JP4733800B2 - 画像圧縮方法及びこの方法を実施する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像が可変長のグループによって符号化される画像圧縮方法に関する。本発明は更に、ＭＰＥＧタイプ、特にＭＰＥＧ２タイプの方法に関する。本発明はこの標準に限られるものではないが、以下、主にこの標準について説明するものとする。
【０００２】
【従来の技術】
以下、かかる圧縮の原理を繰り返し説明する。ビデオＭＰＥＧ２標準では、ディジタルビデオ信号の圧縮は、符号化された画像の空間冗長度及び時間冗長度を利用することによって得られる。
空間冗長度は、主に３つの演算、即ち、一般的に離散コサイン変換と称されＤＣＴ（"Discrete Cosine Transform" ）と表記される演算と、ＤＣＴから生ずる係数の量子化演算と、ＤＣＴから生ずる量子化された係数を記述するための可変長符号化の演算との連続によって評価される。
【０００３】
時間冗長度は、現在画像の各ブロックの平行移動によって参照画像の中に配置される最も類似したブロックを探索することからなる動き補償演算によって分析される。時間冗長度の分析により、一般的には動きベクトルと称される平行移動ベクトルのフィールドが決定されると共に、現在画像の信号と動き補償によって予測される画像の信号との間の差分である予測誤差が決定される。予測誤差は次に空間冗長度の原理によって分析される。
【０００４】
ＭＰＥＧ符号化は予測型である。それに関連する復号化は、伝送誤り又は復号化器が１つの番組から他の番組に切り換えられることによる信号の中断から信号を保護するために規則的に再初期化されるべきである。
このために、ＭＰＥＧ２標準では、画像が周期的に空間モード、即ち空間冗長度のみを利用するモードによって符号化されねばならないことが規定される。空間モードで符号化された画像は、ＩＮＴＲＡ（イントラ）画像又はＩ画像と称される。
【０００５】
時間冗長度を利用して符号化される画像には２つの種類がある。１つの種類は、前方予測に基づいて時間的に先行する画像を参照して構成される画像であり、他の種類は、前方予測及び後方予測に基づいて２つの時間的に先行する画像及び後続の画像を参照して構成される画像である。
前方予測に基づいて構成される符号化された画像は予測画像又はＰ画像と称され、前方及び後方予測に基づいて構成される符号化された画像は双方向画像又はＢ画像と称される。
【０００６】
Ｉ画像はそれ自体以外の画像を参照することなく復号化される。Ｐ画像はそれに先行するＰ又はＩ画像を参照することによって復号化される。Ｂ画像はそれに先行するＩ又はＢ画像によって、またそれに後続するＩ又はＰ画像によって復号化される。
Ｉ画像の周期性は、広くＧＯＰ（"Group Of Pictures" ）と表記される画像のグループを画成する。
【０００７】
単一のＧＯＰの中では、Ｉ画像の中に含まれるデータの量はＰ画像の中に含まれるデータの量よりも概して多く、Ｐ画像の中に含まれるデータの量はＢ画像の中に含まれるデータの量よりも概して多い。
５０ヘルツでは、ＧＯＰは、Ｉ画像の後にＢ画像及びＰ画像のシーケンスが続くものとして表わされ、殆どの時間、以下のシーケンス、
Ｉ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ
を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、標準は、一般的な場合のようにＧＯＰの中にＮ＝１２の画像が与えられることを要求せず、また２つのＰ画像の間の距離が常に３でなくてはならないことも要求していない。更に正確に言えば、距離Ｍは、Ｐ画像に先行する又は後続のＢ画像の数ｎを１単位だけ増加したものであり、即ちＭ＝ｎ＋１である。数ＮはＧＯＰの大きさ又は長さを表わし、数Ｍはその構造を表わす。
【０００９】
本発明は、圧縮の水準を高めるため及び／又は符号化の質を高めるために、Ｍ及びＮパラメータに作用することが可能であることに注目したことによって得られたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による符号化方法は、グループに従って符号化されるべきソース画像を特徴付ける少なくとも１つのパラメータが決定され、グループの長さＮ及び構造Ｍは、上記少なくとも１つのパラメータに依存するようにされることを特徴とする。
【００１１】
１つの実施例では、ソース画像を特徴付けるパラメータは試験符号化によって決定され、上記試験符号化中に、決定された値がＮ、Ｍ及び量子化間隔Ｑに対して割り当てられる。
試験符号化は、例えば開ループで実行される。
１つの特に簡単な実施例では、試験符号化中に獲得されたＰ画像を特徴付けるパラメータＰｃｏｓｔと、試験符号化中に獲得されたＢ画像を特徴付けるパラメータＢｃｏｓｔとが別々に決定される。Ｐ画像及びＢ画像を特徴付けるこれらのパラメータは、望ましくはＰ画像及びＢ画像の符号化の平均費用である。画像の符号化の費用は、符号化に必要なビットの数（ヘッダを含む）である。
【００１２】
この場合、数ＮはＰ画像を特徴付けるパラメータに依存するようにされ、数ＭはＢ画像を特徴付けるパラメータに依存するようにされうる。
本発明に関連して様々な種類の画像のシーケンスに対して行われた実験中、夫々の種類のシーケンスに対して、Ｐ画像についての最小符号化費用（又はスループット）を与える最適数Ｎが存在し、Ｂ画像についての最小符号化費用（又はスループット）を与える最適数Ｍが存在することがわかり、これらの費用は試験符号化の間に獲得された。これらのシーケンスは、可変振幅の動き、異なる対象、異なる空間解像度、及び異なる内容によって相互に区別される。
【００１３】
更に、最適数ＮとＰ画像のスループットとの間には実質的に線形の関係が存在することがわかった。同様に、数ＭとＢ画像のスループットとの間には実質的に線形の関係が存在する。従って、Ｐ画像及びＢ画像のスループットを知っていると、最善の結果を与える数Ｎ及びＭを計算することが容易である。
ＭＰＥＧ２標準、５０Ｈｚに対応する例では、試験符号化はＮ＝１２、Ｍ＝３、及びＱ＝１５で実行され、ＮとＰ画像のスループットとの間の関係は、以下の式、
（１）Ｎ＝ＩＮＴ（（３８９０００−Ｐｃｏｓｔ）／１００００）＋１
但し、１２≦Ｎ≦３０
に略等しく、ＭとＢ画像のスループット又は費用Ｂｃｏｓｔとの間の関係は、以下の式、
（２）Ｍ＝ＩＮＴ（（１７９０００−Ｂｃｏｓｔ）／２００００）＋１
但し、１≦Ｍ≦７
となる。
【００１４】
また、Ｍを５に制限することも可能である。これらの式中、ＩＮＴは整数部を表わす。
Ｎを１２乃至３０に制限すること、及びＭを最大値７であるよう制限することは、符号化器の簡単な実施例を与えること、及び番組変更時間を制限することを可能とする。同じ目的で、他の制限条件又は制約条件、特にＭがＧＯＰの中で一定であること、及び／又はＮの約数であることといった制限条件又は制約条件を課すことが可能である。
【００１５】
１つの実施例では、Ｎの値及びＭの値が個々に得られ、両方一緒では制約条件に適合せず、計算された値に最も近く、規定された適合性を満たすＭの値及びＮの値が選択される。この場合、Ｍの値が望ましく、即ち幾つかのＭ、Ｎ対の間で選択が行われれば、Ｍの値が計算から得られる値に最も近い対が選択される。
上述の式（２）は、Ｂｃｏｓｔが１７９０００を超過しない場合にのみ適用される。そうでない場合、即ちＢｃｏｓｔ＞１７９０００であれば、実験により、例えば数Ｍが以下の式、
（３）Ｍ＝５．ＩＮＴ（Ｐｃｏｓｔ／Ｂｃｏｓｔ−１）
但し、１≦Ｍ≦７
によって決定される必要があることが示された。
【００１６】
Ｂ画像の費用がＰ画像の費用よりも高ければ、ＧＯＰがＢ画像を含まないこと、即ちＭ＝１であることが望ましい。これは、Ｐ画像がＢ画像よりも良い予測の質を示し、仮定からより低い費用であるため、この場合かかるＢ画像の存在は不利であるためである。
各Ｐ画像及び各Ｂ画像のビットで表わされる費用は例えばこれらの画像が出現するときに決定される。１つの実施例では、Ｍ及びＮの値は試験符号化のＰ画像及びＢ画像の全ての亘って平均を取ることによって選択され、符号化自体はＮのソース画像の試験符号化の後にのみ実行され、ＮはＰ画像の符号化の費用によって決定される。この場合、パラメータＭはＧＯＰの中で一定に維持されうる。
【００１７】
シーンの内容の変化のより迅速な適合及びソース画像の到着と符号化自体との間の遅延の減少を可能とする（従ってより低い容量のバッファメモリを可能とする）他の実施例では、符号化自体は、試験符号化が開始を許すデータを供給すると同時に開始する。従って、試験符号化の最初のＢ画像は、符号化が開始されることを許す数Ｍを与え、数Ｎは試験符号化の最初のＰ画像によって供給される。また最初のＰ画像の試験符号化の後にのみ符号化を開始させることが可能であり、この場合、符号化はＮの値及びＭの値がわかったときに開始する。
【００１８】
この種類の「オンザフライ」符号化では、数Ｍ、即ち構造は、ＧＯＰの中で変動してもよく、これはシーンの内容の中に変動に対してより迅速な適用を可能とする。
順次的に実行される符号化では、ＧＯＰは、現在のＧＯＰの中で既に符号化されたいる画像の数が少なくとも測定された数Ｎ（上述の例においてＰｃｏｓｔによって測定される）と等しいとき、又はシーンの変化の際に中断される。
【００１９】
相互に連続するグループの間でパラメータのかなりの変動を防止するため、計算された値から離れることが良いことがわかる。例えば、計算がＧＯＰの長さの大きな部分、例えば少なくとも８０％で、Ｍ＝１が必要であることを示し、一方残りのＧＯＰでは計算がＭは１よりも大きいべきであることを示し、どうであっても、計算が異なる値が必要であることを示したとしても、Ｍに対しては値１が採用される。
【００２０】
同様に、先行するＧＯＰについてＭ＝１であり、現在のＧＯＰについて計算が現在のＧＯＰのかなりの部分について値Ｍ＝１が必要であることを示せば、上述の式（２）から生ずる計算の結果が異なる値を示したとしても、値１はＭに対してもまた採用される。
シーンの変化が生じたとき、即ち一連のビデオ画像に不連続が現れたとき、ＧＯＰ画像グループを不連続の両側に適合し、それによりＩ画像から開始する新しいグループが新しいシーンに対応するようにすることが必要である。
【００２１】
１つの実施例では、シーンの変化がグループの中で生じた場合、新しいシーンは新しいグループのＩ画像を構成し、影響を受けるグループはシーンの変化が影響されたグループの中で生ずる場合にこの新しいシーンの前で止まるよう開始から少なくともＮに対して許されうる最小の数に等しいまで短くされる。影響を受けるグループの開始は、影響を受けるグループの中のシーンの変化の前の画像の数、及びそれに先行するグループの画像の数の総和がＮについての許容可能な最大を超過しないとき、それに先行するグループを長くするために使用される。このようにして変更された（短くされた又は長くされた）この先行するグループでは、このＧＯＰについて以前に計算された数Ｍを変更することが必要である。
【００２２】
影響を受けるグループの長さがＮについて許容可能な最小よりも小さい場合に望ましい１つの変形例では、グループの中でシーンの変化が生じたとき、新しいシーンは新しいグループのＩ画像を構成し、この新しいグループは、それが影響を受ける前のグループの長さ及びそれに先行するグループの平均に等しい長さを有する。この変形例では、ＧＯＰについて以前に較正された数Ｍを変更することが必要でありうる。
【００２３】
２つの変更が可能であるとき、例えば影響を受けるグループの長さがＮについて許容可能な最小よりも小さい場合、各変更について、獲得された（Ｍ，Ｎ）対の距離又は変更前のＭ，Ｎ対の距離の計算を実行し、距離が最も小さい対を選択することによってこれらの２つの変更の間で選択を行うことができる。
パラメータＮ及びＭを決定するため、スループットの測定以外のパラメータの測定に頼らねばならない。例えば、Ｎを決定するために、Ｉイントラ画像のエネルギーが使用されうる。またＭ及びＮを決定するために動きの大きさ又はＤＦＤ（変位フレーム差分）として知られる動き補償誤差を決定することが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の他の特徴及び利点は、以下添付の図面を参照して説明される幾つかの実施例から明らかとなろう。まず図１乃至３を参照するに、ＭＰＥＧ２符号化において使用されるいくつかの原理について繰り返し述べる。
ＭＰＥＧ２標準では、開始点は、順次モードで、夫々が７２０の点を有する５７６のラインを含む画像であり得る。インタレースモードでは、この画像は夫々がやはり７２０の点を有する２８８のラインを夫々含む２つのフレームからなる。
【００２５】
各画像は、夫々が１６×１６の輝度点の方形によって形成されるマクロブロックへ分割される。各マクロブロックは、４つの８×８の輝度点の方形のブロックから形成される。これらの４つの輝度ブロックの夫々には、（４．２．０形式では）夫々が８×８の点を表わす２つの色差ブロックが関連づけられ、一方の色差ブロックは色差信号Ｃｒ又は赤色差を表わし、他方の色差ブロックは色差信号Ｃｂ又は青色差を表わす。４．２．２形式では、各輝度マクロブロックは４つの８×８の色差ブロック、即ち青色差のための２つのブロック及び赤色差のための２つのブロックに関連付けられる。また輝度成分及び色差成分の夫々が４つの８×８のブロックを含む４．４．４形式がある。
【００２６】
図１には、参照番号１０が付された４つの８×８の輝度ブロックが図示され、また夫々が青及び赤色差のための８×８の色差ブロック１２及び１４が示され、全体として４．２．０標準のマクロブロックを示す。
各ブロックは、（例えば）輝度ブロックを空間周波数を表わす係数のブロックへ変換することを可能とする離散コサイン変換であるＤＣＴと表記される変換を用いて符号化される。図２に示されるように、ソースブロック１６は８×８の係数のブロック１８へ変換される。ブロック１８の左上コーナー２０はゼロの空間周波数（ブロックの平均値）に対応し、この原点２０から、水平周波数は右へ向かって増加し（矢印２２）、一方、垂直空間周波数は上から開始して下向きに増加する（矢印２４）。
【００２７】
各マクロブロックについて、符号化の種類、即ち「イントラ」符号化又は「インター」符号化のいずれかが選択されねばならない。イントラ符号化は、画像のソースブロックに対してＤＣＴ変換を適用することからなり、一方、インター符号化は、ソースブロックと予測ブロックとの間の差分、又は先行画像又は後続画像の予測ブロックを表わすブロックに対してＤＣＴ変換を適用することからなる。
【００２８】
選択は部分的にはマクロブロックが属する画像の種類に依存する。これらの画像は３つの種類であり、第１の種類はＩ又はイントラ画像として知られる種類であり、この種類では全てのマクロブロックに対して符号化はイントラである。
第２の種類の画像はＰ又は予測型の画像であり、この画像の種類では、各マクロブロックの符号化はイントラ符号化又はインター符号化のいずれかである。Ｐタイプ画像に対するインター符号化の場合、ＤＣＴ変換は、このＰ画像の現在のマクロブロックと先行するＩ又はＰ画像から生ずる予測マクロブロックとの間の差分に対して適用される。
【００２９】
第３の種類の画像は、Ｂ又は双方向画像と称される。かかる種類の画像の各マクロブロックは、イントラモード又はインターモードのいずれかで符号化される。インター符号化はまた、このＢ画像の現在マクロブロックと予測マクロブロックとの間の差分に対して変換を適用することからなる。この予測マクロブロックは先行画像又は後続画像のいずれかから、又は両方同時に（双方向予測）生ずることがあり、先行又は後続と称される予測画像はＩ又はＰタイプであることのみが可能である。
【００３０】
図３は、１２の画像、即ち１つのＩ画像の後に１１のＢ及びＰ画像が以下のシーケンス、Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ、に従って続くＧＯＰ（"Group Of Pictures" ）と称されるグループを形成する１組の画像を示す。
ＧＯＰは、１つの例では１２乃至３０でありうる長さ、即ち画像の数Ｎと、２つのＰ画像の間の距離、即ち２つの連続するＰ画像の間のＢ画像の数を１単位ずつ増加したもの、を表わす構造パラメータＭとによって特徴付けられる。本例では、このパラメータＭは３に等しい。また例えばこの数Ｍは、１（Ｂ画像なし）乃至７でありうる。更にこの数Ｍは、符号化器を単純化するため、数Ｎの約数であることが規定される。
【００３１】
ここまで、画像は、符号化器の中でＮ及びＭ制約条件を維持しつつ、符号化された。
本発明は符号化された画像のシーケンスによって異なるＭの最適値及びＮの最適値が存在することに注目したものである。これは、画像シーケンスがより大きい又はより小さい解像度を表わすか、又はかなり小さな動きを表わすかに依存して、Ｍの最適値及びＮの最適値がかなり異なりうるためである。最適値とは、同じ質に対して最小の数のビットを必要とするものであると理解されるべきである。
【００３２】
そのうえ、本発明によって実行された実験的な調査は、決定された画像のシーケンスに対するＧＯＰの最適な大きさＮｏｐｔは、このシーケンスに亘って、Ｐ画像（ヘッダを含む）を符号化するために使用されることが必要なビットの数の最小値Ｐｃｏｓｔに対応することを示した。この性質は、図４の、横軸には数Ｎが、縦軸にはｉとして示されるシーケンスについての値Ｐｃｏｓｔがプロットされたグラフに示されている。この値Ｐｃｏｓｔは、Ｐ画像をシーケンスｉに亘る平均値へ符号化するために使用されるべきビットの数である。従って、値Ｐｃｏｓｔ（ｉ）は、Ｎの値が最適である値（Ｎｏｐｔ）に対して最小３４を示す曲線３２によって表わされる。
【００３３】
同様に、数Ｍの最適値は、ｉとして示される決定されたシーケンスに亘ってＢ画像を符号化するために平均値に対して使用されるべきビットの数の最小Ｂｃｏｓｔ（ｉ）に対応する。従って、図５のグラフでは、数Ｍは横軸上に示され、数Ｂｃｏｓｔ（ｉ）は縦軸上にプロットされる。このグラフ上、曲線３６はＭの最適値（Ｍｏｐｔ）に対応する最小３８を示すことが分かる。
【００３４】
測定は、特にＭＥＰＧ符号化において慣習的な「Ｈｏｒｓｅ」、「Ｆｌｏｗｅｒ ｇａｒｄｅｎ」及び「Ｍｏｂｃａｌ」である試験シーケンスから得られた。「Ｈｏｒｓｅ」シーケンスは良い解像度を有する速い動きに対応し、「Ｆｌｏｗｅｒ ｇａｒｄｅｎ」シーケンスもまた良い解像度及び平均的な動きに対応し、一方「Ｍｏｂｃａｌ」シーケンスはわずかな動き及び高い解像度に対応する。他のシーケンス、例えば速い動き及びわずかな解像度を有するｋａｙａｋシーケンス、及びｂａｓｋｅｔシーケンス及び平均的な均一な動き及び良い解像度を有する画像を有するシーケンスが試験されている。
【００３５】
また、グループが、決定されたＭ、Ｎの値及び量子化間隔Ｑの試験符号化を受ける場合、これらの値は必ずしも当該のシーケンスｉの最適値に対応する必要はなく、Ｐ画像の符号化の平均費用Ｐｃｏｓｔ及びＢ画像の符号化の平均費用Ｂｃｏｓｔは夫々Ｎ及びＭを表わす。更に、図６に示されるように、各シーケンスｉに対する数Ｎｏｐｔと所与のＭ，Ｎ及びＱでの符号化費用Ｐｃｏｓｔとの間に単純な関係が存在する。この関係は線形又は略線形であり、直線４０（図６）として示され、その上には異なるシーケンスを示す異なる点４２，４４等が示される。
【００３６】
図７は、数Ｍｏｐｔが横軸上にプロットされ、（Ｍ，Ｎ及びＱは決定されており）符号化費用Ｂｃｏｓｔが縦軸にプロットされ、各点５２，５４，５６等が所与のシーケンスに対応するグラフを示す図である。これらの点は直線６０上にあることがわかる。従って、Ｍｏｐｔと試験符号化の費用との間には線形の関係がある。
【００３７】
試験符号化において使用される値Ｍ，Ｎ及びＱが、
Ｍ＝１２，
Ｎ＝３，及び
Ｑ＝１５
であるとすると、Ｍ及びＮの値は以下の関係、
（１）Ｎ＝ＩＮＴ（（３８９０００−Ｐｃｏｓｔ）／１００００）＋１
但し、１２≦Ｎ≦３０
（２）Ｍ＝ＩＮＴ（（１７９０００−Ｂｃｏｓｔ）／２００００）＋１
但し、１≦Ｍ≦７
を満たす。
【００３８】
上述の式（２）では、Ｍは１乃至７の範囲にあるべきであると示されているが、図７のグラフではＭは５に制限されうることがわかる。
図８は本発明を実施するためのレイアウトを示す図である。このレイアウトは、試験符号化、又は「ファーストパス」符号化、を実施するための第１のＭＰＥＧ２符号化器７０を含む。この試験符号化は、上述の固定パラメータ、即ち本例では、Ｍ＝１２，Ｎ＝３及びＱ＝１５で設定されている。この試験符号化器は、本例では開ループで、即ち調整なしに動作する。
【００３９】
符号化器７０は、図６及び図７に示されるように及び上述の式（１）及び（２）に従ってＰｃｏｓｔをＮｏｐｔへ、ＢｃｏｓｔをＭｏｐｔへ変換する変換器７２へ与えられる値Ｂｃｏｓｔ及びＰｃｏｓｔを供給する。
これらの値Ｎ及びＭは上述のように画像のグループに対して計算され、次にＭＰＥＧ２符号化器７４の制御入力７６へ与えられる。
【００４０】
符号化器７４の入力におけるデータは、試験符号化器７０の入力のデータと同じである。従って、試験符号化器７０及び変換器７２の中での処理時間を考慮するためにバッファメモリ７８が設けられ、このメモリ７８は処理中、データを保持する。
変換器７２の中で、式（１）及び（２）から得られるＮ，Ｍの対が本実施例において課される制約条件、特にＭがＮの約数であるという制約条件に適合可能であるかどうかが検査される。計算から得られる値が適合可能でなければ、計算される値に最も近いＮ及びＭの値が採用されるが、値Ｍが望ましい。
【００４１】
変換器７２はまた補足的な条件を考慮する。
第１に、ＢｃｏｓｔとＰｃｏｓｔとの比較を行い、ＢｃｏｓｔがＰｃｏｓｔよりも高ければ数Ｍに対して値１が割り当てられ、ＧＯＰはＢ画像を含まない。実際に、この仮定により、Ｂ画像はＰ画像よりも高い符号化費用を伴い、より高い予測の質を表わすＰ画像のみを保持することが望ましい。
【００４２】
第２に、変換器はＢｃｏｓｔを値１７９０００と比較し、Ｂｃｏｓｔが１７９０００を超過すれば、上述の式（２）は、以下の発見的な（ヒューリスティックな）式、
（３）Ｍ＝５．ＩＮＴ（Ｐｃｏｓｔ／Ｂｃｏｓｔ−１）
但し、１≦Ｍ≦７
によって置き換えられ得る。
【００４３】
変換器７２はまた、画質の均一性を得るために式（２）から離れる必要のある２つの特殊な場合について考慮することを可能とする。
第１の場合は以下の通りである。即ち試験符号化は、Ｍが少なくとも２に等しい値を示すべきであり、しかし、更に、この試験符号化はまたＭによって得られる中間値がグループの大部分、例えば少なくとも８０％に亘って、１よりも大きいことを示す。この場合、変換器７２はＭが１に等しいことを規定する。
【００４４】
第２の場合は、第１の場合と同様である。即ち試験符号化は、Ｍが少なくとも２に等しい値を示すべきであり、しかし、Ｍについて得られる中間値がグループの長さの少なくとも一部分、例えば６０％で（この限界は第１の場合に予期される制限以下である）１であり、先行グループはＭ＝１であることを示す。この場合、変換器７２はＭが１に等しいことを規定する。
【００４５】
Ｍに対して値１が設定されるこれらの２つの特別な場合は、本発明によって実行される試験から生じ、これはこれらの条件が連続するグループに亘って同じ種類のシーケンスに対する品質のよい均一性を可能とすることを示す。
最後に、変換器７２はシーンの変化又は通常は符号化器の中で検出される「切断」を考慮する。かかるシーンの変化が生じた場合、ＧＯＰは新しいシーンと共に開始され、即ち新しいシーンが現れるとき、これはイントラＩ画像の属性とされる。
【００４６】
更に、上述の方法では、シーンの変化が検出された場合、先行ＧＯＰ及び現在ＧＯＰは以下の考察事項に基づいて形成される。
ＧＯＰの中で１２番目の画像の後にシーンの変化が現れた場合、新しいＧＯＰはシーンの変化と共に開始し、先行するＧＯＰは従って制限されるか又は短くされる。
【００４７】
対照的に、シーンの変化が１２番目の画像の前に現れた場合、先行するＧＯＰを制限することができず、従ってシーンの変化の直前に終端し、従ってこの場合、その画像の数は規定される最小の数よりも少なくなる。先行するＧＯＰ及び現在のＧＯＰは、次に以下のようにして変更され、２つの場合が区別される。
第１の場合、シーンの変化は、先行するＧＯＰの画像の数とシーンの変化の直前の現在のＧＯＰの画像の数との総和が多くとも３０であるような時点に現れる。この場合、先行するＧＯＰは長くされる。
【００４８】
第２の場合、先行するＧＯＰの画像の数とシーンの変化の直前の現在のＧＯＰの画像の数との総和が３０以上である。先行するＧＯＰ及び現在のＧＯＰは、するとこれらの２つのＧＯＰに対応する平均を計算することによって再配置される。
例えば、先行するＧＯＰがＮ＝２５及びＭ＝２であり、シーンの変化が計算がＮ＝２０及びＭ＝３を示す現在画像の８番目の画像の後に生ずる場合、現在の短くされたＧＯＰによって長くされた先行するＧＯＰは３３の画像を含む。この値が許容可能な最大（３０）を超過すると、その合計の画像の数が３３であり各ＧＯＰが課される制約条件に従うような２つのＧＯＰに対応する「平均」が探索される。この場合、先行するＧＯＰに対するＮ＝１８及びＭ＝２とシーンの変化の直前のＧＯＰに対するＮ＝１５及びＭ＝３との間で選択が行われうることがわかる。長さ１８及び１５は、先行するグループの長さ（２５）と影響を受けた現在のグループの長さ（８）との平均（１６，５）に近い。
【００４９】
試験は、シーンの変化、閃光、及び比較的長い持続時間等を伴う１２の異なるシーケンスについて実行され、Ｍ及びＮの固定値に対応して従来の符号化方法によって得られる結果は、Ｍ及びＮの値をシーケンスに対して適用する本発明による方法によって得られる結果と比較された。これらの試験は、幾つかのスループットで実行された。質の増加が認められ、０．２ｄＢ乃至１．１４ｄＢのＰＳＮＲ（ピーク信号対雑音比）パラメータによって測定された。このＰＳＮＲの増加は、ビットに関して約２乃至２２％の節約に対応する。
【００５０】
本発明による方法は、Ｉ，Ｐ及びＢ画像が与えられる任意の種類のビデオ画像圧縮方法に対して使用されうる。これは、リアルタイム又はオフラインの記録と伝送との両方に対して適用される。
方法はＧＯＰの大きさが符号化の前に決定される場合に限られるものではない。これはパラメータＭ及びＮが各画像に対して計算され、符号化自体がオンザフライで実行される場合に適用される。この場合、数ＭはＧＯＰの中で変動してもよく、新しいＧＯＰは例えば現在のＧＯＰの中で符号化された画像の数が少なくとも計算された数Ｎに等しいときに開始する。数ＭはＧＯＰの中の画像の複雑さの関数として変動しうる。
【００５１】
この場合、ＧＯＰの全てのバッファメモリ７８（その容量は減少されうる）の中に記憶する必要はなく、Ｍ及びＮの値に対する制約条件は減少され、ＭＰＥＧ２標準によってのみ命令され、シーンの変化に対して課される制約条件もまたあまり厳しくない。
【図面の簡単な説明】
【図１】４．２．０標準に対するマクロブロックを示す図である。
【図２】ＤＣＴ変換を示す図である。
【図３】ＭＰＥＧ標準又は同様の標準による画像グループ、ＧＯＰを示す図である。
【図４】本発明による方法を示す図である。
【図５】本発明による方法を示す図である。
【図６】本発明による方法を示す図である。
【図７】本発明による方法を示す図である。
【図８】本発明による方法を実施するためのレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
１０ 輝度ブロック
１２，１４ 色差ブロック
１６ ソースブロック
１８ 係数のブロック
７０ 第１のＭＰＥＧ符号化器
７２ 変換器
７４ 第２のＭＰＥＧ符号化器
７６ 制御入力
７８ バッファメモリ

Claims (20)

1. Ｎ個の画像を夫々含む画像のグループに従ってインター及びイントラ符号化を用いて画像が符号化され、Ｎはグループの長さを示し、グループはイントラモードで符号化された１番目のＩ画像と、イントラ画像Ｉ又は先行するＰ画像に基づいて予測されるＰ画像と、各Ｐ画像に先行又は後続するｎ個の双方向予測画像Ｂとを含み、ｎはゼロであってもよく、ｎを１単位だけ増加させたものに等しい数Ｍはグループの構造を表わす場合に、
   グループに従って符号化されるべきソース画像を特徴付ける符号化費用に関連し、試験符号化時に得られるＰ画像及び／又はＢ画像を特徴付ける少なくとも１つのパラメータを計算し、
   長さ又は構造の値と等しい整数値とパラメータの値との間にある線形の関係を用いて、グループの長さＮ及び／又は構造Ｍは、該計算されたＰ画像及び／又はＢ画像を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの関数として決定されることを特徴とする画像圧縮方法。
2. ソース画像を特徴付けるパラメータは上記試験符号化によって計算され、該試験符号化中に、決定された値がＮ、Ｍ及び量子化間隔Ｑに対して割り当てられることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 上記試験符号化は開ループで実行されることを特徴とする、請求項２記載の方法。
4. 上記ソース画像を特徴付けるため、試験符号化中に獲得されたＰ画像を特徴付ける第１パラメータと、試験符号化中に獲得されたＢ画像を特徴付ける第２パラメータとが決定されることを特徴とする、請求項１乃至３何れか一項に記載の方法。
5. 数Ｎは少なくとも１つのＰ画像を特徴付ける前記第１パラメータに基づいて決定され、数Ｍは少なくとも１つのＢ画像を特徴付ける前記第２パラメータに基づいて決定されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. Ｐ画像を特徴付ける前記第１パラメータ及びＢ画像を特徴付ける第２パラメータは、Ｐ画像及びＢ画像を符号化する費用、例えば平均費用であることを特徴とする、請求項４又は５記載の方法。
7. 各Ｂ画像を符号化する平均費用が、試験符号化の間、各Ｐ画像を符号化する平均費用よりも高ければ、数Ｍに対して値１が与えられ、従ってグループはＢ画像を含まないことを特徴とする、請求項５又は６記載の方法。
8. 試験符号化の間、各Ｂ画像の符号化の費用及び対応する数Ｍはソース画像の入力と共に決定されることを特徴とする、請求項６又は７記載の方法。
9. 試験符号化の終了の前に決定された数Ｍがグループのかなりの部分に対して１に等しければ、グループに対する数Ｍに対して値１を与えることを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. 試験符号化の終了の前に決定された数Ｍがグループの少なくとも１つの決定された部分に対して１に等しく、数Ｍが先行するグループに対して１に等しければ、グループに対する数Ｍに対して値１を与えることを特徴とする、請求項８又は９記載の方法。
11. グループの中でシーン変化が生ずる場合、新しいシーンは新しいグループのＩ画像を構成し、影響を受けるグループはシーンの変化が影響を受けるグループの中で生ずれば、少なくともＮに対して許容可能な最小数に等しい開始からの距離において、この新しいシーンの前で止まるよう短くされ、影響を受けるグループの開始は、影響を受けるグループの中のシーンの変化に先行する画像の数とそれに先行するグループの画像の数との総和がＭに対して許容可能な最大を超過しないときに、それに先行するグループを長くするために使用されることを特徴とする、請求項１乃至１０のうちいずれか１項記載の方法。
12. グループの中でシーン変化が生ずる場合、新しいシーンは新しいグループのＩ画像を構成し、影響を受けるグループは及びそれに先行するグループは、夫々が変更の後のグループの長さとそれに先行するグループの長さとの平均に近い長さを表わすよう再配置されることを特徴とする、請求項１乃至９のうちいずれか１項記載の方法。
13. 試験符号化が７２０の点を有する５７６ラインのプログレッシブ画像又は７２０の点を有する２８８ラインのインタレース画像で、Ｎ＝１２、Ｍ＝３、及びＱ＝１５でＭＰＥＧタイプの標準によって実行され、ＩＮＴが整数部かつＰｃｏｓｔとＢｃｏｓｔはビット単位の符号化費用を表わすとすると、数Ｎ及びＭは夫々、以下の式、
    （１）Ｎ＝ＩＮＴ（（３８９０００−Ｐｃｏｓｔ）／１００００）＋１
    但し、１２≦Ｎ≦３０
    （２）Ｍ＝ＩＮＴ（（１７９０００−Ｂｃｏｓｔ）／２００００）＋１
    但し、１≦Ｍ≦７
    に従って、Ｂ画像及びＰ画像の符号化の平均費用の関数であることを特徴とする、請求項６記載の方法。
14. １≦Ｍ≦５であることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
15. 符号化の費用Ｂｃｏｓｔが１７９０００よりも大きいとき、数Ｍは以下の式、
    （３）Ｍ＝５．ＩＮＴ（Ｐｃｏｓｔ／Ｂｃｏｓｔ−１）
    但し、１≦Ｍ≦７
    によって決定されることを特徴とする、請求項１３又は１４記載の方法。
16. 数Ｍはグループの中で変化するようにされることを特徴とする、請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の方法。
17. 圧縮は、試験符号化の後に実行されることを特徴とする、請求項２乃至６のうちいずれか１項記載の方法。
18. 圧縮は、第１のＢ画像を特徴付ける前記第２パラメータ又は第１のＰ画像を特徴付ける前記第１パラメータが決定された後に実行されることを特徴とする、請求項４乃至６のうちいずれか１項記載の方法。
19. 符号化されたグループの形成は、符号化された画像が現在のＰ画像に基づいて決定された数Ｎに少なくとも等しい場合に中断されることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
20. 請求項１項記載の方法を実施するための符号化装置であって、
    グループに従って符号化されるべきソース画像を特徴づける符号化費用に関連し、試験符号化時に得られるＰ画像及び／又はＢ画像を特徴付ける少なくとも一つのパラメータを計算するために画像を受信する第１符号化器と、
    前記第１符号化器に接続され、長さ又は構造の値と等しい整数値とパラメータの値との間の線形の関係を用いて、前記計算されたＰ画像及び／又はＢ画像を特徴付ける少なくとも１つのパラメータに従って長さＭ又は構造Ｎの値を決定する変換器と、
    符号化を実行するために前記Ｍ及び／又はＮと前記ソース画像とを受信する第２符号化器とを備えることを特徴とする装置。

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