JPH10229563A - 動画像符号化方法、及び動画像符号化装置 - Google Patents
動画像符号化方法、及び動画像符号化装置Info
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- JPH10229563A JPH10229563A JP4730797A JP4730797A JPH10229563A JP H10229563 A JPH10229563 A JP H10229563A JP 4730797 A JP4730797 A JP 4730797A JP 4730797 A JP4730797 A JP 4730797A JP H10229563 A JPH10229563 A JP H10229563A
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
- H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
- H04N19/142—Detection of scene cut or scene change
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/85—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シーンチェンジの発生したＢピクチャの画質
を劣化させずに符号量を抑圧することで、他のフレーム
の符号量の割当量の減少を防止する。 【解決手段】 フレーム間予測符号化手段14,16,18,26,
28,30,32,34,36,38 を有する動画像符号化装置であっ
て、フレーム間の画像データの相関を測定して場面切換
の有無を判定するシーンチェンジ検出器102 と、差分デ
ータの算出用として参照されない非参照フレームで場面
切換が検出された場合は当該非参照フレームに表示順が
近く差分データの算出用として参照され得るフレームで
当該非参照フレームを置換する旨の情報を前記フレーム
間予測符号化手段の出力と置換させる置換判定器103 と
を有する動画像符号化装置。
を劣化させずに符号量を抑圧することで、他のフレーム
の符号量の割当量の減少を防止する。 【解決手段】 フレーム間予測符号化手段14,16,18,26,
28,30,32,34,36,38 を有する動画像符号化装置であっ
て、フレーム間の画像データの相関を測定して場面切換
の有無を判定するシーンチェンジ検出器102 と、差分デ
ータの算出用として参照されない非参照フレームで場面
切換が検出された場合は当該非参照フレームに表示順が
近く差分データの算出用として参照され得るフレームで
当該非参照フレームを置換する旨の情報を前記フレーム
間予測符号化手段の出力と置換させる置換判定器103 と
を有する動画像符号化装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フレーム間予測符
号化方式を利用してテレビジョン信号等の動画像映像信
号を圧縮符号化する動画符号化方法と装置に関する。特
に、場面切換（シーンチェンジ）時に、フレーム間予測
符号化方式に於いて参照されることのない非参照フレー
ムの符号量が増大する等の悪影響を防止することで画質
の安定化を達成する動画像符号化方法と装置に関する。
号化方式を利用してテレビジョン信号等の動画像映像信
号を圧縮符号化する動画符号化方法と装置に関する。特
に、場面切換（シーンチェンジ）時に、フレーム間予測
符号化方式に於いて参照されることのない非参照フレー
ムの符号量が増大する等の悪影響を防止することで画質
の安定化を達成する動画像符号化方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】動画像信号を圧縮符号化する方式とし
て、ＭＰＥＧ方式が、ＭＰＥＧ１−Ｖｉｄｅｏ（ＩＳＯ
／ＩＥＣ・１１１７２−２）、及びＭＰＥＧ２−Ｖｉｄ
ｅｏ（ＩＳＯ／ＩＥＣ・１３８１８−２）として規格化
され、記録分野ばかりでなく、ディジタル放送やディジ
タル伝送等の放送・通信分野でも広く用いられている。
て、ＭＰＥＧ方式が、ＭＰＥＧ１−Ｖｉｄｅｏ（ＩＳＯ
／ＩＥＣ・１１１７２−２）、及びＭＰＥＧ２−Ｖｉｄ
ｅｏ（ＩＳＯ／ＩＥＣ・１３８１８−２）として規格化
され、記録分野ばかりでなく、ディジタル放送やディジ
タル伝送等の放送・通信分野でも広く用いられている。
【０００３】ＭＰＥＧ方式では、複数のフレーム単位
（１フィールド，１フレーム等）の集合であるＧＯＰ(G
roup of Picture)が、フレームシーケンス中に構成され
る。ＧＯＰ中では、フレーム単位内圧縮により少なくと
も１枚のフレームが圧縮符号化され、そのフレーム以外
は、他のフレームを参照して圧縮符号化される（フレー
ム単位間圧縮＝フレーム間予測符号化）される。フレー
ム単位内圧縮により圧縮符号化される画像はＩピクチャ
であり、フレーム単位間圧縮を利用して圧縮符号化され
る画像はＰピクチャとＢピクチャである。
（１フィールド，１フレーム等）の集合であるＧＯＰ(G
roup of Picture)が、フレームシーケンス中に構成され
る。ＧＯＰ中では、フレーム単位内圧縮により少なくと
も１枚のフレームが圧縮符号化され、そのフレーム以外
は、他のフレームを参照して圧縮符号化される（フレー
ム単位間圧縮＝フレーム間予測符号化）される。フレー
ム単位内圧縮により圧縮符号化される画像はＩピクチャ
であり、フレーム単位間圧縮を利用して圧縮符号化され
る画像はＰピクチャとＢピクチャである。
【０００４】フレーム単位内圧縮では、ＤＣＴ(Discret
e Cosine Transform) 、量子化、可変長符号化（ＶＬ
Ｃ）という技法が採用されている。まず、フレーム内の
画像データがマクロブロックと呼ばれる１６×１６画素
の小領域に分割され、この小領域中の８×８画素ブロッ
ク毎にＤＣＴ変換が施されて、周波数領域が求められ
る。
e Cosine Transform) 、量子化、可変長符号化（ＶＬ
Ｃ）という技法が採用されている。まず、フレーム内の
画像データがマクロブロックと呼ばれる１６×１６画素
の小領域に分割され、この小領域中の８×８画素ブロッ
ク毎にＤＣＴ変換が施されて、周波数領域が求められ
る。
【０００５】人間の視覚特性は高周波に対して鈍感なた
め、上述の周波数領域中の高周波領域への符号割当を少
なくすることにより、人間の視覚的には大きな劣化を感
じさせることなくデータ量を削減することができる。こ
の割当は、量子化によって行われる。量子化は、８×８
画素のブロックのＤＣＴ変換により得られた８×８の周
波数領域データ（係数行列）を、あるマトリックスで除
算することにより実現される。なお、復号器側では、可
変長復号して得たデータに対して上記マトリックスを乗
算（逆量子化）することにより、元の８×８の周波数領
域データ（係数行列）を得ることが可能になる。即ち、
逆ＤＣＴ演算を行うべきマトリックスを得ることが可能
になる。
め、上述の周波数領域中の高周波領域への符号割当を少
なくすることにより、人間の視覚的には大きな劣化を感
じさせることなくデータ量を削減することができる。こ
の割当は、量子化によって行われる。量子化は、８×８
画素のブロックのＤＣＴ変換により得られた８×８の周
波数領域データ（係数行列）を、あるマトリックスで除
算することにより実現される。なお、復号器側では、可
変長復号して得たデータに対して上記マトリックスを乗
算（逆量子化）することにより、元の８×８の周波数領
域データ（係数行列）を得ることが可能になる。即ち、
逆ＤＣＴ演算を行うべきマトリックスを得ることが可能
になる。
【０００６】上記に於いて、高次のデータ、つまり高周
波領域のデータに対する除算値を大きく設定することに
より、高周波領域の符号化精度を下げることができる。
つまり、高周波領域に相当するデータ量を大きく削減す
ることができる。こうして得られた量子化データは、ゼ
ロ値の多いものとなる。このため、このデータは、ゼロ
値の数と、それに続く実値という組で可変長符号化テー
ブルが形成される。可変長符号化とは、エントロピー符
号化の一種であり、出現頻度の高いデータに対しては短
い符号を割当て、出現頻度の低いデータに対しては長い
符号を割当てることにより、効率の高い圧縮を行う方式
である。
波領域のデータに対する除算値を大きく設定することに
より、高周波領域の符号化精度を下げることができる。
つまり、高周波領域に相当するデータ量を大きく削減す
ることができる。こうして得られた量子化データは、ゼ
ロ値の多いものとなる。このため、このデータは、ゼロ
値の数と、それに続く実値という組で可変長符号化テー
ブルが形成される。可変長符号化とは、エントロピー符
号化の一種であり、出現頻度の高いデータに対しては短
い符号を割当て、出現頻度の低いデータに対しては長い
符号を割当てることにより、効率の高い圧縮を行う方式
である。
【０００７】フレーム単位間圧縮では、上述のＤＣＴ、
量子化、可変長符号化という技法に加えて、動きベクト
ルを用いた動き補償という技法が採用されている。ま
ず、フレーム内の画像データが、フレーム単位内圧縮の
場合と同様にマクロブロックと呼ばれる１６×１６画素
の小領域に分割される。フレーム単位間圧縮では、符号
化対象の画像データ（現画像データ）ばかりでなく、現
画像データが参照するべき他フレームの画像データ（参
照画像データ）が必要となる。参照画像データとして
は、現画像データから時間的に近い位置に存在するフレ
ームが用いられる。各マクロブロック毎に、参照フレー
ムの画像データ中から、現在の符号化対象のマクロブロ
ック（現マクロブロック）とデータ的に近い領域（マク
ロブロック）が検索される。「データ的に近い（近似す
る）領域」とは、通常、画素データの輝度のみを比較し
て、その自乗誤差平均が最も少ない値を示す領域を言
う。ＭＰＥＧでは、この検索は半画素単位の精度で行わ
れる。また、検索範囲は、現フレーム内の現マクロブロ
ックの位置に対応する参照フレーム内の位置から所定範
囲の領域である。この検索を「動きベクトル」の検出と
いう。また、フレーム間予測符号化に於いて「動きベク
トル」により参照マクロブロックと現マクロブロックと
の位置ズレを補正することを「動き補償」という。この
「動きベクトル」の値も可変長符号化される。
量子化、可変長符号化という技法に加えて、動きベクト
ルを用いた動き補償という技法が採用されている。ま
ず、フレーム内の画像データが、フレーム単位内圧縮の
場合と同様にマクロブロックと呼ばれる１６×１６画素
の小領域に分割される。フレーム単位間圧縮では、符号
化対象の画像データ（現画像データ）ばかりでなく、現
画像データが参照するべき他フレームの画像データ（参
照画像データ）が必要となる。参照画像データとして
は、現画像データから時間的に近い位置に存在するフレ
ームが用いられる。各マクロブロック毎に、参照フレー
ムの画像データ中から、現在の符号化対象のマクロブロ
ック（現マクロブロック）とデータ的に近い領域（マク
ロブロック）が検索される。「データ的に近い（近似す
る）領域」とは、通常、画素データの輝度のみを比較し
て、その自乗誤差平均が最も少ない値を示す領域を言
う。ＭＰＥＧでは、この検索は半画素単位の精度で行わ
れる。また、検索範囲は、現フレーム内の現マクロブロ
ックの位置に対応する参照フレーム内の位置から所定範
囲の領域である。この検索を「動きベクトル」の検出と
いう。また、フレーム間予測符号化に於いて「動きベク
トル」により参照マクロブロックと現マクロブロックと
の位置ズレを補正することを「動き補償」という。この
「動きベクトル」の値も可変長符号化される。
【０００８】参照する画像データが存在する場合には、
復号器側に於いて上記「データ的に近い」領域を切り出
すことが可能である。しかし、切り出される参照マクロ
ブロックの画像データと、符号化対象の現マクロブロッ
クの画像データとは、完全同一ではない。このため、こ
の差を補償してやる必要がある。ＭＰＥＧでは、この差
を補償するために、各画素毎（輝度、色差）に差分を取
って差分マクロブロックを構成し、その中の８×８画素
の各領域毎に、フレーム単位内圧縮の場合と同様にＤＣ
Ｔ演算と量子化を行う。ただし、この場合の量子化は、
対象が差分データであるため、通常、全体的に精度を落
として行われる。このため、差分データに対しては、通
常、高周波領域と低周波領域を区別しない量子化テーブ
ルがデフォルトとして用意されている。勿論、この量子
化テーブルをエンコーダ側で自由に変更することは可能
である。
復号器側に於いて上記「データ的に近い」領域を切り出
すことが可能である。しかし、切り出される参照マクロ
ブロックの画像データと、符号化対象の現マクロブロッ
クの画像データとは、完全同一ではない。このため、こ
の差を補償してやる必要がある。ＭＰＥＧでは、この差
を補償するために、各画素毎（輝度、色差）に差分を取
って差分マクロブロックを構成し、その中の８×８画素
の各領域毎に、フレーム単位内圧縮の場合と同様にＤＣ
Ｔ演算と量子化を行う。ただし、この場合の量子化は、
対象が差分データであるため、通常、全体的に精度を落
として行われる。このため、差分データに対しては、通
常、高周波領域と低周波領域を区別しない量子化テーブ
ルがデフォルトとして用意されている。勿論、この量子
化テーブルをエンコーダ側で自由に変更することは可能
である。
【０００９】こうして得られた圧縮符号が逆量子化及び
逆ＤＣＴされる。参照されるフレームの画像データがデ
コーダ内部に存在している場合には、上述の逆ＤＣＴ後
の値を、その動き量から指定されるフレーム領域と加算
することにより、当該マクロブロックの復号が行われる
ことになる。
逆ＤＣＴされる。参照されるフレームの画像データがデ
コーダ内部に存在している場合には、上述の逆ＤＣＴ後
の値を、その動き量から指定されるフレーム領域と加算
することにより、当該マクロブロックの復号が行われる
ことになる。
【００１０】ＭＰＥＧでは、フレーム単位間圧縮を利用
して圧縮符号化されるフレームは２種類存在する。過去
のフレームからのみ参照が行われるフレームをＰピクチ
ャと呼び、過去及び未来の双方から参照が行われるフレ
ームをＢピクチャと呼ぶ。Ｐピクチャは、時間的に（＝
表示順で）過去に位置するＩ又はＰピクチャから予測さ
れる。Ｂピクチャは時間的に（＝表示順で）過去及び／
又は未来に位置するＩ又はＰピクチャから予測される。
つまり、Ｂピクチャは、動き予測のために参照されない
非参照フレーム（＝差分データの算出用として参照され
ない非参照フレーム）であり、Ｉ及びＰピクチャは、動
き予測のために参照され得る参照フレーム（＝差分デー
タの算出用として参照され得るフレーム）である。
して圧縮符号化されるフレームは２種類存在する。過去
のフレームからのみ参照が行われるフレームをＰピクチ
ャと呼び、過去及び未来の双方から参照が行われるフレ
ームをＢピクチャと呼ぶ。Ｐピクチャは、時間的に（＝
表示順で）過去に位置するＩ又はＰピクチャから予測さ
れる。Ｂピクチャは時間的に（＝表示順で）過去及び／
又は未来に位置するＩ又はＰピクチャから予測される。
つまり、Ｂピクチャは、動き予測のために参照されない
非参照フレーム（＝差分データの算出用として参照され
ない非参照フレーム）であり、Ｉ及びＰピクチャは、動
き予測のために参照され得る参照フレーム（＝差分デー
タの算出用として参照され得るフレーム）である。
【００１１】これらの圧縮手法を組合わせて圧縮された
差分圧縮符号の符号量は、もとの画像データのデータ量
と比較して、数分の一〜数百分の一となり、しかも、比
較的高い画質を保持している。しかし、他のフレームを
参照するという方法を用いているため、復号器側に於い
て参照フレームの画像データを保持するための構成が必
要になる。また、復号器側では、参照フレームの画像デ
ータとして、復号された画像データを用いることになる
ため、エンコーダ側では、このことを考慮して符号化を
行なわなくてはならない。つまり、参照されるフレーム
であるＩピクチャとＰピクチャを符号化した後、復号器
と同じ条件で復号し、その復号後の参照フレームの画像
データを保持する必要がある。そして、この復号した画
像データを参照して、ＰピクチャとＢピクチャを符号化
しなくてはならない。
差分圧縮符号の符号量は、もとの画像データのデータ量
と比較して、数分の一〜数百分の一となり、しかも、比
較的高い画質を保持している。しかし、他のフレームを
参照するという方法を用いているため、復号器側に於い
て参照フレームの画像データを保持するための構成が必
要になる。また、復号器側では、参照フレームの画像デ
ータとして、復号された画像データを用いることになる
ため、エンコーダ側では、このことを考慮して符号化を
行なわなくてはならない。つまり、参照されるフレーム
であるＩピクチャとＰピクチャを符号化した後、復号器
と同じ条件で復号し、その復号後の参照フレームの画像
データを保持する必要がある。そして、この復号した画
像データを参照して、ＰピクチャとＢピクチャを符号化
しなくてはならない。
【００１２】図４に、ＭＰＥＧ動画像のフレームシーケ
ンス例を示す。図内（Ａ）は、各フレームの表示順であ
る。ＭＰＥＧで最も一般的に用いられるフレーム種類の
順を示しているが、勿論これに限られるものではない。
矢印は、終点のフレームを符号化／復号化する際に、始
点のフレームを参照することを示す。例えば、Ｂピクチ
ャ51,52 は、Ｉピクチャ53を参照して符号化／復号化さ
れるフレームであるため、Ｂピクチャ51,52 の符号化時
／復号化時には、既に、Ｉピクチャ53が復号されて画像
メモリに保持されている必要がある。同様に、Ｂピクチ
ャ54,55 は、Ｉピクチャ53とＰピクチャ56とを参照して
符号化／復号化されるフレームであるため、Ｂピクチャ
54,55 の符号化時／復号化時には、既に、Ｉピクチャ53
とＰピクチャ56とが復号されて画像メモリに保持されて
いる必要がある。同様に、Ｐピクチャ56は、Ｉピクチャ
53を参照して符号化／復号化されるフレームであるた
め、Ｐピクチャ56の符号化時／復号化時には、既に、Ｉ
ピクチャ53が復号されて画像メモリに保持されている必
要がある。
ンス例を示す。図内（Ａ）は、各フレームの表示順であ
る。ＭＰＥＧで最も一般的に用いられるフレーム種類の
順を示しているが、勿論これに限られるものではない。
矢印は、終点のフレームを符号化／復号化する際に、始
点のフレームを参照することを示す。例えば、Ｂピクチ
ャ51,52 は、Ｉピクチャ53を参照して符号化／復号化さ
れるフレームであるため、Ｂピクチャ51,52 の符号化時
／復号化時には、既に、Ｉピクチャ53が復号されて画像
メモリに保持されている必要がある。同様に、Ｂピクチ
ャ54,55 は、Ｉピクチャ53とＰピクチャ56とを参照して
符号化／復号化されるフレームであるため、Ｂピクチャ
54,55 の符号化時／復号化時には、既に、Ｉピクチャ53
とＰピクチャ56とが復号されて画像メモリに保持されて
いる必要がある。同様に、Ｐピクチャ56は、Ｉピクチャ
53を参照して符号化／復号化されるフレームであるた
め、Ｐピクチャ56の符号化時／復号化時には、既に、Ｉ
ピクチャ53が復号されて画像メモリに保持されている必
要がある。
【００１３】この理由から、上述の各フレームの記録順
は、図内（Ｂ）のようになる。この記録順に復号を行
い、ＩピクチャやＰピクチャの復号画像データを順次保
持することにより、上述のＢピクチャやＰピクチャの符
号化／復号化が可能になる。また、このような参照を行
うため、Ｉピクチャは、それ自体で画質を維持する必要
がある。また、Ｐピクチャも他のＰピクチャやＢピクチ
ャの参照に利用されるために、高い画質を維持する必要
がある。このため、通常、Ｉピクチャに最も多くの符号
量を割当て、次にＰピクチャ、Ｂピクチャの順に符号量
を割り当てることにより、全体としての画質を維持して
いる。
は、図内（Ｂ）のようになる。この記録順に復号を行
い、ＩピクチャやＰピクチャの復号画像データを順次保
持することにより、上述のＢピクチャやＰピクチャの符
号化／復号化が可能になる。また、このような参照を行
うため、Ｉピクチャは、それ自体で画質を維持する必要
がある。また、Ｐピクチャも他のＰピクチャやＢピクチ
ャの参照に利用されるために、高い画質を維持する必要
がある。このため、通常、Ｉピクチャに最も多くの符号
量を割当て、次にＰピクチャ、Ｂピクチャの順に符号量
を割り当てることにより、全体としての画質を維持して
いる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術において、データ量の割り当て量が最も少ないＢピク
チャに於いて場面切換（シーンチェンジ）が発生する
と、過去及び未来の双方向のフレームを参照して符号化
を行う、いわゆる両方向予測符号化を行うことができな
くなる。このため、Ｂピクチャに於いて高い圧縮率を維
持することができなくなり、当該Ｂピクチャの符号量が
増大する。
術において、データ量の割り当て量が最も少ないＢピク
チャに於いて場面切換（シーンチェンジ）が発生する
と、過去及び未来の双方向のフレームを参照して符号化
を行う、いわゆる両方向予測符号化を行うことができな
くなる。このため、Ｂピクチャに於いて高い圧縮率を維
持することができなくなり、当該Ｂピクチャの符号量が
増大する。
【００１５】また、動画像符号化装置では、該装置から
出力される符号量をモニタして量子化スケールを制御す
ることにより全体の符号量を制御するレート制御を行っ
ているため、上述のように、シーンチェンジの発生した
Ｂピクチャの符号量が増大すると、他のフレームの量子
化が粗く制御される結果、該他のフレームの画質が劣化
するという問題も生ずる。
出力される符号量をモニタして量子化スケールを制御す
ることにより全体の符号量を制御するレート制御を行っ
ているため、上述のように、シーンチェンジの発生した
Ｂピクチャの符号量が増大すると、他のフレームの量子
化が粗く制御される結果、該他のフレームの画質が劣化
するという問題も生ずる。
【００１６】本発明は、シーンチェンジの発生したＢピ
クチャの画質を劣化させることなく該Ｂピクチャの符号
量の増大を抑圧し、もって、他のフレームの画質の劣化
をも防止することを目的とする。
クチャの画質を劣化させることなく該Ｂピクチャの符号
量の増大を抑圧し、もって、他のフレームの画質の劣化
をも防止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の発明は、現フ
レームの画像データと該現フレームに対して表示順で先
行及び／又は後続する参照フレームの画像データとの差
分データを圧縮符号化するフレーム間予測符号化を採用
する動画像符号化方法に於いて、前記差分データの算出
用として参照されない非参照フレームでシーンチェンジ
が検出された場合は、前記フレーム間予測符号化の出力
に代えて、当該非参照フレームに表示順が近く前記差分
データの算出用として参照され得るフレームで当該非参
照フレームを置換する旨の情報を出力する、動画像符号
化方法である。
レームの画像データと該現フレームに対して表示順で先
行及び／又は後続する参照フレームの画像データとの差
分データを圧縮符号化するフレーム間予測符号化を採用
する動画像符号化方法に於いて、前記差分データの算出
用として参照されない非参照フレームでシーンチェンジ
が検出された場合は、前記フレーム間予測符号化の出力
に代えて、当該非参照フレームに表示順が近く前記差分
データの算出用として参照され得るフレームで当該非参
照フレームを置換する旨の情報を出力する、動画像符号
化方法である。
【００１８】請求項２の発明は、現フレーム内の現マク
ロブロックの画像データと前記現フレームに対して表示
順で先行及び／又は後続する参照フレーム内から抽出さ
れる参照マクロブロックの画像データとの差分データを
圧縮符号化し、該差分圧縮符号に、前記参照マクロブロ
ックの前記現マクロブロックに対するフレーム内での相
対位置を示す動きベクトル符号と前記現マクロブロック
の予測方向を示すマクロブロックタイプ符号を結合して
出力するフレーム間予測符号化を採用する動画像符号化
方法であって、前記差分データの算出用として参照され
ない非参照フレームでシーンチェンジが検出された場合
は、前記フレーム間予測符号化の出力に代えて、当該非
参照フレーム内の各マクロブロックについて前記差分圧
縮符号と前記動きベクトル符号とを各々ゼロで置換し、
該ゼロデータに、当該非参照フレームに表示順が近く前
記差分データの算出用として参照され得るフレームの方
向を当該非参照フレーム内の各マクロブロックの予測方
向とするマクロブロックタイプ情報を結合した情報を出
力する、動画像符号化方法である。
ロブロックの画像データと前記現フレームに対して表示
順で先行及び／又は後続する参照フレーム内から抽出さ
れる参照マクロブロックの画像データとの差分データを
圧縮符号化し、該差分圧縮符号に、前記参照マクロブロ
ックの前記現マクロブロックに対するフレーム内での相
対位置を示す動きベクトル符号と前記現マクロブロック
の予測方向を示すマクロブロックタイプ符号を結合して
出力するフレーム間予測符号化を採用する動画像符号化
方法であって、前記差分データの算出用として参照され
ない非参照フレームでシーンチェンジが検出された場合
は、前記フレーム間予測符号化の出力に代えて、当該非
参照フレーム内の各マクロブロックについて前記差分圧
縮符号と前記動きベクトル符号とを各々ゼロで置換し、
該ゼロデータに、当該非参照フレームに表示順が近く前
記差分データの算出用として参照され得るフレームの方
向を当該非参照フレーム内の各マクロブロックの予測方
向とするマクロブロックタイプ情報を結合した情報を出
力する、動画像符号化方法である。
【００１９】請求項３の発明は、現フレームの画像デー
タと該現フレームに対して表示順で先行及び／又は後続
する参照フレームの画像データとの差分データを圧縮符
号化するフレーム間予測符号化手段を有する動画像符号
化装置であって、フレーム間の画像データの相関を測定
し、その結果に基づいて場面切換の有無を判定するシー
ンチェンジ検出手段と、前記差分データの算出用として
参照されない非参照フレームで場面切換が前記シーンチ
ェンジ検出手段により検出された場合は、当該非参照フ
レームに表示順が近く前記差分データの算出用として参
照され得るフレームで当該非参照フレームを置換する旨
の情報を符号化して、前記フレーム間予測符号化手段の
出力と置換する置換手段とを有する動画像符号化装置で
ある。シーンチェンジの検出は、例えば、動画像の高域
成分の変化、フレームのエッジ成分の移動、低域成分の
変動等によって検出することができる。なお、シーンチ
ェンジ検出の手法は、特開平６−１５３１４６号公報、
特開平７−３８８４２号公報、特開平７−７９４３１号
公報に開示されているように公知である。
タと該現フレームに対して表示順で先行及び／又は後続
する参照フレームの画像データとの差分データを圧縮符
号化するフレーム間予測符号化手段を有する動画像符号
化装置であって、フレーム間の画像データの相関を測定
し、その結果に基づいて場面切換の有無を判定するシー
ンチェンジ検出手段と、前記差分データの算出用として
参照されない非参照フレームで場面切換が前記シーンチ
ェンジ検出手段により検出された場合は、当該非参照フ
レームに表示順が近く前記差分データの算出用として参
照され得るフレームで当該非参照フレームを置換する旨
の情報を符号化して、前記フレーム間予測符号化手段の
出力と置換する置換手段とを有する動画像符号化装置で
ある。シーンチェンジの検出は、例えば、動画像の高域
成分の変化、フレームのエッジ成分の移動、低域成分の
変動等によって検出することができる。なお、シーンチ
ェンジ検出の手法は、特開平６−１５３１４６号公報、
特開平７−３８８４２号公報、特開平７−７９４３１号
公報に開示されているように公知である。
【００２０】請求項４の発明は、現フレーム内の現マク
ロブロックの画像データと前記現フレームに対して表示
順で先行及び／又は後続する参照フレーム内から抽出さ
れる参照マクロブロックの画像データとの差分データを
圧縮符号化し、該差分圧縮符号に、前記参照マクロブロ
ックの前記現マクロブロックに対するフレーム内での相
対位置を示す動きベクトル符号と前記現マクロブロック
の予測方向を示すマクロブロックタイプ符号とを結合す
るフレーム間予測符号化手段を有する動画像符号化装置
であって、フレーム間の画像データの相関を測定し、そ
の結果に基づいて場面切換の有無を判定するシーンチェ
ンジ検出手段と、前記差分データの算出用として参照さ
れない非参照フレームで場面切換が前記シーンチェンジ
検出手段により検出された場合は、当該非参照フレーム
内の各マクロブロックについて前記差分圧縮符号と前記
動きベクトル符号とを各々ゼロで置換し、該ゼロデータ
に、当該非参照フレームに表示順が近く前記差分データ
の算出用として参照され得るフレームの方向を当該非参
照フレーム内の各マクロブロックの予測方向とするマク
ロブロックタイプ符号を結合するように、前記フレーム
間予測符号化手段に対して命令する制御手段と、を有す
る動画像符号化装置である。
ロブロックの画像データと前記現フレームに対して表示
順で先行及び／又は後続する参照フレーム内から抽出さ
れる参照マクロブロックの画像データとの差分データを
圧縮符号化し、該差分圧縮符号に、前記参照マクロブロ
ックの前記現マクロブロックに対するフレーム内での相
対位置を示す動きベクトル符号と前記現マクロブロック
の予測方向を示すマクロブロックタイプ符号とを結合す
るフレーム間予測符号化手段を有する動画像符号化装置
であって、フレーム間の画像データの相関を測定し、そ
の結果に基づいて場面切換の有無を判定するシーンチェ
ンジ検出手段と、前記差分データの算出用として参照さ
れない非参照フレームで場面切換が前記シーンチェンジ
検出手段により検出された場合は、当該非参照フレーム
内の各マクロブロックについて前記差分圧縮符号と前記
動きベクトル符号とを各々ゼロで置換し、該ゼロデータ
に、当該非参照フレームに表示順が近く前記差分データ
の算出用として参照され得るフレームの方向を当該非参
照フレーム内の各マクロブロックの予測方向とするマク
ロブロックタイプ符号を結合するように、前記フレーム
間予測符号化手段に対して命令する制御手段と、を有す
る動画像符号化装置である。
【００２１】請求項５の発明は、現フレームの画像デー
タと該現フレームに対して表示順で先行及び／又は後続
する参照フレームの画像データの差分データを圧縮符号
化するフレーム間予測符号化を採用する動画像符号化装
置に於いて、前記現フレーム内の現マクロブロックの画
像データと近似する画像データを有する領域を前記参照
フレーム内から参照マクロブロックとして抽出し、該参
照マクロブロックの前記現マクロブロックに対するフレ
ーム内での相対位置を示す動きベクトルを検出する動き
検出手段(38,106)と、前記現マクロブロックから前記参
照マクロブロックへの時間軸方向を予測方向とするマク
ロブロックタイプ情報を生成するモード判定手段(36,10
8)と、前記現マクロブロックの画像データと前記参照マ
クロブロックの画像データの差分データを圧縮符号化す
る圧縮符号化手段(14,104,16,18)と、前記差分圧縮符号
と前記動きベクトル情報と前記マクロブロックタイプ情
報の各可変長符号を結合して出力する結合手段(20)と、
フレーム間の画像データの相関を測定し、その結果に基
づいて場面切換の有無を判定するシーンチェンジ検出手
段(102) と、前記差分データの算出用として参照されな
い非参照フレームで場面切換が前記シーンチェンジ検出
手段(102) により検出された場合は、前記動き検出手段
(38,106)に対して当該非参照フレーム内の各マクロブロ
ックについて前記動きベクトル情報をゼロで置換するよ
うに命令し、前記モード判定手段(36,108)に対して当該
非参照フレームに表示順が近く前記差分データの算出用
として参照され得るフレームの方向を当該非参照フレー
ム内の各マクロブロックの予測方向とするマクロブロッ
クタイプ情報を生成するように命令し、前記圧縮符号化
手段(14,104,16,18)に対して当該非参照フレーム内の各
マクロブロックについて前記差分圧縮符号をゼロとする
ように命令する制御手段(103) と、を有する動画像符号
化装置である。
タと該現フレームに対して表示順で先行及び／又は後続
する参照フレームの画像データの差分データを圧縮符号
化するフレーム間予測符号化を採用する動画像符号化装
置に於いて、前記現フレーム内の現マクロブロックの画
像データと近似する画像データを有する領域を前記参照
フレーム内から参照マクロブロックとして抽出し、該参
照マクロブロックの前記現マクロブロックに対するフレ
ーム内での相対位置を示す動きベクトルを検出する動き
検出手段(38,106)と、前記現マクロブロックから前記参
照マクロブロックへの時間軸方向を予測方向とするマク
ロブロックタイプ情報を生成するモード判定手段(36,10
8)と、前記現マクロブロックの画像データと前記参照マ
クロブロックの画像データの差分データを圧縮符号化す
る圧縮符号化手段(14,104,16,18)と、前記差分圧縮符号
と前記動きベクトル情報と前記マクロブロックタイプ情
報の各可変長符号を結合して出力する結合手段(20)と、
フレーム間の画像データの相関を測定し、その結果に基
づいて場面切換の有無を判定するシーンチェンジ検出手
段(102) と、前記差分データの算出用として参照されな
い非参照フレームで場面切換が前記シーンチェンジ検出
手段(102) により検出された場合は、前記動き検出手段
(38,106)に対して当該非参照フレーム内の各マクロブロ
ックについて前記動きベクトル情報をゼロで置換するよ
うに命令し、前記モード判定手段(36,108)に対して当該
非参照フレームに表示順が近く前記差分データの算出用
として参照され得るフレームの方向を当該非参照フレー
ム内の各マクロブロックの予測方向とするマクロブロッ
クタイプ情報を生成するように命令し、前記圧縮符号化
手段(14,104,16,18)に対して当該非参照フレーム内の各
マクロブロックについて前記差分圧縮符号をゼロとする
ように命令する制御手段(103) と、を有する動画像符号
化装置である。
【００２２】請求項６の発明は、請求項５に於いて、前
記圧縮符号化手段(14,104,16,18)は、前記制御手段(10
3) の命令に応じて前記差分データに代えてゼロデータ
を圧縮符号化する、動画像符号化装置である。請求項６
の発明は、図１に対応する。
記圧縮符号化手段(14,104,16,18)は、前記制御手段(10
3) の命令に応じて前記差分データに代えてゼロデータ
を圧縮符号化する、動画像符号化装置である。請求項６
の発明は、図１に対応する。
【００２３】請求項７の発明は、請求項５に於いて、前
記圧縮符号化手段(14,104,16,18)は、前記制御手段(10
3) の命令に応じて前記現マクロブロックの画像データ
として前記参照マクロブロックの画像データを用いるこ
とにより前記差分データをゼロデータにして圧縮符号化
する、動画像符号化装置である。請求項７の発明は、図
２に対応する。
記圧縮符号化手段(14,104,16,18)は、前記制御手段(10
3) の命令に応じて前記現マクロブロックの画像データ
として前記参照マクロブロックの画像データを用いるこ
とにより前記差分データをゼロデータにして圧縮符号化
する、動画像符号化装置である。請求項７の発明は、図
２に対応する。
【００２４】請求項８の発明は、請求項５、請求項６、
又は請求項７に於いて、前記制御手段(103) は、前記モ
ード判定手段(36,108)に対して、前記当該非参照フレー
ムが参照するフレームの中で時間距離が短いフレームの
方向を予測方向とするように命令する、動画像符号化装
置である。請求項９の発明は、請求項３〜請求項８の何
れかに於いて、前記シーンチェンジ検出手段は、前記現
フレームと前記参照フレームの間の場面切換の有無を判
定する、動画像符号化装置である。
又は請求項７に於いて、前記制御手段(103) は、前記モ
ード判定手段(36,108)に対して、前記当該非参照フレー
ムが参照するフレームの中で時間距離が短いフレームの
方向を予測方向とするように命令する、動画像符号化装
置である。請求項９の発明は、請求項３〜請求項８の何
れかに於いて、前記シーンチェンジ検出手段は、前記現
フレームと前記参照フレームの間の場面切換の有無を判
定する、動画像符号化装置である。
【００２５】請求項１０の発明は、請求項３に於いて、
前記置換手段は、前記当該非参照フレームと前記置換フ
レームとの間に前記差分データの算出用として参照され
ない他の非参照フレームが在る場合は、該他の非参照フ
レームについても上記置換フレームで置換する旨の情報
を符号化して前記フレーム間予測符号化手段の出力と置
換する、動画像符号化装置である。請求項１１の発明
は、請求項４〜請求項８の何れかに於いて、前記制御手
段は、前記当該非参照フレームと前記予測方向とされる
フレームとの間に前記差分データの算出用として参照さ
れない他の非参照フレームが在る場合は、該他の非参照
フレーム内の各マクロブロックについても、前記差分圧
縮符号と前記動きベクトル符号とを各々ゼロで置換し、
該ゼロデータに、上記予測方向のマクロブロックタイプ
符号を結合するように命令する、動画像符号化装置であ
る。
前記置換手段は、前記当該非参照フレームと前記置換フ
レームとの間に前記差分データの算出用として参照され
ない他の非参照フレームが在る場合は、該他の非参照フ
レームについても上記置換フレームで置換する旨の情報
を符号化して前記フレーム間予測符号化手段の出力と置
換する、動画像符号化装置である。請求項１１の発明
は、請求項４〜請求項８の何れかに於いて、前記制御手
段は、前記当該非参照フレームと前記予測方向とされる
フレームとの間に前記差分データの算出用として参照さ
れない他の非参照フレームが在る場合は、該他の非参照
フレーム内の各マクロブロックについても、前記差分圧
縮符号と前記動きベクトル符号とを各々ゼロで置換し、
該ゼロデータに、上記予測方向のマクロブロックタイプ
符号を結合するように命令する、動画像符号化装置であ
る。
【００２６】
１．典型的なＭＰＥＧエンコーダ（図３）．まず、図３
を参照して、典型的なＭＰＥＧエンコーダを説明する。
なお、ＭＰＥＧエンコーダを例にとって説明している
が、ＭＰＥＧ規格に準拠しない動画像符号化装置や方法
であっても、本発明の構成を具備し得る。
を参照して、典型的なＭＰＥＧエンコーダを説明する。
なお、ＭＰＥＧエンコーダを例にとって説明している
が、ＭＰＥＧ規格に準拠しない動画像符号化装置や方法
であっても、本発明の構成を具備し得る。
【００２７】１１は入力手段、１２はフレーム並換器、
１３はラスタースキャンからマクロブロックへの走査変
換プロセッサ、１４は減算器、１６はＤＣＴプロセッ
サ、１８は重み付けを行う量子化器、２０は可変長符号
化器、２２はエンコーダからの読出バッファ、２３出力
手段、２４はレート制御器、２６は逆量子化器、２８は
逆ＤＣＴプロセッサ、３０は加算器、３２はフレームメ
モリ、３２ａと３２ｂはフレームメモリ32のデータの読
出バス、３４は動き補償プロセッサ、３６はモード判定
器、３８は動き検出器である。
１３はラスタースキャンからマクロブロックへの走査変
換プロセッサ、１４は減算器、１６はＤＣＴプロセッ
サ、１８は重み付けを行う量子化器、２０は可変長符号
化器、２２はエンコーダからの読出バッファ、２３出力
手段、２４はレート制御器、２６は逆量子化器、２８は
逆ＤＣＴプロセッサ、３０は加算器、３２はフレームメ
モリ、３２ａと３２ｂはフレームメモリ32のデータの読
出バス、３４は動き補償プロセッサ、３６はモード判定
器、３８は動き検出器である。
【００２８】まず、入力手段11からフレーム並換器12
へ、フレーム信号が、図４（Ａ）の順で入力される。フ
レーム並換器12は、図４（Ａ）の順から同図（Ｂ）の順
のようにフレーム順を入れ換える。即ち、Ｉピクチャと
して圧縮符号化されるフレームが先頭とされ、以下、参
照されるフレームが参照するフレームに対して先行する
ように、フレームの順が並び換えられる。
へ、フレーム信号が、図４（Ａ）の順で入力される。フ
レーム並換器12は、図４（Ａ）の順から同図（Ｂ）の順
のようにフレーム順を入れ換える。即ち、Ｉピクチャと
して圧縮符号化されるフレームが先頭とされ、以下、参
照されるフレームが参照するフレームに対して先行する
ように、フレームの順が並び換えられる。
【００２９】次に、走査変換・マクロブロック化プロセ
ッサ13へデータが入力される。通常、画像データは、ラ
スタースキャンフォーマットで記録されている。これ
は、画面の左上から１画素づつデータが出力されて１ラ
インが出力された後、次ラインのデータが出力される形
式である。ＭＰＥＧでは、１６×１６画素のマクロブロ
ックと呼ばれる小領域を単位としてデータが処理される
ため、ラスタースキャンフォーマットをマクロブロック
フォーマットに変換する必要がある。なお、ＭＰＥＧ１
では、マクロブロックは輝度データ１６×１６画素、色
差データ各８×８画素である。ＭＰＥＧ２では、色差の
割合がフレームフォーマットによって変更されるが、輝
度で１６×１６画素に相当する範囲がマクロブロックと
して処理され、動きベクトルの検索もこれを単位として
行われる。
ッサ13へデータが入力される。通常、画像データは、ラ
スタースキャンフォーマットで記録されている。これ
は、画面の左上から１画素づつデータが出力されて１ラ
インが出力された後、次ラインのデータが出力される形
式である。ＭＰＥＧでは、１６×１６画素のマクロブロ
ックと呼ばれる小領域を単位としてデータが処理される
ため、ラスタースキャンフォーマットをマクロブロック
フォーマットに変換する必要がある。なお、ＭＰＥＧ１
では、マクロブロックは輝度データ１６×１６画素、色
差データ各８×８画素である。ＭＰＥＧ２では、色差の
割合がフレームフォーマットによって変更されるが、輝
度で１６×１６画素に相当する範囲がマクロブロックと
して処理され、動きベクトルの検索もこれを単位として
行われる。
【００３０】以下、走査変換・マクロブロック化プロセ
ッサ13から出力されるデータの処理を、圧縮手法別に説
明する。
ッサ13から出力されるデータの処理を、圧縮手法別に説
明する。
【００３１】1-1.Ｉピクチャの場合．Ｉピクチャのデー
タは、通常、フレーム間予測符号化されず、動きベクト
ルを検索されない（但し、ＭＰＥＧでは、エラー復帰の
ために、例外的にＩピクチャへの動きベクトルの導入が
許容されている）ため、そのままＤＣＴプロセッサ16に
入力される。該ＤＣＴプロセッサ16で画像データの空間
周波数への変換が行われた後、量子化器18によって各周
波数領域への重み付けが行われる。量子化後の係数デー
タが可変長符号化器20に入力されて可変長符号化され
る。
タは、通常、フレーム間予測符号化されず、動きベクト
ルを検索されない（但し、ＭＰＥＧでは、エラー復帰の
ために、例外的にＩピクチャへの動きベクトルの導入が
許容されている）ため、そのままＤＣＴプロセッサ16に
入力される。該ＤＣＴプロセッサ16で画像データの空間
周波数への変換が行われた後、量子化器18によって各周
波数領域への重み付けが行われる。量子化後の係数デー
タが可変長符号化器20に入力されて可変長符号化され
る。
【００３２】可変長符号化後の符号は、一定の転送レー
トでデータを出力することができない。このため、読出
バッファ22で転送時のレートへの緩衝が行われ、出力手
段23から圧縮符号列が一定の転送レートで出力される。
トでデータを出力することができない。このため、読出
バッファ22で転送時のレートへの緩衝が行われ、出力手
段23から圧縮符号列が一定の転送レートで出力される。
【００３３】可変長符号化器22から出力される符号量は
レート制御器24により監視され、画像のタイプ（Ｉ，
Ｐ，Ｂピクチャ）毎に設定されている符号量との差異が
大きい場合には、量子化スケールが変更される。量子化
に際しては前述の量子化マトリックスに量子化スケール
が乗算されるのであるが、この量子化スケールが、上述
のようにレート制御器24により制御される。量子化スケ
ールが大きくされると量子化が粗く行われる結果、発生
符号量は小さくなるが、画質は劣化する。量子化スケー
ルが小さくされると量子化が細かく行われる結果、発生
符号量は増大するが、画質は良好となる。
レート制御器24により監視され、画像のタイプ（Ｉ，
Ｐ，Ｂピクチャ）毎に設定されている符号量との差異が
大きい場合には、量子化スケールが変更される。量子化
に際しては前述の量子化マトリックスに量子化スケール
が乗算されるのであるが、この量子化スケールが、上述
のようにレート制御器24により制御される。量子化スケ
ールが大きくされると量子化が粗く行われる結果、発生
符号量は小さくなるが、画質は劣化する。量子化スケー
ルが小さくされると量子化が細かく行われる結果、発生
符号量は増大するが、画質は良好となる。
【００３４】量子化器18の出力は、逆量子化器26へも入
力される。これは、前述の参照用の画像データを復号す
るためである。つまり、逆量子化後、逆ＤＣＴが逆ＤＣ
Ｔプロセッサ28で行われ、復号された画像データが画像
メモリ32に格納される。こうして、画像メモリには、参
照用のＩピクチャが保持される。
力される。これは、前述の参照用の画像データを復号す
るためである。つまり、逆量子化後、逆ＤＣＴが逆ＤＣ
Ｔプロセッサ28で行われ、復号された画像データが画像
メモリ32に格納される。こうして、画像メモリには、参
照用のＩピクチャが保持される。
【００３５】1-2.Ｐピクチャの場合．Ｐピクチャの符号
化に際しては、各マクロブロック毎に動きベクトルが検
索される。この検索は、画像メモリ32に記憶されている
ＩピクチャもしくはＰピクチャを参照して行われる。但
し、全てのマクロブロックについて動きベクトルを検索
するわけではない。例えば動きの速いフレームの場合、
左に大きくパンするフレーム等では、右端側の領域は当
該フレームに於いて初めて出現する領域であるため、か
かる領域に関しては、参照フレーム内から似た領域を検
索できない。このため、かかる場合には、Ｉピクチャの
マクロブロックの場合と同様に、動きベクトルを検索し
ないモードが適用される。他に、背景処理を簡単に行う
ため、同位置のブロックデータをそのまま切り出すモー
ドがある。何れのモードが当該マクロブロックの符号化
に有効であるかは、モード判定器36で判定される。
化に際しては、各マクロブロック毎に動きベクトルが検
索される。この検索は、画像メモリ32に記憶されている
ＩピクチャもしくはＰピクチャを参照して行われる。但
し、全てのマクロブロックについて動きベクトルを検索
するわけではない。例えば動きの速いフレームの場合、
左に大きくパンするフレーム等では、右端側の領域は当
該フレームに於いて初めて出現する領域であるため、か
かる領域に関しては、参照フレーム内から似た領域を検
索できない。このため、かかる場合には、Ｉピクチャの
マクロブロックの場合と同様に、動きベクトルを検索し
ないモードが適用される。他に、背景処理を簡単に行う
ため、同位置のブロックデータをそのまま切り出すモー
ドがある。何れのモードが当該マクロブロックの符号化
に有効であるかは、モード判定器36で判定される。
【００３６】モード判定器36が動き補償を行う旨の判断
を出すと、その命令が動き補償器34に入力される。ま
た、動き検出器38によって得られた動きベクトルも動き
補償器34に入力される。動き補償器34はこれらのデータ
に基づいて、対応する領域のデータを画像メモリ32から
読み出して減算器14へ出力させる。減算器14では現マク
ロブロックとの差分が取られて、該差分データがＤＣＴ
16及び量子化器18にて前述のＩピクチャの場合と同様に
符号化される。Ｐピクチャの場合も、時間的に未来に位
置する他のＰピクチャや、過去及び未来に位置するＢピ
クチャによって参照されるため、画像メモリ32に記憶さ
れる必要がある。このため、逆量子化器26と逆ＤＣＴ28
とにより処理されるが、そのままでは、差分データであ
って、もとの画像データではない。このため、当該マク
ロブロックの符号化に用いた動きベクトルを再度用い
て、画像メモリ32から加算器30へ対応領域の画像データ
を出力させ、上記復号差分データに加算することによ
り、もとの画像データが復号される。この画像データが
画像メモリ32に格納されて、上述の参照に供される。
を出すと、その命令が動き補償器34に入力される。ま
た、動き検出器38によって得られた動きベクトルも動き
補償器34に入力される。動き補償器34はこれらのデータ
に基づいて、対応する領域のデータを画像メモリ32から
読み出して減算器14へ出力させる。減算器14では現マク
ロブロックとの差分が取られて、該差分データがＤＣＴ
16及び量子化器18にて前述のＩピクチャの場合と同様に
符号化される。Ｐピクチャの場合も、時間的に未来に位
置する他のＰピクチャや、過去及び未来に位置するＢピ
クチャによって参照されるため、画像メモリ32に記憶さ
れる必要がある。このため、逆量子化器26と逆ＤＣＴ28
とにより処理されるが、そのままでは、差分データであ
って、もとの画像データではない。このため、当該マク
ロブロックの符号化に用いた動きベクトルを再度用い
て、画像メモリ32から加算器30へ対応領域の画像データ
を出力させ、上記復号差分データに加算することによ
り、もとの画像データが復号される。この画像データが
画像メモリ32に格納されて、上述の参照に供される。
【００３７】1-3.Ｂピクチャの場合．Ｂピクチャの場合
の符号化手法はＰピクチャの場合と基本的に同じであ
る。但し、Ｂピクチャの場合は、過去及び未来のＩピク
チャやＰピクチャを参照して圧縮符号化されるため、動
きベクトルを、Ｐピクチャの場合の倍、検索する必要が
ある。また、Ｂピクチャは参照用には用いられないた
め、復号画像データを画像メモリ32に格納する必要はな
い。Ｂピクチャの場合、マクロブロックの符号化のモー
ドは、過去及び未来からの予測、過去からの予測、未来
からの予測、単位内符号化、の四種類から選択される。
こうして、ＭＰＥＧ方式の圧縮画像符号のビットストリ
ームが生成される。
の符号化手法はＰピクチャの場合と基本的に同じであ
る。但し、Ｂピクチャの場合は、過去及び未来のＩピク
チャやＰピクチャを参照して圧縮符号化されるため、動
きベクトルを、Ｐピクチャの場合の倍、検索する必要が
ある。また、Ｂピクチャは参照用には用いられないた
め、復号画像データを画像メモリ32に格納する必要はな
い。Ｂピクチャの場合、マクロブロックの符号化のモー
ドは、過去及び未来からの予測、過去からの予測、未来
からの予測、単位内符号化、の四種類から選択される。
こうして、ＭＰＥＧ方式の圧縮画像符号のビットストリ
ームが生成される。
【００３８】２．第１実施例（図１）．本発明の一実施
の形態の例を図１に示す。図１中、図３と同一の機能を
奏するブロックについては同一の符号を付して、説明を
省略する。
の形態の例を図１に示す。図１中、図３と同一の機能を
奏するブロックについては同一の符号を付して、説明を
省略する。
【００３９】１０２はシーンチェンジ検出器、１０３は
置換判定器、１０４は切換器、１０６は切換器、１０８
は切換器である。切換器104,106,108 は、何れも、置換
判定器103 からの制御信号によって切り換えられる。
置換判定器、１０４は切換器、１０６は切換器、１０８
は切換器である。切換器104,106,108 は、何れも、置換
判定器103 からの制御信号によって切り換えられる。
【００４０】シーンチェンジ検出手段102 は、入力手段
11から入力された画像データに基づいて場面切換の有無
を判定する。例えば、画像データの高域成分の変化、フ
レームのエッジ成分の移動、低域成分の変動などによっ
て、場面切換（シーンチェンジ）の有無を判定すること
ができる。本発明では、シーンチェンジの検出技法は限
定されない。また、現フレームのシーンチェンジの判定
の基準となるフレームとしては、時間軸上で、現フレー
ムの直前に位置するフレームの他、現フレームが符号化
に際して参照するフレームを用いることもできる。
11から入力された画像データに基づいて場面切換の有無
を判定する。例えば、画像データの高域成分の変化、フ
レームのエッジ成分の移動、低域成分の変動などによっ
て、場面切換（シーンチェンジ）の有無を判定すること
ができる。本発明では、シーンチェンジの検出技法は限
定されない。また、現フレームのシーンチェンジの判定
の基準となるフレームとしては、時間軸上で、現フレー
ムの直前に位置するフレームの他、現フレームが符号化
に際して参照するフレームを用いることもできる。
【００４１】置換判定器103 は、シーンチェンジ検出器
102 によりシーンチェンジが検出された場合、そのシー
ンチェンジが、Ｂピクチャで行われたか、又は、Ｉピク
チャやＰピクチャで行われたかを判定する。換言すれ
ば、前記差分データの算出用として参照されない非参照
フレームであるＢピクチャで行われたか、又は、差分デ
ータの算出用として参照され得るフレームであるＩピク
チャやＰピクチャで行われたかを判定する。
102 によりシーンチェンジが検出された場合、そのシー
ンチェンジが、Ｂピクチャで行われたか、又は、Ｉピク
チャやＰピクチャで行われたかを判定する。換言すれ
ば、前記差分データの算出用として参照されない非参照
フレームであるＢピクチャで行われたか、又は、差分デ
ータの算出用として参照され得るフレームであるＩピク
チャやＰピクチャで行われたかを判定する。
【００４２】その結果、Ｉピクチャ又はＰピクチャでシ
ーンチェンジが検出されたと判定された場合には、置換
判定器103 は、切換器104,106,108 に対して通常の位置
（端子ａ）を維持するように命令する。この場合は、前
述の図１と同様の動作が行われる。一方、Ｂピクチャで
シーンチェンジが検出されたと判定された場合、置換判
定器103 は、当該Ｂピクチャの各マクロブロックについ
て、切換器104,106,108 に対して通常の位置（端子ａ）
からの切換を命令する。
ーンチェンジが検出されたと判定された場合には、置換
判定器103 は、切換器104,106,108 に対して通常の位置
（端子ａ）を維持するように命令する。この場合は、前
述の図１と同様の動作が行われる。一方、Ｂピクチャで
シーンチェンジが検出されたと判定された場合、置換判
定器103 は、当該Ｂピクチャの各マクロブロックについ
て、切換器104,106,108 に対して通常の位置（端子ａ）
からの切換を命令する。
【００４３】これにより、切換器104 は、当該Ｂピクチ
ャの各マクロブロックについて、減算器14からの入力
（差分データの入力）に換えて、ゼロデータをＤＣＴプ
ロセッサ16に入力させるように、端子ｂ側へ切り換えら
れる。このため、量子化器18から出力される差分圧縮符
号はゼロデータとなる。
ャの各マクロブロックについて、減算器14からの入力
（差分データの入力）に換えて、ゼロデータをＤＣＴプ
ロセッサ16に入力させるように、端子ｂ側へ切り換えら
れる。このため、量子化器18から出力される差分圧縮符
号はゼロデータとなる。
【００４４】また、切換器106 は、当該Ｂピクチャの各
マクロブロックについて、検出された動きベクトルに換
えて、動きが無いことを示すゼロデータを可変長符号化
器20へ送るように、端子ｂ側へ切り換えられる。これに
より、当該マクロブロックの圧縮符号（この場合は、上
述のようにゼロデータである）に結合される動きベクト
ルは、動きの無いことを示すゼロデータとなる。
マクロブロックについて、検出された動きベクトルに換
えて、動きが無いことを示すゼロデータを可変長符号化
器20へ送るように、端子ｂ側へ切り換えられる。これに
より、当該マクロブロックの圧縮符号（この場合は、上
述のようにゼロデータである）に結合される動きベクト
ルは、動きの無いことを示すゼロデータとなる。
【００４５】また、切換器108 は、当該Ｂピクチャの各
マクロブロックについて、判定された符号化モードに代
えて、当該Ｂピクチャに表示順が近く差分データの算出
用として参照され得るフレーム（Ｉピクチャ又はＰピク
チクャ）の方向を予測方向とするマクロブロックタイプ
情報を可変長符号化器20へ送るように、端子ｂ側（前方
予測）又は端子ｃ側（後方予測）へ切り換えられる。こ
れにより、当該マクロブロックの圧縮符号（この場合
は、上述のようにゼロデータである）に結合されるマク
ロブロックタイプ情報は、上記予測方向を示す情報とな
る。なお、端子ｂ側（前方予測）又は端子ｃ側（後方予
測）の何れを選択するかは、例えば、時間的に近い参照
フレームの方向を選択するようにすると、容易に判定す
ることができる。なお、端子ｂ側（前方予測）又は端子
ｃ側（後方予測）の何れか一方のみを用意する構成も可
能である。
マクロブロックについて、判定された符号化モードに代
えて、当該Ｂピクチャに表示順が近く差分データの算出
用として参照され得るフレーム（Ｉピクチャ又はＰピク
チクャ）の方向を予測方向とするマクロブロックタイプ
情報を可変長符号化器20へ送るように、端子ｂ側（前方
予測）又は端子ｃ側（後方予測）へ切り換えられる。こ
れにより、当該マクロブロックの圧縮符号（この場合
は、上述のようにゼロデータである）に結合されるマク
ロブロックタイプ情報は、上記予測方向を示す情報とな
る。なお、端子ｂ側（前方予測）又は端子ｃ側（後方予
測）の何れを選択するかは、例えば、時間的に近い参照
フレームの方向を選択するようにすると、容易に判定す
ることができる。なお、端子ｂ側（前方予測）又は端子
ｃ側（後方予測）の何れか一方のみを用意する構成も可
能である。
【００４６】このように、切換器104,106,108 の切換が
行われる結果、可変長符号化器20には、上記Ｂピクチャ
の期間に渡り、全て「０」の圧縮符号と、動きの無いこ
とを示す動きベクトル「０」情報と、当該Ｂピクチャに
表示順が近いＩピクチャ又はＰピクチャを指示するマク
ロブロックタイプ情報とが入力される。これらは可変長
符号化された後、結合されて出力される。なお、ＭＰＥ
Ｇ方式では、マクロブロック内のデータが特定の条件を
満たす場合、該マクロブロックに対するデータを符号化
する必要がない。可変長符号化手段20への上述の入力は
この条件を満たしている。したがって、必ず符号化を義
務づけられた少数のマクロブロックのみについて符号化
が行われる。このため、当該Ｂピクチャについての符号
量は、極めて少ないものに抑えられる。
行われる結果、可変長符号化器20には、上記Ｂピクチャ
の期間に渡り、全て「０」の圧縮符号と、動きの無いこ
とを示す動きベクトル「０」情報と、当該Ｂピクチャに
表示順が近いＩピクチャ又はＰピクチャを指示するマク
ロブロックタイプ情報とが入力される。これらは可変長
符号化された後、結合されて出力される。なお、ＭＰＥ
Ｇ方式では、マクロブロック内のデータが特定の条件を
満たす場合、該マクロブロックに対するデータを符号化
する必要がない。可変長符号化手段20への上述の入力は
この条件を満たしている。したがって、必ず符号化を義
務づけられた少数のマクロブロックのみについて符号化
が行われる。このため、当該Ｂピクチャについての符号
量は、極めて少ないものに抑えられる。
【００４７】こうして、シーンチェンジの検出されたＢ
ピクチャについては、当該Ｂピクチャを、当該Ｂピクチ
ャに表示順が近いＩピクチャ又はＰピクチャで置換する
旨の情報が出力されることになる。このため、不図示の
デコーダ側では、上述のＢピクチャに代えて、上記置換
する旨の情報で指示されるＩピクチャ又はＰピクチャが
再生出力される。
ピクチャについては、当該Ｂピクチャを、当該Ｂピクチ
ャに表示順が近いＩピクチャ又はＰピクチャで置換する
旨の情報が出力されることになる。このため、不図示の
デコーダ側では、上述のＢピクチャに代えて、上記置換
する旨の情報で指示されるＩピクチャ又はＰピクチャが
再生出力される。
【００４８】なお、図１では、切換器106 により端子ｂ
側へ切り換えられた動きベクトル情報と、切換器108 に
より端子ｂ側又は端子ｃ側へ切り換えられたマクロブロ
ックタイプ情報とを、動き補償器34へ入力させている
が、この動き補償器34への入力としては、動き検出器38
から出力される通常の動きベクトル情報と、モード判定
器36から出力される通常のマクロブロックタイプ情報と
を採用してもよい。
側へ切り換えられた動きベクトル情報と、切換器108 に
より端子ｂ側又は端子ｃ側へ切り換えられたマクロブロ
ックタイプ情報とを、動き補償器34へ入力させている
が、この動き補償器34への入力としては、動き検出器38
から出力される通常の動きベクトル情報と、モード判定
器36から出力される通常のマクロブロックタイプ情報と
を採用してもよい。
【００４９】また、上記では、シーンチェンジの発生し
たＢピクチャを、当該Ｂピクチャに表示順が近いＩピク
チャ又はＰピクチャで置換する旨の情報を出力するよう
に制御する例を説明しているが、当該Ｂピクチャと、当
該Ｂピクチャに表示順が近いＩピクチャ又はＰピクチャ
との間に、他のＢピクチャが在る場合には、該他のＢピ
クチャ内の各マクロブロックについて、シーンチェンジ
の発生したＢピクチャと同様に処理するように構成する
こともできる。
たＢピクチャを、当該Ｂピクチャに表示順が近いＩピク
チャ又はＰピクチャで置換する旨の情報を出力するよう
に制御する例を説明しているが、当該Ｂピクチャと、当
該Ｂピクチャに表示順が近いＩピクチャ又はＰピクチャ
との間に、他のＢピクチャが在る場合には、該他のＢピ
クチャ内の各マクロブロックについて、シーンチェンジ
の発生したＢピクチャと同様に処理するように構成する
こともできる。
【００５０】例えば、図４のＢピクチャ58でシーンチェ
ンジが検出された場合に、上述のように、Ｂピクチャ58
をＰピクチャ59で置換するように制御するとともに、他
のＢピクチャ57をＰピクチャ56（Ｐピクチャ59でもよ
い）で置換するように制御する構成も可能である。この
構成は、請求項１０，１１に対応する。
ンジが検出された場合に、上述のように、Ｂピクチャ58
をＰピクチャ59で置換するように制御するとともに、他
のＢピクチャ57をＰピクチャ56（Ｐピクチャ59でもよ
い）で置換するように制御する構成も可能である。この
構成は、請求項１０，１１に対応する。
【００５１】３．第２実施例（図２）．本発明における
別の実施の形態の例を図２に示す。図２中、図１や図３
と同一の機能を奏するブロックについては同一の符号を
付して、説明を省略する。
別の実施の形態の例を図２に示す。図２中、図１や図３
と同一の機能を奏するブロックについては同一の符号を
付して、説明を省略する。
【００５２】図２では、切換器104 を走査変換マクロブ
ロック化器13と減算器14との間に配置し、且つ、切換器
104 の端子ｂに、画像メモリ32から読み出されるデータ
を入力させている。つまり、切換器104 が端子ｂに切り
換えられた場合に、減算器14にの両入力端子に、画像メ
モリ32から読み出される同一の画像データが入力される
ように構成されている。このため、切換器104 が端子ｂ
側に切り換えられた場合には、ＤＣＴプロセッサ16には
ゼロデータが入力されることになり、図１の場合と同じ
効果を得ることができる。
ロック化器13と減算器14との間に配置し、且つ、切換器
104 の端子ｂに、画像メモリ32から読み出されるデータ
を入力させている。つまり、切換器104 が端子ｂに切り
換えられた場合に、減算器14にの両入力端子に、画像メ
モリ32から読み出される同一の画像データが入力される
ように構成されている。このため、切換器104 が端子ｂ
側に切り換えられた場合には、ＤＣＴプロセッサ16には
ゼロデータが入力されることになり、図１の場合と同じ
効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】本発明によると、非参照フレームに於い
てシーンチェンジ発生した場合に、該非参照フレームの
符号量の増大を抑圧することことができる。このため、
シーンチェンジ以外での符号化効率を高めることもでき
る。その結果、高画質で安定な圧縮符号化を実現するこ
とができる。
てシーンチェンジ発生した場合に、該非参照フレームの
符号量の増大を抑圧することことができる。このため、
シーンチェンジ以外での符号化効率を高めることもでき
る。その結果、高画質で安定な圧縮符号化を実現するこ
とができる。
【図１】本発明の動画像符号化装置の一実施の形態の例
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】本発明の動画像符号化装置の別の実施の形態の
例を示すブロック図。
例を示すブロック図。
【図３】典型的な動画像符号化装置を示すブロック図。
【図４】フレーム間予測符号化の各フレームの参照関係
の説明図。
の説明図。
１０２ シーンチェンジ検出器 １０３ 置換判定器 １０４ 切換器 １０６ 切換器 １０８ 切換器
Claims (11)
- 【請求項１】 現フレームの画像データと該現フレーム
に対して表示順で先行及び／又は後続する参照フレーム
の画像データとの差分データを圧縮符号化するフレーム
間予測符号化を採用する動画像符号化方法に於いて、 前記差分データの算出用として参照されない非参照フレ
ームでシーンチェンジが検出された場合は、前記フレー
ム間予測符号化の出力に代えて、当該非参照フレームに
表示順が近く前記差分データの算出用として参照され得
るフレームで当該非参照フレームを置換する旨の情報を
出力する、 動画像符号化方法。 - 【請求項２】 現フレーム内の現マクロブロックの画像
データと前記現フレームに対して表示順で先行及び／又
は後続する参照フレーム内から抽出される参照マクロブ
ロックの画像データとの差分データを圧縮符号化し、該
差分圧縮符号に、前記参照マクロブロックの前記現マク
ロブロックに対するフレーム内での相対位置を示す動き
ベクトル符号と前記現マクロブロックの予測方向を示す
マクロブロックタイプ符号を結合して出力するフレーム
間予測符号化を採用する動画像符号化方法であって、 前記差分データの算出用として参照されない非参照フレ
ームでシーンチェンジが検出された場合は、前記フレー
ム間予測符号化の出力に代えて、当該非参照フレーム内
の各マクロブロックについて前記差分圧縮符号と前記動
きベクトル符号とを各々ゼロで置換し、該ゼロデータ
に、当該非参照フレームに表示順が近く前記差分データ
の算出用として参照され得るフレームの方向を当該非参
照フレーム内の各マクロブロックの予測方向とするマク
ロブロックタイプ情報を結合した情報を出力する、 動画像符号化方法。 - 【請求項３】 現フレームの画像データと該現フレーム
に対して表示順で先行及び／又は後続する参照フレーム
の画像データとの差分データを圧縮符号化するフレーム
間予測符号化手段を有する動画像符号化装置であって、 フレーム間の画像データの相関を測定し、その結果に基
づいて場面切換の有無を判定するシーンチェンジ検出手
段と、 前記差分データの算出用として参照されない非参照フレ
ームで場面切換が前記シーンチェンジ検出手段により検
出された場合は、当該非参照フレームに表示順が近く前
記差分データの算出用として参照され得るフレームで当
該非参照フレームを置換する旨の情報を符号化して、前
記フレーム間予測符号化手段の出力と置換する置換手段
と、 を有する動画像符号化装置。 - 【請求項４】 現フレーム内の現マクロブロックの画像
データと前記現フレームに対して表示順で先行及び／又
は後続する参照フレーム内から抽出される参照マクロブ
ロックの画像データとの差分データを圧縮符号化し、該
差分圧縮符号に、前記参照マクロブロックの前記現マク
ロブロックに対するフレーム内での相対位置を示す動き
ベクトル符号と前記現マクロブロックの予測方向を示す
マクロブロックタイプ符号とを結合するフレーム間予測
符号化手段を有する動画像符号化装置であって、 フレーム間の画像データの相関を測定し、その結果に基
づいて場面切換の有無を判定するシーンチェンジ検出手
段と、 前記差分データの算出用として参照されない非参照フレ
ームで場面切換が前記シーンチェンジ検出手段により検
出された場合は、当該非参照フレーム内の各マクロブロ
ックについて前記差分圧縮符号と前記動きベクトル符号
とを各々ゼロで置換し、該ゼロデータに、当該非参照フ
レームに表示順が近く前記差分データの算出用として参
照され得るフレームの方向を当該非参照フレーム内の各
マクロブロックの予測方向とするマクロブロックタイプ
符号を結合するように、前記フレーム間予測符号化手段
に対して命令する制御手段と、 を有する動画像符号化装置。 - 【請求項５】 現フレームの画像データと該現フレーム
に対して表示順で先行及び／又は後続する参照フレーム
の画像データの差分データを圧縮符号化するフレーム間
予測符号化を採用する動画像符号化装置に於いて、 前記現フレーム内の現マクロブロックの画像データと近
似する画像データを有する領域を前記参照フレーム内か
ら参照マクロブロックとして抽出し、該参照マクロブロ
ックの前記現マクロブロックに対するフレーム内での相
対位置を示す動きベクトルを検出する動き検出手段(38,
106)と、 前記現マクロブロックから前記参照マクロブロックへの
時間軸方向を予測方向とするマクロブロックタイプ情報
を生成するモード判定手段(36,108)と、 前記現マクロブロックの画像データと前記参照マクロブ
ロックの画像データの差分データを圧縮符号化する圧縮
符号化手段(14,104,16,18)と、 前記差分圧縮符号と前記動きベクトル情報と前記マクロ
ブロックタイプ情報の各可変長符号を結合して出力する
結合手段(20)と、 フレーム間の画像データの相関を測定し、その結果に基
づいて場面切換の有無を判定するシーンチェンジ検出手
段(102) と、 前記差分データの算出用として参照されない非参照フレ
ームで場面切換が前記シーンチェンジ検出手段(102) に
より検出された場合は、前記動き検出手段(38,106)に対
して当該非参照フレーム内の各マクロブロックについて
前記動きベクトル情報をゼロで置換するように命令し、
前記モード判定手段(36,108)に対して当該非参照フレー
ムに表示順が近く前記差分データの算出用として参照さ
れ得るフレームの方向を当該非参照フレーム内の各マク
ロブロックの予測方向とするマクロブロックタイプ情報
を生成するように命令し、前記圧縮符号化手段(14,104,
16,18)に対して当該非参照フレーム内の各マクロブロッ
クについて前記差分圧縮符号をゼロとするように命令す
る制御手段(103) と、 を有する動画像符号化装置。 - 【請求項６】 請求項５に於いて、 前記圧縮符号化手段(14,104,16,18)は、前記制御手段(1
03) の命令に応じて前記差分データに代えてゼロデータ
を圧縮符号化する、 動画像符号化装置。 - 【請求項７】 請求項５に於いて、 前記圧縮符号化手段(14,104,16,18)は、前記制御手段(1
03) の命令に応じて前記現マクロブロックの画像データ
として前記参照マクロブロックの画像データを用いるこ
とにより前記差分データをゼロデータにして圧縮符号化
する、 動画像符号化装置。 - 【請求項８】 請求項５、請求項６、又は請求項７に於
いて、 前記制御手段(103) は、前記モード判定手段(36,108)に
対して、前記当該非参照フレームが参照するフレームの
中で時間距離が短いフレームの方向を予測方向とするよ
うに命令する、 動画像符号化装置。 - 【請求項９】 請求項３〜請求項８の何れかに於いて、 前記シーンチェンジ検出手段は、前記現フレームと前記
参照フレームの間の場面切換の有無を判定する、 動画像符号化装置。 - 【請求項１０】 請求項３に於いて、 前記置換手段は、前記当該非参照フレームと前記置換フ
レームとの間に前記差分データの算出用として参照され
ない他の非参照フレームが在る場合は、該他の非参照フ
レームについても上記置換フレームで置換する旨の情報
を符号化して前記フレーム間予測符号化手段の出力と置
換する、 動画像符号化装置。 - 【請求項１１】 請求項４〜請求項８の何れかに於い
て、 前記制御手段は、前記当該非参照フレームと前記予測方
向とされるフレームとの間に前記差分データの算出用と
して参照されない他の非参照フレームが在る場合は、該
他の非参照フレーム内の各マクロブロックについても、
前記差分圧縮符号と前記動きベクトル符号とを各々ゼロ
で置換し、該ゼロデータに、上記予測方向のマクロブロ
ックタイプ符号を結合するように命令する、 動画像符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4730797A JP3599942B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 動画像符号化方法、及び動画像符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4730797A JP3599942B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 動画像符号化方法、及び動画像符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229563A true JPH10229563A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3599942B2 JP3599942B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=12771643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4730797A Expired - Fee Related JP3599942B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 動画像符号化方法、及び動画像符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3599942B2 (ja) |
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| CN111770334A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-13 | 西安万像电子科技有限公司 | 数据编码方法及装置、数据解码方法及装置 |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP4730797A patent/JP3599942B2/ja not_active Expired - Fee Related
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