JPH0998426A - デジタル動画エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンコード時の画質劣化が少ないエンコーダ
を提供することを目的とする。 【解決手段】 動画データのシーンの変わり目を抽出す
るシーン変化点抽出手段２と、シーン変化点直後のフレ
ームをコピーするフレームコピー手段３と、エンコード
を行うエンコード手段４と、シーン変化点抽出手段２、
フレームコピー手段３、エンコード手段４の処理設定を
行う指定手段５により構成されるデジタル動画エンコー
ダにより解決される。

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、デジタル動画エ
ンコード時の画像の品質を向上させるため、シーン変化
点付近においてノイズ抑制を行うデジタル動画エンコー
ダに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ビデオＣＤという、動画をＣＤ−
ＲＯＭに記録したものが市販され、パソコンや専用プレ
ーヤーで利用されている。ビデオＣＤ用に動画データを
変換（以下、エンコードという）するには、ＭＰＥＧと
いう圧縮方式がとられている。ＭＰＥＧとは、動画の標
準的な圧縮方式であり、その原理は公知のものとなって
いる。ＭＰＥＧエンコード後は、動画はＩ、Ｐ、Ｂの３
種類のフレームにより構成される。

【０００３】Ｉフレームとは、元のデータに比べ、圧縮
をしているが、そのフレームだけで画像を復元可能なフ
レームである。Ｐフレームとは、通常、前方（過去）の
ＩフレームまたはＰフレームとの差分データを保持した
フレームであり、そのフレームだけでは画像の復元が不
可能なものである。Ｂフレームとは、通常、前方および
後方のＩフレームまたはＰフレームとの差分データを保
持したフレームであり、そのフレームだけでは画像の復
元が不可能なものである。

【０００４】Ｉフレームを何フレームおきに作成する
か、また、どの位置にＩフレームを作成するか、につい
ては外部から指定が可能である。特にシーンの変わり目
では、変化直後のフレームがＰまたはＢフレームである
と、そのフレームは前のシーンのＩフレームの影響を受
けるので、デコードしても正常な画像が得られない。こ
のため、シーン変化点直後のフレームがＩフレームにな
るように設定することが多い。また、通常のＭＰＥＧエ
ンコーダは一定時間当たりのデータ量を平均化する機能
を備えており、データ量の多い部分があると、その分他
の部分へのデータ量の割当が少なくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＭＰＥＧエンコードを
行う元の画像には、図３(a) に示すようにようにシーン
変化が１フレームで行われるものと、図４(a) に示すよ
うにシーン変化が２フレームに渡って行われるものがあ
る。図４(a) はシーン変化が２フレームに渡って行われ
る場合のシーン変化点付近のフレームの様子を示す図で
あるが、フレーム(2) まではシーンＡであり、フレーム
(3) には、シーンＡとシーンＢのデータが混在してお
り、フレーム(4) からはシーンＢになっている。図４
(a) のようなデータに対してＭＰＥＧエンコードを行う
と、フレーム(4)にＩフレームを挿入しても、フレーム
(2) とフレーム(3) の差分、フレーム(3)とフレーム(4)
の差分が大きいため、エンコード後のフレーム(3) の
データ量が大きくなり、そのため、Ｉフレームであるフ
レーム(4) に割り当てるデータ量が少なくなり、全体と
して画質が劣化する。また、フレーム(3) にＩフレーム
を挿入してもフレーム(4) 以後との差分が大きいため、
画質が劣化してしまう。本発明は、このような問題を解
決し、エンコード時の画質劣化が少ないエンコーダを提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、動画デー
タのシーンの変わり目を抽出するシーン変化点抽出手段
と、シーン変化点付近の連続するフレームのうち、後の
フレームのデータを前のフレームにコピーするフレーム
コピー手段と、フレームコピーを行うことにより、シー
ン変化点直後の複数フレームが同一となった動画データ
に対してエンコードを行うエンコード手段と、を備える
ことにより解決される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の一
実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形
態の機能構成を示すブロック図である。本発明によるデ
ジタル動画エンコーダは、図１に示すように、動画デー
タを格納した第１の記憶手段１と、この動画データのシ
ーンの変わり目を抽出するシーン変化点抽出手段２と、
シーン変化点直後のフレームをコピーするフレームコピ
ー手段３と、エンコードを行うエンコード手段４と、シ
ーン変化点抽出手段２、フレームコピー手段３、エンコ
ード手段４の処理設定を行う指定手段５と、エンコード
された動画データを格納する第２の記憶手段６により構
成されている。

【０００８】第１の記憶手段１は、具体的にはコンピュ
ータに接続された磁気ディスク等の外部記憶装置であ
り、ＮＴＳＣ規格の動画データを格納している。

【０００９】シーン変化点抽出手段２は、コンピュータ
の専用ＩＣ（ＡＳＩＣ）およびソフトウェアで実現さ
れ、第１の記憶手段１に格納されているＮＴＳＣ規格の
動画データのシーンの変わり目を検出する。検出は、以
下のような方法で行われる。

【００１０】まず、各フレーム間の輝度値の変化量を算
出する。これは、フレーム間の同じ位置の画素同士の差
分を取り、画素同士の差分の絶対値が設定したしきい値
以上となったものの数を合計する。この画素数をフレー
ム間の変化量とし、変化量が設定した数以上である場合
は、シーンが変化したとみなす。画素同士の差分のしき
い値、変化量のしきい値は、素材の種類により、例え
ば、以下のように設定する。

【００１１】輝度値は０から２５５までの値をもってお
り、差分のしきい値は、図３(a) のように１フレームで
シーンが変化する通常素材の場合１６、図４(a) のよう
に２フレームでシーンが変化する素材の場合８とする。
２フレームでシーンが変化する素材としては、例えば
「合成テレシネ素材」がある。「合成テレシネ素材」と
は、残像効果を利用したテレシネ手法（撮像管方式）で
あり、２フレームが合成されたような素材ができる。変
化量はフレーム内の全画素数の何％が変化していたかを
示し、素材によって、以下のように設定する。

【００１２】 通常素材（自然画） ：フレーム内の全画素数の２０％ 通常素材 (アニメーション) ：フレーム内の全画素数の４０％ 合成テレシネ素材（自然画） ：フレーム内の全画素数の１０％ 合成テレシネ素材 (アニメーション) ：フレーム内の全画素数の２０％

【００１３】合成テレシネ素材は２フレームにわたって
変化するため、１フレームで変化する通常素材よりもし
きい値を小さくして変化を敏感に検出できるようにして
おく。また、アニメーションは自然画に比べ、変化が大
きいのが普通なので、しきい値を大きくしてわずかな変
化ではシーン変化とならないようにしている。

【００１４】フレームコピー手段３は、コンピュータの
ＣＰＵおよびソフトウェアで実現され、シーン変化点抽
出手段２により抽出された変化点直後のフレームに、そ
の次のフレームをコピーする。フレームコピーの処理を
図４を用いて説明する。図４(a) は、合成テレシネ素材
のように、シーン変化が２フレームに渡って行われる場
合のシーン変化点付近のフレームの様子である。図４
(a) において、フレーム(2) からフレーム(4) に渡っ
て、途中、シーンＡ、Ｂの合成フレームを介して、シー
ンＡからシーンＢに変化している。シーン変化点抽出手
段２は上記のような方法でフレーム(3) 及び(4) におい
てシーンが変化したと判断し、これによりシーン変化点
が２フレームと認識する。フレームコピー手段３はシー
ン変化途中のフレーム(3) に変化直後のフレーム(4) の
データをコピーする。コピーした結果は図４(b) のよう
になる。

【００１５】エンコード手段４は、フレームコピーされ
たデータに対してＭＰＥＧエンコードを行う。ＭＰＥＧ
エンコードを行う場合、所定の間隔でＩフレームが作成
されるが、指定手段５によりシーン変化点にＩフレーム
を強制的に挿入することが指定されている場合には、図
４(b) のフレーム(3) にＩフレームを作成する。指定手
段５によりシーン変化点にＩフレームを強制的に挿入す
る指定がされてない場合は、所定の間隔でＩフレームを
作成する。

【００１６】指定手段５は、具体的にはキーボード、マ
ウス等のコンピュータにデータ入力可能な機器であり、
シーン変化点抽出手段２、フレームコピー手段３、エン
コード手段４に対して、処理時の設定を行う。シーン変
化点抽出手段２に対しては、素材の種類（通常素材／合
成テレシネ素材）と、自然画であるかアニメーションで
あるか、を指定する。エンコード手段４に対しては、Ｉ
フレームをシーン変化点に強制的に挿入するかどうか、
また、圧縮率などエンコードに必要な様々な情報を指定
する。

【００１７】第２の記憶手段６は、コンピュータに接続
された磁気ディスク等の外部記憶装置であり、エンコー
ド手段４によりＭＰＥＧエンコードされた動画を格納す
る。

【００１８】以下、図２のフローチャートに従って、本
発明の実施形態の処理動作の全体的な流れについて説明
する。まず、指定手段５により、動画の種類の指定を行
う。具体的には、通常素材であるか合成テレシネ素材で
あるかを、また、自然画であるかアニメーションである
かを指定する。（Ｓ１０１） 続いて、指定手段５によりＩフレームをシーンの変わり
目に強制的に挿入するかどうかの指定を行う。（Ｓ１０
２） 指定が終わったら、シーン変化点抽出手段２は、第１の
記憶手段１に格納されている動画データのシーンの変わ
り目を全て抽出する。（Ｓ１０３） 次に、フレームコピー手段３は、抽出したシーン変化点
付近のフレームのコピーを行う。（Ｓ１０４） 次に、エンコード手段４は、フレームコピーされたデー
タに対してＭＰＥＧエンコードを行う。（Ｓ１０５）

【００１９】以上のようにして処理が行われるが、フレ
ームコピーを行った後、エンコードすることにより、特
に図４に示すように、シーン変化が２フレームに渡って
行われる場合、エンコード後のフレーム(3) をＩフレー
ムになるようにすれば、フレーム(4) のデータは効率良
く圧縮され、小さくなるため、他のフレームにデータを
割り当てることが可能となり、全体として画質が向上す
る。

【００２０】また、図３(a) に示すようなシーン変化が
１フレームで行われるものも、図３(b) のようにシーン
変化直後のデータを２フレーム同じにした後、フレーム
(3)をＩフレームになるようにすれば、フレーム(4) が
効率良く圧縮でき、画質が向上する。シーン変化直後の
データを２フレーム同じにするには、図４の場合と同様
にフレームをコピーして行う。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、動画データのシーン
の変わり目を抽出し、シーン変化点付近の連続するフレ
ームのうち、後のフレームのデータを前のフレームにコ
ピーすることにより、シーン変化点直後の複数フレーム
が同一となった動画データに対してエンコードを行うの
で、シーン変化点直後でデータ削減が可能となり、その
分他に割り当てることにより画質が向上する、という効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の機能構成を示すブロック
図。

【図２】図１に示す装置の処理動作のフローチャート。

【図３】シーン変化が１フレームで行われる場合の説明
図。

【図４】シーン変化が２フレームに渡って行われる場合
の説明図。

【符号の説明】

１ 第１の記憶手段 ２ シーン変化点抽出手段 ３ フレームコピー手段 ４ エンコード手段 ５ 指定手段 ６ 第２の記憶手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動画データのシーンの変わり目を抽出す
   るシーン変化点抽出手段と、シーン変化点付近の連続す
   るフレームのうち、後のフレームのデータを前のフレー
   ムにコピーするフレームコピー手段と、フレームコピー
   を行うことにより、シーン変化点直後の複数フレームが
   同一となった動画データに対してエンコードを行うエン
   コード手段と、を備えたことを特徴とするデジタル動画
   エンコーダ