差はほとんど増大しない。そのため、同図中５０３に
示すように、この範囲がスキップ動き補償を選択するよ
うに、境界をわずかにさげ、５０３の線より下側に分布
するマクロブロックは、ベクトル動き補償を選択し、同
線より上側に分布するマクロブロックはスキップ動き補
償を選択するように判定することにより、多くのマクロ
ブロックでスキップが発生し、より大きなデータ削減効
果を得ることが出来る。

【００３５】また、スキップ動き補償に置き換えたブロ
ックの中で、量子化後のＤＣＴ係数が０にならないため
スキップ出来ないブロックであっても、スキップ動き補
償を選択することにより、左隣マクロブロックの動きベ
クトルとの差分が０になり、左隣マクロブロックとの差
分を可変長符号化して圧縮するＭＰＥＧ方式では、より
少ないデータ量に圧縮することが可能となる。

【００３６】また、スキップ動き補償にすると２乗誤差
があまりにも大きくなってしまうマクロブロック（図３
中、５０３の線より下側に分布するマクロブロック）
は、従来の動きベクトルを用いて動き補償を行うため、
不必要なベクトル置き換えを防ぐことが出来る。

【００３７】５０１で示した分布は、画像の種類、動
き、エンコード方法等により変化するが、delta をおお
よそ５（画素当たりの２乗誤差）程度に設定すると、９
０パーセント以上のマクロブロックでスキップ動き補償
が選択され、圧縮効率があがる。

【００３８】図３では、判定境界５０３が直線で表され
る例を示したが、本発明の適用例によっては、判定境界
を折れ線又は曲線としても良い。また、画像の性格によ
って、適応的に判定境界を変えても良い。

【００３９】図４は、他の判定方法を示すフローチャー
トである（請求項２に対応）。この図で（１１）〜（１
４）は各ステップを示す。

【００４０】まず、スキップ動き補償された参照画像デ
ータ（図１−２１の出力）とエンコードしようとするマ
クロブロックのデータ（図１−２の出力）の差の２乗を
マクロブロック内で平均し、評価係数Ｓ１とする。この
Ｓ１は、〔数１〕により求められる（１１）。

【００４１】評価係数Ｓ１を次式によって評価し、どち
らの動き補償を用いるか判定する（１２）。

【００４２】

【数４】 S1<delta delta ：スキップ重み係数 S1 ：数１によって得られる評価係数〔数４〕が成立するならばスキップ動き補償を選択し
（１３）、〔数４〕が成立しないならばベクトル動き補
償を選択する（１４）。ここで、スキップ重み係数delt
a の値は、スキップしやすさを示す目安であり、delta
を大きくするほどスキップが発生しやすくなる。

【００４３】図５には、〔数４〕の判定を図示して結果
を示す。図５は、一般的な画像のＢフレーム内の各マク
ロブロックについて、〔数１〕、〔数２〕によって得ら
れる評価係数Ｓ１，Ｓ２を算出し、それぞれを横軸、縦
軸にとってマッピングした分布図であり、図中５０１，
５０２は図３の同一番号の部分と同じである。５１０は
〔数４〕による判定の境界線の一例であり、同線より右
側に分布するマクロブロックは、ベクトル動き補償を選
択し、同線より左側に分布するマクロブロックはスキッ
プ動き補償を選択するように判定する。

【００４４】このように判定することにより、評価係数
Ｓ２の計算を行わずに、動き補償選択を決定することが
できるため、より小さな回路規模で判定回路を実現する
ことが可能となる。この判定では、マクロブロックが密
に分布している領域（５０１）でもベクトル動き補償を
選択される領域があるため、スキップするマクロブロッ
クが図２の判定に比較して少なくなるように見える。し
かし、この領域は、２乗誤差が大きいため、ＤＣＴ、量
子化後のデータが０になる確率が低い。そのため、ベク
トルをスキップ条件を満足するように置き換えても、量
子化後のＤＣＴ係数がスキップ条件を満足しない可能性
が高い。つまり、この領域に分布するマクロブロックの
動きベクトルを置き換えなくとも、図２の判定に比較し
て、さほど効率は低下しない。

【００４５】図６は、他の判定方法を示すフローチャー
トである（請求項３に対応）。この図で、（２１）〜
（２５）は各ステップを示す。この判定では、発生符号
量（情報量）も考慮に入れて判定する例である。

【００４６】まず、スキップ動き補償された参照画像デ
ータ（図１−２１の出力）とエンコードしようとするマ
クロブロックのデータ（図１−２の出力）の差の２乗を
マクロブロック内で平均し、発生符号量に応じた補正項
を付加して、評価係数Ｓ１とする（２１）。但し、スキ
ップする場合は、発生符号量は０なので、この評価係数
Ｓ１は〔数１〕で計算した結果と同じである。

【００４７】

【数５】S1= AVE((r1-d)^2) r1：スキップ動き補償された参照画像データ d：エンコードしようとする画像データ ^2：２乗 AVE() ：マクロブロック内で平均次に、ベクトル動き補償された参照画像データ（図１−
２０の出力）とエンコードしようとするマクロブロック
のデータ（図１−２の出力）の差の２乗をマクロブロッ
ク内で平均し、発生符号量に応じた補正項を付加して、
評価係数Ｓ２とする（２２）。

【００４８】

【数６】S2= AVE((e)^2)+aL e：量子化誤差 ^2：２乗 AVE() ：マクロブロック内で平均 L：発生符号量 a：発生符号量の評価係数ここで、量子化誤差ｅは、このマクロブロックをエンコ
ードした場合の量子化誤差であり、ｅを正確に求めるた
めには、差分情報に対してＤＣＴ、量子化を行い、量子
化誤差ｅを求めればよい。またｅは、おおよその値が判
れば評価出来るため、簡便に、差分情報の平均値や標準
偏差、量子化係数からおおよそその量子化誤差を求める
だけでも良い。

【００４９】ここで、発生符号量Ｌは、このマクロブロ
ックをエンコードするために必要とするデータ量であ
る。Ｌを正確に求めるためには、差分情報に対してＤＣ
Ｔ、量子化、可変長符号化を行い、得られるデータ列の
長さを求め、さらに各種ヘッダ、動きベクトルのデータ
量を加算すれば良い。また、Ｌは、おおよその値が判れ
ば評価出来るため、簡便に、差分情報の平均値や標準偏
差、量子化係数からおおよそのデータ量を求め、ヘッ
ダ、動きベクトル分として所定の定数を付加するだけで
もよい。発生符号量Ｌの評価係数ａは、発生符号量Ｌ
を、他のマクロブロックの画質改善のために用いなかっ
たことによる誤差増大を評価する係数であり、実験的又
は論理的に求めることが出来る。つまり、評価係数Ｓ２
は、このマクロブロックをエンコードした場合のこのマ
クロブロックに残る誤差と、データを消費することによ
り他のマクロブロックに発生する誤差を示す目安であ
る。

【００５０】以上のようにして求められたＳ１，Ｓ２を
〔数７〕を用いて評価する（２３）。

【００５１】

【数７】S1<(S2+delta) delta ：スキップ重み係数〔数７〕が成立するならば、スキップ動き補償を選択し
（２４）、〔数７〕が成立しないならば、ベクトル動き
補償を選択する（２５）。ここで、スキップ重み係数de
lta の値は、スキップしやすさを示す目安であり、delt
a を大きくするほどスキップが発生しやすくなる。

【００５２】以上の例では、誤差の２乗を評価係数とし
て用いた例を示したが、誤差の絶対値、あるいは、誤差
に対して所定の演算を施した値を評価値として用いて良
い。また、評価はマクロブロック単位で行うのではな
く、横方向、又は、縦方向に連続した数マクロブロック
単位で行っても良い。

【００５３】また、判定の評価パラメータとして、他の
値も含めて評価し、さらに効率を上げることも可能であ
る。例えば、発生符号量Ｌを参照し、すでに発生した符
号量が予定の符号量を超過した場合は、図２〜図６で説
明した方法を用いてスキップドマクロブロックを増加さ
せ、符号量に余裕がある場合は従来の動きベクトルを採
用するという方法により、符号量制御を行いながらスキ
ップ量制御を行い、画質を向上させることも可能であ
る。

【００５４】図７は、本発明の他の実施例の構成を示す
ブロック図である（請求項４に対応）。この図におい
て、２４はエンコードデータのデータレートが所定値を
超えたか否かを判定するためのデータレート計測手段で
あり、その他は図１と同じである。

【００５５】その動作を説明すると、データレート計測
手段２４でエンコードデータの単位時間当たりの発生量
（情報量）を計測し、その値があらかじめ定めた所定の
値を超えた場合、その出力が動きベクトル置換え手段２
３に入力される。動きベクトル置換え手段２３は、スキ
ップ処理手段１１に入力信号を加えて、動きベクトルを
スキップ条件を満足するベクトルに置き換えさせる。か
くして、発生する情報量を抑えることができる。

【００５６】なお、上記各本実施例では、ハードウェア
を用いて実現する例を述べたが、ソフトウェア処理によ
り、同等の処理を行うことも可能である。

【００５７】

【発明の効果】本発明は以上詳細に述べたように、動き
ベクトル探索手段または動きベクトル入力手段と、動画
像を圧縮するエンコード手段と、エンコードスキップし
た場合の差分情報および動きベクトルによる動き補償の
結果得られた差分情報があらかじめ定めた条件を満足す
るか否かを判定する動き補償用参照画像判定手段と、こ
の動き補償用参照画像判定手段が前記条件を満足すると
判定した場合に動きベクトルをスキップ条件を満足する
ベクトルに置き換えて、エンコードさせる動きベクトル
置換え手段とを備えたので、従来はスキップされなかっ
た動きベクトルもスキップするように設定できるので、
伝送すべきデータを大幅に削減することができる。

【００５８】また、エンコードスキップした場合の差分
情報があらかじめ定められた条件を満足するか否かを判
断してスキップさせるか否かを決める構成にしたので、
エンコードスキップした場合の差分情報と動きベクトル
による動き補償の結果得られた差分情報の２つを用いる
場合よりも構成を簡略にすることができる。

【００５９】さらに、エンコードスキップした場合の差
分情報および動きベクトルによる動き補償の結果得られ
た差分情報およびエンコードスキップにより削減される
情報量とを用いてあらかじめ定めた条件を満足するか否
かを判定する構成としたので、一層効果的にスキップさ
せることができる。

【００６０】また、エンコードスキップした場合の差分
情報および動きベクトルによる動き補償の結果得られた
差分情報およびエンコードスキップにより削減される情
報量、およびデータレートとを用いてあらかじめ定めた
条件を満足するか否かを判定するので、レート制御が容
易になる。

【００６１】以上のように、本発明によれば、スキップ
条件を満足するように適応的に動きベクトルを置き換え
ることにより、スキップされたマクロブロックの画質は
劣化するものの、スキップにより節約されたデータが他
のマクロブロックの画質向上に貢献するため、画像全体
で見るとより高画質、高密度な動画像圧縮が可能となる
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動画像圧縮装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。

【図２】図１の実施例の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図３】図２の判定結果により一般的な画像のＢフレー
ム内の各マクロブロックについて評価係数を求めて、そ
れを横軸，縦軸にとってマッピングした分布図である。

【図４】図１の実施例の他の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図５】図４の判定結果により一般的な画像のＢフレー
ム内の各マクロブロックについて評価係数を求めて、そ
れを横軸，縦軸にとってマッピングした分布図である。

【図６】図１の実施例の他の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図７】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１入力端子２メモリ３動きベクトル探索手段４動き補償用減算手段５ＤＣＴ部６量子化器７逆量子化器８逆ＤＣＴ部９加算器１０メモリ１１スキップ処理手段１２可変長符号化器１３バッファ１４出力端子２０ベクトル動き補償手段２１スキップ動き補償手段２２動き補償用参照画像判定手段２３動きベクトル置換え手段２４データレート計測手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂口俊文東京都渋谷区代々木４丁目36番19号株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ内 (72)発明者綿谷由純東京都渋谷区代々木４丁目36番19号株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】動き補償型圧縮方式によって動画像を圧
縮する動画像圧縮装置において、動きベクトル探索手段
または動きベクトル入力手段と、動画像を圧縮するエン
コード手段と、エンコードスキップした場合の差分情報
および動きベクトルによる動き補償の結果得られた差分
情報があらかじめ定めた条件を満足するか否かを判定す
る動き補償用参照画像判定手段と、この動き補償用参照
画像判定手段が前記条件を満足すると判定した場合に動
きベクトルをスキップ条件を満足するベクトルに置き換
えて、エンコードさせる動きベクトル置換え手段とを備
えたことを特徴とする動画像圧縮装置。
【請求項２】動き補償型圧縮方式によって動画像を圧
縮する動画像圧縮装置において、動きベクトル探索手段
または動きベクトル入力手段と、動画像を圧縮するエン
コード手段と、エンコードスキップした場合の差分情報
があらかじめ定めた条件を満足するか否かを判定する動
き補償用参照画像判定手段と、この動き補償用参照画像
判定手段が前記条件を満足すると判定した場合に、動き
ベクトルをスキップ条件を満足するベクトルに置き換え
て、エンコードさせる動きベクトル置換え手段とを備え
たことを特徴とする動画像圧縮装置。
【請求項３】動き補償型圧縮方式によって動画像を圧
縮する動画像圧縮装置において、動きベクトル探索手段
または動きベクトル入力手段と、動画像を圧縮するエン
コード手段と、エンコードスキップした場合の差分情報
および動きベクトルによる動き補償の結果得られた差分
情報およびエンコードスキップにより削減される情報量
があらかじめ定めた条件を満足するか否かを判定する動
き補償用参照画像判定手段と、この動き補償用参照画像
判定手段が前記条件を満足すると判定した場合に、動き
ベクトルをスキップ条件を満足するベクトルに置き換え
て、エンコードさせるベクトル置換え手段とを備えたこ
とを特徴とする動画像圧縮装置。
【請求項４】動き補償型圧縮方式によって動画像を圧
縮する動画像圧縮装置において、動きベクトル探索手段
または動きベクトル入力手段と、動画像を圧縮するエン
コード手段と、エンコードスキップした場合の差分情報
および動きベクトルによる動き補償の結果得られた差分
情報およびエンコードスキップにより削減される情報量
があらかじめ定めた条件を満足するか否かを判定する動
き補償用参照画像判定手段と、エンコードデータのデー
タレートを計測するデータレート計測手段と、前記動き
補償用参照画像判定手段が前記条件を満足すると判定
し、かつ前記データレート計測手段がエンコードデータ
のデータレートが所定の値を超えたと判定した場合に、
動きベクトルをスキップ条件を満足するベクトルに置き
換えて、エンコードさせるベクトル置換え手段とを備え
たことを特徴とする動画像圧縮装置。