JPH1175199A - 画像符号化装置及び画像符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＰＥＧの画像符号化において、動きベクト
ルを検出する範囲によらず共通のｆコードを用いて符号
化回路を簡易化する。 【解決手段】 可変長符号化回路において動きベクトル
の差分値を可変長符号化する際に、従来のｆコード値よ
りも大きなｆコード値を用いて符号化する。例えば、動
き検出範囲が７×７画素の場合、従来のｆコード値の１
に対してｆコード値を４ないし５に固定して符号化す
る。これにより、動き検出範囲が１５×１５画素、ある
いは３１×３１画素の場合にも共通のｆコードを用いて
符号化することができ、回路構成が簡略化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像符号化装置及び
画像符号化方法、特にＭＰＥＧ２において動きベクトル
を符号化する際に用いられるパラメータであるｆコード
値の設定に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、動画像信号を伝送するシステ
ムにおいて、伝送路を効率よく利用するため画像信号を
圧縮符号化する技術が開発されており、特に画像信号の
時間的冗長度を削減できるピクチャ間予測符号化が広く
用いられている。ピクチャ間予測符号化とは、時間的に
異なる２つの画像の差分データと、画像内の動きを表す
動きベクトルを求め、この差分データと動きベクトルを
符号化して伝送する方法である。

【０００３】図１２には、予測符号化に用いられる動き
ベクトルの算出方法が模式的に示されている。図におい
て、（ａ）は予測符号化すべき処理画像であり、（ｂ）
は基準となる参照画像である。処理画像を複数のマクロ
ブロック（１６×１６画素）に分割し、任意の処理マク
ロブロック１００と類似度の高いマクロブロックを参照
画像内でサーチし、両者の位置ずれを動きベクトル１０
２として算出する。

【０００４】図１３には、動きベクトル１０２を算出す
る際に用いられるブロックマッチング法が模式的に示さ
れている。図において、（ａ）は処理画像、（ｂ）〜
（ｄ）は参照画像である。まず、（ｂ）に示すように、
参照画像内で適当な検出範囲１０４を定め、この検出範
囲１０４内で処理マクロブロック１００を１画素ずつ右
方向にずらしていく。横一列のサーチが終了した後、次
に（ｃ）に示すように下方向に１画素ずらして再び左右
方向のサーチを行う。以上の処理を繰り返し、最終的に
検出範囲１０４内のすべてのサーチを行う（ｄ）。各サ
ーチにおいては、所定の評価関数を用いて処理マクロブ
ロック１００と参照画像のブロックとの差分を評価し、
この評価値が最小となる位置を求めることにより、処理
マクロブロック１０２の動きベクトルを算出する。

【０００５】このようなブロックマッチング法において
は、一般に参照画像と処理画像の画像間距離が増大す
る、つまり両画像の時間差が大きくなるにつれて動きベ
クトルも大きくなることに鑑み、参照画像と処理画像の
画像間距離に応じて検出範囲１０４を変化させている。

【０００６】図１４には、画像間距離（フレーム間距
離）が１、２、３の場合に参照画像に設定される検出範
囲１０４が例示されている。図において、（ａ）はフレ
ーム間距離が１の場合の検出範囲であり、処理マクロブ
ロックの位置に対応する参照画像位置を中心とする上下
左右の±１５画素が検出範囲である。（ｂ）はフレーム
間距離が２の場合の検出範囲であり、処理マクロブロッ
ク位置を中心とする±３１画素が検出範囲となる。
（ｃ）はフレーム間距離が３の場合であり、±４７画素
が検出範囲となる。すなわち、画像間距離が増大するほ
ど、動きベクトルの検出範囲を大きく設定する。

【０００７】もちろん、このような検出範囲の設定は画
像の性質に応じて設定することも可能であり、例えば動
きの大きな画像を予測符号化する際には、動きの小さい
画像よりもその検出範囲をさらに大きく設定することも
可能である。

【０００８】図１５には、参照画像と処理画像のフレー
ム間距離と検出範囲１０４との関係が示されており、一
般的な動きの画像の場合と大きな動きの画像の場合に分
けた場合である。例えば、フレーム間距離が２の場合、
一般的な動きの画像の場合は検出範囲１０４は±３１画
素となり、大きな動きの画像の場合には検出範囲１０４
は±４７画素となる。

【０００９】以上のようにして検出範囲１０４を設定し
て動きベクトルを算出すると、処理画像のマクロブロッ
クごとに動きベクトルデータが得られるが、隣接するマ
クロブロックの動きは一般に類似していると考えられる
ので、動きベクトル値そのものを符号化するのではな
く、隣接するマクロブロックの動きベクトルとの差分を
求め、この差分動きベクトルを符号化することにより効
率よく圧縮することができる。

【００１０】図１６には、処理画像の隣接するマクロブ
ロック、及び各マクロブロックごとに算出された動きベ
クトル成分が示されている。図において、マクロブロッ
クＭＢi-1、ＭＢi、ＭＢi+1は互いに隣接するマクロブ
ロックであり、ＭＢi-1の動きベクトル成分は（ｘi-1、
ｙi-1）、ＭＢiの動きベクトル成分は（ｘi、ｙi）、Ｍ
Ｂi+1の動きベクトル成分は（ｘi+1、ｙi+1）であると
すると、i番目のマクロブロックであるＭＢiの差分動き
ベクトルは次式で示される。

【００１１】

【数１】ΔＭＶi＝ＭＶi−ＭＶi-1（Δｘi＝ｘi−ｘi-
1、Δｙi＝ｙi−ｙi-1） 以上のようにして差分動きベクトルが得られると、次に
この差分動きベクトルを可変長符号化（ＶＬＣ）する。

【００１２】差分動きベクトルのＶＬＣは、固定のＶＬ
Ｃテーブルによって符号化される部分（上位ビット）
と、ｆコードによって符号長が定められる部分（下位ビ
ット）から構成されている。すなわち、ｆコードとは、
動きベクトル（差分動きベクトル）を符号化する際に用
いられるパラメータであり、このｆコードを用いてＶＬ
Ｃを固定ＶＬＣテーブル部分と付加ビット部分に分ける
ことで符号化データの冗長度が軽減される。

【００１３】図１７及び図１８には差分動きベクトルの
ＶＬＣの例が表形式で示されている。図１７はｆコード
が１の場合のＶＬＣであり、ベクトルの差分値（Δ）が
±３１以内、すなわちベクトル値自体が−１６〜＋１５
の場合のＶＬＣである。従って、図１７のＶＬＣを用い
ることができるのは、動きベクトルを検出したときの検
出範囲がこれらの値よりも小さい場合である。なお、符
号化される値はハーフペル（半画素）単位であるので、
整数画素単位で表すと−８〜＋７．５画素となる。ま
た、図１７において、例えば差分値が１の場合と−３１
の場合とでは同じＶＬＣを用いることになるが、ベクト
ル値は上述したように−１６〜＋１５の範囲内であるの
で、直前の隣接マクロブロックのベクトル値がわかれば
一義的に決定することができる。例えば、直前の隣接マ
クロブロックのベクトル値が１４であれば、ベクトルの
差分値は−３１ではなく１である。

【００１４】一方、図１８はｆコードが２の場合のＶＬ
Ｃであり、ベクトルの差分値（Δ）が±６３以内の場合
のＶＬＣである。図１７と図１８を比較すると明らかな
ように、図１８のＶＬＣの上位ビット部分は図１７のＶ
ＬＣと同一である。すなわち、図１８では、図１７のＶ
ＬＣにさらに下位の１ビットが付加される関係にある。
より広い検知範囲で動き検出を行った場合には、大きな
動きベクトル値が検出される場合があるため、さらに下
位ビット部分が長くなる（つまりｆコード値が大きくな
る）。しかしながら、下位ビット部分が長くなればそれ
だけ全体の符号長が長くなるため符号化効率が低下する
ことになる。従って、ｆコード値は検出範囲増大に伴う
予測効率の向上と符号化効率の低下のバランスを考慮し
て設定する必要がある。

【００１５】図１９には、検出範囲と予測効率との関
係、及び検出範囲と動きベクトルの符号化効率との関係
が示されている。検出範囲が大きくなるほど類似度を大
きくできるため予測効率は向上するが、同時に差分値も
大きくなるため下位ビット部分が多く必要となって符号
化効率が低下する。従来においては、このような符号化
効率の低下が復号画像の画質劣化を招くと考え、検出範
囲に合わせてとり得る最小値を符号化時のｆコード値と
して用いていた。

【００１６】図２０には、このようにして規定された従
来のＭＰＥＧ規格のｆコード値が示されている。なお、
フレーム構造でインタレース画像を符号化する場合、フ
レームベクトルとフィールドベクトルの２種類の動きベ
クトルが存在する。この２種類の動きベクトルはそれぞ
れ垂直方向の距離表現が異なる。図２０において、同一
のｆコード値に対して２種類の検出範囲が存在するのは
フレームベクトルとフィールドベクトルに対応したもの
である。具体的には、例えばフレーム予測符号化の場
合、検出範囲が−８〜＋７．５の場合にはｆコードは
１、検出範囲が−１６〜＋１５．５の場合にはｆコード
は２となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のＭ
ＰＥＧ規格においては、検出範囲に応じた所定のｆコー
ドが定められており、ｆコード値が大きくなると符号長
が増すため、許容されるうちで最小のｆコード値を用い
るのが通常であった。従って、動画像を符号化するに際
しては、参照画像と処理画像の画像間距離に応じて検出
範囲を変化させるとともに、それぞれの検出範囲に応じ
て定められているうちで最小のｆコード値でＶＬＣして
いるので、検出範囲毎に異なるＶＬＣが要求され、結果
として可変長符号化回路の構成が複雑化してしまう問題
があった。

【００１８】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、動きベクトルを符
号化する際の動きベクトルの検出範囲によらずに符号化
回路を共通化でき、もって回路構成を簡易化できる画像
符号化装置及び画像符号化方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、入力画像の動きべクトルをｆコード
を用いて符号化する画像符号化装置であって、入力画像
内の動き検出範囲に応じて予め定められたｆコード値よ
りも大きな値を用いて動きベクトルを符号化する符号化
手段を有することを特徴とする。ここで、「ｆコード」
とは、ＭＰＥＧ２において動きベクトルを符号化する際
に用いられるパラメータであり、「動き検出範囲に応じ
て予め定められたｆコード値」とは、ＭＰＥＧ規格にお
いて許容される最小のｆコード値を意味する。ＭＰＥＧ
規格において許容される最小のｆコードよりも大きめの
値を設定することで、より多様な動きベクトルの検出範
囲に対応することができる。

【００２０】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記ｆコード値よりも大きな値は、４乃至５である
ことを特徴とする。ｆコード値を４乃至５に固定するこ
とで、符号化の構成を簡略化できる。

【００２１】また、第３の発明は、第１、第２の発明に
おいて、前記動き検出範囲は前記入力画像のサイズの３
％乃至４％に固定されることを特徴とする。動き検出範
囲を上記の範囲に固定することで、復号画像の画質を維
持しつつ演算時間を削減することができる。

【００２２】また、第４の発明は、第１〜第３の発明に
おいて、前記動き検出範囲は、１５×１５画素または３
１×１５画素のいずれかであることを特徴とする。この
範囲に制限することで、第３の発明と同様に画質向上と
演算時間縮小のバランスをとることができる。

【００２３】また、第５の発明は、入力画像の動きベク
トルをｆコードを用いて符号化する画像符号化方法であ
って、入力画像内の動きベクトル検出範囲に応じて定め
られたうちで最小のｆコード値よりも大きな値を用いて
動きベクトルを符号化することを特徴とする。ＭＰＥＧ
規格において許容されるうちで最小のｆコードよりも大
きめの値を設定することで、より多様な動きベクトルの
検出範囲に対応することができる。

【００２４】また、第６の発明は、第５の発明におい
て、前記ｆコード値よりも大きな値は４乃至５であるこ
とを特徴とする。ｆコード値を４乃至５に固定すること
で、従来より簡易に動きベクトルを符号化することがで
きる。

【００２５】また、第７の発明は、第５、第６の発明に
おいて、前記動き検出範囲は、前記入力画像のサイズの
３％乃至４％に固定されることを特徴とする。動き検出
範囲を上記の範囲に固定することで、復号画像の画質を
維持しつつ演算時間を削減することができる。

【００２６】また、第８の発明は、第５〜第７の発明に
おいて、前記動き検出範囲は、１５×１５画素または３
１画素×１５画素であることを特徴とする。動き検出範
囲を上記の範囲に固定することで、第７の発明と同様に
復号画像の画質を維持しつつ演算時間を削減することが
できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００２８】図１には、本実施形態におけるＭＰＥＧ２
画像符号化装置の全体構成が示されている。画像並び変
え回路１１０は、入力された動画像信号の画面順が並び
替える回路である。すなわち、時間的に後の画像を参照
画像として採用する場合、後の画像が先にメモりに格納
されている必要があるため、後の画像が先に処理される
ように画像の並び替えが行われる。前画像を参照してフ
レーム間予測符号化される画像をＰピクチャ、前画像や
後画像を参照してフレーム間予測符号化される画像をＢ
ピクチャ、参照画像によるフレーム間予測符号化の行わ
れない画像をＩピクチャとする。

【００２９】走査変換マクロブロック化回路１１２は、
各画像を８×８画素のブロックに分割する回路で、動き
ベクトル等は４ブロックのマクロブロック単位で算出さ
れ、ＤＣＴ、量子化はブロック単位で実行される。

【００３０】減算器１１４は、走査変換マクロブロック
化回路１１２から供給された現画像の各画素データから
参照画像の各画素データを減算する回路であり、減算結
果である各画素の差分データはＤＣＴ回路１１６に供給
されてＤＣＴ（離散コサイン変換）される。

【００３１】ＤＣＴ回路１１６は、ブロック単位（８×
８画素）で離散コサイン変換を行う回路であり、８×８
画素の各ブロックを低周波数項〜高周波数項の８行８列
の係数行列Ｃijに変換する。各係数は、量子化回路１１
８に供給される。

【００３２】重み付量子化回路１１８は、各係数Ｃijを
Ｑijで除算し、その余りを丸めることにより量子化して
データ量を削減する回路である。なお、量子化ステップ
幅は、ビットレート制御回路１２４から供給される。

【００３３】量子化後、低周波数項〜高周波数項の順番
で出力される係数データは、可変長符号化回路１２０に
て可変長符号化（ＶＬＣ）され、さらにデータ量が削減
される。可変長符号化後のデータは、バッファメモリ１
２２に一時的に蓄えられた後、所定のビットレートで読
み出され、ビットストリームとして出力される。

【００３４】逆量子化回路１２６、逆ＤＣＴ回路１２８
は、参照画像として供するための前画像及び後画像の画
像データを再現するためのローカルエンコーダであり、
再現された画像は、画像メモリ１３２に格納されて減算
器１１４に出力される。なお、加算器１３０は、ローカ
ルデコーダ１２６、１２８で復号された画像データが差
分データである場合に、該差分データに動き補償付きの
参照画像データを加算して画像を完成するための回路で
ある。

【００３５】画像メモリ１３２は、少なくとも２画面分
の画像データを蓄えるメモリであり、端子１３２ｂから
は参照用の画像データがマクロブロック単位で出力され
る。また、端子１３２ａからは動きベクトル算出のため
の画像データが動き検出回路１３８に供給される。

【００３６】動き検出回路１３８は、現画像内の現マク
ロブロックに最も類似する参照マクロブロックを検出
し、その位置ずれを動きベクトルとして検出する。検出
された動きベクトルは、可変長符号化（ＶＬＣ）回路１
２０に出力され、定められたｆコード値で符号化され
る。

【００３７】また、動き補償回路１３４は、動きベクト
ル情報で指示される領域（参照マクロブロック領域）を
画像メモリ１３２の端子１３２ｂから出力させる。これ
により、参照マクロブロックの画像データが減算器１１
４に供給され、上述したように現マクロブロックと参照
マクロブロックの差分が演算される。なお、動き補償回
路１３４の処理は、モード判定回路１３６から供給され
るマクロブロックタイプ情報ＭＢＴを参照して実行され
る。すなわち、画像メモリ１３２から前画像を出力する
か、後画像を出力するか、前画像及び後画像を出力する
か、出力しないかの選択は、ＭＢＴに基づいて行われ
る。

【００３８】以上のような符号化回路の構成において、
動きの異なる４種類の画像を用意し、これらの画像に対
して動きベクトルの検出範囲とｆコード値を種々に変化
させて符号化し、さらに符号化された画像を従来と同様
の復号装置で復号してその画質を評価した。評価に用い
た画像は以下の通りである。

【００３９】 画像Ａ：人と車のすれ違い程度の動きのある画像 画像Ｂ：走行中の車両から見たトンネル出口の画像 画像Ｃ：精細なオブジェクトの動きがある画像 画像Ｄ：複数の人間が高速でランダムに動き、特に横方
向の動きが大きい画像 これらの画像の動き量を比較すると、おおよそ画像Ｃ＜
画像Ｂ＜画像Ａ＜画像Ｄとなる。また、各画像のサイズ
は７０４×４８０（画素）であり、ビットレートは３Ｍ
ｂｐｓ、ピクチャー構造はフレーム構造で予測方式はフ
レーム動き補償である。

【００４０】図２には、画像Ａの評価結果が示されてい
る。なお、検出範囲の表現として、−８〜＋７画素を
「７×７画素」、−１６〜＋１５画素を「１５×１５画
素」、−３２〜＋３１画素を「３１×３１画素」などと
簡易的に表している。図において横軸はｆコード値であ
り、縦軸は復号画像の輝度のＳ／Ｎである。また、折線
ａは検出範囲が７×７画素のＳ／Ｎ、折線ｂは検出範囲
が１５×１５画素のＳ／Ｎ、折線ｃは３１×３１画素の
Ｓ／Ｎ、折線ｄは６３×６３画素のＳ／Ｎ、折線ｅは１
２７×１２７画素のＳ／Ｎをそれぞれ示している。折線
ａ（７×７画素）に着目すると、ＭＰＥＧ規格において
従来用いられてきた最小のｆコード値は１であり、この
場合のＳ／Ｎよりもｆコード値が２乃至５の場合に同等
以上のＳ／Ｎが得られている。また、折線ｂ（１５×１
５画素）においても、ＭＰＥＧ規格において用いられて
きた最小のｆコード値は２であり、この場合のＳ／Ｎよ
りもｆコード値が３乃至５の場合に同等以上のＳ／Ｎが
得られている。

【００４１】図３には、画像Ｂの評価結果が示されてい
る。図２と同様に、折線ａは検出範囲が７×７画素のＳ
／Ｎ、折線ｂは検出範囲が１５×１５画素のＳ／Ｎ、折
線ｃは検出範囲が３１×３１画素のＳ／Ｎをそれぞれ示
している。この画像Ｂにおいても、折線ａに着目すると
ＭＰＥＧ規格で従来用いられてきた最小のｆコード値１
の場合のＳ／Ｎよりもｆコード値が２乃至５の場合の方
が同等以上のＳ／Ｎが得られている。また、折線ｂにお
いても、ＭＰＥＧ規格で従来用いられてきた最小のｆコ
ード値が２の場合のＳ／Ｎに比べて、ｆコード値が３乃
至５の場合に同等以上のＳ／Ｎが得られている。

【００４２】図４には、画像Ｃの評価結果が示されてい
る。折線ａは検出範囲が７×７画素のＳ／Ｎ、折線ｂは
検出範囲が１５×１５画素のＳ／Ｎ、折線ｃは検出範囲
が３１×３１画素のＳ／Ｎをそれぞれ示している。この
画像Ｃにおいても、折線ａではｆコード値が従来の１の
場合に比べて２乃至５の場合に同等以上のＳ／Ｎが得ら
れており、折線ｂの場合もｆコード値が従来の２の場合
に比べて３乃至５の場合に同等以上のＳ／Ｎが得られて
いる。

【００４３】図５には、画像Ｄの評価結果が示されてい
る。折線ａは検出範囲が７×７画素のＳ／Ｎ、折線ｂは
検出範囲が１５×１５画素のＳ／Ｎ、折線ｃは検出範囲
が３１×３１画素のＳ／Ｎ、折線ｄは検出範囲が６３×
６３画素のＳ／Ｎ、折線ｅは検出範囲が１２７×１２７
画素のＳ／Ｎをそれぞれ示している。この画像Ｄにおい
ても、折線ａではｆコード値が従来の１の場合に比べて
２乃至５の場合に同等以上のＳ／Ｎが得られており、折
線ｂの場合にもｆコード値が従来の場合に比べて３乃至
５の場合に同等以上のＳ／Ｎが得られている。さらに、
折線ｃの場合でも、ＭＰＥＧ規格で従来用いられてきた
最小のｆコード値が３の場合に比べて４乃至５の場合に
同等以上のＳ／Ｎが得られている。

【００４４】図６には、画像Ｄの他の評価結果が示され
ている。図において、折線ａは検出範囲が７×３画素
（横が−８〜＋７、縦が−４〜＋３）のＳ／Ｎ、折線ｂ
は検出範囲が１５×７画素のＳ／Ｎ、折線ｃは検出範囲
が３１×１５画素のＳ／Ｎをそれぞれ示している。この
ような検出範囲を設定したのは、画像Ｄの性質、すなわ
ち横方向の動きが特に大きいという性質を考慮したもの
である。このような検出範囲を設定した場合でも、従来
のＭＰＥＧ規格で用いられてきた最小のｆコード値より
も大きなｆコード値を設定することにより同等以上のＳ
／Ｎが得られることがわかる。すなわち、折線ａの場合
では、ｆコード値が１の場合に比べて２乃至５の場合に
同等以上のＳ／Ｎが得られ、折線ｂの場合にもｆコード
値が２の場合に比べて３乃至５の場合に同等以上のＳ／
Ｎが得られている。また、折線ｃの場合には他の検出範
囲に比べて特にＳ／Ｎが大きく、またｆコード値が３の
場合に比べて４乃至５の場合に同等以上のＳ／Ｎが得ら
れている。

【００４５】以上の評価結果から明らかなように、従来
のＭＰＥＧ規格で用いられてきた最小のｆコード値より
も大きなｆコード値を設定しても、画質は劣化すること
なくむしろ良好となる場合があり、特にｆコード値が４
乃至５の場合にその傾向が顕著であることがわかる。

【００４６】この事実は、ｆコード値が大きくなればデ
ータの冗長度が増大し、符号化効率が低下するので復号
画像の画質も劣化するとした従来の考えが必ずしも妥当
でなく、むしろｆコード値としては検出範囲に応じてと
り得る最小値（図２０参照）よりも大きな値を設定した
方が好ましいことを意味している。このようにｆコード
値を従来のＭＰＥＧ規格で用いられてきた最小値よりも
大きめに設定することで以下のような利点が生じる。す
なわち、従来においては、検出範囲に応じた最小のｆコ
ード値を用いていたため、検出範囲に応じて異なるＶＬ
Ｃ（下位ビット長の長さが異なる）を行っていたが、ｆ
コード値を大きめに設定し、特に４乃至５に設定するこ
とで、検出範囲が７×７画素、１５×１５画素、３１×
３１画素と変化しても共通のｆコード値を用いて共通の
ＶＬＣを行うことが可能となる。

【００４７】なお、従来のＭＰＥＧ規格のｆコード値よ
りも大きめのｆコード値（特に４乃至５）に設定するこ
とにより復号画像の画質が向上する理由は、以下のよう
に考えられる。すなわち、実際に符号化される値は、上
述したように動きベクトル値ではなく直前に符号化した
マクロブロックの動きベクトル値と符号化するマクロブ
ロックの動きベクトル値との差分であり、画像シーケン
ス内のオブジェクトやカメラの動きが単純で検出した動
きベクトルの向きが揃っていれば差分値はゼロに近い値
になる。一方、複数のオブジェクトがランダムに動くシ
ーケンスでは差分の絶対値が大きくなる。従って、動き
ベクトルデータの符号長は、この差分値の大きさとｆコ
ードによって定まり、差分値分布に適応したｆコード値
を設定することで符号化効率が向上し、復号画像の画質
も向上すると考えられる。

【００４８】図７〜図１２には、上述の画像Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの差分値分布が示されている。図７は画像Ａの差
分値分布であり、（ａ）は検出範囲が７×７画素の差分
値分布、（ｂ）は検出範囲が１５×１５画素の差分値分
布、（ｃ）は検出範囲が３１×３１画素の差分値分布で
ある。各図において、横軸は差分値Δ、縦軸は分布数で
ある。図からわかるように、差分値がゼロとなる場合が
かなり多く、また絶対値が小さいところに集中してい
る。

【００４９】図８は画像Ｂの差分値分布であり、（ａ）
は検出範囲が７×７画素の差分値分布、（ｂ）は検出範
囲が１５×１５画素の差分値分布、（Ｃ）は検出範囲が
３１×３１画素の差分値分布である。この画像Ｂも画像
Ａと同様に差分値ゼロとなる場合がかなり多く、また絶
対値が小さいところに集中する傾向がある。

【００５０】図９は画像Ｃの差分値分布であり、（ａ）
は検出範囲が７×７画素の差分値分布、（ｂ）は検出範
囲が１５×１５画素の差分値分布、（ｃ）は検出範囲が
３１×３１画素の差分値分布である。画像ＡまたはＢの
場合に比べて差分値がゼロとなる場合が少なく、絶対値
が大きいところにも分布している。

【００５１】図１０は画像Ｄの差分値分布であり、
（ａ）は検出範囲が７×７画素の差分値分布、（ｂ）は
検出範囲が１５×１５画素の差分値分布、（ｃ）は検出
範囲が３１×３１画素の差分値分布である。この画像Ｄ
でも、画像Ａ、Ｂに比べて差分値がゼロとなる場合が少
なく、また絶対値が大きい付近にも分布が多くなってい
る。

【００５２】一方、図１１にはｆコード値が１及び２の
場合の動きベクトル（実際には差分動きベクトル）の符
号長が示されている。（ａ）はｆコード値が１の場合で
あり、横軸は差分値（Δ）、縦軸は符号長である。図よ
り、動きベクトルの符号量を少なくするためには、差分
値の絶対値が１０〜８以下であるか、または２５以上で
あればよい。特に、差分値がゼロとなる場合には、他の
場合よりも少なくとも２ビット軽減できるため非常に有
利である。

【００５３】また、（ｂ）はｆコード値が２の場合であ
り、動きベクトルの符号量を少なくするためには、差分
値の絶対値が２０以下であるか、または５０以上であれ
ばよい。

【００５４】このような差分値と符号長との関係、並び
に図７から図１０に示された差分値分布を考慮すると以
下のことが明らかとなる。すなわち、画像Ａにおいては
差分値がゼロとなる場合が他の画像に比べて極端に多い
ので、符号長が少なく、符号化効率がよい。一方、画像
Ｄの差分値分布は画像Ａに比べてフラットであり、差分
値がゼロとなる場合の数が少ない。しかし、差分値の絶
対値が大きい部分の個数も多いため、符号量を少なくす
るのに役立っている。

【００５５】また、画像Ｃは差分値の絶対値が大きくな
るにつれ個数が減少する傾向にあるが、差分値がゼロの
場合の数も少ない。このため、従来のｆコード値では十
分に符号量を少なくすることができない。そこで、ｆコ
ード値を従来より大きめに設定することで符号効率を向
上させ、Ｓ／Ｎを改善することができる。

【００５６】また、画像Ｂの場合は差分値がゼロの場合
の個数が多い点では画像Ａと似ており、その他の傾向で
は画像Ｃと似ている。従って、画像Ｂは画像Ａと画像Ｃ
の中間の傾向をとり、画像Ｃと同様に従来のＭＰＥＧ規
格におけるｆコード値よりも大きなｆコード値を設定す
ることで符号効率が向上する。

【００５７】このように、従来のＭＰＥＧ規格のｆコー
ド値よりも大きいｆコード値を設定して予測符号化する
ことにより、復号画像の画質を劣化させることなく、動
きベクトルを符号化することが可能となる。好適には、
ｆコード値を４乃至５に設定することにより、Ｓ／Ｎを
従来と同等以上に保持しつつ、任意の検出範囲から算出
された動きベクトルを符号化することができる。

【００５８】具体的な回路構成としては、図１において
可変長符号化回路１２０が従来のように動き検出回路１
３８からの動き検出範囲情報に応じたｆコード値（ＭＰ
ＥＧ規格の中で従来用いられてきた最小値）でＶＬＣを
行うのではなく、固定のｆコード値でＶＬＣを行うこと
になる。従って、従来の可変長符号化回路１２０におい
ては、ｆコード値が変数であるためこれを処理するため
の演算回路が必要であったところ、本実施形態の可変長
符号化回路１２０ではこのような演算回路が不要とな
り、構成が簡略化される。

【００５９】また、検出範囲はフレーム間距離に応じて
設定することができるが、図２〜図６から明らかなよう
に、検出範囲を１５×１５画素に制限しても十分なＳ／
Ｎが得られるので、フレーム間距離によらず検出範囲を
この値に固定するのも好ましい。一般に、動き検出範囲
の面積が２倍になると、動きベクトルを算出するための
演算量は面積に比例して２倍となる。従って、動き検出
範囲を１５×１５画素に固定することにより、演算処理
時間の削減を図ることが可能となる。

【００６０】また、特に画像Ｄのように横方向の動きが
大きい画像に対しては、３１×１５画素のような横長の
検出範囲に固定することがＳ／Ｎ及び演算時間の観点か
ら好ましい。これら１５×１５画素または３１×１５画
素はフレームサイズの約３〜４％に相当する大きさであ
り、一般にこの範囲に動き検出範囲を制限することによ
り、復号画像の画質を劣化させることなく演算時間の短
縮を図ることができる。

【００６１】具体的な回路構成としては、図１において
動き検出回路１３８が従来のようにフレーム間距離に応
じて動き検出範囲を変化させて動きベクトルを検出する
のではなく、動き検出範囲を入力画像サイズの約３％〜
４％に相当する範囲に固定して処理することになる。従
って、従来の動き検出回路１３８においては、フレーム
間距離に応じて動き検出範囲を設定する処理回路及び処
理する画像データ分を格納するメモリ容量が必要であっ
たところ、本実施形態の動き検出回路１３８ではこのよ
うな処理回路が不要となるとともに一定の小容量メモリ
で済むことになり、構成が簡略化されることになる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像符号
化装置及び画像符号化方法によれば、従来のＭＰＥＧ規
格のｆコード値よりも大きなｆコード値、好ましくは４
乃至５に固定することで動き検出範囲によらず共通の符
号化回路を用いることが可能となり、装置構成の簡略化
を図ることができる。

【００６３】また、動き検出範囲を特にフレームサイズ
の３〜４％に制限することにより復号画像の画質を維持
しつつ演算処理時間の削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の全体構成図である。

【図２】 実施形態の画像ＡのｆコードとＳ／Ｎの関係
を示すグラフ図である。

【図３】 実施形態の画像ＢのｆコードとＳ／Ｎの関係
を示すグラフ図である。

【図４】 実施形態の画像ＣのｆコードとＳ／Ｎの関係
を示すグラフ図である。

【図５】 実施形態の画像ＤのｆコードとＳ／Ｎの関係
を示すグラフ図である。

【図６】 実施形態における画像Ｄの他の検出範囲にお
けるｆコードとＳ／Ｎの関係を示すグラフ図である。

【図７】 実施形態の画像Ａの差分値分布を示すグラフ
図である。

【図８】 実施形態の画像Ｂの差分値分布を示すグラフ
図である。

【図９】 実施形態の画像Ｃの差分値分布を示すグラフ
図である。

【図１０】 実施形態の画像Ｄの差分値分布を示すグラ
フ図である。

【図１１】 実施形態のｆコード値が１の場合の動きベ
クトル符号長を示すグラフ図である。

【図１２】 動きベクトル算出処理を示す説明図であ
る。

【図１３】 ブロックマッチング法の説明図である。

【図１４】 フレーム間距離と検出範囲との関係を示す
説明図である。

【図１５】 フレーム間距離と検出範囲との関係を示す
表図である。

【図１６】 差分動きベクトル算出説明図である。

【図１７】 動きベクトルのＶＬＣ説明図（ｆコード＝
１の場合）である。

【図１８】 動きベクトルのＶＬＣ説明図（ｆコード＝
２の場合）である。

【図１９】 検出範囲と予測効率及び符号化効率との関
係を示すグラフ図である。

【図２０】 従来のＭＰＥＧ規格における検出範囲とｆ
コード値との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１１０ 画像並び変え、１１２ 走査変換マクロブロッ
ク化、１１６ ＤＣＴ、１１８ 重み付量子化、１２０
可変長符号化、１２２ バッファ、１２４ビットレー
ト制御、１２６ 逆量子化、１２８ 逆ＤＣＴ、１３２
画像メモリ、１３４ 動き補償、１３６ モード判
定、１３８ 動き検出。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像の動きべクトルをｆコードを用
   いて符号化する画像符号化装置であって、 入力画像内の動き検出範囲に応じて予め定められたｆコ
   ード値よりも大きな値を用いて動きベクトルを符号化す
   る符号化手段を有することを特徴とする画像符号化装
   置。
2. 【請求項２】 前記ｆコード値よりも大きな値は４乃至
   ５であることを特徴とする請求項１記載の画像符号化装
   置。
3. 【請求項３】 前記動き検出範囲は、前記入力画像のサ
   イズの３％乃至４％に固定されることを特徴とする請求
   項１、２のいずれかに記載の画像符号化装置。
4. 【請求項４】 前記動き検出範囲は、１５×１５画素ま
   たは３１×１５画素のいずれかであることを特徴とする
   請求項１、２、３のいずれかに記載の画像符号化装置。
5. 【請求項５】 入力画像の動きベクトルをｆコードを用
   いて符号化する画像符号化方法であって、 入力画像内の動きベクトル検出範囲に応じて定められた
   ｆコード値よりも大きな値を用いて動きベクトルを符号
   化することを特徴とする画像符号化方法。
6. 【請求項６】 前記ｆコード値よりも大きな値は４乃至
   ５であることを特徴とする請求項５記載の画像符号化方
   法。
7. 【請求項７】 前記動き検出範囲は、前記入力画像のサ
   イズの３％乃至４％に固定されることを特徴とする請求
   項５、６のいずれかに記載の画像符号化方法。
8. 【請求項８】 前記動き検出範囲は、１５×１５画素ま
   たは３１×１５画素のいずれかであることを特徴とする
   請求項５、６、７のいずれかに記載の画像符号化方法。