JPH04151989A - 動画像符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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成る一定の符号化ヒツト数を
、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１−トツ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、着分化に要するピン
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古しては、特開平２−Ｊ２４６９
０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、等を算出するだめの、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ピント数の範
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Ｊ
、間差分値（ひず）景）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、−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ＤＣＴ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。従つて、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、一画面分の動きヘクＩ
・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して、各ブロ
ックへの割り当て符号化ピッ１へ数を決定する。

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Ｊ、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
化判別を予め行ない、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ピント数を決定
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人力される１
画面分の画像データをＤＣＴ変換を行うだめのブロック
単位の走査に変換するブロックスキャン回路、２は１フ
レ一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、■は逆量子化器、
８は逆ＤＣＴ変換器、９ば加算器、１０はフレーＪ、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ばピント配分回路である。

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、■フレーム遅延回路２に
より１フレ一ム分、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、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像データのブロッ
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プロ・ツクと、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、人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はプロ゛ツクのＸ方向の画素数、ｎ４よブロ
ックのＸ方向の画素数、ｂｄ（ｉ、ｊ）は現画像ブロッ
ク、ｂｄ２（ｉ＋　ｖ　ｉ、　ｊ＋　ｖ　ｊ）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Ｘ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（ｖ＋＋ｖ、＋）が最小となるときの参照
ブロックのずれ１（ｖｉ、ｖｊ）を動き・＼りトルとし
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１、各ブロック毎の動きベクトルとその時の絶対値
誤差用であり、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、動きムク１〜
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フレ一ム期間にその１フレ一
ム分のブロック毎の動きベクトルを記憶する。一方、９
ＪＪきベクトル検出器１１から出力されるブロック毎の
絶対値誤差用はビット配分回路１３に入力される。

ごこて、第１図におジノるビン１−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、１
．５．１６は入力絶対値誤差用を記憶する誤差メモリ■
、■、１８は読み出し専用メモリ　（ＲＯＭ）、２０は
反転回路、２１ば加算回路、２２はランチ回路、２３は
１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Ｊ、データ
Ｂとフし一−−Ｊ、、メモリ１０に書き込まれているフ
レームデータＡ゛　とで動きベタ１ヘル検出を行なって
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
の入力絶対値誤差用を、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
、ｎｌ　で表わすとすると、ビット配分回路１３への人
力である動きベクトル検出器１１から出力される絶対値
誤差用ｄ［Ｂ、ｎ、］　が誤差メモリ（Ｔ）　１５に書
き込まれる。

一方、入力絶対値誤差用ｄ［Ｂ、ｎｌ　は加算回路２１
により１フレ一ム分のブロック毎の絶対値誤差用が加算
される。この１フレ一ム分のプロ・ツク毎の絶対値誤差
用の加算値を、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でう
・ンチされて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Ｊ、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（旧１６側に切り換わり、入力
絶対値誤差用ｄ［Ｃ，ｎｌ　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（ＩＯ２の内容、
すなわち、絶対値誤差用ｄ［Ｂ、ｎｌ　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、ｎｌ
　の入力に対して、例えば、次の（２）式に対応するｑ
［Ｂ、ｎｌ　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ヒツト数、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後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
示ずように、■フレーム分の動きハク１〜ル検出を予め
行ない、その１フレ一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ピッ１−敗決定パラメータ
ｑ［ｆ、ｎｌ　を算出できる。

この決定した符号化ピント数決定パラメータｑ［ｆ、ｎ
ｌ　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、−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ず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１
８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すを可変として演算
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】８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１、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
が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１ｏがら読み出され
、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のブロックデータが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。

ごこて、量子化器５の量子化ステップザイスし１、ビッ
ト配分回路１３の出力信号により制御されるので、−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
て符号化誤差のがたよりが発生ずるのをおさえることが
でき、がっ、予め定められた符号化ピント数の範囲内で
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、■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から出力される切換え信号により
、切り換え回路１９を固定ピント配分発生器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
たりの符号化ピント数を各ブロックへ均一に割り当てる
ための符号化ピン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）式で示す符号化ピント数決定パラメータを算出
する。

ｑ［ｆ、ｎｌ　　＝ａｘｂｘ ・・・・・・（３） ここで、ａは定数、ｂば１フレーム当たりの符号化ピッ
１〜数、ｆはフレームデータ番号である。

すなわち、１フレ一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ピント数を均
一とし、かつ、予め定められた符号化ピント数の範囲内
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Ｉ・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、現ブロツクと参照ブロックとの絶対値誤差
和を利用して、各ブ１′Ｉツクへの割り当て符号化ピン
ト数を決定するごとで、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、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
ば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ずるのをお
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、人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フレ一ム分のブロック毎の動き
ベクトルを記憶する。

他方、動き−・りトル検出器１１から出力されるｎ 各ブロック毎の絶対値誤差和はビット配分回路Ｉ３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。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
ＤＣＴ変換され、ビット配分回路１３からの出力である
符号化ピン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、動きヘクＩ−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、−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、ローカルデコドしたデー
タを用いずに、入力された原画像データのめから求める
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
各プロ・ツ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、−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
りが発生ず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
可能となリ、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、２６．２
７は切替え回路、２８はフレーＪ、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
に応し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。

・・・・・・（４） ・・・・・・（５） 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、ｂ
ｄ２（ｉ、ｊ）は動きベクトルに対応して読の出された
参照ブロックである。

従って、上記（４）式のＶ　ａ　ｒ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Ｖ　ａ　
ｒ　Ｏｒ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すいてフレーム内
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（ｖａ　ｒ）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ブタが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。動きへ
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ば動きベクトルメモリ１２に
随時記憶され、１フレ一ム期間にその１フレ一ム分のブ
ロック毎の動き・＼りトルを記憶する。

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、動きヘクＩ・ル検出器１１から出力され
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、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、人力画像データのフレームデータＢとフレームメ
モリ１０から読め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
、その判別結果は判別結果メモリ２９に随時記憶され、
ｊフレーム期間にその１フレ一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１、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図はヒラＩ・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ｆ、■、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、人力画像のフレームデータが
Ｂで、■フレーム内のブロックの番号をｎとしてｖ［Ｂ
、ｎｌ　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（１
）３２に書き込まれる。

一方、入力分散値ｖ［Ｂ、ｎｌ　は加算回路３７により
１フレ一ム分のブロック毎の分１１を値か加算される。

この１フレ一ム分のブロック毎の分散値の加算値を、人
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
ム同期信号によりう・ノヂ回路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がら出力される。

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ば分散値メモリ（ＩＴ）３３側に切り換わり、
入力分散値ｖ　［Ｃ，ｎｌ　が分散値メモリ（旧３３に
書き込まれる一方、メモリ切換信号は反転回路３Ｇによ
り反転されるので、切り換え回路３４は分散値メモリ（
１）３２側に切り換わ９　只 り分散値メモリ（１）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、ランチ回路３８の出
力Ｖ［Ｂ］　　と切り換え回路３４の出力ｖ［Ｂ、ｎｌ
　の入力に対して、例えば、次の（６）弐に対応するｑ
［Ｂ、ｎｌ　か符号化ピン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フレ一ム分の動きベク
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フレ一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
の符号化ビン）・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の量子化ステンプサイズを可変して
やれば、−画面内で発生情報量の大きい部分には符号化
ビ・ント数の配分を大きくし、発生情報量の小ざい部分
には符号化ピン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ずるのを
おさえることができる。

なお、上記（６）弐では、各ブｒコック毎の符号化ビン
１−敗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
ビット数す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
パラメータはピント配分回路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
ヘクＩ・ルに従って、参照フロックデータ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１
、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４ｊ、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の量子化ステンプザイスはビット配
分回路３０の出力信号である符号化ヒソ１〜数決定パメ
ラータｑ［Ｂ、ｎｌ　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により復号化処理が行なわれる。

一方、判別結果メモリ２９から読の出された、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Ｏ（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ば、動きベクトルメモリ１２から読
め出される動きヘタ１ヘルに従ってフレーＪ・メモリ１
０が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１、のフレームデータＢの画像データを１コー
カルデコードしたフレーＪ、データＢ′　がフレーＪ・
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、動きハク１−ル
検出およびフレーＪ、内／フレーム間符号化の判別を一
画面分子め行うことにより、その時、フレーム内／フレ
ーＪ、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Ｉコックへの割り当て符号化ヒツト数
を決定するごとで、こうして既存のフレー１、内／フレ
ーＪ、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、−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
が発生ずるのをおざえることができ、かつ、予め定めら
れた符号化ヒツ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
１、データそのものを符号化するかを画像デ−タに応じ
て適応的に切り替えて符号化する符潟化方弐に対応した
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Ｊ、
メモリ１０に記憶されている前フレーＪ、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フ
ロックを１フレーム遅延さ・ｌ゛た前フＬ−−Ｊ、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でき、動きベクトル検出およびフ
レーＪ、内／フレーム間符号化の判別を一画面分先行し
て行うごとにより、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Ｊ、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Ｊ、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ン１〜
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」二の説明でｔｅｌ、符号化方式として、ＤＣ
Ｔ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め量または、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、−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ず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だめの説明図、第３
図は第１図の各部の動作を説明するだめのタイミング図
、第４図は第１図におけるビット配分回路１３の構成例
を示すプロ・ツク図、第５図は第４図の各部動作を説明
するだめのタイミング図、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
明するだめの説明図、第１０図は第８図の各部動作を説
明するだめのタイミング図、第１１図は第８図におりる
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だめのタイミング図
、である。 符号の説明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、動き補償予測符号化方法において、 連続する画面間の動きベクトル検出を行う際、一画面を
   構成する複数ブロックの各々について算出する画面間ひ
   ずみ量を利用し、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符号化ビット数を、その一画
   面を構成する各ブロックに対し、各ブロック毎の画面間
   ひずみ量に従って、割り当てて符号化することを特徴と
   する動画像符号化方法。 ２、画面内符号化と画面間符号化とを画面を構成する複
   数ブロックの各々毎に適応的に切り替えて行う符号化方
   法において、 各ブロック毎に、画面内符号化と画面間符号化の何れが
   有利かを判別する際に算出するデータのブロック内分散
   値を利用し、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符号化ビット数を、その一画面を
   構成する各ブロックに対し、各ブロック毎の分散値に従
   って、割り当てて符号化することを特徴とする動画像符
   号化方法。