JP2865847B2 - 動画像符号化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、動画像情報の圧縮符号化に関するものであ
り、更に詳しくは、一画面の情報を符号化するのに要す
るものとして定められている或る一定の符号化ビット数
を、その一画面を構成する複数ブロックの各々に対し
て、各ブロック毎の発生情報量に応じて分配、割り当て
ることにより、当該画面の画質を、符号化に要するビッ
ト数を一定に維持しながら改善するに際し、特別に必要
とするそれ専用の回路を極力減らし、回路規模の増大を
抑えることのできる動画像符号化方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の画像符号化方式としては、特開平２−124690号
公報「画像符号化方式」に記載のように、一画面をブロ
ックに分割し、減算回路で予測器にて予測された信号と
の差分（予測誤差）をブロック毎に算出して符号化する
ものが知られている。この予測器での処理は、動き補償
フレーム間予測等の処理が考えられている。そして、そ
の差分信号は、ブロック毎の発生情報量を算出し、一画
面を符号化するに要するものとして予め定められている
符号化ビット数を、その発生情報量に応じて各ブロック
に割り当てて符号化するようにしていた。

これにより、予め定められた符号化ビット数の範囲内
で一画面の符号化処理が可能となり、しかも発生情報量
の多い部分に多くのビット配分がなされる様な適応的ビ
ット配分となるため、画面内の局所的性質によって符号
化誤差のかたよりが発生するのを極力おさえることがで
き、良好な再生画を得ることが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来技術では、回路規模の増大については考
慮されておらず、ブロック毎の発生情報量を算出する発
生情報量計算回路としては、例えば、ブロック内の各画
素値の分散や標準偏差、あるいは画素値の中の最大値と
最小値との差、等の算出するための、それ専用の回路を
付加する必要があり、回路規模が増大するという欠点が
あった。

本発明の目的は、上述の欠点を無くし、回路規模の増
加を極力小さくして、予め定められた符号化ビット数の
範囲内で一画面の符号化処理が可能となり、画面内の局
所的性質によって符号化誤差のかたよりが発生するのを
極力おさえることができ、主観評価によっても良好な再
生画を得ることが出来る動画像符号化方法を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、連続する画
面（フレーム）間の動き補償のために用いられる動きベ
クトルを検出した際に、同時に得られるブロック（一画
面を複数ブロックに分割したその各ブロック）のフレー
ム間差分値（ひずみ量）または、フレーム内符号化を行
うかフレーム間符号化を行うかを判別する際に、同時に
得られるブロックのデータ分散値を利用して、一画面の
情報を符号化するのに要するものとして予め定められて
いる符号化ビット数を、そのフレーム間差分値（ひずみ
量）または分散値に従って、一画面内の各部分（一画面
を構成する各ブロック）に割り当てて符号化することで
情報量制御（所要の符号化ビット数を予め定められた一
定数に維持すること）と画質改善（画面全体で均一にす
ること）を行う。

〔作用〕

動きベクトル検出は、現ブロックと絶対値誤差が最小
となる参照ブロックとのずれ量であるベクトルを検出す
る作業であり、ブロック毎にフレーム間の絶対値誤差を
算出する機能を有している。MC−DCT（動き補償ディス
クリート・コサイン変換）符号化方式では、検出した動
きベクトルと、現ブロックと参照ブロックとの差分をDC
Tして符号化する。DCT後の変換係数は可変長符号化され
符号化データが生成される。

ここで、その各ブロックの発生情報量は、DCT後の変
換係数の交流成分にほぼ比例する。従って、発生情報量
は、現ブロックと参照ブロックとの差分、すなわち、現
ブロックと参照ブロックとの絶対値誤差に比例する。こ
の現ブロックと参照ブロックとの絶対値誤差は動きベク
トル検出時に算出済であるので、一画面分の動きベクト
ル検出を予め行ない、その時の、各ブロック毎の現ブロ
ックと参照ブロックとの絶対値誤差に応じて、各ブロッ
クへの割り当て符号化ビット数を決定する。これによ
り、つまり、従来から実行していることの結果を利用す
ることにより、新規な回路規模の増加を極力押えた情報
量制御と画質改善に有効な動画像符号化方法を提供する
ことができる。

また、フレーム内符号化を行うべきかフレーム間符号
化を行うべきかを判別する回路を有している場合には、
その回路は、現ブロックの画素の分散値と、現ブロック
と動きベクトルに対応した参照ブロックとの差分の二乗
平均、すなわち平均分散値とを算出して、それらの大小
関係からフレーム内符号化かフレーム間符号化かを判別
していた。そこで、その算出済の分散値を利用して一画
面分の動きベクトル検出及び、フレーム内符号化／フレ
ーム間符号化は別を予め行ない、その時の、各ブロック
毎の分散値に応じて各ブロックへの割り当て符号化ビッ
ト数を決定することにより、上記と同様な動画像符号化
方法を提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の符号化方法を実現する第１の実施
例の構成を示す全体ブロック図である。このブロック図
は、動き補償フレーム間予測符号化方式とDCT（ディス
クリート・コサイン変換）符号化方式とを組合せた方式
に対応したものである。

第１図において、１はラスタースキャンで入力される
１画面分の画像データをDCT変換を行うためのブロック
単位の走査に変換するブロックスキャン回路、２は１フ
レーム分ブロックスキャン回路１の出力を遅延させる１
フレーム遅延回路、３は減算器、４はDCT変換器、５は
量子化器、６は可変長符号化回路、７は逆量子化器、８
は逆DCT変換器、９は加算器、10はフレームメモリ、11
は動きベクトル検出器、12は動きベクトルメモリ、13は
ビット配分回路である。

まず、符号化すべき１画面分の画像信号はブロックス
キャン回路１によりDCT変換を行うためのブロック単位
の走査に変換される。その後、１フレーム遅延回路２に
より１フレーム分、ブロックスキャン回路１の出力を遅
延させた画像データから、フレームメモリ10の出力であ
る前フレームの画像データが減算器３によりブロック単
位で減算され、そのフレーム間差分データがDCT変換器
４でDCT変換され量子化器５により量子化される。その
後、可変長符号化回路６で符号化され符号化データが生
成される。

このとき、フレーム間差分の誤差が蓄積しないよう
に、現画像データから差し引く前フレームの画像データ
を、変換後のデータを逆変換することにより算出する。
すなわち、符号化側でも量子化後の信号を逆量子化器７
を、逆DCT変換器８により復号化処理を行い、フレーム
メモリ10の出力である前フレームの画像データが、加算
器９により、フレーム間差分データ（逆DCT変換器８の
出力）と加算されて現フレームの復号される画像データ
と同じデータがフレームメモリ10に記憶される。

ここで、フレーム間符号化には動き補償が適応的に行
われる。すなわち、減算器３で現フレームの画像データ
のブロックから差し引く前フレームの画面データのブロ
ックは、前フレームの画像データのブロックをずらした
参照ブロックである。

ここで、この参照ブロックとは、第２図（ａ）に示す
ように、入力された現画像データのブロックと、フレー
ムメモリ10に記憶されている前フレームの画像データの
ブロックをずらした参照ブロックとの差分の、絶対値の
ブロック毎の和が最も小さいブロックのことで、これを
参照ブロックとするのである。

この参照ブロックを求めるために、第１図における動
きベクトル検出器11は、入力された現画像データのブロ
ックとフレームメモリ10に記憶されている前フレームの
画像データのブロックをずらした参照ブロックとの差分
の、絶対値のブロック毎の和を次の（１）式で示すよう
に計算する。

ここで、ｍはブロックのｘ方向の画素数、ｎはブロッ
クのｙ方向の画素数、bd（i,j）は現画像ブロック、bd2
（ｉ＋vi,j＋vj）は参照ブロック、viは参照ブロックと
現画像ブロックとのｘ方向のずれ量、vjは参照ブロック
と現画像ブロックとのｙ方向のずれ量、ｄ（vi,vj）は
現画像ブロックと参照ブロックとの絶対値誤差和であ
る。そしてこの絶対値誤差和ｄ（vi,vj）が最小となる
ときの参照ブロックのずれ量（vi,vj）を動きベクトル
としてメモリ12へ出力する。

ただし、参照ブロックのずらす量は、動きベクトル検
出範囲で制限され、例えば、ｘ方向±15画素、ｙ方向±
15画素の検出範囲の場合にはvi,vjの値はともに±15画
素の範囲である（第２図（ｂ）参照）。動きベクトル検
出器11からの出力は、第２図（ｃ）に示すように、各ブ
ロック毎の動きベクトルとその時の絶対値誤差和であ
り、それらは、動きベクトルメモリ12および、ビット配
分回路13に入力される。

第３図は第１図の各部信号の動作タイミング図であ
る。今、第３図に示すように、入力画像のフレームがＢ
の場合、１フレーム遅延回路２からは、フレームデータ
Ｂの前フレームであるフレームデータＡが出力され、フ
レームメモリ10には、フレームデータＡの画像データを
（4,5により）符号化したものを（7,8により）復号（以
降ローカルデコードと称す）したフレームデータＡ′が
書き込まれる。

動きベクトル検出器11では入力画像データのフレーム
データＢとフレームメモリ10に書き込まれているフレー
ムデータＡ′とで、前述したように、動きベクトルを検
出し、その検出動きベクトルは動きベクトルメモリ12に
随時記憶され、１フレーム期間にその１フレーム分のブ
ロック毎の動きベクトルを記憶する。一方、動きベクト
ル検出器11から出力されるブロック毎の絶対値誤差和は
ビット配分回路13に入力される。

ここで、第１図におけるビット配分回路13の動作を第
４図，第５図を用いて説明する。第４図はビット配分回
路13の構成例を示すブロック図、第５図はその動作タイ
ミング図、である。

第４図において、14,17,19は切り換え回路、15,16は
入力絶対値誤差和を記憶する。誤差メモリI,II,18は読
み出し専用メモリ（ROM）、20は反転回路、21は加算回
路、22はラッチ回路、23は固定ビット配分発生器、24は
制御回路である。

第５図に示すように、入力画像データのフレームデー
タＢとフレームメモリ10に書き込まれているフレームデ
ータＡ′とで動きベクトル検出を行なっている場合に
は、制御回路24から出力されるフレーム毎に論理が反転
するメモリ切換信号により、切り換え回路14は誤差メモ
リ（Ｉ）15側に切り換わる。このときの入力絶対値誤差
和を、入力画像のフレームデータがＢで、１フレーム内
のブロックの番号をｎとするとｄ［B,n］で表わすとす
ると、ビット配分回路13への入力である動きベクトル検
出器11から出力される絶対値誤差和ｄ［B,n］が誤差メ
モリ（Ｉ）15に書き込まれる。

一方、入力絶対値誤差和ｄ［B,n］は加算回路21によ
り１フレーム分のブロック毎の絶対値誤差和が加算され
る。この１フレーム分のブロック毎の絶対値誤差和の加
算値を、入力画像のフレームデータがＢのときＤ［Ｂ］
で表わすとすると、入力画像のフレームデータＣの始ま
るフレーム同期信号によりラッチ回路22でラッチされて
Ｄ［Ｂ］が、入力画像のフレームデータＣの期間ラッチ
回路22から出力される。

また、入力画像のフレームデータＣの期間には、制御
回路24から出力されるメモリ切換信号により、切り換え
回路14は誤差メモリ（II）16側に切り換わり、入力絶対
値誤差和ｄ［C,n］が誤差メモリ（II）16に書き込まれ
る一方、メモリ切換信号は反転回路20により反転される
ので、切り換え回路17は誤差メモリ（Ｉ）15側に切り換
わり、誤差メモリ（Ｉ）15の内容、すなわち、絶対値誤
差和ｄ［B,n］が読出される。

次に、読み出し専用メモリ18は、ラッチ回路22の出力
Ｄ［Ｂ］と切り換え回路17の出力ｄ［B,n］の入力に対
して、例えば、次の（２）式に対応するｑ［B,n］が符
号化ビット数決定パラメータとして出力されるように、
予めメモリ内に記憶しておく。

ここで、ａは定数、ｂは１フレーム当たりの符号化に
必要とされる予め定められたビット数、ｆはフレームデ
ータ番号である。これは、各ブロックの、符号化の対象
となる発生情報量は、DCTの変換係数の交流成分にほぼ
比例するため、その発生情報量は、現ブロックと参照ブ
ロックとの差分、すなわち、現ブロックと参照ブロック
との絶対値誤差に比例する。そこで、上記（２）式に示
すように、１フレーム分の動きベクトル検出を予め行な
い、その１フレーム分のブロック毎の絶対値誤差の和を
求めることにより、各ブロック毎の絶対値誤差和に応じ
て、１フレーム当たりの符号化ビット数を各ブロックへ
割り当てるための符号化ビット数決定パラメータｑ［f,
n］を算出できる。

この決定した符号化ビット数決定パラメータｑ［f,
n］に対応して量子化器５の量子化ステップサイズを可
変してやれば、一画面内で発生情報量の大きい部分（ブ
ロック）には符号化ビット数の配分を大きくし、発生情
報量の小さい部分（ブロック）には符号化ビット数の配
分を小さくでき、画面内の局所的な性質によって符号化
誤差のかたよりが発生するのをおさえることができる。

なお、上記（２）式では、各ブロック毎の符号化ビッ
ト数が各ブロック毎の絶対値誤差和に完全に比例すると
しているが、上記（２）式の定数ａをある関数（例えば
２次関数等）としてもよい。

また、上記（２）式で示す演算を読み出し専用メモリ
18に予め記憶しておくと説明したが、（２）式における
１フレーム当たりの符号化ビット数ｂを可変として演算
する演算回路でもよい。

第４図において、読み出し専用メモリ18の出力は、制
御回路24から出力される切換信号により、切り換え回路
19を介して、ビット配分回路13の出力として出力され
る。第３図の入力画像のフレームデータＣの期間には、
前フレーム期間にフレームメモリ10に書き込まれた、フ
レームデータＡの画像データをローカルデコードしたフ
レームデータＡ′が、動きベクトルメモリ12から読み出
される動きベクトルに従って、参照ブロックデータＡ″
としてフレームメモリ10から読み出され、減算器３で１
フレーム遅延回路２の出力であるフレームデータＢのブ
ロックデータからその参照ブロックデータＡ″を減算し
て、そのフレーム間差分データがDCT変換器４でDCT変換
され量子化器５により量子化される。

ここで、量子化器５の量子化ステップサイズは、ビッ
ト配分回路13の出力信号により制御されるので、一画面
内で発生情報量の大きい部分には符号化ビット数の配分
を大きくし、発生情報量の小さい部分には符号化ビット
数の配分を小さくでき、画面内の局所的な性質によって
符号化誤差のかたよりが発生するのをおさえることがで
き、かつ、予め定められた符号化ビット数の範囲内で一
画面の符号化処理が可能となり情報量制御を行なうこと
ができる。

また、１フレーム分の動きベクトル検出を予め行なう
ことができない符号化の始まりの部分、すなわち、第３
図の入力画像のフレームデータがＡおよびＢの場合に
は、第４図の制御回路24から出力される切替え信号によ
り、切換え回路19を固定ビット配分発生器23側に切り換
える。固定ビット配分発生器23は、１フレーム当たりの
符号化ビット数を各ブロックへ均一に割り当てるための
符号化ビット数決定パラメータを算出する回路であり、
１フレーム当たりのブロック数をＮとすると、次の
（３）式で示す符号化ビット数決定パラメータを算出す
る。

ここで、ａは定数、ｂはフレーム当たりの符号化ビッ
ト数、ｆはフレームデータ番号である。すなわち、１フ
レーム分の動きベクトル検出を予め行なうことができな
い符号化の始まりの部分では、ビット配分回路13は、１
フレーム当たりの符号化ビット数を各ブロックへ均一に
割り当てるための符号化ビット数決定パラメータを出力
し、ブロックへの符号化ビット数を均一とし、かつ、予
め定められた符号化ビット数の範囲内で一画面の符号化
処理が可能となる。

このように、一画面分の動きベクトル検出を予め行な
い、その時、動きベクトル検出に際して算出される各ブ
ロック毎の、現ブロックと参照ブロックとの絶対値誤差
和を利用して、各ブロックへの割り当て符号化ビット数
を決定することで、こうすれば既存の動きベクトル検出
回路を利用することになるので回路規模の増大を極力押
えて、一画面内で発生情報量の大きい部分には符号化ビ
ット数の配分を大きくし、発生情報量の小さい部分には
符号化ビット数の配分を小さくでき、画面内の局所的な
性質によって符号化誤差のかたよりが発生するのをおさ
えることができ、かつ、予め定められた符号化ビット数
の範囲内で一画面の符号化処理が可能となり、情報量制
御と画質改善に有効な動画符号化方法を提供することが
できる。

次に第２の実施例について説明する。第６図は第２の
実施例を示すブロック図である。同図において、25は動
きベクトル検出用フレームメモリであり、その他は第１
図におけるのと同様である。

第６図に示した第２の実施例が、第１図に示した第１
の実施例と異なる点は、動きベクトル検出を、入力され
た現画像データのブロックと、フレームメモリ10に記憶
されている前フレームの画像データのローカルデコード
したブロックから求めるのではなくて、現画像データの
ブロックと、その現画像データのブロックを１フレーム
遅延させた前フレームの画像データ（ローカルデコード
していない入力画像データ）とから求める点である。

すなわち、第７図は第６図の各部信号のタイミング図
であるが、同図において、入力画像のフレームデータが
Ｂの場合、１フレーム遅延回路２からはフレームデータ
Ｂの前フレームであるフレームデータＡが出力され、フ
レームメモリ10にはフレームデータＡの画像データをロ
ーカルデコードしたフレームデータＡ′が書き込まれ
る。

一方、動きベクトル検出用フレームメモリ25には、入
力画像のフレームデータが随時書き込まれ、入力画像の
フレームデータがＢの場合にはすでにフレームデータＢ
の前フレームであるフレームデータＡが書き込まれてい
る。従って、動きベクトル検出器11では、入力画像デー
タのフレームデータＢと動きベクトル検出用フレームメ
モリ25に書き込まれているフレームデータＡとで、前述
したように、動きベクトルを検出する。その検出動きベ
クトルは動きベクトルメモリ12に随時記憶され、１フレ
ーム期間にその１フレーム分のブロック毎の動きベクト
ルを記憶する。

他方、動きベクトル検出器11から出力される各ブロッ
ク毎の絶対値誤差和はビット配分回路13に入力され、ビ
ット配分回路13は、前述したように、１フレーム当たり
の符号化ビット数を各ブロックへ成り当てるための符号
化ビット数決定パラメータを算出する。また、フレーム
メモリ10に書き込まれた、フレームデータをローカルデ
コードしたフレームデータが、動きベクトルメモリ12か
ら読み出される動きベクトルに従って、参照ブロックデ
ータとしてフレームメモリ10から読み出され、減算器３
で１フレーム遅延回路２の出力であるブロックデータか
らその参照ブロックデータが減算される。

そして、そのフレーム間差分データがDCT変換器４でD
CT変換され、ビット配分回路13からの出力である符号化
ビット数決定パラメータに対して量子化器５の量子化ス
テップサイズを可変して量子化され、可変長符号化され
る。

ここで、動きベクトル検出を、入力された現画像デー
タのブロックとローカルデコードしたブロックから求め
ていないために、動きベクトル検出器11から出力される
絶対値誤差和は、ローカルデコードされたデータによっ
て作られる、実際に符号化されるデータに対して誤差を
含むことになるが、一画面内での発生情報量の推定手段
として用いる分には特に問題はない。

従って、動きベクトル検出を、ローカルデコードした
データを用いずに、入力された原画像データのみから求
める場合にも、一画面分の動きベクトル検出を予め行な
い、その時、動きベクトル検出で算出される各ブロック
毎の現ブロックと参照ブロックとの絶対値誤差和を利用
して各ブロックへの割り当て符号化ビット数を決定する
ことで、既存の動きベクトル検出回路を利用するため、
回路規模の増大を極力押えて、一画面内で発生情報量の
大きい部分には符号化ビット数の配分を大きくし、発生
情報量の小さい部分には符号化ビット数の配分を小さく
でき、画面内の局所的な性質によって符号化誤差のかた
よりが発生するのをおさえることができ、かつ、予め定
められた符号化ビット数の範囲内で一画面の符号化処理
が可能となり、情報量制御と画質改善に有効が動画符号
化方法を提供することができる。

次に第３の実施例について説明する。第８図は第３の
実施例を示すブロック図である。同図において、26,27
は切替え回路、28はフレーム内／フレーム間判別回路、
29は判別結果メモリ、30はビット配分回路、その他は第
１図におけるのと同様である。

この実施例は、フレーム間の差分データを符号化する
か、フレームデータそのものを符号化するかを画像デー
タに応じて適応的に切り替えて符号化する符号化方式に
対応したものである。すなわち、第８図において、フレ
ーム内／フレーム間判別回路28は、現フレームの入力画
像データと、前フレームの画像データをローカルデコー
ドしたフレームデータが記憶されているフレームメモリ
10から、動きベクトル検出器11で検出した動きベクトル
に対応して読み出さされた参照ブロックデータを入力と
し、まず、次の（４）式および（５）式に示す演算を行
う。

ここで、ｍはブロックｘ方向の画素数、ｎはブロック
のｙ方向の画素数、bd（i,j）は原画像ブロック、bd2
（i,j）は動きベクトルに対応して読み出された参照ブ
ロックである。

従って、上記（４）式のvarは、動き補償されたフレ
ーム間差分（動き補償フレーム間予測誤差）データのブ
ロック内平均分散値を表し、（５）式のvarorは、原画
像データのブロック内平均分散値を表す。そして、その
演算結果をもとに、第９図（ａ）に示すようなグラフに
従ってフレーム内符号化かフレーム間符号化かを判別す
る。すなわち、前述したように、各ブロックの発生情報
量はDCT後の変換係数の交流成分にほぼ比例する。従っ
て、分散値にほぼ比例して発生情報量が決まるので、そ
の分散値の少ない符号化を選択することで情報量をでき
るだけ少なくするようにしている。

フレーム内／フレーム間判別回路28からは、第９図
（ｂ）に示すように、フレーム内符号化かフレーム間符
号化かの判別結果とその判別結果にもとずいてフレーム
内符号化のときには原画像データのブロック内平均分散
値（varor）を、またフレーム間符号化のときには動き
補償されたフレーム間差分データのブロック内平均分散
値（var）を出力し、それらは、判別結果メモリ29およ
び、ビット配分回路30に入力される。

今、第８図の各部信号の動作タイミング図である第10
図に示すように、入力画像のフレームデータがＢの場
合、１フレーム遅延回路２からはフレームデータＢの前
フレームであるフレームデータＡが出力され、フレーム
メモリ10にはフレームデータＡの画像データをローカル
デコードしたフレームデータＡ′が書き込まれる。動き
ベクトル検出器11では、入力画像データのフレームデー
タＢとフレームメモリ10に書き込まれているフレーデー
タＡ′とで、前述したように、動きベクトルを検出し、
その検出動きベクトルは動きベクトルメモリ12に随時記
憶され、１フレーム期間にその１フレーム分のブロック
毎の動きベクトルを記憶する。

一方、フレームメモリ10に書き込まれているフレーム
データＡ′が、動きベクトル検出器11から出力される動
きベクトルに従って、参照フレームデータＡ″としてフ
レームメモリ10から読み出され、フレーム内／フレーム
間判別回路28に入力される。

フレーム内／フレーム間判別回路28では、前述したよ
うに、入力画像データのフレームデータＢとフレームメ
モリ10から読み出された参照ブロックデータＡ″とで、
演算処理を行い、判別結果とその時の分散値を出力し、
その判決結果は判別結果メモリ29に随時記憶され、１フ
レーム期間にその１フレーム分のブロック毎の判別結果
を記憶する。他方、フレーム内／フレーム間判別回路28
から出力される分散値はビット配分回路30に入力され
る。

ここで、第８図のビット配分回路30の動作を第11図、
第12図を用いて説明する。第11図はビット配分回路30の
構成例を示すブロック図、第12図はその各部信号の動作
タイミング図である。

第11図において、31,34は切り換え回路、32,33は入力
分散値を記憶する分散値メモリI,II,35は読み出し専用
メモリ（ROM）、36は反転回路、37は加算回路、38はラ
ッチ回路、39は制御回路である。

第12図に示すように、入力画像データのフレームデー
タがＢである期間には、制御回路39から出力されるフレ
ーム毎に論理が反転するメモリ切換信号により、切り換
え回路31は分散値メモリ（Ｉ）32側に切り換わる。

このときの入力分散値を、入力画像のフレームデータ
がＢで、１フレーム内のブロックの番号をｎとしてｖ
［B,n］で表わすとすると、ビット配分回路30への入力
であるフレーム内／フレーム間判別回路28から出力され
る分散値ｖ［B,n］が分散値メモリ（Ｉ）32に書き込ま
れる。

一方、入力分散値ｖ［B,n］は加算回路37により１フ
レーム分のブロック毎の分散値が加算される。この１フ
レーム分のブロック毎の分散値の加算値を、入力画像の
フレームデータがＢのときＶ［Ｂ］で表わすとすると、
入力画像のフレームデータＣの始まるフレーム同期信号
によりラッチ回路38でラッチされてＶ［Ｂ］が入力画像
のフレームデータＣの期間ラッチ回路38から出力され
る。

また、入力画像のフレームデータＣの期間には、制御
回路39から出力されるメモリ切換信号により、切り換え
回路31は分散値メモリ（II）33側に切り換わり、入力分
散値ｖ［C,n］が分散値メモリ（II）33に書き込まれる
一方、メモリ切換信号は反転回路36により反転されるの
で、切り換え回路34は分散値メモリ（Ｉ）32側に切り換
わり分散値メモリ（Ｉ）32の内容、すなわち、分散値ｖ
［B,n］が読出される。

次に、読み出し専用メモリ35は、ラッチ回路38の出力
Ｖ［Ｂ］と切り換え回路34の出力ｖ［B,n］の入力に対
して、例えば、次の（６）式に対応するｑ［B,n］が符
号化ビット数決定パラメータとして出力されるように、
予めメモリ内に記憶しておく。

ここで、ａは定数、ｂは１フレーム当たりの符号化ビ
ット数、ｆはフレームデータ番号である。これは、前述
したように、各ブロックの発生情報量は、DCT後の変換
係数の交流成分にほぼ比例するので、その分散値にほぼ
比例して発生情報量が決まる。そこで、上記（６）式に
示すように、１フレーム分の動きベクトル検出とフレー
ム内／フレーム間判別を予め行ない、その１フレーム分
のブロック毎の分散値の和を求めることにより、各ブロ
ック毎の分散値に応じて、１フレーム当たりの符号化ビ
ット数を各ブロックへ割り当てるための符号化ビット数
決定パラメータを算出できる。

この決定した符号化ビット数決定パラメータに対応し
て第８図の量子化器５の量子化ステップサイズを可変し
てやれば、一画面内で発生情報量の大きい部分には符号
化ビット数の配分を大きくし、発生情報量の小さい部分
には符号化ビット数の配分を小さくでき、画面内の局所
的な性質によって符号化誤差のかたよりが発生するのを
おさえることができる。

なお、上記（６）式では、各ブロック毎の符号化ビッ
ト数が各ブロック毎の分散値に完全に比例するとしてい
るが、上記（６）式の定数ａをある関数（例えば２次関
数等）としてもよい。また、上記（６）式で示す演算を
読み出し専用メモリ35に予め記憶しておくと説明した
が、上記（６）式における１フレーム当たりの符号化ビ
ット数ｂを可変として演算する演算回路でもよい。読み
出し専用メモリ35の出力である符号化ビット数決定パラ
メータはビット配分回路30の出力として出力され、量子
化器５および逆量子化器７に入力される。

入力画像のフレームデータＣの期間には、前フレーム
期間にフレームメモリ10に書き込まれた、フレームデー
タＡの画像データをローカルデコードしたフレームデー
タＡ′が、動きベクトルメモリ12から読み出される動き
ベクトルに従って、参照ブロックデータＡ″としてフレ
ームメモリ10から読み出され、減算器３で１フレーム遅
延回路２の出力であるフレームデータＢのブロックデー
タからその参照ブロックデータＡ″を減算して、フレー
ム間差分データを出力する。

一方、前フレーム期間に判別結果メモリ29に書き込ま
れた、フレーム内／フレーム間符号化の判別結果が判別
結果メモリ29から読み出され、その判別結果がフレーム
内符号化の場合には、切り換え回路26は１フレーム遅延
回路２の出力を選択するように切り換わり、また、フレ
ーム間符号化の場合には、切り換え回路26は減算器３の
出力を選択するように切り換わる。そして、切り換え回
路26の出力は、DCT変換器４でDCT変換され量子化器５に
より量子化される。

ここで、量子化器５の量子化ステップサイズはビット
配分回路30の出力信号である符号化ビット数決定パラメ
ータｑ［B,n］により制御され、符号化ビット数が制御
される。量子化器５の出力は可変長符号化回路６により
可変長符号化され符号化データを生成する。また、量子
化器５の出力は逆量子化器７、および逆DCT変換器８に
より復号化回路が行なわれる。

一方、判別結果メモリ29から読み出された、フレーム
内／フレーム間符号化の判別結果がフレーム内符号化の
場合には、切り換え回路27は入力０（ゼロ）を選択する
ように切り換わり、また、フレーム間符号化の場合には
切り換え回路27は、動きベクトルメモリ12から読み出さ
れる動きベクトルに従ってフレームメモリ10から読み出
される参照ブロックデータＡ″を選択するように切り換
わるので、その切り換え回路27の出力と逆DCT変換器８
の出力が加算器９により加算されて、前フレームのフレ
ームデータＢの画像データをローカルデコードしたフレ
ームデータＢ′がフレームメモリ10に書き込まれる。

以降、前述と同様の動作を繰り返して、動きベクトル
検出およびフレーム内／フレーム間符号化の判別を一画
面分予め行うことにより、その時、フレーム内／フレー
ム間符号化の判別で算出される各ブロック毎の分散値を
利用して各ブロックへの割り当て符号化ビット数を決定
することで、こうして既存のフレーム内／フレーム間符
号化の判別回路を利用するため、新規な回路規模の増加
を極力押えて、一画面内で発生情報量の大きい部分には
符号化ビット数の配分を大きくし、発生情報量の小さい
部分には符号化ビット数の配分を小さくでき、画面内の
局所的な性質によって符号化誤差のかたよりが発生する
のをおさえることができ、かつ、予め定められた符号化
ビット数の範囲内で一画面の符号化処理が可能となり、
情報量制御と画質改善に有効な動画像符号化方法を提供
することができる。

また、フレーム間の差分データを符号化するか、フレ
ームデータそのものを符号化するかを画像データに応じ
て適応的に切り替えて符号化する符号化方式に対応した
第８図に示す第３の実施例に対して、動きベクトル検出
を、入力された現画像データのブロックと、フレームメ
モリ10に記憶されている前フレームの画像データのロー
カルデコードしたブロックから求めるのではなくて、現
画像データのブロックと、その現画像データのブロック
を１フレーム遅延させた前フレームの画像データ（ロー
カルデコードしていない入力画像データ）とから求める
場合でも、第６図に示した第２の実施例と同様に考える
ことがてき、動きベクトル検出およびフレーム内／フレ
ーム間符号化の判別を一画面分先行して行うことによ
り、同様の効果を得ることができる。

さらに、第８図に示す第３の実施例において、ブロッ
ク単位でフレーム内／フレーム間符号化の判別を行うの
に加えて、フレーム単位でもフレーム内／フレーム間符
号化を切り替える場合、フレーム単位のフレーム間符号
化の場合には、前述と同様の動作により、ブロック単位
でのフレーム内／フレーム間符号化の判別で算出される
各ブロック毎の分散値を利用して各ブロックへの割り当
て符号化ビット数を決定するが、フレーム単位のフレー
ム内符号化の場合には、ブロック単位でのフレーム内／
フレーム間符号化の判別回路を強制的にフレーム内符号
化側に設定し、そのフレーム期間内は、原画像データの
ブロック内平均分散値をフレーム内／フレーム間符号化
の判別回路が出力するように設定することで、フレーム
単位のフレーム内符号化の場合でも、フレーム内／フレ
ーム間符号化の判別回路で算出される各ブロック毎の分
散値を利用して、各ブロックへの割り当て符号化ビット
数を決定することができ、前述と同様の効果を得ること
ができる。

また、以上の説明では、符号化方式として、DCT符号
化方式について説明したが、VQ（ベクトル量子化）符号
化方式等の他の符号化方式を用いる場合にも同様に適用
できる。

さらに、本発明は、通信だけでなく、光ディスク等の
記録メディアに対する画像符号化装置にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、動き補償のために用いられる動きベ
クトル検出を行う際に算出するひずみ量または、フレー
ム内符号化かフレーム間符号化かを判別する際に算出す
る分散値を利用して、一画面の情報を符号化するために
予め定められている符号化ビット数を、そのひずみ量ま
たは分散値に従って、一画面内の各部分に割り当てて符
号化することで、新規な回路規模の増大を極力小さくし
て、予め定められた符号化ビット数の範囲内で一画面の
符号化処理が可能となり、画面内の局所的性質によって
符号化誤差のかたよりが発生するのを極力おさえること
ができ、主観評価によっても良好な再生画を得ることが
出来る動画像符号化方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は第１図の要部の動作を説明するための説明図、第３
図は第１図の各部の動作を説明するためのタイミング
図、第４図は第１図におけるビット配分回路13の構成例
を示すブロック図、第５図は第４図の各部動作を説明す
るためのタイミング図、第６図は本発明の第２の実施例
を示すブロック図、第７図は第６図の各部動作を説明す
るためのタイミング図、第８図は本発明の第３の実施例
を示すブロック図、第９図は第８図の要部の動作を説明
するための説明図、第10図は第８図の各部動作を説明す
るためのタイミング図、第11図は第８図におけるビット
分散回路30の構成例を示すブロック図、第12図は第11図
の各部動作を説明するためのタイミング図、である。 符号の説明 ３……減算器、４……DCT変換器、５……量子化器、７
……逆量子化器、８……逆DCT変換器、９……加算器、1
0……フレームメモリ、11……動きベクトル検出器、12
……動きベクトルメモリ、13,30……ビット配分回路、1
5,16……誤差メモリ、25……動きベクトル検出用フレー
ムメモリ、28……フレーム内／フレーム間判別回路、29
……判別結果メモリ、32,33……分散値メモリ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画面を構成する複数ブロックの各々毎に動
   きベクトルを利用した画面間符号化を行う動画像符号化
   方法であって、画面の各ブロック毎に動きベクトル検出
   を行う際に算出する画面間ひずみ量を利用して、該各ブ
   ロックの符号化パラメータを可変させながら符号化ビッ
   ト数を制御することを特徴とする動画像符号化方法。
2. 【請求項２】画面の各ブロックの画面間ひずみ量に応じ
   て、該画面を符号化するのに要するものとして定められ
   ている符号化ビット数を該各ブロックに割り当てること
   により、該各ブロックの符号化パラメータを決定するこ
   とを特徴とする請求項１記載の動画像符号化方法。
3. 【請求項３】画面を構成する複数ブロックの各々毎に画
   面内符号化と画面間符号化とを適応的に切り換える動画
   像符号化方法であって、画面の各ブロック毎に画面内符
   号化と画面間符号化との切り換え情報を決定する際に算
   出するブロック内分散値を利用して、該各ブロックの符
   号化パラメータを可変させながら符号化ビット数を制御
   することを特徴とする動画像符号化方法。
4. 【請求項４】画面の各ブロックのブロック内分散値に応
   じて、該画面を符号化するのに要するものとして定めら
   れている符号化ビット数を該各ブロックに割り当てるこ
   とにより、該各ブロックの符号化パラメータを決定する
   ことを特徴とする請求項３記載の動画像符号化方法。
5. 【請求項５】該画面の全てのブロックの符号化パラメー
   タを決定した後で、該画面の各ブロックの符号化を行う
   ことを特徴とする請求項1,2又は３に記載の動画像符号
   化方法。