JP3209210B2 - 動画像圧縮方法、動画像圧縮装置及び動画像圧縮プログラムを記憶した記憶媒体 - Google Patents

動画像圧縮方法、動画像圧縮装置及び動画像圧縮プログラムを記憶した記憶媒体

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JP3209210B2 JP3353099A JP3353099A JP3209210B2 JP 3209210 B2 JP3209210 B2 JP 3209210B2 JP 3353099 A JP3353099 A JP 3353099A JP 3353099 A JP3353099 A JP 3353099A JP 3209210 B2 JP3209210 B2 JP 3209210B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、動画像圧縮方
法、動画像圧縮装置及び動画像圧縮プログラムを記憶し
た記憶媒体に係り、詳しくは、リアルタイムで供給され
る動画像を複数個のフレームから構成される画像集合体
に分割して圧縮符号化する動画像圧縮方法、動画像圧縮
装置及び動画像圧縮プログラムを記憶した記憶媒体に関
する。
【０００２】
【従来の技術】リアルタイムで供給される動画像を圧縮
符号化する動画像圧縮装置としては、従来から、例え
ば、特開平７−１７７５１４号公報や、特開平８−３０
７８７８号公報、あるいは特開平８−３３６１３８号公
報に開示されたものがあった。まず、特開平７−１７７
５１４号公報に開示された動画像圧縮装置は、動画像を
圧縮符号化する際にフレームを間引いて受信側へ送信
し、受信側における伸張処理によって圧縮符号化時に間
引かれたフレームを内挿して動画像を再生するものであ
り、隣接フレームから求めた動きベクトルから動きを曲
線に近似し、隣接フレーム間の距離の比から内挿すべき
補間フレームを再構成する。以下、この装置を第１の従
来例の動画像圧縮装置と呼ぶ。このような構成によれ
ば、回転運動や放物運動等の曲線的な運動が含まれた動
画像を送信した場合でも、送信側で間引かれたフレーム
を受信側で正確に再生することができる。
【０００３】次に、特開平８−３０７８７８号公報に開
示された動画像圧縮装置は、フレーム内符号化モード
と、動き補償予測によるフレーム間符号化モードとを使
用してフレームを圧縮符号化する装置であり、フレーム
内符号化モードで圧縮符号化すべきと指定されたフレー
ムを、当該フレームの発生符号見積量と過去のフレーム
の発生符号見積量との差が動きが少ないシーンであると
検出される程度に多く、しかも、当該フレームがシーン
チェンジのフレームでない場合には、フレーム間符号化
モードで圧縮符号化する。以下、この装置を第２の従来
例の動画像圧縮装置と呼ぶ。このような構成によれば、
動画像中に静止画像が続く場合でも高画質の画像を圧縮
符号化することができる。
【０００４】さらに、特開平８−３３６１３８号公報に
開示された動画像圧縮装置は、動画像を複数個のフレー
ムから構成される画像集合体ＧＯＰ（Group Of Picture
s）に分割して圧縮符号化する装置であり、各フレーム
に付加された時間を示すタイムコードの中からドロップ
フレームを示すタイムコードを予測・検出し、その結果
に基づいて、画像集合体ＧＯＰを構成するフレーム数を
決定する。ここで、画像集合体ＧＯＰとは、早送り、巻
き戻し、途中からの再生、逆転再生等のトリック・モー
ドを可能とするために考え出された複数のフレームから
なる集合体をいう。日本や米国が採用するテレビジョン
放送の伝送方式であるＮＴＳＣ（National Television
System Committee）方式では、１秒当たりのフレーム数
は、最大２９．９７フレームであるので、画像集合体Ｇ
ＯＰも１秒当たり約３０フレームからなる。このよう
に、画像集合体ＧＯＰを構成するフレーム数が半端であ
るため、放送番組のように、正分、正秒でフレームを編
集する場合、そのまま編集すると動画像が部分的に不連
続になってしまう。そこで、その不都合を防止するため
に、フレームを間引く必要があり、その間引かれたフレ
ームをドロップフレームという。各フレームには、時：
分：秒：フレームの４つの数字からなるタイムコードが
付加されているので、タイムコードの中にドロップフレ
ームを示すタイムコードがあるか否かを予測・検出し、
その結果、ドロップフレームがある場合には、画像集合
体ＧＯＰを構成するフレーム数を変更するのである。以
下、この装置を第３の従来例の動画像圧縮装置と呼ぶ。
このような構成によれば、タイムコードの正分、正秒を
画像集合体ＧＯＰの境界に合わせることが可能になるた
め、圧縮符号化の結果得られる信号（ビットストリー
ム）を作製した後に編集することが容易となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、動画像圧縮
方法は、従来から利用対象や動画像を伝送する伝送路の
性質等に応じて各種提案されているが、ＣＤ−ＲＯＭや
ＤＡＴ（Digital AudioTape）、あるいはハード・ディ
スク等の記録媒体を利用対象とする動画像圧縮方法とし
ては、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）１や
その発展型のＭＰＥＧ２等の蓄積用動画像圧縮方法があ
り、ＩＳＯ（国際標準化機構；International Organiza
tion for Standerdization）において国際標準化されて
いる。上記した第２及び第３の従来例の動画像圧縮装置
もＭＰＥＧ規格に対応している。このＭＰＥＧ規格にお
いては、入力される１秒当たりのフレームの数（以下、
フレーム・レートと呼ぶ）が決められている。
【０００６】このようにフレーム・レートが決められて
いる場合において、上記した第１及び第３の従来例のよ
うに意図的にフレームを間引くのではなく、動画像圧縮
装置に入力されるフレームの一部がドロップ等の何らか
の原因で欠落することにより、フレーム・レートが変動
した場合には、そのまま圧縮符号化すると、受信側や再
生装置側において、上記フレーム・レートの変動に起因
して遅延等の時間情報のズレが発生してしまうという問
題があった。この問題は、ソフト・ウェアにより構成さ
れた動画像圧縮装置においても、ビデオ・カメラ等のよ
うなリアルタイムで連続して順次動画像を供給する供給
源からの動画像を取り込みながらリアルタイムでその動
画像を圧縮符号化する場合には、ＣＰＵ（中央処理装
置）の処理速度自体が遅かったり、ＣＰＵが各種の処理
を並行して行うために負荷が重いため、動画像を取り込
む速度が遅くなったり、一定の速度で動画像を取り込め
なくなったりすれば、同様に発生する。
【０００７】この点、上記した第１の従来例の動画像圧
縮装置においては、送信側において意図的に間引いたフ
レームを受信側で補間することは可能であるが、送信側
で意図的でなく欠落したフレームについては、何も対策
が施されていないので、フレーム・レートの変動に対処
することが困難であるという欠点がある。一方、上記し
た第２の従来例の動画像圧縮装置においても、圧縮符号
化する前にフレームが欠落した場合については、何も対
策が施されていないので、フレーム・レートの変動に対
処することが困難であるという欠点がある。
【０００８】また、上記したソフト・ウェアにより構成
された動画像圧縮装置においては、ＣＰＵの負荷が重い
ため、動画像を取り込む速度が遅くなった場合には、フ
レームを圧縮符号化する時間がかかり、動画像をリアル
タイムで圧縮符号化することが困難になるという問題が
あった。この点、上記した第３の従来例の動画像圧縮装
置においては、タイムコードの正分、正秒を画像集合体
ＧＯＰの境界に合わせるために、圧縮符号化する前に意
図的に間引いたフレーム（ドロップフレーム）がある場
合に画像集合体ＧＯＰを構成するフレーム数を変更して
いるが、間引かなかったフレームについては通常通り圧
縮符号化するため、発生符号量を削減したり、圧縮符号
化時間を短縮することができないという欠点がある。
【０００９】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、フレーム・レートの変動に起因して再生時に発
生する遅延等の時間情報のズレを防止できると共に、発
生符号量を削減したり、圧縮符号化時間を短縮すること
ができる動画像圧縮方法、動画像圧縮装置及び動画像圧
縮プログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、リアルタイムで供給される
動画像を複数個のフレームから構成される画像集合体に
分割して圧縮符号化する動画像圧縮方法に係り、上記画
像集合体を構成するために必要な個数のフレームが供給
されなかった場合には、供給されなかったフレームを当
該フレームが供給されるべき時間より前に供給されたフ
レームで補間して上記画像集合体を構成する第１の処理
と、補間された画像集合体を構成する各フレームについ
て圧縮符号化する第２の処理とからなることを特徴とし
ている。
【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の動画像圧縮方法に係り、上記第２の処理では、補間
されたフレームについては、当該フレームが供給される
べき時間より前に供給されたフレームと同一であること
を示す情報だけを圧縮符号化することを特徴としてい
る。
【００１２】また、請求項３記載の発明は、リアルタイ
ムで供給される動画像を複数のタイプの複数個のフレー
ムから構成される画像集合体に分割して圧縮符号化する
動画像圧縮方法に係り、上記画像集合体を構成すべき先
頭のフレームが供給された場合には、先に圧縮符号化し
た画像集合体を構成する各フレームの所定時間に供給さ
れた個数に基づいて、現在圧縮符号化すべき画像集合体
を構成するフレームの個数と各タイプによる構成形態と
を決定する第１の処理と、上記フレームの個数と上記各
タイプによる構成形態とが決定された新たな画像集合体
を構成するために必要な個数のフレームが供給されなか
った場合には、供給されなかったフレームを当該フレー
ムが供給されるべき時間より前に供給されたフレームで
補間して上記新たな画像集合体を構成する第２の処理
と、補間された新たな画像集合体を構成する各フレーム
について圧縮符号化する第３の処理とからなることを特
徴としている。
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項３記載の動
画像圧縮方法に係り、上記タイプは、当該フレーム内に
おける情報だけを用いて圧縮符号化することにより圧縮
符号化されたフレームが得られる第１のタイプと、過去
のフレームを参照して圧縮符号化することにより圧縮符
号化されたフレームが得られる第２のタイプと、過去及
び未来のフレームを参照して圧縮符号化することにより
圧縮符号化されたフレームが得られる第３のタイプとか
らなり、上記第１の処理では、上記第２の処理において
補間されるべきフレームが上記第３のタイプとなるよう
に、上記フレームの個数と上記各タイプによる構成形態
とを決定することを特徴としている。
【００１４】また、請求項５記載の発明は、請求項３又
は４記載の動画像圧縮方法に係り、上記第３の処理で
は、補間されたフレームについては、当該フレームが供
給されるべき時間より前に供給されたフレームと同一で
あることを示す情報だけを圧縮符号化することを特徴と
している。
【００１５】また、請求項６記載の発明は、リアルタイ
ムで供給される動画像を複数個のフレームから構成され
る画像集合体に分割して圧縮符号化する動画像圧縮装置
に係り、上記画像集合体を構成するために必要な個数の
フレームが供給されたか否かを判定する判定手段と、該
判定手段の判定結果に応じて、供給されなかったフレー
ムを当該フレームが供給されるべき時間より前に供給さ
れたフレームで補間して上記画像集合体を構成する補間
手段と、補間された画像集合体を構成する各フレームに
ついて圧縮符号化する圧縮符号化手段とを備えてなるこ
とを特徴としている。
【００１６】また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載の動画像圧縮装置に係り、上記圧縮符号化手段は、補
間されたフレームについては、当該フレームが供給され
るべき時間より前に供給されたフレームと同一であるこ
とを示す情報だけを圧縮符号化することを特徴としてい
る。
【００１７】また、請求項８記載の発明は、リアルタイ
ムで供給される動画像を複数のタイプの複数個のフレー
ムから構成される画像集合体に分割して圧縮符号化する
動画像圧縮装置に係り、上記画像集合体を構成すべき先
頭のフレームが供給されたか否かを判定する第１の判定
手段と、該第１の判定手段の判定結果に応じて、先に圧
縮符号化した画像集合体を構成する各フレームの所定時
間に供給された個数に基づいて、現在圧縮符号化すべき
画像集合体を構成するフレームの個数と各タイプによる
構成形態とを決定する決定手段と、上記フレームの個数
と上記各タイプによる構成形態とが決定された新たな画
像集合体を構成するために必要な個数のフレームが供給
されたか否かを判定する第２の判定手段と、該第２の判
定手段の判定結果に応じて、供給されなかったフレーム
を当該フレームが供給されるべき時間より前に供給され
たフレームで補間して上記新たな画像集合体を構成する
補間手段と、補間された新たな画像集合体を構成する各
フレームについて圧縮符号化する圧縮符号化手段とから
なることを特徴としている。
【００１８】また、請求項９記載の発明は、請求項８記
載の動画像圧縮装置に係り、上記タイプは、当該フレー
ム内における情報だけを用いて圧縮符号化することによ
り圧縮符号化されたフレームが得られる第１のタイプ
と、過去のフレームを参照して圧縮符号化することによ
り圧縮符号化されたフレームが得られる第２のタイプ
と、過去及び未来のフレームを参照して圧縮符号化する
ことにより圧縮符号化されたフレームが得られる第３の
タイプとからなり、上記決定手段は、上記補間手段によ
り補間されるべきフレームが上記第３のタイプとなるよ
うに、上記フレームの個数と上記各タイプによる構成形
態とを決定することを特徴としている。
【００１９】また、請求項１０記載の発明は、請求項８
又は９記載の動画像圧縮装置に係り、上記画像集合体を
構成する各フレームの所定時間に供給された個数に対応
して、現在圧縮符号化すべき画像集合体を構成するフレ
ームの個数と各タイプによる構成形態が予め記憶された
テーブルを備え、上記決定手段は、上記テーブルを参照
して、上記フレームの個数と上記各タイプによる構成形
態とを決定することを特徴としている。
【００２０】また、請求項１１記載の発明は、請求項８
乃至１０のいずれか１に記載の動画像圧縮装置に係り、
上記圧縮符号化手段は、補間されたフレームについて
は、当該フレームが供給されるべき時間より前に供給さ
れたフレームと同一であることを示す情報だけを圧縮符
号化することを特徴としている。
【００２１】また、請求項１２記載の発明に係る記憶媒
体は、コンピュータに請求項１乃至１１のいずれか１つ
に記載の機能を実現させるための動画像圧縮プログラム
が記憶されていることを特徴としている。
【００２２】
【作用】この発明の構成によれば、フレーム・レートの
変動に起因して再生時に発生する遅延等の時間情報のズ
レを防止することができる。また、発生符号量を削減し
たり、圧縮符号化時間を短縮することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 Ａ．第１の実施例 まず、第１の実施例について説明する。図１は、この発
明の第１の実施例である動画像圧縮装置の電気的構成を
示すブロック図である。この例の動画像圧縮装置は、画
像入力手段１と、フレーム番号付与手段２と、記憶手段
３と、フレーム数判定手段４と、符号化モード判定手段
５と、動き検索手段６と、周波数変換手段７と、量子化
手段８と、逆量子化手段９と、逆周波数変換手段１０
と、動き補償手段１１と、可変長符号化手段１２と、記
憶手段１３とから概略構成されている。
【００２４】画像入力手段１は、Ａ／Ｄコンバータ等か
らなり、リアルタイムで連続して順次動画像を供給する
ビデオ・カメラ等の供給源（図示略）から供給されたア
ナログのビデオ信号を１フレーム毎で取り込んで、デジ
タルのフレーム・データＦＤにＡ／Ｄ変換して出力す
る。フレーム番号付与手段２は、タイマ等の時間情報取
得手段を有し、画像入力手段１から供給されたフレーム
・データＦＤの絶対時間情報又は処理を開始した先頭の
フレーム・データＦＤからの相対時間情報を取得し、い
ずれか一方の時間情報と、この動画像圧縮装置に設定さ
れたフレーム・レートとに基づいて、各フレーム・デー
タＦＤにフレーム番号ＦＮを付与する。また、フレーム
番号付与手段２は、画像入力手段１から供給されたフレ
ーム・データＦＤを、それらに付与したフレーム番号Ｆ
Ｎと共に記憶手段３に記憶する。記憶手段３は、ＲＡＭ
等の半導体メモリやフロッピー・ディスク、ハード・デ
ィスク等から構成されている。
【００２５】フレーム数判定手段４は、フレーム番号付
与手段２から供給されたフレーム番号ＦＮに基づいて、
所定のフレーム数のフレーム・データＦＤが供給された
か、あるいは、所定のフレーム番号ＦＮ以上のフレーム
番号ＦＮが供給されたか否かを判定する。符号化モード
判定手段５は、フレーム数判定手段４の判定結果に基づ
いて、圧縮符号化処理をするために必要なフレーム・デ
ータＦＤが何らかの原因で欠落している場合には、現在
のフレーム・データＦＤＰに代えて、それに付与されて
いるフレーム番号ＦＮＰの前のフレーム番号ＦＮＢが付
与されたフレーム・データＦＤＢを補間する前処理を行
う。また、符号化モード判定手段５は、前処理が終了し
た所定のフレーム数のフレーム・データＦＤについて、
それらのタイプとフレーム番号ＦＮとに基づいて、符号
化モードを判定する。
【００２６】動き検索手段６は、動き補償手段１１によ
って復元され、参照フレーム・データＲＦＤとして記憶
手段３に記憶されている前のフレーム番号ＦＮＢが付与
されたフレーム・データＦＤＢと、現在のフレーム・デ
ータＦＤＰとの相関性を求め、相関性の高いブロックと
の差分データを周波数変換手段７へ供給する。周波数変
換手段７は、動き検索手段６から供給された差分データ
を周波数変換して量子化手段８へ供給する。量子化手段
８は、周波数変換手段７から供給された周波数変換デー
タを量子化して、逆量子化手段９及び可変長符号化手段
１２へ供給する。逆量子化手段９は、次のフレーム・デ
ータＦＤＮを圧縮符号化する際に用いる参照フレーム・
データＲＦＤを作製するために、量子化手段８の出力デ
ータを逆量子化する。逆周波数変換手段１０は、逆量子
化手段９の出力データの周波数成分を画素成分に逆周波
数変換する。
【００２７】動き補償手段１１は、逆周波数変換１０の
出力データに基づいて、参照フレーム・データＲＦＤ
（ローカル・デコード・データ）を作製して記憶手段３
へ記憶する。また、可変長符号化手段１２は、通常は量
子化手段８の出力データに基づいて、符号化モード判定
手段５から供給されたフレーム・データＦＤを圧縮符号
化すると共に、符号化モード判定手段５が圧縮符号化す
べきフレーム・データＦＤが参照フレーム・データＲＦ
Ｄと同一であると判定した場合には、同一のフレーム・
データＦＤであることを示すヘッダ情報だけを生成し
て、圧縮符号化データ又はヘッダ情報をハード・ディス
クや光ディスク等からなる記憶手段１３に記憶する。
【００２８】次に、上記構成の動画像圧縮装置の動作に
ついて説明する。この実施例においては、上記したＮＴ
ＳＣ方式を採用したビデオ・カメラから供給されたビデ
オ信号を画像入力手段１により処理してフレーム・デー
タＦＤを得た後、そのフレーム・データＦＤを上記した
ＭＰＥＧ１方式により圧縮符号化する。また、この動画
像圧縮装置に設定されたフレーム・レートは、３０ｆｐ
ｓ（frames per second）とする。
【００２９】ここで、図３にＭＰＥＧ１方式におけるフ
レーム構成の一例を示す。ＭＰＥＧ１方式においては、
フレーム・データＦＤのタイプにはＩ（Intra）タイ
プ、Ｐ（Predictive）タイプ、Ｂ（Bidirectionally pr
edictive）タイプがある。また、画像集合体ＧＯＰは、
１個のＩタイプのフレーム・データＦＤ（以下、フレー
ム・データＩＦＤと呼ぶ）と、複数組の複数個連続する
Ｂタイプのフレーム・データＦＤ（以下、フレーム・デ
ータＢＦＤと呼ぶ）と、隣接する組のフレーム・データ
ＢＦＤの間に介挿された複数個のＰタイプのフレーム・
データＦＤ（以下、フレーム・データＰＦＤとから構成
されている。この実施例においては、画像集合体ＧＯＰ
は、１個のフレーム・データＩＦＤと、２個連続するフ
レーム・データＢＦＤが３組、すなわち、６個のフレー
ム・データＢＦＤと、２個のフレーム・データＰＦＤと
から構成されるものとする。
【００３０】フレーム・データＩＦＤは、参照フレーム
・データＲＦＤを用いることなく、１個のフレーム・デ
ータＦＤ内で閉じた情報を用いて圧縮符号化することに
より得られる（上記したフレーム内符号化モード）。ま
た、フレーム・データＰＦＤは、図３に１点鎖線で示す
ように、過去のフレーム・データＩＦＤ又はフレーム・
データＰＦＤを参照フレーム・データＲＦＤとして用い
て圧縮符号化することにより得られる（上記した動き補
償予測による順方向フレーム間符号化モード）。さら
に、フレーム・データＢＦＤは、図３に１点鎖線と実線
で示すように、過去及び未来のフレーム・データＩＦＤ
又はフレーム・データＰＦＤを参照フレーム・データＲ
ＦＤとして用いて圧縮符号化することにより得られる
（上記した動き補償予測による双方向フレーム間符号化
モード）。フレーム・データＢＦＤ自体は、参照フレー
ム・データＲＦＤとして用いられることはない。以上説
明したように、ＭＰＥＧ１方式においては、フレーム・
データＢＦＤを作製するためには、過去及び未来のフレ
ーム・データＩＦＤ又はフレーム・データＰＦＤが参照
フレーム・データＲＦＤとして必要となるので、１個の
組で連続するフレーム・データＢＦＤの個数により、画
像集合体ＧＯＰを構成するのに最低限必要なフレーム数
が決定されるのである。
【００３１】次に、画像入力手段１から図４に示す順
に、フレーム・データＦＤの一群が供給された場合の動
画像圧縮装置の動作について、図２に示すフローチャー
トを参照して、説明する。図４において、実線で描いた
平行四辺形は実際に画像入力手段１から供給されたフレ
ーム・データＦＤの時間軸上の位置を示し、破線で描い
た平行四辺形は、欠落してしまったフレーム・データＦ
Ｄの時間軸上の位置を示す。まず、フレーム番号付与手
段２は、画像入力手段１から供給されたフレーム・デー
タＦＤの絶対時間情報又は相対時間情報を取得（ステッ
プＳＡ１）し、いずれか一方の時間情報と、この動画像
圧縮装置に設定されたフレーム・レート（今の場合、３
０ｆｐｓ）とに基づいて、各フレーム・データＦＤにフ
レーム番号ＦＮを付与する（ステップＳＡ２）。図４の
例では、それぞれ相対時間３３ｍｓ、６７ｍｓ、１３３
ｍｓ、２３３ｍｓ、３００ｍｓにフレーム・データＦＤ
が供給されているので、それぞれに付与されるフレーム
番号ＦＮは、１（＝（３０／１０００）×３３）、２
（＝（３０／１０００）×６７）、４（＝（３０／１０
００）×１３３）、７（＝（３０／１０００）×２３
３）、９（＝（３０／１０００）×３００）となる。こ
こで、「＝」は、両辺が略等しい場合をも意味する。そ
して、フレーム番号付与手段２は、画像入力手段１から
供給されたフレーム・データＦＤを、それらに付与した
フレーム番号ＦＮと共に記憶手段３に記憶する（ステッ
プＳＡ２）。
【００３２】これにより、フレーム数判定手段４は、記
憶手段３から順次読み出したフレーム番号ＦＮに基づい
て、画像集合体ＧＯＰを構成するために必要な所定のフ
レーム数のフレーム・データＦＤが供給されたか否かを
判定する（ステップＳＡ３）。今の場合、相対時間３３
ｍｓから相対時間３００ｍｓまでの間に、画像集合体Ｇ
ＯＰを構成するためには、フレーム番号ＦＮとして１〜
９が付与された９個のフレーム・データＦＤが供給され
なければならないのに、フレーム番号ＦＮが１、２、
４、７、９だけが供給されている。すなわち、供給され
るべき９個のフレーム番号ＦＮのうち、５個だけフレー
ム番号ＦＮが供給されている。したがって、フレーム数
判定手段４は、所定のフレーム数（今の場合、９個）の
フレーム・データＦＤが供給されていないと判定する。
【００３３】フレーム数判定手段４は、所定のフレーム
数のフレーム・データＦＤが供給されていないと判定し
た場合には、さらに、画像集合体ＧＯＰを構成するため
に必要な所定のフレーム番号ＦＮ以上のフレーム番号Ｆ
Ｎが供給されたか否かを判定する（ステップＳＡ４）。
フレーム数判定手段４がこの判断を行うのは、以下に示
す理由による。すなわち、所定のフレーム数のフレーム
・データＦＤが供給されていないと判定された場合であ
っても、アナログのビデオ信号を１フレーム毎で取り込
む時に、フレームがドロップ等により欠落した場合に
は、一定のフレーム・レートでフレーム・データＦＤが
供給されないことがある。そこで、画像集合体ＧＯＰを
構成するために必要なフレーム数のフレーム・データＦ
Ｄがすべて供給されている訳ではないが、画像集合体Ｇ
ＯＰを構成するために必要なフレーム番号ＦＮが付与さ
れたフレーム・データＦＤは既に供給されている場合も
あり得るので、画像集合体ＧＯＰを構成するために必要
なフレーム・データＦＤに付与された所定のフレーム番
号ＦＮ以上のフレーム番号ＦＮが供給されたか否かを判
定するのである。今の場合、図４に示すように、画像集
合体ＧＯＰを構成するために必要なフレーム番号ＦＮと
して９が付与されたフレーム・データＦＤが供給されて
いるので、フレーム数判定手段４は、所定のフレーム番
号ＦＮ以上のフレーム番号ＦＮが供給されたと判定す
る。一方、所定のフレーム番号ＦＮ以上のフレーム番号
ＦＮがまだ供給されていない場合には、フレーム数判定
手段４は、次にフレーム番号ＦＮが供給するまで待機す
る。
【００３４】次に、符号化モード判定手段５は、フレー
ム数判定手段４が、画像集合体ＧＯＰを構成するために
必要な、所定のフレーム数のフレーム・データＦＤが供
給されていると判定するか、あるいは、所定のフレーム
番号ＦＮ以上のフレーム番号ＦＮが供給されたと判定し
た場合には、まず、フレーム・データＦＤの供給された
順にフレーム番号ＦＮが連続しているか否かを判定する
（ステップＳＡ５）。今の場合、フレーム番号ＦＮが
１、２、４、７、９だけが供給されているので、符号化
モード判定手段５は、フレーム番号ＦＮが連続していな
いと判定する。フレーム番号ＦＮが連続していない場合
には、符号化モード判定手段５は、欠落している現在の
フレーム番号ＦＮＰが付与されたフレーム・データＦＤ
Ｐの記憶手段３におけるアドレスを直前のフレーム番号
ＦＮＢが付与されたフレーム・データＦＤＢの記憶手段
３におけるアドレスと同一にする（ステップＳＡ６）。
今の場合、図５に示すように、フレーム番号ＦＮとして
３が付与されたフレーム・データＦＤの記憶手段３にお
けるアドレスを、フレーム番号ＦＮとして２が付与され
たフレーム・データＦＤの記憶手段３におけるアドレス
と同一にする。
【００３５】次に、フレーム番号ＦＮが連続していると
判定したか、あるいは、アドレス変更処理を行った後、
符号化モード判定手段５は、画像集合体ＧＯＰを構成す
るために必要な複数個のフレーム・データＦＤのフレー
ム間隔が一定しているか否か判定する（ステップＳＡ
７）。今の場合、フレーム番号ＦＮとして２が付与され
たフレーム・データＦＤをフレーム番号ＦＮとして３が
付与されたフレーム・データＦＤへコピーしただけであ
り、フレーム番号ＦＮとして５、６、８がそれぞれ付与
された３個のフレーム・データＦＤがまだ欠落している
ので、符号化モード判定手段５は、フレーム間隔が一定
していないと判定する。
【００３６】フレーム間隔が一定していないと判定した
場合には、符号化モード判定手段５は、フレーム間隔が
一定していると判定するまで、上記したフレーム番号Ｆ
Ｎの連続性判定処理（ステップＳＡ５）とアドレス変更
処理（ステップＳＡ６）とを繰り返す。今の場合、図５
に示すように、フレーム番号ＦＮとして５及び６がそれ
ぞれ付与されたフレーム・データＦＤの記憶手段３にお
けるアドレスを、フレーム番号ＦＮとして４が付与され
たフレーム・データＦＤの記憶手段３におけるアドレス
と同一にすると共に、フレーム番号ＦＮとして８が付与
されたフレーム・データＦＤの記憶手段３におけるアド
レスを、フレーム番号ＦＮとして７が付与されたフレー
ム・データＦＤの記憶手段３におけるアドレスと同一に
する。
【００３７】次に、フレーム間隔が一定していると判定
した場合には、符号化モード判定手段５は、前処理が終
了した所定のフレーム数のフレーム・データＦＤについ
て、それらのタイプとフレーム番号ＦＮとに基づいて、
符号化モードを判定する（ステップＳＡ８）。今の場
合、画像集合体ＧＯＰは、図３に示すように、１個のフ
レーム・データＩＦＤと、６個のフレーム・データＢＦ
Ｄと、２個のフレーム・データＰＦＤとから構成されて
いる。したがって、符号化モード判定手段５は、フレー
ム番号ＦＮとして１が付与されたフレーム・データＦＤ
は、Ｉタイプであるので、その符号化モードをフレーム
内符号化モードと判定し、フレーム番号ＦＮとして２、
３、５、６、８、９がそれぞれ付与されたフレーム・デ
ータＦＤは、Ｂタイプであるので、その符号化モードを
動き補償予測によるフレーム間符号化モードと判定し、
フレーム番号ＦＮとして４、７がそれぞれ付与されたフ
レーム・データＦＤは、Ｐタイプであるので、その符号
化モードを動き補償予測によるフレーム間符号化モード
と判定する。なお、ＭＰＥＧ１方式においては、実際に
は、圧縮符号化処理する前のフレーム番号ＦＮの順番
と、圧縮符号化処理により作製された画像集合体ＧＯＰ
における各フレーム・データＦＤの順番は一致しない。
しかし、圧縮符号化処理自体はこの発明の特徴ではない
ので、この実施例においては、説明を簡単にするため、
圧縮符号化処理する前のフレーム番号ＦＮの順番と、圧
縮符号化処理により作製された画像集合体ＧＯＰにおけ
る各フレーム・データＦＤの順番を一致させて説明す
る。
【００３８】次に、符号化モード判定手段５は、圧縮符
号化すべき各フレーム・データＦＤについて、記憶手段
３に記憶されている参照フレーム・データＲＦＤと同一
であるか否かを判定する。そして、符号化モード判定手
段５は、フレーム・データＦＤと参照フレーム・データ
ＲＦＤとが異なると判定した場合には、以下に示す通常
の圧縮符号化処理を動き検索手段６以下の各手段に指示
し、フレーム・データＦＤと参照フレーム・データＲＦ
Ｄとが同一であると判定した場合には、同一のフレーム
・データＦＤであることを示すヘッダ情報だけの生成を
可変長符号化手段１２に指示する（ステップＳＡ９）。
【００３９】したがって、符号化モード判定手段５によ
りフレーム・データＦＤと参照フレーム・データＲＦＤ
とが異なると判定された場合には、動き検索手段６は、
参照フレーム・データＲＦＤである前のフレーム番号Ｆ
ＮＢが付与されたフレーム・データＦＤＢと、現在のフ
レーム・データＦＤＰとの相関性を求め、相関性の高い
ブロックとの差分データを周波数変換手段７へ供給す
る。これにより、周波数変換手段７は、この差分データ
を周波数変換するので、量子化手段８は、周波数変換デ
ータを量子化し、逆量子化手段９は、参照フレーム・デ
ータＲＦＤを作製するために、量子化手段８の出力デー
タを逆量子化する。したがって、逆周波数変換手段１０
は、逆量子化手段９の出力データの周波数成分を画素成
分に逆周波数変換し、動き補償手段１１は、逆周波数変
換１０の出力データに基づいて、参照フレーム・データ
ＲＦＤを作製して記憶手段３へ記憶する。一方、可変長
符号化手段１２は、量子化手段８の出力データを圧縮符
号化して記憶手段１３に記憶する。これに対し、符号化
モード判定手段５によりフレーム・データＦＤと参照フ
レーム・データＲＦＤとが同一であると判定された場合
には、符号化モード判定手段５の指示に基づいて、可変
長符号化手段１２は、同一のフレーム・データＦＤであ
ることを示すヘッダ情報だけを生成して記憶手段１３に
記憶する（ステップＳＡ１０）。
【００４０】今の場合、フレーム番号ＦＮとして１、
２、４、７、９がそれぞれ付与されたフレーム・データ
ＦＤについては、画像入力手段１から供給されたもので
あるので、符号化モード判定手段５により参照フレーム
・データＲＦＤと異なると判定され、それぞれの符号化
モードに従って通常の圧縮符号化処理が施される。これ
に対し、フレーム番号ＦＮとして３、５、６、８がそれ
ぞれ付与されたフレーム・データＦＤについては、いず
れも前のフレーム・データＦＤからコピーされたもので
あるので、符号化モード判定手段５により参照フレーム
・データＲＦＤと同一である判定され、通常の圧縮符号
化処理は実行されず、可変長符号化手段１２において、
同一のフレーム・データＦＤであることを示すヘッダ情
報、すなわち、差分データが０であることを示すヘッダ
情報だけが生成されて記憶手段１３に記憶される。次
に、フレーム番号付与手段２は、画像入力手段１から供
給されたすべてのフレーム・データＦＤについて圧縮符
号化処理が終了したか否かを判定する（ステップＳＡ１
１）。画像入力手段１から供給されたすべてのフレーム
・データＦＤについて圧縮符号化処理が終了したと判定
した場合には、フレーム番号付与手段２は、一連の処理
を終了する。これに対し、画像入力手段１から供給され
たすべてのフレーム・データＦＤについて圧縮符号化処
理が終了していないと判定した場合には、フレーム番号
付与手段２は、すべてのフレーム・データＦＤについて
圧縮符号化処理が終了したと判定するまで、上記したフ
レーム・データＦＤの時間情報取得処理（ステップＳＡ
１）とフレーム番号付与処理（ステップＳＡ２）とを繰
り返した後、一連の処理を終了する。
【００４１】ここで、図６に差分データが０である場合
のフレーム・データＢＦＤの符号の一例を示し、図７に
同フレーム・データＢＦＤの符号の階層構造の一例を示
す。図６において、符号の右端に示す""（Ｈ）は、""の
中の数字が１６進数であることを表している。同様
に、""（Ｄ）は、""の中の数字が１０進数であることを
示している。フレーム・データＢＦＤの符号は、図７に
示すように、ピクチャ層、スライス層、マクロブロック
（ＭＢ）層の３層の階層構造からなっている。ピクチャ
層において、ＰＳＣ（Picture Start Code）はピクチャ
層の開始を表すコードであり、ＰＣＴ（Picture Coding
Type）はフレーム・データＦＤのタイプを表し、"０１
１"はＢタイプであることを意味している。スライス層
において、ＳＳＣ（Slice Start Code）はスライス層の
開始を表すコードである。
【００４２】圧縮符号化データは、マクロブロック層に
おいて１６×１６画素のブロック（マクロブロック）単
位で表される。マクロブロック層において、ＭＢＡＩ
（Macroblock Address Increment）は前のマクロブロッ
クからのアドレスの増加分を示しており、先頭は"１"で
ある。ＭＢＴＹＰＥ（Macroblock Type）はマクロブロ
ックの形式を示しており、右側に示すように、ＭＢＰ
（Macroblock Pattern）が"０"であるということは、先
頭のマクロブロックには圧縮符号化するデータがないこ
とを表している。ＭＢＥＳＣ（Macroblock Escape）は
３３個のマクロブロックに圧縮符号化するデータがない
ことを表している。図６においては、ＭＢＥＳＣが２個
示されているので、合計６６個のマクロブロックに圧縮
符号化するデータがないことを意味している。次のＭＢ
ＡＩが"１３"（Ｄ）であるということは、さらに１２個
のマクロブロックに圧縮符号化するデータがないことを
表している。そして、先頭のマクロブロックと同様、Ｍ
ＢＰが"０"であるということは、当該マクロブロックに
は圧縮符号化するデータがないことを表している。図６
に示すフレーム・データＢＦＤは、８０（＝１＋６６＋
１２＋１）個のマクロブロックから構成されているが、
上記したように、これらすべてのマクロブロックには圧
縮符号化するデータがないこと、すなわち、差分データ
が０であることが分かる。この場合、差分データが０で
ある場合のフレーム・データＢＦＤの符号量は、図６に
示すビット長の合計、すなわち、１５７ビットとなる。
なお、図６及び図７に示されたその他の記号の意味につ
いては、「最新ＭＰＥＧ教科書」（アスキー出版局刊、
ｐ．１１０〜１２４）を参照されたい。
【００４３】このように、この例の構成によれば、フレ
ーム・レートが変動する場合でも、欠落したフレーム・
データＦＤを補間した後、圧縮符号化しているので、フ
レーム・レートの変動に起因して再生時に発生する遅延
等の時間情報のズレを防止することができる。また、こ
の例の構成によれば、欠落したフレーム・データＦＤ
は、その直前のフレーム・データＦＤＢをコピーするこ
とにより補間するので、フレーム・データＢＦＤを圧縮
符号化する時間が不要となり、その分時間が短縮できる
と共に、差分データが０である場合のフレーム・データ
ＢＦＤの符号量は、上記したように、１５７ビットで済
むので、発生符号量も削減することができる。これによ
り、高速でフレーム・データＦＤを圧縮符号化できると
共に、発生符号量を削減した分だけ他のフレーム・デー
タＦＤに発生符号量を割り当てることができるので、高
画質な圧縮符号化を実現することができる。
【００４４】Ｂ．第２の実施例 次に、第２の実施例について説明する。図８は、この発
明の第２の実施例である動画像圧縮装置の電気的構成を
示すブロック図である。この図において、図１の各部に
対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。この図に示す動画像圧縮装置においては、画像入力
手段１とフレーム番号付与手段２との間に、ＧＯＰ構成
変更手段２１が新たに設けられている。ＧＯＰ構成変更
手段２１は、内部に図９に示すＧＯＰ構成テーブル２２
を有しており、画像入力手段１から供給された現在のフ
レーム・データＦＤＰがこれから作製すべき画像集合体
ＧＯＰの先頭のフレーム・データＦＤＴであった場合に
は、フレーム番号付与手段２が取得した直前の画像集合
体ＧＯＰを構成する複数個のフレーム・データＦＤの絶
対時間情報又は相対時間情報から得られた実測フレーム
・レートと、この動画像圧縮装置に現在設定されている
設定フレーム・レートとに基づいて、ＧＯＰ構成テーブ
ル２２を参照して、これから作製すべき画像集合体ＧＯ
Ｐの構成を変更する。
【００４５】次に、画像入力手段１から図１１に示す順
にフレーム・データＦＤの一群が供給された場合の動画
像圧縮装置の動作について、図１０に示すフローチャー
トを参照して、説明する。図１１において、実線で描い
た平行四辺形は実際に画像入力手段１から供給されたフ
レーム・データＦＤの時間軸上の位置を示し、破線で描
いた平行四辺形は欠落してしまったフレーム・データＦ
Ｄの時間軸上の位置を示す。また、図１１において、イ
ンデックスとは、画像集合体ＧＯＰを構成する各フレー
ム・データＦＤにそのフレーム番号ＦＮやタイプと無関
係に先頭から順に付与される番号をいう。また、この実
施例では、実測フレーム・レートは１５ｆｐｓであり、
設定フレーム・レートは３０ｆｐｓであったとする。さ
らに、設定フレーム・レートが３０ｆｐｓである場合の
ＧＯＰ構成は、図１１に示すように、ＩＢＢＢＰＢＢＢ
Ｐ……であったとする。
【００４６】まず、ＧＯＰ構成変更手段２１は、画像入
力手段１から供給された現在のフレーム・データＦＤＰ
がこれから作製すべき画像集合体ＧＯＰの先頭のフレー
ム・データＦＤＴであるか否かを判定する（ステップＳ
Ｂ１）。フレーム・データＦＤＰをフレーム・データＦ
ＤＴであると判定しなかった場合には、ＧＯＰ構成変更
手段２１は、何もせず、当該フレーム・データＦＤＰを
フレーム番号付与手段２へ供給する。これに対し、フレ
ーム・データＦＤＰをフレーム・データＦＤＴと判定し
た場合には、ＧＯＰ構成変更手段２１は、フレーム番号
付与手段２に直前の画像集合体ＧＯＰの実測フレーム・
レートを要求し、取得する（ステップＳＢ２）。今の場
合、実測フレーム・レートとして１５ｆｐｓを取得す
る。次に、ＧＯＰ構成変更手段２１は、実測フレーム・
レートと設定フレーム・レートとに基づいて、ＧＯＰ構
成テーブル２２を参照して、これから作製すべき画像集
合体ＧＯＰの構成を変更した後、当該フレーム・データ
ＦＤＰをフレーム番号付与手段２へ供給する（ステップ
ＳＢ３）。
【００４７】ＧＯＰ構成変更手段２１が以上説明した処
理（ステップＳＢ１〜ＳＢ３）を行うのは、以下に示す
理由による。すなわち、上記した第１の実施例と同様
に、ＧＯＰ構成変更手段２１を設けずに、欠落したフレ
ーム・データＦＤとして直前のフレーム・データＦＤＢ
を単にコピーして補間すると共に、補間されたフレーム
・データＦＤのフレーム番号ＦＮをコピー元のフレーム
・データＦＤＢのフレーム番号ＦＮＢと同一とすると、
図１１に示す補間前のフレーム・データＦＤの一群は、
図１２に示すようになる。このように、画像集合体ＧＯ
Ｐの構成を変更しない場合には、インデックス３のフレ
ーム・データＦＤは、Ｂタイプであるが、参照フレーム
・データＲＦＤである、インデックス１のフレームデー
タ・ＩＦＤとインデックス５のフレーム・データＰＦＤ
のどちらとも同一の情報で構成されないことになる。圧
縮効率や圧縮処理速度を考慮すると、フレーム・データ
ＢＦＤは、参照フレームＲＦＤと同一の情報を使用して
差分データが０であることを示すヘッダ情報だけを生成
するほうが良い。そこで、この実施例においては、実測
フレーム・レートに応じて、欠落したフレーム・データ
ＢＦＤが直前のフレーム・データＦＤＢと同一の情報を
有するように適応的に画像集合体ＧＯＰの構成を変更す
ることにより、圧縮効率及び圧縮処理速度を向上させる
のである。
【００４８】今の場合、実測フレーム・レートが１５ｆ
ｐｓ、設定フレーム・レートが３０ｆｐｓであるから、
ＧＯＰ構成変更手段２１は、ＧＯＰ構成テーブル２２を
参照して、これから作製すべき画像集合体ＧＯＰの構成
を、ＩＢＢＢＰＢＢＢＰ……からＩＢＰＢＰ……へ変更
する。
【００４９】フレーム番号付与手段２は、ＧＯＰ構成変
更手段２１から供給されたフレーム・データＦＤの絶対
時間情報又は相対時間情報を取得（ステップＳＢ４）
し、いずれか一方の時間情報と、この動画像圧縮装置に
設定されたフレーム・レート（今の場合、３０ｆｐｓ）
とに基づいて、各フレーム・データＦＤにフレーム番号
ＦＮを付与する（ステップＳＢ５）。図１１の例では、
それぞれ相対時間３３ｍｓ、１００ｍｓ、１６７ｍｓ、
２３３ｍｓにフレーム・データＦＤが供給されているの
で、それぞれに付与されるフレーム番号ＦＮは、１（＝
（３０／１０００）×３３）、３（＝（３０／１００
０）×１００）、５（＝（３０／１０００）×１６
７）、７（＝（３０／１０００）×２３３）となる。こ
こで、「＝」は両辺が略等しい場合をも意味する。そし
て、フレーム番号付与手段２は、ＧＯＰ構成変更手段２
１から供給されたフレーム・データＦＤを、それらに付
与したフレーム番号ＦＮと共に記憶手段３に記憶する
（ステップＳＢ５）。
【００５０】これにより、フレーム数判定手段４は、記
憶手段３から順次読み出したフレーム番号ＦＮに基づい
て、ＧＯＰ構成変更手段２によってその構成が変更され
た画像集合体ＧＯＰを構成するのに必要な所定のフレー
ム数のフレーム・データＦＤが供給されたか否かを判定
する（ステップＳＢ６）。今の場合、相対時間３３ｍｓ
から相対時間２３３ｍｓまでの間に、画像集合体ＧＯＰ
を構成するためには、フレーム番号ＦＮとして１〜７が
付与された７個のフレーム・データＦＤが供給されなけ
ればならないのに、フレーム番号ＦＮが１、３、５、７
だけが供給されている。すなわち、供給されるべき７個
のフレーム番号ＦＮのうち、４個だけフレーム番号ＦＮ
が供給されている。したがって、フレーム数判定手段４
は、所定のフレーム数（今の場合、７個）のフレーム・
データＦＤが供給されていないと判定する。
【００５１】フレーム数判定手段４は、所定のフレーム
数のフレーム・データＦＤが供給されていないと判定し
た場合には、さらに、ＧＯＰ構成変更手段２によってそ
の構成が変更された画像集合体ＧＯＰを構成するのに必
要な所定のフレーム番号ＦＮ以上のフレーム番号ＦＮが
供給されたか否かを判定する（ステップＳＢ７）。今の
場合、図１１に示すように、画像集合体ＧＯＰを構成す
るために必要なフレーム番号ＦＮとして７が付与された
フレーム・データＦＤが供給されているので、フレーム
数判定手段４は、所定のフレーム番号ＦＮ以上のフレー
ム番号ＦＮが供給されたと判定する。一方、所定のフレ
ーム番号ＦＮ以上のフレーム番号ＦＮがまだ供給されて
いない場合には、フレーム数判定手段４は、次にフレー
ム番号ＦＮが供給するまで待機する。
【００５２】次に、符号化モード判定手段５は、フレー
ム数判定手段４が、画像集合体ＧＯＰを構成するために
必要な、所定のフレーム数のフレーム・データＦＤが供
給されていると判定するか、あるいは、所定のフレーム
番号ＦＮ以上のフレーム番号ＦＮが供給されたと判定し
た場合には、まず、フレーム・データＦＤの供給された
順にフレーム番号ＦＮが連続しているか否かを判定する
（ステップＳＢ８）。今の場合、フレーム番号ＦＮが
１、３、５、７だけが供給されているので、符号化モー
ド判定手段５は、フレーム番号ＦＮが連続していないと
判定する。フレーム番号ＦＮが連続していない場合に
は、符号化モード判定手段５は、欠落している現在のフ
レーム番号ＦＮＰが付与されたフレーム・データＦＤＰ
の記憶手段３におけるアドレスを直前のフレーム番号Ｆ
ＮＢが付与されたフレーム・データＦＤＢの記憶手段３
におけるアドレスと同一にする（ステップＳＢ９）。今
の場合、図１３に示すように、フレーム番号ＦＮとして
２が付与されたフレーム・データＦＤの記憶手段３にお
けるアドレスを、フレーム番号ＦＮとして１が付与され
たフレーム・データＦＤの記憶手段３におけるアドレス
と同一にする。
【００５３】次に、フレーム番号ＦＮが連続していると
判定したか、あるいは、アドレス変更処理を行った後、
符号化モード判定手段５は、画像集合体ＧＯＰを構成す
るために必要な複数個のフレーム・データＦＤのフレー
ム間隔が一定しているか否か判定する（ステップＳＢ１
０）。今の場合、フレーム番号ＦＮとして１が付与され
たフレーム・データＦＤをフレーム番号ＦＮとして２が
付与されたフレーム・データＦＤへコピーしただけであ
り、フレーム番号ＦＮとして４、６がそれぞれ付与され
た２個のフレーム・データＦＤがまだ欠落しているの
で、符号化モード判定手段５は、フレーム間隔が一定し
ていないと判定する。
【００５４】フレーム間隔が一定していないと判定した
場合には、符号化モード判定手段５は、フレーム間隔が
一定していると判定するまで、上記したフレーム番号Ｆ
Ｎの連続性判定処理（ステップＳＢ５）とアドレス変更
処理（ステップＳＢ６）とを繰り返す。今の場合、図１
３に示すように、フレーム番号ＦＮとして４が付与され
たフレーム・データＦＤの記憶手段３におけるアドレス
を、フレーム番号ＦＮとして３が付与されたフレーム・
データＦＤの記憶手段３におけるアドレスと同一にする
と共に、フレーム番号ＦＮとして６が付与されたフレー
ム・データＦＤの記憶手段３におけるアドレスを、フレ
ーム番号ＦＮとして５が付与されたフレーム・データＦ
Ｄの記憶手段３におけるアドレスと同一にする。これに
より、フレーム番号ＦＮとして２、４、６がそれぞれ付
与されたフレーム・データＦＤは、いずれも、参照フレ
ームＲＦＤとすべき直前のフレーム・データＦＤＢと同
一となる。
【００５５】次に、フレーム間隔が一定していると判定
した場合には、符号化モード判定手段５は、前処理が終
了した所定のフレーム数のフレーム・データＦＤについ
て、それらのタイプとフレーム番号ＦＮとに基づいて、
符号化モードを判定する（ステップＳＢ１１）。今の場
合、画像集合体ＧＯＰの構成は、ＧＯＰ構成変更手段２
によって、１個のフレーム・データＩＦＤと、３個のフ
レーム・データＢＦＤと、３個のフレーム・データＰＦ
Ｄとの構成に変更されている。したがって、符号化モー
ド判定手段５は、フレーム番号ＦＮとして１が付与され
たフレーム・データＦＤは、Ｉタイプであるので、その
符号化モードをフレーム内符号化モードと判定し、フレ
ーム番号ＦＮとして２、４、６がそれぞれ付与されたフ
レーム・データＦＤは、Ｂタイプであるので、その符号
化モードを動き補償予測によるフレーム間符号化モード
と判定し、フレーム番号ＦＮとして３、５、７がそれぞ
れ付与されたフレーム・データＦＤは、Ｐタイプである
ので、その符号化モードを動き補償予測によるフレーム
間符号化モードと判定する。
【００５６】次に、符号化モード判定手段５は、圧縮符
号化すべき各フレーム・データＦＤについて、記憶手段
３に記憶されている参照フレーム・データＲＦＤと同一
であるか否かを判定する。そして、符号化モード判定手
段５は、フレーム・データＦＤと参照フレーム・データ
ＲＦＤとが異なると判定した場合には、通常の圧縮符号
化処理（ステップＳＢ１３）を動き検索手段６以下の各
手段に指示し、フレーム・データＦＤと参照フレーム・
データＲＦＤとが同一であると判定した場合には、同一
のフレーム・データＦＤであることを示すヘッダ情報だ
けの生成を可変長符号化手段１２に指示する（ステップ
ＳＢ１２）。
【００５７】なお、通常の圧縮符号化処理及びヘッダ情
報生成処理（ステップＳＢ１３）については、上記した
第１の実施例における通常の圧縮符号化処理及びヘッダ
情報生成処理（ステップＳＡ１０）と略同様であるの
で、その説明を省略する。今の場合、フレーム番号ＦＮ
として１、３、５、７がそれぞれ付与されたフレーム・
データＦＤについては、画像入力手段１から供給された
ものであるので、符号化モード判定手段５により参照フ
レーム・データＲＦＤと異なると判定され、それぞれの
符号化モードに従って通常の圧縮符号化処理が施され
る。これに対し、フレーム番号ＦＮとして２、４、６が
それぞれ付与されたフレーム・データＦＤについては、
いずれも前のフレーム・データＦＤからコピーされたも
のであるので、符号化モード判定手段５により参照フレ
ーム・データＲＦＤと同一である判定され、通常の圧縮
符号化処理は実行されず、可変長符号化手段１２におい
て、同一のフレーム・データＦＤであることを示すヘッ
ダ情報、すなわち、差分データが０であることを示すヘ
ッダ情報だけが生成されて記憶手段１３に記憶される。
次に、フレーム番号付与手段２は、画像入力手段１から
供給されたすべてのフレーム・データＦＤについて圧縮
符号化処理が終了したか否かを判定する（ステップＳＢ
１４）。画像入力手段１から供給されたすべてのフレー
ム・データＦＤについて圧縮符号化処理が終了したと判
定した場合には、フレーム番号付与手段２は、一連の処
理を終了する。これに対し、画像入力手段１から供給さ
れたすべてのフレーム・データＦＤについて圧縮符号化
処理が終了していないと判定した場合には、フレーム番
号付与手段２は、すべてのフレーム・データＦＤについ
て圧縮符号化処理が終了したと判定するまで、上記した
フレーム・データＦＤの時間情報取得処理（ステップＳ
Ｂ４）とフレーム番号付与処理（ステップＳＢ５）とを
繰り返した後、一連の処理を終了する。
【００５８】このように、この例の構成によれば、実測
フレーム・レートと設定フレーム・レートとに基づい
て、画像集合体ＧＯＰの構成を動的に変更しているの
で、上記した第１の実施例による効果に加えて、圧縮効
率及び圧縮処理速度が向上するという効果も得られる。
【００５９】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の各実施例においては、圧縮符号化データを記憶手段１
３に記憶する例を示したが、これに限定されず、例え
ば、伝送路を介して外部に伝送しても良い。また、上述
の各実施例においては、ＮＴＳＣ方式を採用したビデオ
・カメラから供給されたビデオ信号を画像入力手段１に
より処理してフレーム・データＦＤを得た後、そのフレ
ーム・データＦＤをＭＰＥＧ１方式により圧縮符号化す
る例を示したが、これに限定されない。この発明は、Ｐ
ＡＬ方式等の他のテレビジョン方式を採用したビデオ・
カメラ等の撮影手段から供給されたビデオ信号から得ら
れたフレーム・データＦＤの圧縮符号化にも適用するこ
とができると共に、ＭＰＥＧ２方式等の他の圧縮符号化
方式にも適用することができるのはいうまでもない。さ
らに、この発明は、フィールド・データ単位での圧縮符
号化にも適用することができる。
【００６０】さらに、上述の各実施例においては、各手
段をハードウェアで構成した例を示したが、これに限定
されない。すなわち、上記動画像圧縮装置を、ＣＰＵ
（中央処理装置）と、ＲＯＭやＲＡＭ等の内部記憶装置
と、ＦＤＤ（フロッピー・ディスク・ドライバ）、ＨＤ
Ｄ（ハード・ディスク・ドライバ）、ＣＤ−ＲＯＭドラ
イバ等の外部記憶装置と、出力手段と、入力手段とを有
するコンピュータによって構成し、上記フレーム番号付
与手段２、フレーム数判定手段４、符号化モード判定手
段５、動き検索手段６、周波数変換手段７、量子化手段
８、逆量子化手段９、逆周波数変換手段１０、動き補償
手段１１、可変長符号化手段１２、ＧＯＰ構成変更手段
２１がＣＰＵによって構成され、これらの機能が動画像
圧縮プログラムとして、ＲＯＭ等の半導体メモリや、Ｆ
Ｄ、ＨＤやＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されている
と構成しても良い。この場合、上記内部記憶装置、ある
いは外部記憶装置が記憶手段３，１３、ＧＯＰ構成テー
ブル２２となり、動画像圧縮プログラムは、記憶媒体か
らＣＰＵに読み込まれ、ＣＰＵの動作を制御する。ＣＰ
Ｕは、動画像圧縮プログラムが起動されると、上記フレ
ーム番号付与手段２、フレーム数判定手段４、符号化モ
ード判定手段５、動き検索手段６、周波数変換手段７、
量子化手段８、逆量子化手段９、逆周波数変換手段１
０、動き補償手段１１、可変長符号化手段１２、ＧＯＰ
構成変更手段２１として機能し、動画像圧縮プログラム
の制御により、上記した処理を実行するのである。
【００６１】このような構成によれば、ビデオ・カメラ
等のようなリアルタイムで連続して順次動画像を供給す
る供給源からの動画像を取り込みながらリアルタイムで
その動画像を圧縮符号化する場合において、ＣＰＵの処
理速度自体が遅かったり、ＣＰＵが各種の処理を並行し
て行うために負荷が重く、動画像を取り込む速度が遅く
なったり、一定の速度で動画像を取り込めなくなってフ
レーム・レートが変動した場合であっても、フレーム・
レートの変動に起因して再生時に発生する遅延等の時間
情報のズレを防止することができる。また、ＣＰＵの負
荷が重いため、動画像を取り込む速度が遅くなった場合
でも、発生符号量を削減して圧縮効率を向上させたり、
圧縮処理速度を速くして圧縮符号化時間を短縮すること
ができる。したがって、動画像をリアルタイムで圧縮符
号化することができる。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、フレーム・レートが変動する場合でも、欠落し
たフレームを補間した後、圧縮符号化しているので、フ
レーム・レートの変動に起因して再生時に発生する遅延
等の時間情報のズレを防止することができる。また、こ
の発明の構成によれば、欠落したフレームは、その直前
のフレームをコピーすることにより補間するので、当該
フレームを圧縮符号化する時間が不要となり、その分時
間が短縮できると共に、同一のフレームであることを示
す情報の符号量は少なくて済むので、発生符号量も削減
することができる。これにより、高速でフレームを圧縮
符号化できると共に、発生符号量を削減した分だけ他の
フレームに発生符号量を割り当てることができるので、
高画質な圧縮符号化を実現することができる。さらに、
この発明の別の構成によれば、実測フレーム・レートに
基づいて、画像集合体の構成を動的に変更しているの
で、発生符号量を削減して、圧縮効率を向上させたり、
圧縮処理速度を速くして、圧縮符号化時間を短縮するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例である動画像圧縮装置
の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】同装置の動作を表すフローチャートである。
【図３】ＭＰＥＧ１方式におけるフレーム構成の一例を
示す図である。
【図４】同装置の動作を説明するための図である。
【図５】同装置の動作を説明するための図である。
【図６】差分データが０である場合のフレーム・データ
ＢＦＤの符号の一例を示す図である。
【図７】同フレーム・データＢＦＤの符号の階層構造の
一例を示す図である。
【図８】この発明の第２の実施例である動画像圧縮装置
の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】ＧＯＰ構成テーブルの構成の一例を示す図であ
る。
【図１０】同装置の動作を表すフローチャートである。
【図１１】同装置の動作を説明するための図である。
【図１２】同装置の動作を説明するための図である。
【図１３】同装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
２ フレーム番号付与手段（判定手段、第２の判
定手段） ４ フレーム数判定手段（判定手段、第２の判定
手段） ５ 符号化モード判定手段（補間手段） ６ 動き検索手段（圧縮符号化手段） ７ 周波数変換手段（圧縮符号化手段） ８ 量子化手段（圧縮符号化手段） ９ 逆量子化手段（圧縮符号化手段） １０ 逆周波数変換手段（圧縮符号化手段） １１ 動き補償手段（圧縮符号化手段） １２ 可変長符号化手段（圧縮符号化手段） ２１ ＧＯＰ構成変更手段（第１の判定手段、決定
手段） ２２ ＧＯＰ構成テーブル（テーブル）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−136380（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−336138（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−50839（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−177514（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−140100（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−242452（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−307860（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−307878（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−37257（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−42295（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−257499（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−304375（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リアルタイムで供給される動画像を複数
    個のフレームから構成される画像集合体に分割して圧縮
    符号化する動画像圧縮方法において、 前記画像集合体を構成するために必要な個数のフレーム
    が供給されなかった場合には、供給されなかったフレー
    ムを当該フレームが供給されるべき時間より前に供給さ
    れたフレームで補間して前記画像集合体を構成する第１
    の処理と、 補間された画像集合体を構成する各フレームについて圧
    縮符号化する第２の処理とからなることを特徴とする動
    画像圧縮方法。
  2. 【請求項２】 前記第２の処理では、補間されたフレー
    ムについては、当該フレームが供給されるべき時間より
    前に供給されたフレームと同一であることを示す情報だ
    けを圧縮符号化することを特徴とする請求項１記載の動
    画像圧縮方法。
  3. 【請求項３】 リアルタイムで供給される動画像を複数
    のタイプの複数個のフレームから構成される画像集合体
    に分割して圧縮符号化する動画像圧縮方法において、 前記画像集合体を構成すべき先頭のフレームが供給され
    た場合には、先に圧縮符号化した画像集合体を構成する
    各フレームの所定時間に供給された個数に基づいて、現
    在圧縮符号化すべき画像集合体を構成するフレームの個
    数と各タイプによる構成形態とを決定する第１の処理
    と、 前記フレームの個数と前記各タイプによる構成形態とが
    決定された新たな画像集合体を構成するために必要な個
    数のフレームが供給されなかった場合には、供給されな
    かったフレームを当該フレームが供給されるべき時間よ
    り前に供給されたフレームで補間して前記新たな画像集
    合体を構成する第２の処理と、 補間された新たな画像集合体を構成する各フレームにつ
    いて圧縮符号化する第３の処理とからなることを特徴と
    する動画像圧縮方法。
  4. 【請求項４】 前記タイプは、当該フレーム内における
    情報だけを用いて圧縮符号化することにより圧縮符号化
    されたフレームが得られる第１のタイプと、過去のフレ
    ームを参照して圧縮符号化することにより圧縮符号化さ
    れたフレームが得られる第２のタイプと、過去及び未来
    のフレームを参照して圧縮符号化することにより圧縮符
    号化されたフレームが得られる第３のタイプとからな
    り、 前記第１の処理では、前記第２の処理において補間され
    るべきフレームが前記第３のタイプとなるように、前記
    フレームの個数と前記各タイプによる構成形態とを決定
    することを特徴とする請求項３記載の動画像圧縮方法。
  5. 【請求項５】 前記第３の処理では、補間されたフレー
    ムについては、当該フレームが供給されるべき時間より
    前に供給されたフレームと同一であることを示す情報だ
    けを圧縮符号化することを特徴とする請求項３又は４記
    載の動画像圧縮方法。
  6. 【請求項６】 リアルタイムで供給される動画像を複数
    個のフレームから構成される画像集合体に分割して圧縮
    符号化する動画像圧縮装置において、 前記画像集合体を構成するために必要な個数のフレーム
    が供給されたか否かを判定する判定手段と、 該判定手段の判定結果に応じて、供給されなかったフレ
    ームを当該フレームが供給されるべき時間より前に供給
    されたフレームで補間して前記画像集合体を構成する補
    間手段と、 補間された画像集合体を構成する各フレームについて圧
    縮符号化する圧縮符号化手段とを備えてなることを特徴
    とする動画像圧縮装置。
  7. 【請求項７】 前記圧縮符号化手段は、補間されたフレ
    ームについては、当該フレームが供給されるべき時間よ
    り前に供給されたフレームと同一であることを示す情報
    だけを圧縮符号化することを特徴とする請求項６記載の
    動画像圧縮装置。
  8. 【請求項８】 リアルタイムで供給される動画像を複数
    のタイプの複数個のフレームから構成される画像集合体
    に分割して圧縮符号化する動画像圧縮装置において、 前記画像集合体を構成すべき先頭のフレームが供給され
    たか否かを判定する第１の判定手段と、 該第１の判定手段の判定結果に応じて、先に圧縮符号化
    した画像集合体を構成する各フレームの所定時間に供給
    された個数に基づいて、現在圧縮符号化すべき画像集合
    体を構成するフレームの個数と各タイプによる構成形態
    とを決定する決定手段と、 前記フレームの個数と前記各タイプによる構成形態とが
    決定された新たな画像集合体を構成するために必要な個
    数のフレームが供給されたか否かを判定する第２の判定
    手段と、 該第２の判定手段の判定結果に応じて、供給されなかっ
    たフレームを当該フレームが供給されるべき時間より前
    に供給されたフレームで補間して前記新たな画像集合体
    を構成する補間手段と、 補間された新たな画像集合体を構成する各フレームにつ
    いて圧縮符号化する圧縮符号化手段とからなることを特
    徴とする動画像圧縮装置。
  9. 【請求項９】 前記タイプは、当該フレーム内における
    情報だけを用いて圧縮符号化することにより圧縮符号化
    されたフレームが得られる第１のタイプと、過去のフレ
    ームを参照して圧縮符号化することにより圧縮符号化さ
    れたフレームが得られる第２のタイプと、過去及び未来
    のフレームを参照して圧縮符号化することにより圧縮符
    号化されたフレームが得られる第３のタイプとからな
    り、 前記決定手段は、前記補間手段により補間されるべきフ
    レームが前記第３のタイプとなるように、前記フレーム
    の個数と前記各タイプによる構成形態とを決定すること
    を特徴とする請求項８記載の動画像圧縮装置。
  10. 【請求項１０】 前記画像集合体を構成する各フレーム
    の所定時間に供給された個数に対応して、現在圧縮符号
    化すべき画像集合体を構成するフレームの個数と各タイ
    プによる構成形態が予め記憶されたテーブルを備え、 前記決定手段は、前記テーブルを参照して、前記フレー
    ムの個数と前記各タイプによる構成形態とを決定するこ
    とを特徴とする請求項８又は９記載の動画像圧縮装置。
  11. 【請求項１１】 前記圧縮符号化手段は、補間されたフ
    レームについては、当該フレームが供給されるべき時間
    より前に供給されたフレームと同一であることを示す情
    報だけを圧縮符号化することを特徴とする請求項８乃至
    １０のいずれか１に記載の動画像圧縮装置。
  12. 【請求項１２】 コンピュータに請求項１乃至１１のい
    ずれか１に記載の機能を実現させるための動画像圧縮プ
    ログラムを記憶した記憶媒体。
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