JP3590976B2 - 動画像圧縮装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、動画像圧縮処理等に用いられる動画像圧縮装置に係り、詳細には、時間軸方向の予測を伴う動画像圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像圧縮の国際標準としてＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｇｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）やＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）がある。
【０００３】
ＭＰＥＧは、ＭＰＥＧＩ，ＭＰＥＧＩＩ，ＭＰＥＧＩＩＩの３レベルの規格案が検討されている。ＭＰＥＧＩでは、１．５Ｍｂｐｓの通信回線で伝送できる動画像圧縮を目的としており、おもにテレビ電話やテレビ会議などで使用することが考えられている。ＭＰＥＧＩでは、現行のＮＴＳＣ方式のビデオ画像を３２０×２４０ピクセルの解像度として扱い、１フレームを構成する２フィールドのうち１フィールドのみのデータを用いる。ＭＰＥＧＩＩでは、１０Ｍｂｐｓの通信回線で伝送できる圧縮が目標で、ＩＳＤＮなどによる動画像伝送やディジタル・ビデオがターゲットとされている。そして、ＭＰＥＧＩＩＩは、ハイビジョンなどによる次世代テレビが対象となっている。
【０００４】
ＭＰＥＧの特徴は、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散コサイン変換）による静止画像圧縮に加えて、時間軸方向の圧縮のためのフレーム間予測処理を行なうことであるが、動画像圧縮の前提条件としてフレームのランダム・アクセスができること、早送りによる再生や巻戻し再生（逆方向）ができることがあげられている。従って、ＭＰＥＧにおけるフレーム間予測は、前向きと後向きの両方向を採用している。ＭＰＥＧにあっても、基本的にはＭＣ（動き補償）＋ＤＣＴを用いる。動き補償を行なうブロックサイズは１６×１６（但し８×８のモードもある）、ＤＣＴは８×８ブロックに対して行なう。また、この動き補償は１／２画素精度で行なう。１／２画素精度の動き補償は、予測に用いる参照フレーム上において画素単位でずらした位置を調べるのみならず、画素と画素の間の位置を補間によって生成し、マッチングをとることによって行なう。
【０００５】
通常の動き補償＋ＤＣＴとの最も大きな違いは、周期的なフレーム内符号化フレームを基本とした動き補償予測である。図８及び図９はＭＰＥＧ動画符号化時の画面の予測構造を示す図であり、図中の四角形は動画のフレームを意味する１枚１枚の画像（ピクチャ）を示し、フレームから伸びる矢印は、根元のフレームが予測に用いられることを示す。
【０００６】
上記ピクチャは、符号化される方式に従って以下のタイプに分類される。
【０００７】
▲１▼Ｉピクチャ（Ｉｎｔｒａ−ｃｏｄｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ：イントラ符号化画像）
符号化されるときその画像１枚の中だけで閉じた情報のみを使う。換言すれば、復号化するときＩピクチャ自身の情報のみで画像が再構成できる。実際には、差分をとらずそのままＤＣＴして符号化する。この符号化方式は、一般に効率が悪いが、これを随所に入れてＩピクチャだけを復号すればランダムアクセスや高速再生が可能となる。さらに、Ｉピクチャを復号してメモリに蓄え、逆方向に読み出すことを繰り返せば逆転再生をも可能となる。
【０００８】
▲２▼Ｐピクチャ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｃｏｄｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ：前方予測符号化画像）
Ｐピクチャは、予測画像（差分をとる基準となる画像）として、入力で時間的に前に位置し既に復号化されたＩピクチャまたはＰピクチャを使う。すなわち、図９に示すように過去から現在の一方向に予測されるフレームである。実際には動き補償された予測画像との差を符号化するか差分をとらずに符号化する（イントラ符号化）か効率のよい方をマクロブロック単位で選択できる。
【０００９】
▲３▼Ｂピクチャ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｃｏｄｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ：両方向予測符号化画像）
Ｂピクチャは、予測画像として時間的に前に位置し既に復号化されＩピクチャまたはＰピクチャ、時間的に後ろに位置するすでに復号化されたＩピクチャまたはＰピクチャ、およびその両方から作られた補間画像の３種類を使う。ここで、補間フレームの場合は両方向から予測を行なうが、動き補償の予測モードは大きく分類して３つある。過去から現在を予測する順方向動き補償、未来から現在を予測する逆方向動き補償、過去と未来の両方から現在を予測する補間動き補償である。上記順方向動き補償と逆方向動き補償とは、一つの参照フレームから読み出したブロックとマッチングをとるという点で、通常の動き補償（ＭＣ）と同じ処理である。また、上記補間動き補償は、２つの参照フレームから読み出したブロックを、現在のフレームと参照フレームとの時間距離を考慮した重みづけをして合成し、予測信号を得るものである。
【００１０】
上記３種類の動き補償後の差分の符号化とイントラ符号化の中で一番効率のよいものをマクロブロック単位に選択できる。
【００１１】
一方、上記Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャを含んで構成されるＧＯＰ（グループ・オブ・ピクチャ）は、１または複数枚のＩピクチャと０または複数枚の非Ｉピクチャから構成される。Ｂピクチャを符号化または復号化するには、その予測画像となる時間的には後方にあるＩピクチャまたはＰピクチャが先に符号化されていなくてはならないため、ＧＯＰを構成するにはＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャは所定の順序が必要であるが、Ｉピクチャの間隔、及びＰピクチャの間隔は自由でＧＯＰの内部でも変わってもよい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の動画像における時間方向予測には図６に示す直前の画像からの片側予測や図９に示す過去及び未来の画像からの双方向予測等がある。
【００１３】
一般に、蓄積メディア（ＭＰＥＧ）系における動画像圧縮は、上記図７の双方向予測が有効であると考えられており、ＭＰＥＧによる両方向予測画像（Ｂピクチャ）の予測元となる画像は、その画像単体で再生可能な（予測を伴わない）画像（Ｉピクチャ）若しくはＢピクチャ以外からの片側予測を元にする画像（Ｐピクチャ）である。ところが、フル動画像データは、前述したフィールド構造を持っているため、圧縮対象の画像が予測元と同一フィールドではなく、時間の経過と共に垂直方向の変化がない場合には予測効率がかなり悪化してしまうという欠点がある。すなわち、例えばテレビ画像では１／６０秒毎に１フィールドを表示し、２フィールド（奇数フィールドと偶数フィールド）で１フレームとなっており、空間軸方向に１ドットのずれが存在する。従って、隣り合った画像同士は縦軸が合わず、予測を行なうおうとしたとき一番近い画像が必ずしも一番似ているとは限らないため、時間経過と共に垂直方向の変化がない画像では予測効率が極端に悪化してしまう場合がある。
【００１４】
ところで、前述したＰピクチャにおいては、予測元画像からの時間経過量の点から予測効率はそれほど高くない場合が多いと考えられる。仮に、Ｐピクチャが予測元と違うフィールドであった場合には画像によっては著しく予測効率が下がり、他の画像にまで影響を及ぼしかねないことになる。しかし、Ｐピクチャが予測元と同一フィールドであった場合には、ある１つのＩピクチャを予測元とした全てのＰピクチャの系列が同一フィールドとなり、それらのＩピクチャ及びＰピクチャを予測元とする両方向予測画面（Ｂピクチャ）において、その両予測元とも違うフィールドとなる場合が発生し、画像によっては予測効率が減少してしまうという欠点があった。
【００１５】
このように従来のＩピクチャ、Ｐピクチャ等に基づく予測構造は設計者が時間相関を基に一義的に決定していたため、圧縮対象の画像が予測元と同一フィールドではなく時間の経過と共に垂直方向の変化が無い場合には予測効率がかなり悪化してしまうことがある反面、逆に、Ｐピクチャが予測元と同一フィールドである場合であっても、上述した理由により画像によっては予測効率の低下を招いてしまうことがある。
【００１６】
そこで本発明は、どのような画像においても高い予測効率を得ることができる動画像圧縮装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記目的達成のため、
動画の画像データを予測構造に従って圧縮する動画像圧縮装置において、
独立して符号化可能な独立符号化画像間に、過去又は未来から現在を予測する少なくとも２つの片側予測画像および過去及び未来の両方向から現在を予測する０または１枚以上の両方向予測画像を含み、独立符号化画像のフィールドが奇数フィールドと偶数フィールドとで交互に繰り返し、且つ、前記独立符号化画像のフィールドと前記独立符号化画像と時間的に最も近くに位置する前記片側予測画像のフィールドとが異なるように配列された予測構造であって、前記片側予測画像の予測元画像を時間的に最も近くに配列された独立符号化画像又は片側予測画像とする時間相関の高い第１の予測構造と、前記片側予測画像の予測元画像を同一のフィールドで且つ時間的に最も近くに配列された独立符号化画像又は片側予測画像とするフィールド相関の高い第２の予測構造とを記憶する予測構造記憶手段と、
画像データを圧縮する際に独立符号化画像となる画像を予測元画像としたとき、時間的に最も近くに配列する片側予測画像の予測誤差と同一のフィールドの片側予測画像の予測誤差とを比較し、何れの片側予測画像の予測誤差が少ないかを判別し、該判別結果に基づいて前記第１または第２いずれかの予測構造を選択する予測構造選択手段と、
前記予測構造選択手段により選択された予測構造に従って画像データを圧縮するデータ圧縮手段と、
を備えている。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の動画像圧縮装置において、
前記予測構造において、前記両方向予測画像は、前記独立符号化画像又は前記片側予測画像と前記独立符号化画像又は前記片側予測画像との間に位置する隣り合う２つの画像であることを特徴とする。
【００２０】
【作用】
本発明の手段の作用は次の通りである。
【００２１】
請求項１及び２記載の発明では、
予測構造記憶手段にはフィールド相関が高い場合に使用される予測構造と、時間相関が高い場合に使用される予測構造とが記憶されている。
【００２２】
この状態において、符号化すべき画像データが予測構造選択手段に入力されると、予測構造選択手段によってこの画像データがフィールド相関と時間相関とで何れの相関性が強いかが判別され、その判別結果に基づいて予測構造記憶手段に記憶された複数の予測構造のうち、相関性の強い予測構造が選択される。そして、予測構造選択手段により選択された予測構造に従って画像データが圧縮される。
【００２３】
従って、どのような画像においても高い予測効率を得ることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００２５】
原理説明
本発明では、圧縮対象の画像が予測元と同一フィールドではなく時間の経過と共に垂直方向の変化が無い場合と、予測元と同一フィールドであった場合の２つの状態があることに着目し、圧縮しようとする画像を２つ用意し、画像情報によりフィールド相関と時間相関のうち相関性の高い方を利用した予測構造を選択するようにして予測構造を変化させることで前述のような欠点を補い、どのような画像においても高い予測効率を得るようにするものである。
【００２６】
図１は本発明に係る動画像圧縮装置の機能ブロック図であり、図中、白抜き矢印はデータの流れを示し、矢印は制御の流れを示す。
【００２７】
図１において、動画像圧縮装置は、データ圧縮すべき原画像データを記憶するフレームメモリ（ＦＭ）１と、予測構造を決定するためにフレームメモリ（ＦＭ）１から読出された画像データに基づいて画像がフィールド相関（図５参照）と時間相関（図６参照）のうち何れの相関性が強いかを判断し、予測構造群メモリ（ＰＭ）３に記憶された予測画像群から予測構造を選んで予測構造を決定する予測構造決定装置２と、フィールド相関と時間相関に基づいて設定される複数の予測構造群を記憶する予測構造群メモリ（ＰＭ）３と、予測構造決定装置２により選ばれた予測構造に従ってフレームメモリ（ＦＭ）１から読出した画像データを圧縮する圧縮器４と、上記各部の動作を制御する制御装置５とにより構成されている。
【００２８】
以上の構成において、まず、フレームメモリ（ＦＭ）１から読出した画像データを予測構造決定装置２に出力する。予測構造決定装置２は、予測構造を決定するために与えられた画像データに基づいて画像フィールド相関と時間相関のうち何れの相関性が強いかを判別して予測構造群メモリ（ＰＭ）３から予測構造を選んで予測構造を決定する。予測構造の決定結果は、制御装置５に送られ、制御装置５はどの位置からどのように予測するかという情報を圧縮器４に与える。圧縮器４は決定された相関に対応する予測構造に従ってフレームメモリ（ＦＭ）１から読み出した画像データを圧縮し圧縮画像データとして出力する。上記手順が後述する図４に示すような画像グループ毎に繰り返される。
【００２９】
このように、上記原理説明に基づく動画像圧縮装置は、予測構造を決定するために与えられた画像データに基づいて画像がフィールド相関と時間相関のうち何れの相関性が強いかを判断して予測構造群メモリ（ＰＭ）３に記憶された予測画像群から予測構造を選んで予測構造を決定する予測構造決定装置２と、フィールド相関と時間相関に基づいて設定される複数の予測構造群を記憶する予測構造群メモリ（ＰＭ）３と、予測構造決定装置２により選ばれた予測構造に従って画像データを圧縮する圧縮器４を設け、Ｉピクチャから予測される時間的に近いＰピクチャとフィールドが同じＰピクチャをそれぞれ同一条件下で予測して誤差の少ない予測構造を選択し、その予測構造で画像データを圧縮しているので、どのような画像においても高い予測効率を得ることができる。また、予測効率を上げることができるので同一圧縮率の場合には画質の向上を図ることができ、同一画質の場合には圧縮率を向上させることができる。
【００３０】
実施例
図２〜図７は本発明に係る動画像圧縮装置の一実施例を示す図である。
【００３１】
先ず、構成を説明する。図２は動画像圧縮装置のブロック図であり、この図において、動画像圧縮装置の符号化器は、画像モード、予測モード、動きベクトル及び各種制御信号を出力して、システム全体の制御を行なうコントローラ３０と、データ圧縮すべき画像データを記憶する画像メモリ３１と、画像メモリ３１から読み出した画像データに動き補償フレーム間予測処理による予測結果を減算する減算器３２と、減算器３２により減算された画像データをコントローラ３０に出力するとともに、該画像データに対しＤＣＴ演算を行なうＤＣＴ演算部３３と、コントローラ３０で決定された量子化幅に従ってＤＣＴ演算の出力データを一定の誤差の範囲内で量子化する量子化部３４と、量子化部３４により量子化された画像データに対し画像データのほか各種ブロック属性信号を可変長符号化した後、定められたデータ構造の符号列に多重化するＶＬＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅ：可変長符号化）３５と、変動する情報発生を一定レートに平滑化するバッファ３６と、周期的なフレーム内符号化フレームを基本とした動き補償予測を行なう動き補償フレーム間予測部３７と、により構成されている。
【００３２】
上記動き補償フレーム間予測部３７は、量子化部３４により量子化された画像データを逆量子化する逆量子化部３８と、逆量子化部３８により量子化前の画像データに戻されたデータに対し逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）演算を施すＩＤＣＴ演算部３９と、ＩＤＣＴ演算部３９によりＤＣＴ処理される前の画像データに戻されたデータに動き補償を加算する加算器４０と、コントローラ３０からの画像モード、予測モードに従って信号経路を切り換えるスイッチ４１、４２、４３と、コントローラ３０で演算処理（図７参照）された動きベクトルにより動き補償予測を行なう予測器４４、４５とから構成される。
【００３３】
上記画像メモリ３１は、前記図１の機能ブロック図のフレームメモリ（ＦＭ）１に対応し、上記ＤＣＴ演算部３３及び量子化部３４は全体として図１の圧縮器４に対応している。また、コントローラ３０は全体として図１の予測構造決定装置２、予測構造群メモリ（ＰＭ）３及び制御装置５に対応しており、コントローラ３０は、内蔵された予測構造群メモリ（ＰＭ）を用いて予測構造決定処理を実行し、決定された予測構造を基にシステム全体の動画像圧縮制御を行なう。
【００３４】
また、動画像圧縮装置の復号器は、上記符号化器とは逆の動作を行なうものであり、具体的には、図２に示すように、変動する情報発生を一定レートに平滑するバッファ４６と、バッファ４６に記憶された復号化すべき画像データを前記ビデオマルチプレックス符号化部（ＶＬＣ）３５の処理と逆の処理を行なって復号化する逆ビデオマルチプレックス復号化部（ＶＬＣ−１）４７と、ＶＬＣ−１４７で決定された量子化幅に従ってＶＬＣ−１４７の出力に対し逆量子化する逆量子化部４８と、逆量子化部４８で逆量子化されたデータに対し逆ＤＣＴ演算を施すＩＤＣＴ演算部４９と、ＩＤＣＴ演算部４９の出力に予測結果を加算する加算器５０と、ＶＬＣ−１４７からの画像モード、予測モードに従って信号経路を切り換えるスイッチ５１、５２、５３と、ＶＬＣ−１４７で算出された動きベクトルにより動き補償予測を行なう予測器５４、５５とから構成される。
【００３５】
図４は上記動画像圧縮装置で用いられる画像グループを説明するための図であり、図中の四角形は画面を、Ｉ，Ｐ，Ｂは夫々Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャを示している。
【００３６】
一般に、時間予測を伴う圧縮では、予測元となる画像が再生済でなければ、その圧縮データから画像を展開することができない。現在有効であると考えられている画像圧縮には、画像展開時における特殊再生（途中再生、高速再生等）や、誤差の蓄積による画像の乱れ等に対応するため、時間予測を伴わない圧縮画像（Ｉピクチャ）が存在している。この場合、あるＩピクチャから次のＩピクチャまでの画像データは、それらの外の画像情報に左右されないため、図４に示すようにそれらの画面群を１つのグループ（画像グループ）として処理することができる。
【００３７】
図５及び図６は２つの相関による予測構造を示す図であり、図５がフィールド相関が高い場合の予測構造を、図６が時間相関が高い場合の予測構造を夫々示している。前記図１に示した複数の予測構造群を記憶する予測構造群メモリ（ＰＭ）３は、図５及び図６に示すような複数の予測構造から構成されている。
【００３８】
また、本動動画像圧縮装置の予測構造は、画像情報により予測構造を変化させるために以下のようなＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）を構成するようにする。
【００３９】
まず、過去と未来の双方向から予測されるＢピクチャの数を、例えば“２”に固定する。すなわち、基本的にはＢピクチャはＰピクチャ及びＩピクチャの間に幾つ存在してもよいが、本実施例ではこのＢピクチャを２に固定することによって２つのＢピクチャのうち必ず一方の画像はその隣のＰピクチャまたはＩピクチャとで空間軸の縦軸が存在することになり、したがって、上記Ｂピクチャの他方は必ず時間的に一番近い画像となる。すなわち、ＢピクチャはＰピクチャ（このＰピクチャはＩピクチャから予測される）からの予測が入ることになるが、図５及び図６に示すようにＢピクチャの数を２に固定することによってＢピクチャとＩピクチャ（またはＰピクチャ）とに関しては閉じた関係となり、ある程度独立したものとみることができるようになる。換言すれば、Ｂピクチャの数を２にすることによってＢピクチャを独立させて影響を受けないようにすることができる。
【００４０】
次に、片側から予測されるＰピクチャを以下のように決定する。１つ以上のＩピクチャを含むフレームメモリの列をＧＯＰという。このＧＯＰにおいて前述したようにＢピクチャを２つずつとって、あるＧＯＰを構成したときにあるＩピクチャと次のＩピクチャとが違うフィールドとなるようにＩピクチャとＩピクチャとの間の画面の数を調整する。具体的には、図４及び図５に示すように、Ｉ１ピクチャと次のＩ２ピクチャとの間のＰピクチャの数が偶数個（本実施例では、４個）あればＩ１ピクチャとＩ２ピクチャとは異なるフィールドをとるように切り換わるようになる。
【００４１】
この場合、上記予測構造をとる上記Ｐピクチャはある少し離れた片側の画像しか相関しないことになるので、このＰピクチャの画像が時間的に近い方が予測誤差が少ないのか、あるいは場所（フィールド）が同一の方が予測誤差が少ないのかを判定し、その判定結果に基づいて図５及び図６の予測構造のうち最適な予測構造を選択する。すなわち、図５及び図６に示すように、本動画像圧縮装置はフィールド相関が高い場合の予測構造と時間相関が高い場合の予測構造をそれぞれ持ち、画像情報によりどちらかを選択する。
【００４２】
選択方法は、Ｉ２ピクチャから予測され得るＰ３ピクチャ，Ｐ４ピクチャを夫々同一条件下で予測し、誤差の少ない方を予測構造に持つ方を選択する。例えば、時間相関の方が強いときには一番時間の近いところから予測し、また、フィールド（場所）相関が強いときには同一フィールドから予測できるように予測構造を切り換える。図５に示すフィールド相関では各Ｐピクチャを同一フィールドの画像から予測し、図６に示す時間フィールドでは各Ｐピクチャを時間的に近い画像から予測している。また、Ｂピクチャは片側が時間的に近い画像、他方が同一のフィールドの画像となるようにしている。
【００４３】
次に、本実施例の動作を説明する。
【００４４】
図７はコントローラ３０で実行される予測構造決定処理のフローチャートであり、前記図１の予測構造決定装置２における処理に対応する。
【００４５】
先ず、ステップＳ１でＩ２ピクチャからＰ４ピクチャを予測し、ステップＳ２でＩ２ピクチャからＰ３ピクチャを予測する。すなわち、Ｉ１ピクチャとフィールドが異なる次のＩ２ピクチャによって時間的に近いＰピクチャとなるＰ４ピクチャを予測し（図６参照）、また、同Ｉ２ピクチャによりフィールドが同じＰピクチャとなるＰ３ピクチャを予測する（図５参照）。
【００４６】
次いで、ステップＳ３でＰ４ピクチャを予測した方がＰ３ピクチャを予測するより誤差が少ないか否かを判別する。この場合、選択方法は、Ｉ２ピクチャから予測され得るＰ３ピクチャ，Ｐ４ピクチャをそれぞれ同一条件下で予測し、誤差の少ない方を予測構造に持つ方を選択する。ここでは、フィールド相関では各Ｐピクチャを時間的に近い画像から予測している。また、Ｂピクチャは片側が時間的に近い画像、他方が同一のフィールドの画像である。
【００４７】
Ｐ４ピクチャを予測した方がＰ３ピクチャを予測するより誤差が少ないときには時間相関の方が相関が強いときであるからステップＳ４で図６に示す時間相関予測構造を採用して本フローの処理を終え、また、Ｐ３ピクチャを予測した方がＰ４ピクチャを予測するより誤差が少ないときにはフィールド相関の方が相関が強いときであるからステップＳ５で図５に示すフィールド相関予測構造を採用して本フローの処理を終える。
【００４８】
より詳しく説明すると、いま例えば図５及び図６のような予測構造が用意されている場合、予測構造の決定は前記図７のフローに示す手順で決定することができる。
【００４９】
先ず、Ｉ２ピクチャからＰ４ピクチャ及びＰ３ピクチャへの予測は、動き補償（ＭＣ）を含む予測であり、通常の動画像予測と同様に行われ、その予測誤差の合計を比べることによってＰ４ピクチャ及びＰ３ピクチャの何れかの画像の方がよりＩ２ピクチャの画像に近いかを決定し、Ｐ４ピクチャの画像の方が近ければ（すなわち、予測誤差が少なければ）図５の時間相関構造を、Ｐ３ピクチャの画像の方が近ければ図６のフィールド相関構造を選択する。そして、どちらが選択されたかを示す情報を図４の画像グループ毎に与えてやるようにすればデコード時に正常に行なうこともできる。なお、この選択情報はＭＰＥＧＩのフォーマットではＧＯＰヘッダーを１ｂｉｔ拡張することで実現できる。
【００５０】
以上説明したように、本実施例に係る動画像圧縮装置のコントローラ３０は、Ｉ２ピクチャから予測される時間的に近いＰ４ピクチャとフィールドが同じＰ３ピクチャをそれぞれ同一条件下で予測して誤差の少ない予測構造を選択し、その予測構造で画像データを圧縮しているので、どのような画像においても高い予測効率を得ることができる。また、予測効率を上げることができるので同一圧縮率の場合には画質の向上を図ることができ、同一画質の場合には圧縮率を向上させることができる。
【００５１】
なお、本実施例では、複数の予測構造を、フィールド相関が高い場合に使用される予測構造と時間相関が高い場合に使用される予測構造の２つの予測構造としているが、これに限定されず、各相関（フィールド相関、時間相関）に適した予測構造であればいかなる構造であっても適用可能である。
【００５２】
また、本実施例では、符号化しようとする画像データがフィールド相関と時間相関とで何れの相関性が強いかをＩ２ピクチャから時間的に近いＰ４ピクチャを予測したときの予測誤差と、フィールドが同じＰ３ピクチャを予測したときの予測誤差とを比較することにより相関性を判別するようにしてるが、相関性を判別できるものであれば何でもよく、例えば画像の垂直方向への動き量を調べる等の方法でもよい。
【００５３】
また、上記予測構造は一例であり、ＰピクチャやＢピクチャの数、位置、予測の方向等は前述した実施例に限られないことは勿論である。
【００５４】
また、本実施例では、動画像圧縮装置をＭＰＥＧアルゴリズムに基づく動画像圧縮装置に適用した例であるが、勿論これには限定されず、予測構造に基づいて符号化を行なうものであれば全ての装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００５５】
さらに、上記動画像圧縮装置を構成する回路や部材の数、種類などは前述した実施例に限られないことは言うまでもなく、ソフトウェア（例えば、Ｃ言語）により実現するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の発明によれば、
複数の予測画像から構成される予測構造を複数記憶する予測構造記憶手段と、符号化すべき画像データに基づいて前記予測構造記憶手段に記憶された予測構造を選択する予測構造選択手段と、前記予測構造選択手段により選択された予測構造に従って画像データを圧縮するデータ圧縮手段を備えているので、どのような画像においても高い予測効率を得ることができ、画質及び圧縮率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】動画像圧縮装置の機能ブロック図である。
【図２】動画像圧縮装置の符号化器のブロック構成を示す図である。
【図３】動画像圧縮装置の復号化器のブロック構成を示す図である。
【図４】動画像圧縮装置の画像グループを示す図である。
【図５】動画像圧縮装置の予測構造を示す図である。
【図６】動画像圧縮装置の予測構造を示す図である。
【図７】動画像圧縮装置の予測構造の決定処理を示すフローチャートである。
【図８】動画像圧縮装置の画面の予測構造を示す図である。
【図９】動画像圧縮装置の画面の予測構造を示す図である。
【符号の説明】
１ フレームメモリ（ＦＭ）
２ 予測構造決定装置
３ 予測構造群メモリ（ＰＭ）
４ 圧縮器
５ 制御装置
３０ コントローラ
３１ 画像メモリ
３２ 減算器
３３ ＤＣＴ演算部
３４ 量子化部
３５ ＶＬＣ
３６，４６ バッファ
３７ 動き補償フレーム間予測部
３８，４８ 逆量子化部
３９，４９ ＩＤＣＴ演算部
４０，５０ 加算器
４１，４２，４３，５１，５２，５３ スイッチ
４４，４５，５４，５５ 予測器
４７ 逆ＶＬＣ

Claims (2)

1. 動画の画像データを予測構造に従って圧縮する動画像圧縮装置において、
   独立して符号化可能な独立符号化画像間に、過去又は未来から現在を予測する少なくとも２つの片側予測画像および過去及び未来の両方向から現在を予測する０または１枚以上の両方向予測画像を含み、独立符号化画像のフィールドが奇数フィールドと偶数フィールドとで交互に繰り返し、且つ、前記独立符号化画像のフィールドと前記独立符号化画像と時間的に最も近くに位置する前記片側予測画像のフィールドとが異なるように配列された予測構造であって、前記片側予測画像の予測元画像を時間的に最も近くに配列された独立符号化画像又は片側予測画像とする時間相関の高い第１の予測構造と、前記片側予測画像の予測元画像を同一のフィールドで且つ時間的に最も近くに配列された独立符号化画像又は片側予測画像とするフィールド相関の高い第２の予測構造とを記憶する予測構造記憶手段と、
   画像データを圧縮する際に独立符号化画像となる画像を予測元画像としたとき、時間的に最も近くに配列する片側予測画像の予測誤差と同一のフィールドの片側予測画像の予測誤差とを比較し、何れの片側予測画像の予測誤差が少ないかを判別し、該判別結果に基づいて前記第１または第２いずれかの予測構造を選択する予測構造選択手段と、
   前記予測構造選択手段により選択された予測構造に従って画像データを圧縮するデータ圧縮手段と、
   を具備することを特徴とする動画像圧縮装置。
2. 前記予測構造において、前記両方向予測画像は、前記独立符号化画像又は前記片側予測画像と前記独立符号化画像又は前記片側予測画像との間に位置する隣り合う２つの画像であることを特徴とする請求項１に記載の動画像圧縮装置。

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