JP3063715B2 - 画像圧縮装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像圧縮装置に係
り、特に画像信号を離散コサイン変換（ＤＣＴ変換）と
量子化をベースとした圧縮符号化方式を使用してリアル
タイムに圧縮符号化する画像圧縮装置に関する。
り、特に画像信号を離散コサイン変換（ＤＣＴ変換）と
量子化をベースとした圧縮符号化方式を使用してリアル
タイムに圧縮符号化する画像圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像情報をディジタル化して電話回線な
どの通信媒体に送信する場合、そのデータ量は膨大なも
のとなるため、通常は圧縮符号化して記録される。画像
の圧縮では画像の空間周波数が低周波に集中する性質を
利用して圧縮を行うＤＣＴをベースとした符号化方式が
比較的多く使用されている。これはＭＰＥＧ（Moving P
icture Experts Group）ビデオ、国際電気通信連合の電
気通信標準化部門（ＩＴＵ−Ｔ）勧告Ｈ．２６３などの
国際標準である符号化方式で採用されている。
どの通信媒体に送信する場合、そのデータ量は膨大なも
のとなるため、通常は圧縮符号化して記録される。画像
の圧縮では画像の空間周波数が低周波に集中する性質を
利用して圧縮を行うＤＣＴをベースとした符号化方式が
比較的多く使用されている。これはＭＰＥＧ（Moving P
icture Experts Group）ビデオ、国際電気通信連合の電
気通信標準化部門（ＩＴＵ−Ｔ）勧告Ｈ．２６３などの
国際標準である符号化方式で採用されている。
【０００３】図９はＭＰＥＧビデオに準拠した符号フォ
ーマットの階層図を示す。ＭＰＥＧビデオの符号は図９
に示すように、いくつかの階層構造となっている。一番
上の階層がビデオ・シーケンスであり、図９（Ａ）に示
すように複数のＧＯＰ（Group of Picture）から構成さ
れる。ＧＯＰは図９（Ｂ）に示すように、複数のピクチ
ャから構成され、１つのピクチャが１枚の画像を示して
いる。ピクチャにはフレーム内符号のみから構成される
Ｉピクチャと、前方向のみのフレーム間符号から構成さ
れるＰピクチャと、前後の双方向のフレーム間符号から
構成されるＢピクチャの３種類がある。
ーマットの階層図を示す。ＭＰＥＧビデオの符号は図９
に示すように、いくつかの階層構造となっている。一番
上の階層がビデオ・シーケンスであり、図９（Ａ）に示
すように複数のＧＯＰ（Group of Picture）から構成さ
れる。ＧＯＰは図９（Ｂ）に示すように、複数のピクチ
ャから構成され、１つのピクチャが１枚の画像を示して
いる。ピクチャにはフレーム内符号のみから構成される
Ｉピクチャと、前方向のみのフレーム間符号から構成さ
れるＰピクチャと、前後の双方向のフレーム間符号から
構成されるＢピクチャの３種類がある。
【０００４】ピクチャは図９（Ｃ）に示すように、任意
の領域に分割された複数のスライスから構成される。ス
ライスは図９（Ｄ）に示すように、左から右へ、または
上から下への順序で並んだ複数のマクロブロックから構
成される。マクロブロックは、大別してフレーム内符号
であるイントラブロックと前方向や双方向のフレーム間
符号であるインターブロックの２種類がある。Ｉピクチ
ャはイントラブロックのみで構成されるが、Ｐピクチャ
やＢピクチャはインターブロックのみでなくイントラブ
ロックも含む場合がある。
の領域に分割された複数のスライスから構成される。ス
ライスは図９（Ｄ）に示すように、左から右へ、または
上から下への順序で並んだ複数のマクロブロックから構
成される。マクロブロックは、大別してフレーム内符号
であるイントラブロックと前方向や双方向のフレーム間
符号であるインターブロックの２種類がある。Ｉピクチ
ャはイントラブロックのみで構成されるが、Ｐピクチャ
やＢピクチャはインターブロックのみでなくイントラブ
ロックも含む場合がある。
【０００５】マクロブロックは、図９（Ｅ）に示すよう
に、１６×１６ドットのブロックを更に８×８ドットの
４個のブロックに分割した輝度成分（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ
３，Ｙ４）と、輝度成分に一致する領域の８×８ドット
の１ブロックの色差成分２種類（Ｃｂ，Ｃｒ）の計６個
のブロックから構成される。図９（Ｆ）に示す８×８ド
ット（画素）のブロックが符号化の最小単位となる。
に、１６×１６ドットのブロックを更に８×８ドットの
４個のブロックに分割した輝度成分（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ
３，Ｙ４）と、輝度成分に一致する領域の８×８ドット
の１ブロックの色差成分２種類（Ｃｂ，Ｃｒ）の計６個
のブロックから構成される。図９（Ｆ）に示す８×８ド
ット（画素）のブロックが符号化の最小単位となる。
【０００６】次に、従来の画像符号の圧縮について画面
を参照して説明する。図１０は従来の画像圧縮装置の一
例のブロック図を示す。図１０の従来装置では、中央処
理鵜装置（ＣＰＵ）２が装置制御手段１のプログラムを
実行して装置全体を制御している。ユーザからの指示は
キーボード３からＣＰＵ２に入力される。画像データは
画像圧縮手段４により圧縮符号化されて圧縮符号とされ
る。この圧縮符号は通信回線に送られる。
を参照して説明する。図１０は従来の画像圧縮装置の一
例のブロック図を示す。図１０の従来装置では、中央処
理鵜装置（ＣＰＵ）２が装置制御手段１のプログラムを
実行して装置全体を制御している。ユーザからの指示は
キーボード３からＣＰＵ２に入力される。画像データは
画像圧縮手段４により圧縮符号化されて圧縮符号とされ
る。この圧縮符号は通信回線に送られる。
【０００７】すなわち、画像データは、まず、画像圧縮
手段４内の色変換手段５によりＹ、Ｃｒ及びＣｂの３種
類のデータ（以下、ＹＣｒＣｂデータという）に変換さ
れ、動き検索手段６により現フレームのマクロブロック
との差分が最も小さくなる前／後フレームのマクロブロ
ックを検索されて２つのマクロブロックの動きから動き
ベクトルが計算され、その差分が小さい場合はフレーム
間圧縮すると判断して動き予測手段７によりフレーム間
の差分を計算する。
手段４内の色変換手段５によりＹ、Ｃｒ及びＣｂの３種
類のデータ（以下、ＹＣｒＣｂデータという）に変換さ
れ、動き検索手段６により現フレームのマクロブロック
との差分が最も小さくなる前／後フレームのマクロブロ
ックを検索されて２つのマクロブロックの動きから動き
ベクトルが計算され、その差分が小さい場合はフレーム
間圧縮すると判断して動き予測手段７によりフレーム間
の差分を計算する。
【０００８】動き検索手段６の出力データは、動き予測
手段７からのデータと共にＤＣＴ手段８に供給され、こ
こでフレーム内圧縮する場合はＹＣｒＣｂデータをＤＣ
Ｔ変換され、フレーム間圧縮する場合は差分データをＤ
ＣＴ変換された後、量子化手段９により量子化され、更
に可変長符号化手段１０により可変長符号化される。
手段７からのデータと共にＤＣＴ手段８に供給され、こ
こでフレーム内圧縮する場合はＹＣｒＣｂデータをＤＣ
Ｔ変換され、フレーム間圧縮する場合は差分データをＤ
ＣＴ変換された後、量子化手段９により量子化され、更
に可変長符号化手段１０により可変長符号化される。
【０００９】また、量子化手段９より取り出された量子
化データは、逆量子化手段１４により逆量子化され、逆
ＤＣＴ手段１３により逆ＤＣＴ変換された後、フレーム
内圧縮の場合は参照フレーム部１１に格納され、フレー
ム間圧縮の場合は動き補償手段１２において参照フレー
ム部１１に格納した前／後フレームの検索した動きベク
トルで動き補償したマクロブロックに逆ＤＣＴ変換した
差分が加算された後、参照フレーム部１１に格納され
る。
化データは、逆量子化手段１４により逆量子化され、逆
ＤＣＴ手段１３により逆ＤＣＴ変換された後、フレーム
内圧縮の場合は参照フレーム部１１に格納され、フレー
ム間圧縮の場合は動き補償手段１２において参照フレー
ム部１１に格納した前／後フレームの検索した動きベク
トルで動き補償したマクロブロックに逆ＤＣＴ変換した
差分が加算された後、参照フレーム部１１に格納され
る。
【００１０】このようにして、送信側において圧縮符号
化された画像符号は、通信回線に送られる。ここで、通
信を行う画像の圧縮では通信のビットレートに合わせて
圧縮する必要がある。特に、ＴＶ電話のように６４ｋｂ
ｐｓの低ビットレートで画像と音声を送る場合は高い圧
縮率で圧縮する必要がある。そのために、通常はフレー
ム内圧縮よりも符号量が小さくなるフレーム間圧縮のブ
ロックの割合を多くしている。
化された画像符号は、通信回線に送られる。ここで、通
信を行う画像の圧縮では通信のビットレートに合わせて
圧縮する必要がある。特に、ＴＶ電話のように６４ｋｂ
ｐｓの低ビットレートで画像と音声を送る場合は高い圧
縮率で圧縮する必要がある。そのために、通常はフレー
ム内圧縮よりも符号量が小さくなるフレーム間圧縮のブ
ロックの割合を多くしている。
【００１１】例えば、先頭の１フレーム目はすべてのマ
クロブロックをフレーム内圧縮して、それ以降のフレー
ムはフレーム間の差分が大きくならない限りは連続して
フレーム間圧縮するように処理してフレーム内圧縮する
マクロブロックの割合を大きく減らしている。しかし、
シーンチェンジが起こった場合は、フレーム間の差分が
大きくなるので符号量が急激に増え、そのため再生側で
はフレームが再生されるまで時間がかかり、一瞬画像が
止まったように見える。
クロブロックをフレーム内圧縮して、それ以降のフレー
ムはフレーム間の差分が大きくならない限りは連続して
フレーム間圧縮するように処理してフレーム内圧縮する
マクロブロックの割合を大きく減らしている。しかし、
シーンチェンジが起こった場合は、フレーム間の差分が
大きくなるので符号量が急激に増え、そのため再生側で
はフレームが再生されるまで時間がかかり、一瞬画像が
止まったように見える。
【００１２】そこで、従来より、シーンチェンジ後の画
像を効率良く圧縮する画像圧縮装置が種々提案されてい
る（例えば、特開平８−５６３６１号、特開平２−１７
４３８７号、特開平７−３８８９５号、特開平３−１３
７９２号各公報）。特開平８−５６３６１号公報記載の
画像圧縮装置では、シーンチェンジ後の数フレーム間は
すべてフレーム間符号を行うことで本来はフレーム内圧
縮していたフレームもフレーム間圧縮することで符号量
を減らしている。
像を効率良く圧縮する画像圧縮装置が種々提案されてい
る（例えば、特開平８−５６３６１号、特開平２−１７
４３８７号、特開平７−３８８９５号、特開平３−１３
７９２号各公報）。特開平８−５６３６１号公報記載の
画像圧縮装置では、シーンチェンジ後の数フレーム間は
すべてフレーム間符号を行うことで本来はフレーム内圧
縮していたフレームもフレーム間圧縮することで符号量
を減らしている。
【００１３】また、特開平２−１７４３８７号公報記載
の画像圧縮装置では、予測誤差が最小となるようにフレ
ーム内予測符号化またはフレーム間予測符号化に切り替
えて専用のコードブックで符号化している。また、特開
平７−３８８９５号公報記載の画像圧縮装置では、シー
ンチェンジ後のフレーム内圧縮されるブロックの周波数
の高域部分を削除している。更に、特開平３−１３７９
２号公報記載の画像圧縮装置では、カメラの切り替えか
らシーンチェンジを検出した後の数フレーム間は画像を
サブサンプル符号化して符号量を減らしている。
の画像圧縮装置では、予測誤差が最小となるようにフレ
ーム内予測符号化またはフレーム間予測符号化に切り替
えて専用のコードブックで符号化している。また、特開
平７−３８８９５号公報記載の画像圧縮装置では、シー
ンチェンジ後のフレーム内圧縮されるブロックの周波数
の高域部分を削除している。更に、特開平３−１３７９
２号公報記載の画像圧縮装置では、カメラの切り替えか
らシーンチェンジを検出した後の数フレーム間は画像を
サブサンプル符号化して符号量を減らしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の画像圧縮装置のうち、低ビットレートで送るためにフ
レーム間符号されるマクロブロックの割合を増やしてい
る特開平８−５６３６１号公報記載の画像圧縮装置で
は、符号量を減らす効果が少ない。また、符号量を減ら
すために高圧縮を行うと画質が落ちてすべてのマクロブ
ロックが再びフレーム内圧縮するまでは画質が改善しな
いので画質の回復に時間がかかるという問題点がある。
の画像圧縮装置のうち、低ビットレートで送るためにフ
レーム間符号されるマクロブロックの割合を増やしてい
る特開平８−５６３６１号公報記載の画像圧縮装置で
は、符号量を減らす効果が少ない。また、符号量を減ら
すために高圧縮を行うと画質が落ちてすべてのマクロブ
ロックが再びフレーム内圧縮するまでは画質が改善しな
いので画質の回復に時間がかかるという問題点がある。
【００１５】また、特開平２−１７４３８７号公報記載
の画像圧縮装置では、高い圧縮率を行うために元々フレ
ーム内圧縮のブロックを減らしている場合は効果が少な
い。また、特開平７−３８８９５号公報記載の画像圧縮
装置では、高域成分を削除するので画質が劣化して再び
フレーム内圧縮するまでは画質が劣化する。更に、特開
平３−１３７９２号公報記載の画像圧縮装置では、再生
側でも特別な復号の対応が必要となる。
の画像圧縮装置では、高い圧縮率を行うために元々フレ
ーム内圧縮のブロックを減らしている場合は効果が少な
い。また、特開平７−３８８９５号公報記載の画像圧縮
装置では、高域成分を削除するので画質が劣化して再び
フレーム内圧縮するまでは画質が劣化する。更に、特開
平３−１３７９２号公報記載の画像圧縮装置では、再生
側でも特別な復号の対応が必要となる。
【００１６】 本発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、低ビットレートの圧縮でも再生側で特別な対応をす
ることなく、シーンチェンジ後の画像の符号量を減ら
し、かつ、速やかに画質を改善し得る画像圧縮装置を提
供することを目的とする。
で、低ビットレートの圧縮でも再生側で特別な対応をす
ることなく、シーンチェンジ後の画像の符号量を減ら
し、かつ、速やかに画質を改善し得る画像圧縮装置を提
供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、入力された画像データを動き検索手段によ
り検索した動きの大きさに応じて、画像データをブロッ
ク単位で直交変換した後量子化するフレーム内圧縮、又
はブロック単位で画像情報のフレーム間の差分を直交変
換した後量子化するフレーム間圧縮をしてから一定のビ
ットレートを保って符号化した符号データを出力する画
像圧縮装置において、フレーム内圧縮されたブロックの
数又はフレームの符号量に基づいて、シーンチェンジか
否か判定するシーンチェンジ判定手段と、シーンチェン
ジ判定手段によりシーンチェンジでないと判定されたと
きは、前記フレーム内圧縮又はフレーム間圧縮を通常通
り行う通常圧縮手段と、シーンチェンジ判定手段により
シーンチェンジであると判定された後のブロックが１フ
レーム目であるときは、動き検索手段により検索したブ
ロックの差分値の合計が第１のしきい値を越えていると
きにのみブロックの直交変換後のデータの空間周波数の
低周波数成分を有効にして特殊フレーム内圧縮し、第１
のしきい値を越えていないときはブロックをフレーム間
圧縮し、シーンチェンジであると判定された後のブロッ
クが２フレーム目以降であるときは、１フレーム目で特
殊フレーム内圧縮し、かつ、動き検索手段による動き検
索を省略したときにのみブロックの直交変換後の空間周
波数の高い成分を前回よりも増やしたブロックと前回の
ブロックのデータとの差分を圧縮する特殊フレーム間圧
縮し、それ以外ではフレーム間圧縮する特殊圧縮手段と
を有し、通常圧縮手段又は特殊圧縮手段により圧縮され
たデータを符号化して符号データとして出力する構成と
したものである。
成するため、入力された画像データを動き検索手段によ
り検索した動きの大きさに応じて、画像データをブロッ
ク単位で直交変換した後量子化するフレーム内圧縮、又
はブロック単位で画像情報のフレーム間の差分を直交変
換した後量子化するフレーム間圧縮をしてから一定のビ
ットレートを保って符号化した符号データを出力する画
像圧縮装置において、フレーム内圧縮されたブロックの
数又はフレームの符号量に基づいて、シーンチェンジか
否か判定するシーンチェンジ判定手段と、シーンチェン
ジ判定手段によりシーンチェンジでないと判定されたと
きは、前記フレーム内圧縮又はフレーム間圧縮を通常通
り行う通常圧縮手段と、シーンチェンジ判定手段により
シーンチェンジであると判定された後のブロックが１フ
レーム目であるときは、動き検索手段により検索したブ
ロックの差分値の合計が第１のしきい値を越えていると
きにのみブロックの直交変換後のデータの空間周波数の
低周波数成分を有効にして特殊フレーム内圧縮し、第１
のしきい値を越えていないときはブロックをフレーム間
圧縮し、シーンチェンジであると判定された後のブロッ
クが２フレーム目以降であるときは、１フレーム目で特
殊フレーム内圧縮し、かつ、動き検索手段による動き検
索を省略したときにのみブロックの直交変換後の空間周
波数の高い成分を前回よりも増やしたブロックと前回の
ブロックのデータとの差分を圧縮する特殊フレーム間圧
縮し、それ以外ではフレーム間圧縮する特殊圧縮手段と
を有し、通常圧縮手段又は特殊圧縮手段により圧縮され
たデータを符号化して符号データとして出力する構成と
したものである。
【００１８】本発明では、シーンチェンジと判定した場
合は、フレーム間圧縮するブロックは通常の処理を行
い、フレーム内圧縮するブロックは１フレーム目はブロ
ックの空間周波数の低域成分のみを直交変換して、２フ
レーム目以降はすべての高周波成分を追加するか、また
は差分が少なくなるまで前フレームの符号を復号した画
像と前フレームよりも高周波成分を追加して逆直交変換
したシーンチェンジの画像の差分を計算してフレーム間
圧縮するようにしたため、高圧縮することなくフレーム
の符号量を減らすことができる。
合は、フレーム間圧縮するブロックは通常の処理を行
い、フレーム内圧縮するブロックは１フレーム目はブロ
ックの空間周波数の低域成分のみを直交変換して、２フ
レーム目以降はすべての高周波成分を追加するか、また
は差分が少なくなるまで前フレームの符号を復号した画
像と前フレームよりも高周波成分を追加して逆直交変換
したシーンチェンジの画像の差分を計算してフレーム間
圧縮するようにしたため、高圧縮することなくフレーム
の符号量を減らすことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００２０】図１は本発明になる画像圧縮装置の一実施
の形態のブロック図を示す。同図に示すように、この実
施の形態は、装置全体を制御する装置制御手段２１と、
プログラムを動作させる中央処理装置（ＣＰＵ）２２
と、ユーザからの指示を入力するキーボード２３と、画
像を圧縮する画像圧縮手段２４とから構成されている。
の形態のブロック図を示す。同図に示すように、この実
施の形態は、装置全体を制御する装置制御手段２１と、
プログラムを動作させる中央処理装置（ＣＰＵ）２２
と、ユーザからの指示を入力するキーボード２３と、画
像を圧縮する画像圧縮手段２４とから構成されている。
【００２１】画像圧縮手段２４は、画像データをＹＣｒ
Ｃｂデータに変換する色変換手段２５と、画像のマクロ
ブロックの動きベクトルを調べる動き検索手段２６と、
フレーム間のマクロブロックの差分を計算する動き予測
手段２７と、直交変換の一例として離散コサイン変換
（ＤＣＴ変換）を行うＤＣＴ手段２８と、量子化を行う
量子化手段２９と、可変長符号化を行う可変長符号化手
段３０と、画像のフレーム間の動きを調べるために参照
される前／後フレームを格納する参照フレーム部３１
と、参照フレームとフレーム間の差分を加算する動き補
償手段３２と、逆ＤＣＴ変換を行う逆ＤＣＴ手段３３
と、逆量子化を行う逆量子化手段３４と、シーンチェン
ジがあった場合に動き検索手段２６と動き予測手段２７
とＤＣＴ手段２８と逆ＤＣＴ手段３３を制御してシーン
チェンジの画像を徐々に空間周波数が高い領域まで符号
化するように制御する符号化制御手段３５から構成され
ている。
Ｃｂデータに変換する色変換手段２５と、画像のマクロ
ブロックの動きベクトルを調べる動き検索手段２６と、
フレーム間のマクロブロックの差分を計算する動き予測
手段２７と、直交変換の一例として離散コサイン変換
（ＤＣＴ変換）を行うＤＣＴ手段２８と、量子化を行う
量子化手段２９と、可変長符号化を行う可変長符号化手
段３０と、画像のフレーム間の動きを調べるために参照
される前／後フレームを格納する参照フレーム部３１
と、参照フレームとフレーム間の差分を加算する動き補
償手段３２と、逆ＤＣＴ変換を行う逆ＤＣＴ手段３３
と、逆量子化を行う逆量子化手段３４と、シーンチェン
ジがあった場合に動き検索手段２６と動き予測手段２７
とＤＣＴ手段２８と逆ＤＣＴ手段３３を制御してシーン
チェンジの画像を徐々に空間周波数が高い領域まで符号
化するように制御する符号化制御手段３５から構成され
ている。
【００２２】図１の画像圧縮装置は、ＣＰＵ２２が装置
制御手段２１のプログラムを実行して装置全体を制御し
ている。ユーザからの指示はキーボード２３から入力さ
れ、画像データは画像圧縮手段２４を実行させることに
より圧縮され、その圧縮符号は通信回線に送られる。
制御手段２１のプログラムを実行して装置全体を制御し
ている。ユーザからの指示はキーボード２３から入力さ
れ、画像データは画像圧縮手段２４を実行させることに
より圧縮され、その圧縮符号は通信回線に送られる。
【００２３】画像圧縮手段２４は、通常は従来と同様に
色変換手段２５により入力画像データをＹＣｒＣｂデー
タに変換して、動き検索手段２６により現フレームのマ
クロブロックとの差分が最も小さくなる前／後フレーム
のマクロブロックを検索して２つのマクロブロックの動
きから動きベクトルを計算し、その差分が小さい場合は
フレーム間圧縮すると判断して動き予測手段２７により
フレーム間の差分を計算する。
色変換手段２５により入力画像データをＹＣｒＣｂデー
タに変換して、動き検索手段２６により現フレームのマ
クロブロックとの差分が最も小さくなる前／後フレーム
のマクロブロックを検索して２つのマクロブロックの動
きから動きベクトルを計算し、その差分が小さい場合は
フレーム間圧縮すると判断して動き予測手段２７により
フレーム間の差分を計算する。
【００２４】ＤＣＴ手段２８は、フレーム内圧縮する場
合は、ＹＣｒＣｂデータをＤＣＴ変換し、フレーム間圧
縮する場合は、差分データをＤＣＴ変換する。量子化手
段２９は、ＤＣＴ変換手段２８から取り出されたＤＣＴ
係数を量子化する。可変長符号化手段３０は、量子化手
段２９から取り出された量子化データを可変長符号化す
る。
合は、ＹＣｒＣｂデータをＤＣＴ変換し、フレーム間圧
縮する場合は、差分データをＤＣＴ変換する。量子化手
段２９は、ＤＣＴ変換手段２８から取り出されたＤＣＴ
係数を量子化する。可変長符号化手段３０は、量子化手
段２９から取り出された量子化データを可変長符号化す
る。
【００２５】また、画像圧縮手段２４は、逆量子化手段
３４により量子化手段２９から取り出された量子化デー
タを逆量子化した後、逆ＤＣＴ手段３３により逆ＤＣＴ
変換し、更にフレーム内圧縮の場合は参照フレーム部３
１に格納し、フレーム間圧縮の場合は動き補償手段３２
において、参照フレーム部１１に格納した前／後フレー
ムの検索した動きベクトルで動き補償したマクロブロッ
クに逆ＤＣＴ変換した差分値を加算して、参照フレーム
部３１に格納する。
３４により量子化手段２９から取り出された量子化デー
タを逆量子化した後、逆ＤＣＴ手段３３により逆ＤＣＴ
変換し、更にフレーム内圧縮の場合は参照フレーム部３
１に格納し、フレーム間圧縮の場合は動き補償手段３２
において、参照フレーム部１１に格納した前／後フレー
ムの検索した動きベクトルで動き補償したマクロブロッ
クに逆ＤＣＴ変換した差分値を加算して、参照フレーム
部３１に格納する。
【００２６】また、画像圧縮手段２４は、動き検索手段
２６で調べた差分が大きいためにフレーム内圧縮するブ
ロックの数が増えるか、またはフレームの符号量が大き
く増えた場合は、符号化制御手段３５により動き検索手
段２６と動き予測手段２７とＤＣＴ手段２８と逆ＤＣＴ
手段３３を制御して、フレーム内圧縮するブロック、ま
たはすべてのブロックを１フレーム目はブロックの空間
周波数の低域成分のみをＤＣＴ変換して、シーンチェン
ジのフレームのブロックを変換した空間周波数成分のす
べてを参照フレーム部３１に格納する。
２６で調べた差分が大きいためにフレーム内圧縮するブ
ロックの数が増えるか、またはフレームの符号量が大き
く増えた場合は、符号化制御手段３５により動き検索手
段２６と動き予測手段２７とＤＣＴ手段２８と逆ＤＣＴ
手段３３を制御して、フレーム内圧縮するブロック、ま
たはすべてのブロックを１フレーム目はブロックの空間
周波数の低域成分のみをＤＣＴ変換して、シーンチェン
ジのフレームのブロックを変換した空間周波数成分のす
べてを参照フレーム部３１に格納する。
【００２７】更に、符号化制御手段３５は、フレーム内
圧縮するブロック、またはすべてのブロックを２フレー
ム目以降はすべての高周波成分を追加するか、または差
分が少なくなるまで前フレームの符号を復号した画像と
前フレームよりも高周波成分を追加して逆ＤＣＴ変換し
たシーンチェンジの画像の差分を計算してフレーム間圧
縮する。
圧縮するブロック、またはすべてのブロックを２フレー
ム目以降はすべての高周波成分を追加するか、または差
分が少なくなるまで前フレームの符号を復号した画像と
前フレームよりも高周波成分を追加して逆ＤＣＴ変換し
たシーンチェンジの画像の差分を計算してフレーム間圧
縮する。
【００２８】次に、この実施の形態の動作について、図
２の画像圧縮のフローチャートを併せ参照して説明す
る。画像圧縮は図２（Ａ）に示すように、色変換手段２
５により画像データをＹＣｒＣｂデータに変換した後
（ステップ４１）、動き検索手段２６により前／後フレ
ームと現フレームのマクロブロックの動きを検索して
（ステップ４２）、符号化制御手段３５による圧縮を行
う（ステップ４３）。次に、全フレームが終了したかど
うかを判断して（ステップ４４）、そうでない場合はス
テップ４１に戻り、全フレームが終了した場合は処理を
終了する。
２の画像圧縮のフローチャートを併せ参照して説明す
る。画像圧縮は図２（Ａ）に示すように、色変換手段２
５により画像データをＹＣｒＣｂデータに変換した後
（ステップ４１）、動き検索手段２６により前／後フレ
ームと現フレームのマクロブロックの動きを検索して
（ステップ４２）、符号化制御手段３５による圧縮を行
う（ステップ４３）。次に、全フレームが終了したかど
うかを判断して（ステップ４４）、そうでない場合はス
テップ４１に戻り、全フレームが終了した場合は処理を
終了する。
【００２９】次に、上記のステップ４３の符号化制御手
段３５による圧縮処理について説明する。符号化制御手
段３５は、図２（Ｂ）に示すように、シーンチェンジの
判定を行って（ステップ５１）、シーンチェンジかシー
ンチェンジ後の特殊圧縮中かどうかを判断し（ステップ
５２）、いずれでもない場合は通常圧縮を行い（ステッ
プ５３）、いずれかの場合は後述する特殊圧縮を行う
（ステップ５４）。
段３５による圧縮処理について説明する。符号化制御手
段３５は、図２（Ｂ）に示すように、シーンチェンジの
判定を行って（ステップ５１）、シーンチェンジかシー
ンチェンジ後の特殊圧縮中かどうかを判断し（ステップ
５２）、いずれでもない場合は通常圧縮を行い（ステッ
プ５３）、いずれかの場合は後述する特殊圧縮を行う
（ステップ５４）。
【００３０】ステップ５３の通常圧縮処理では、図２
（Ｃ）に示すように、動き検索手段２６により検索した
マクロブロックの差分値の合計（絶対値の合計、または
二乗の合計）がしきい値ａを越えているかどうかを判断
し（ステップ６１）、しきい値ａを越えている場合はマ
クロブロックのフレーム内圧縮を行い（ステップ６
２）、しきい値ａを越えていない場合はマクロブロック
のフレーム間圧縮を行う（ステップ６３）。
（Ｃ）に示すように、動き検索手段２６により検索した
マクロブロックの差分値の合計（絶対値の合計、または
二乗の合計）がしきい値ａを越えているかどうかを判断
し（ステップ６１）、しきい値ａを越えている場合はマ
クロブロックのフレーム内圧縮を行い（ステップ６
２）、しきい値ａを越えていない場合はマクロブロック
のフレーム間圧縮を行う（ステップ６３）。
【００３１】次に、１フレームのマクロブロックのすべ
てについて処理が終了したかどうかを判断し（ステップ
６４）、終了していない場合はステップ６１に戻り、終
了している場合は通常圧縮処理を終了する。なお、しき
い値ａは画像サイズ、画像のフレームレート、通信回線
のビットレート、圧縮装置の性能等により求められる最
適な値であり、画像圧縮装置毎に異なる。
てについて処理が終了したかどうかを判断し（ステップ
６４）、終了していない場合はステップ６１に戻り、終
了している場合は通常圧縮処理を終了する。なお、しき
い値ａは画像サイズ、画像のフレームレート、通信回線
のビットレート、圧縮装置の性能等により求められる最
適な値であり、画像圧縮装置毎に異なる。
【００３２】次に、上記のステップ５４における特殊圧
縮処理について、図３のフローチャートと共に説明す
る。特殊圧縮では、まず、シーンチェンジ後の１フレー
ム目であるかどうかを判断し（ステップ７１）、１フレ
ーム目である場合は、動き検索手段２６により検索した
マクロブロックの差分値の合計（絶対値の合計、または
二乗の合計）が、しきい値ａを越えているかどうかを判
断する（ステップ７２）。マクロブロックの差分値の合
計がしきい値ａを越えている場合は、マクロブロックの
特殊フレーム内圧縮を行う（ステップ７３）。
縮処理について、図３のフローチャートと共に説明す
る。特殊圧縮では、まず、シーンチェンジ後の１フレー
ム目であるかどうかを判断し（ステップ７１）、１フレ
ーム目である場合は、動き検索手段２６により検索した
マクロブロックの差分値の合計（絶対値の合計、または
二乗の合計）が、しきい値ａを越えているかどうかを判
断する（ステップ７２）。マクロブロックの差分値の合
計がしきい値ａを越えている場合は、マクロブロックの
特殊フレーム内圧縮を行う（ステップ７３）。
【００３３】シーンチェンジ後の１フレーム目で行われ
る上記のマクロブロックの特殊フレーム内圧縮は、後述
するように高周波成分を削除して符号化するのでシーン
チェンジのフレームの符号量を減らすことができる。
る上記のマクロブロックの特殊フレーム内圧縮は、後述
するように高周波成分を削除して符号化するのでシーン
チェンジのフレームの符号量を減らすことができる。
【００３４】マクロブロックの差分値の合計がしきい値
ａ以下の場合は、後述するマクロブロックのフレーム間
圧縮を行う（ステップ７４）。ステップ７３及び７４の
処理のいずれか一方が終了すると、続いて１フレームの
マクロブロックのすべてについて処理が終了したかどう
かを判断して（ステップ７５）、終了していない場合は
ステップ７２に戻り、終了している場合は特殊圧縮処理
を終了する。
ａ以下の場合は、後述するマクロブロックのフレーム間
圧縮を行う（ステップ７４）。ステップ７３及び７４の
処理のいずれか一方が終了すると、続いて１フレームの
マクロブロックのすべてについて処理が終了したかどう
かを判断して（ステップ７５）、終了していない場合は
ステップ７２に戻り、終了している場合は特殊圧縮処理
を終了する。
【００３５】また、ステップ７１でシーンチェンジ後の
１フレーム目でないと判断された場合は、シーンチェン
ジ後の１フレーム目で特殊フレーム内圧縮し、かつ、動
き検索手段２６で動き検索を省いたかどうかを判断し
（ステップ７６）、そうである場合はマクロブロックの
特殊フレーム間圧縮を行い（ステップ７７）、そうでな
い場合はマクロブロックのフレーム間圧縮を行う（ステ
ップ７８）。ステップ７４及び７７の特殊フレーム間圧
縮では、後述するように、前フレームよりも高周波成分
を追加して画素に逆変換したシーンチェンジの画像を次
のフレームと見なしてフレーム間圧縮するので、再生側
で特別な対応をすることなく画質が速やかに回復するよ
うにできる。
１フレーム目でないと判断された場合は、シーンチェン
ジ後の１フレーム目で特殊フレーム内圧縮し、かつ、動
き検索手段２６で動き検索を省いたかどうかを判断し
（ステップ７６）、そうである場合はマクロブロックの
特殊フレーム間圧縮を行い（ステップ７７）、そうでな
い場合はマクロブロックのフレーム間圧縮を行う（ステ
ップ７８）。ステップ７４及び７７の特殊フレーム間圧
縮では、後述するように、前フレームよりも高周波成分
を追加して画素に逆変換したシーンチェンジの画像を次
のフレームと見なしてフレーム間圧縮するので、再生側
で特別な対応をすることなく画質が速やかに回復するよ
うにできる。
【００３６】ステップ７７及び７８のいずれか一方の処
理が終ると、続いて１フレームのマクロブロックのすべ
てについて処理が終了したかどうかを判断し（ステップ
７９）、終了していない場合はステップ７６に戻る。終
了している場合は、次に特殊フレーム間圧縮したマクロ
ブロック数が”０”かどうを判断し（ステップ８
０）、”０”である場合は次フレームからは特殊圧縮を
行わないように符号化制御手段３５に指示し（ステップ
８１）、”０”でない場合は特殊圧縮処理を終了する。
理が終ると、続いて１フレームのマクロブロックのすべ
てについて処理が終了したかどうかを判断し（ステップ
７９）、終了していない場合はステップ７６に戻る。終
了している場合は、次に特殊フレーム間圧縮したマクロ
ブロック数が”０”かどうを判断し（ステップ８
０）、”０”である場合は次フレームからは特殊圧縮を
行わないように符号化制御手段３５に指示し（ステップ
８１）、”０”でない場合は特殊圧縮処理を終了する。
【００３７】図３のフローチャートに示す特殊圧縮処理
では、シーンチェンジのフレームでフレーム間圧縮され
るマクロブロックは通常の圧縮と同じ処理を行っている
が、符号量を少なくするために量子化手段２９による量
子化の値を通常よりも大きくしてもよい。また、マクロ
ブロック毎に分けて通常圧縮と特殊圧縮を切り替えてい
るが、シーンチェンジ後の１フレーム目はすべてのマク
ロブロックを特殊フレーム内圧縮して、２フレーム以降
はすべてのマクロブロックを特殊フレーム間圧縮しても
よい。
では、シーンチェンジのフレームでフレーム間圧縮され
るマクロブロックは通常の圧縮と同じ処理を行っている
が、符号量を少なくするために量子化手段２９による量
子化の値を通常よりも大きくしてもよい。また、マクロ
ブロック毎に分けて通常圧縮と特殊圧縮を切り替えてい
るが、シーンチェンジ後の１フレーム目はすべてのマク
ロブロックを特殊フレーム内圧縮して、２フレーム以降
はすべてのマクロブロックを特殊フレーム間圧縮しても
よい。
【００３８】次に、図２（Ｃ）のステップ６３のマクロ
ブロックのフレーム間圧縮と、ステップ６２のマクロブ
ロックのフレーム内圧縮について、図４のフローチャー
トと共に説明する。マクロブロックのフレーム間圧縮処
理では、図４（Ａ）に示すように、まず、動き予測手段
２７により現在のマクロブロックのＹＣｒＣｂデータ
と、参照フレーム部３１に格納した参照フレームの動き
補償されたマクロブロックのＹＣｒＣｂデータとの差分
を計算し（ステップ９１）、続いてその差分データをＤ
ＣＴ手段２８によりＤＣＴ変換してＤＣＴ係数を得る
（ステップ９２）。続いて、量子化手段２９によりＤＣ
Ｔ係数を量子化し（ステップ９３）、得られた量子化デ
ータを可変長符号化手段３０により可変長符号化して通
信回線に送る（ステップ９４）。
ブロックのフレーム間圧縮と、ステップ６２のマクロブ
ロックのフレーム内圧縮について、図４のフローチャー
トと共に説明する。マクロブロックのフレーム間圧縮処
理では、図４（Ａ）に示すように、まず、動き予測手段
２７により現在のマクロブロックのＹＣｒＣｂデータ
と、参照フレーム部３１に格納した参照フレームの動き
補償されたマクロブロックのＹＣｒＣｂデータとの差分
を計算し（ステップ９１）、続いてその差分データをＤ
ＣＴ手段２８によりＤＣＴ変換してＤＣＴ係数を得る
（ステップ９２）。続いて、量子化手段２９によりＤＣ
Ｔ係数を量子化し（ステップ９３）、得られた量子化デ
ータを可変長符号化手段３０により可変長符号化して通
信回線に送る（ステップ９４）。
【００３９】また、逆量子化手段３４により上記の量子
化手段２９からの量子化データを逆量子化した後（ステ
ップ９５）、逆ＤＣＴ手段３３により逆ＤＣＴ変換し
（ステップ９６）、更に動き補償手段３２により逆ＤＣ
Ｔ変換後の差分データと前／後フレームの動き補償され
たマクロブロックのＹＣｒＣｂデータを加算して、次の
参照フレームのマクロブロックとして参照フレーム部３
１に格納する（ステップ９７）。
化手段２９からの量子化データを逆量子化した後（ステ
ップ９５）、逆ＤＣＴ手段３３により逆ＤＣＴ変換し
（ステップ９６）、更に動き補償手段３２により逆ＤＣ
Ｔ変換後の差分データと前／後フレームの動き補償され
たマクロブロックのＹＣｒＣｂデータを加算して、次の
参照フレームのマクロブロックとして参照フレーム部３
１に格納する（ステップ９７）。
【００４０】一方、マクロブロックのフレーム内圧縮処
理では、図４（Ｂ）のフローチャートに示すように、ま
ず、ＤＣＴ手段２８により現在のマクロブロックのＹＣ
ｒＣｂデータをＤＣＴ変換し（ステップ１０１）、得ら
れたＤＣＴ係数を量子化手段２９により量子化して量子
化データを得る（ステップ１０２）。続いて、量子化デ
ータを可変長符号化手段３０により可変長符号化して通
信回線に送る（ステップ１０３）。
理では、図４（Ｂ）のフローチャートに示すように、ま
ず、ＤＣＴ手段２８により現在のマクロブロックのＹＣ
ｒＣｂデータをＤＣＴ変換し（ステップ１０１）、得ら
れたＤＣＴ係数を量子化手段２９により量子化して量子
化データを得る（ステップ１０２）。続いて、量子化デ
ータを可変長符号化手段３０により可変長符号化して通
信回線に送る（ステップ１０３）。
【００４１】また、逆量子化手段３４により上記の量子
化データを逆量子化した後（ステップ１０４）、逆ＤＣ
Ｔ手段３３により逆ＤＣＴ変換し（ステップ１０５）、
更に逆ＤＣＴ変換後のマクロブロックを、次の参照フレ
ームのマクロブロックとして参照フレーム部３１に格納
する（ステップ１０６）。
化データを逆量子化した後（ステップ１０４）、逆ＤＣ
Ｔ手段３３により逆ＤＣＴ変換し（ステップ１０５）、
更に逆ＤＣＴ変換後のマクロブロックを、次の参照フレ
ームのマクロブロックとして参照フレーム部３１に格納
する（ステップ１０６）。
【００４２】次に、図２（Ｂ）のステップ５１における
シーンチェンジの判定処理について、図５のフローチャ
ートと共に説明する。シーンチェンジの判定は図５
（Ａ）と（Ｂ）に示す２通りの方法がある。
シーンチェンジの判定処理について、図５のフローチャ
ートと共に説明する。シーンチェンジの判定は図５
（Ａ）と（Ｂ）に示す２通りの方法がある。
【００４３】図５（Ａ）に示すシーンチェンジの判定処
理では、動き検索手段２６により検索されたマクロブロ
ックの動きからフレーム間の差分値の合計（絶対値の合
計、または二乗の合計）を計算し（ステップ１１１）、
差分値の合計がしきい値αを越えたかどうかを判断して
（ステップ１１２）、しきい値αを越えていない場合は
ステップ１１６へ進み、しきい値αを越えている場合は
マクロブロック数をカウントする（ステップ１１３）。
続いて、ステップ１１３でカウントしたマクロブロック
の個数が、しきい値βを越えたかどうかを判断して（ス
テップ１１４）、しきい値βを越えている場合はシーン
チェンジと判断する（ステップ１１５）。
理では、動き検索手段２６により検索されたマクロブロ
ックの動きからフレーム間の差分値の合計（絶対値の合
計、または二乗の合計）を計算し（ステップ１１１）、
差分値の合計がしきい値αを越えたかどうかを判断して
（ステップ１１２）、しきい値αを越えていない場合は
ステップ１１６へ進み、しきい値αを越えている場合は
マクロブロック数をカウントする（ステップ１１３）。
続いて、ステップ１１３でカウントしたマクロブロック
の個数が、しきい値βを越えたかどうかを判断して（ス
テップ１１４）、しきい値βを越えている場合はシーン
チェンジと判断する（ステップ１１５）。
【００４４】ステップ１１４でマクロブロックの個数が
しきい値βを越えていないと判断された場合、あるいは
ステップ１１２でフレーム間の差分値の合計がしきい値
αを越えていないと判断された場合は、１フレームのす
べてのマクロブロックの処理が終了したかどうかを判断
し（ステップ１１６）、終了していない場合はステップ
１１１へ戻り、終了している場合はシーンチェンジと判
断しない（ステップ１１７）。
しきい値βを越えていないと判断された場合、あるいは
ステップ１１２でフレーム間の差分値の合計がしきい値
αを越えていないと判断された場合は、１フレームのす
べてのマクロブロックの処理が終了したかどうかを判断
し（ステップ１１６）、終了していない場合はステップ
１１１へ戻り、終了している場合はシーンチェンジと判
断しない（ステップ１１７）。
【００４５】また、図５（Ｂ）に示す別のシーンチェン
ジの判定処理では、まず、符号量を調べるために実際の
圧縮を行う前に通信回線には送らないで１マクロブロッ
ク分圧縮して（ステップ１２１）、現在までに圧縮した
符号量（ｃｏ）とマクロブロック数（ｍｎ）を調べて
（ステップ１２２）、画像データのフレームレート（ｆ
ｒ）と通信回線のビットレート（ｂｒ）と１フレームの
マクロブロック数（ｍｃ）から１マクロブロック当たり
の平均符号量（ｃｍ＝ｂｒ／（ｆｒ×ｍｃ））を計算す
る（ステップ１２３）。
ジの判定処理では、まず、符号量を調べるために実際の
圧縮を行う前に通信回線には送らないで１マクロブロッ
ク分圧縮して（ステップ１２１）、現在までに圧縮した
符号量（ｃｏ）とマクロブロック数（ｍｎ）を調べて
（ステップ１２２）、画像データのフレームレート（ｆ
ｒ）と通信回線のビットレート（ｂｒ）と１フレームの
マクロブロック数（ｍｃ）から１マクロブロック当たり
の平均符号量（ｃｍ＝ｂｒ／（ｆｒ×ｍｃ））を計算す
る（ステップ１２３）。
【００４６】続いて、現在までに圧縮し実際の符号量
（ｃｏ）に対する現在までのマクロブロックの計算上の
平均符号量（ｍｎ×ｃｍ）の比ｃｏ／（ｍｎ×ｃｍ）の
値が、しきい値γを越えているかどうかを判断する（ス
テップ１２４）。しきい値γは通常は１以上の値であ
り、上記の実際の符号量と計算上の平均符号量との比ｃ
ｏ／（ｍｎ×ｃｍ）の値が、このしきい値γを越えてい
る場合はシーンチェンジと判断する（ステップ１２
５）。
（ｃｏ）に対する現在までのマクロブロックの計算上の
平均符号量（ｍｎ×ｃｍ）の比ｃｏ／（ｍｎ×ｃｍ）の
値が、しきい値γを越えているかどうかを判断する（ス
テップ１２４）。しきい値γは通常は１以上の値であ
り、上記の実際の符号量と計算上の平均符号量との比ｃ
ｏ／（ｍｎ×ｃｍ）の値が、このしきい値γを越えてい
る場合はシーンチェンジと判断する（ステップ１２
５）。
【００４７】しきい値γを越えていない場合は１フレー
ムのすべてのマクロブロックについて処理が終了したか
どうかを判断して（ステップ１２６）、終了していない
場合はステップ１２１へ戻り、終了している場合はシー
ンチェンジと判断しない（ステップ１２７）。
ムのすべてのマクロブロックについて処理が終了したか
どうかを判断して（ステップ１２６）、終了していない
場合はステップ１２１へ戻り、終了している場合はシー
ンチェンジと判断しない（ステップ１２７）。
【００４８】なお、しきい値α、β、γは画像サイズ、
画像のフレームレート、通信回線のビットレート、圧縮
装置の性能等により求められる最適な値であり、画像圧
縮装置毎に異なる。
画像のフレームレート、通信回線のビットレート、圧縮
装置の性能等により求められる最適な値であり、画像圧
縮装置毎に異なる。
【００４９】次に、図３のステップ７５のマクロブロッ
クの特殊フレーム間圧縮とステップ７４のマクロブロッ
クの特殊フレーム内圧縮について、図６のフローチャー
トと共に説明する。
クの特殊フレーム間圧縮とステップ７４のマクロブロッ
クの特殊フレーム内圧縮について、図６のフローチャー
トと共に説明する。
【００５０】マクロブロックの特殊フレーム間圧縮は、
図６（Ａ）のフローチャートに示すように、まず、マク
ロブロックの特殊フレーム内圧縮で参照フレーム部３１
に格納したＤＣＴ変換後のデータを、前回よりも有効な
空間周波数の高い成分の数を増やして逆ＤＣＴ変換した
マクロブロックを作成して、現在のマクロブロックと見
なす（ステップ１３１）。続いて、動き予測手段２７に
より現在のマクロブロックと見なされたマクロブロック
のＹＣｒＣｂデータと、参照フレーム部３１に格納した
参照フレームの同じ位置のマクロブロックのＹＣｒＣｂ
データとの差分を計算する（ステップ１３２）。
図６（Ａ）のフローチャートに示すように、まず、マク
ロブロックの特殊フレーム内圧縮で参照フレーム部３１
に格納したＤＣＴ変換後のデータを、前回よりも有効な
空間周波数の高い成分の数を増やして逆ＤＣＴ変換した
マクロブロックを作成して、現在のマクロブロックと見
なす（ステップ１３１）。続いて、動き予測手段２７に
より現在のマクロブロックと見なされたマクロブロック
のＹＣｒＣｂデータと、参照フレーム部３１に格納した
参照フレームの同じ位置のマクロブロックのＹＣｒＣｂ
データとの差分を計算する（ステップ１３２）。
【００５１】続いて、上記のステップ１３２で計算した
差分データをＤＣＴ手段２８によりＤＣＴ変換した後
（ステップ１３３）、量子化手段２９により量子化して
量子化データを得る（ステップ１３４）。この量子化デ
ータは、可変長符号化手段３０により可変長符号化され
て通信回線に送られ（ステップ１３５）、また、逆量子
化手段３４により逆量子化される（ステップ１３６）。
差分データをＤＣＴ手段２８によりＤＣＴ変換した後
（ステップ１３３）、量子化手段２９により量子化して
量子化データを得る（ステップ１３４）。この量子化デ
ータは、可変長符号化手段３０により可変長符号化され
て通信回線に送られ（ステップ１３５）、また、逆量子
化手段３４により逆量子化される（ステップ１３６）。
【００５２】逆量子化されたデータは、逆ＤＣＴ手段３
３により逆ＤＣＴ変換される（ステップ１３７）。この
逆ＤＣＴ変換後の差分データは、動き補償手段３２によ
り現在のマクロブロックと見なされたマクロブロックの
ＹＣｒＣｂデータと加算されて次の参照フレームのマク
ロブロックとして参照フレーム部３１に格納される（ス
テップ１３８）。
３により逆ＤＣＴ変換される（ステップ１３７）。この
逆ＤＣＴ変換後の差分データは、動き補償手段３２によ
り現在のマクロブロックと見なされたマクロブロックの
ＹＣｒＣｂデータと加算されて次の参照フレームのマク
ロブロックとして参照フレーム部３１に格納される（ス
テップ１３８）。
【００５３】次に，差分データの合計（絶対値の合計、
または二乗の合計）がしきい値ｂを越えたか、またはす
べての空間周波数を有効としたかどうかを判断し（ステ
ップ１３９）、いずれか一方の条件が満たされた場合は
現在の位置のマクロブロックの動き検索を行うように動
き検索手段２６に指示し（ステップ１４０）、いずれの
条件も満たされない場合はマクロブロックの特殊フレー
ム間圧縮処理を終了する。
または二乗の合計）がしきい値ｂを越えたか、またはす
べての空間周波数を有効としたかどうかを判断し（ステ
ップ１３９）、いずれか一方の条件が満たされた場合は
現在の位置のマクロブロックの動き検索を行うように動
き検索手段２６に指示し（ステップ１４０）、いずれの
条件も満たされない場合はマクロブロックの特殊フレー
ム間圧縮処理を終了する。
【００５４】なお、しきい値ｂは画像サイズ、画像のフ
レームレート、通信回線のビットレート、圧縮装置の性
能等により求められる最適な値であり、画像圧縮装置毎
に異なる。
レームレート、通信回線のビットレート、圧縮装置の性
能等により求められる最適な値であり、画像圧縮装置毎
に異なる。
【００５５】次に、マクロブロックの特殊フレーム内圧
縮について説明するに、マクロブロックの特殊フレーム
内圧縮は、図６（Ｂ）のフローチャートに示すように、
まず、ＤＣＴ手段２８により現在のマクロブロックのＹ
ＣｒＣｂデータをＤＣＴ変換してＤＣＴ変換後のデータ
を参照フレーム部３１に格納した後で空間周波数の高周
波成分の値を０にすることで低周波成分のみを有効にす
る（ステップ１５１）。
縮について説明するに、マクロブロックの特殊フレーム
内圧縮は、図６（Ｂ）のフローチャートに示すように、
まず、ＤＣＴ手段２８により現在のマクロブロックのＹ
ＣｒＣｂデータをＤＣＴ変換してＤＣＴ変換後のデータ
を参照フレーム部３１に格納した後で空間周波数の高周
波成分の値を０にすることで低周波成分のみを有効にす
る（ステップ１５１）。
【００５６】続いて、ＤＣＴ手段２８の出力を量子化手
段２９により量子化して量子化データを得て（ステップ
１５２）、可変長符号化手段３０により可変長符号化し
て通信回線に送る一方（ステップ１５３）逆量子化手段
３４により逆量子化する（ステップ１５４）。続いて、
逆量子化されたデータを逆ＤＣＴ手段３３により逆ＤＣ
Ｔ変換し（ステップ１５５）、それにより得られた逆Ｄ
ＣＴ変換後のマクロブロックを、次の参照フレームのマ
クロブロックとして参照フレーム部３１に格納して（ス
テップ１５６）、現在の位置のマクロブロックの動き検
索を省くように動き検索手段２６に指示する（ステップ
１５７）。
段２９により量子化して量子化データを得て（ステップ
１５２）、可変長符号化手段３０により可変長符号化し
て通信回線に送る一方（ステップ１５３）逆量子化手段
３４により逆量子化する（ステップ１５４）。続いて、
逆量子化されたデータを逆ＤＣＴ手段３３により逆ＤＣ
Ｔ変換し（ステップ１５５）、それにより得られた逆Ｄ
ＣＴ変換後のマクロブロックを、次の参照フレームのマ
クロブロックとして参照フレーム部３１に格納して（ス
テップ１５６）、現在の位置のマクロブロックの動き検
索を省くように動き検索手段２６に指示する（ステップ
１５７）。
【００５７】
【実施例】次に本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００５８】図７と図８はシーンチェンジのあるフレー
ムを圧縮した場合の動作例を示す。この例ではＴＶ電話
で背景は同じで人物の顔がｎフレーム目で入れ替わって
いる。ｎフレーム目にシーンチェンジがあるので、ｎか
らｎ＋２までのフレームの一部のマクロブロックに特殊
圧縮を行っている。特殊圧縮するマクロブロックはｎフ
レーム目でフレーム内圧縮すると判断されたマクロブロ
ックである。
ムを圧縮した場合の動作例を示す。この例ではＴＶ電話
で背景は同じで人物の顔がｎフレーム目で入れ替わって
いる。ｎフレーム目にシーンチェンジがあるので、ｎか
らｎ＋２までのフレームの一部のマクロブロックに特殊
圧縮を行っている。特殊圧縮するマクロブロックはｎフ
レーム目でフレーム内圧縮すると判断されたマクロブロ
ックである。
【００５９】図７（Ａ）は、通常圧縮／特殊圧縮するマ
クロブロックの分布例を示しており、例えば、１フレー
ム当り縦方向９６画素、横方向１２８画素、すなわち１
６×１６画素であるマクロブロックが縦方向６個、横方
向８個配列された分布例を示している。ここでは、同図
（Ａ）に灰色で塗りつぶされたマクロブロックを特殊圧
縮するものとする。
クロブロックの分布例を示しており、例えば、１フレー
ム当り縦方向９６画素、横方向１２８画素、すなわち１
６×１６画素であるマクロブロックが縦方向６個、横方
向８個配列された分布例を示している。ここでは、同図
（Ａ）に灰色で塗りつぶされたマクロブロックを特殊圧
縮するものとする。
【００６０】また、シーンチェンジ後のＤＣＴ変換後の
データの有効な周波数成分は図７（Ｂ）に示すように１
フレーム目は０〜１４番目の成分が有効であり、２フレ
ーム目は０〜２８番目の成分が有効であり、３フレーム
目は０〜５３番目の成分が有効であり、４フレーム目以
降はすべての高周波成分が有効であるものとする。
データの有効な周波数成分は図７（Ｂ）に示すように１
フレーム目は０〜１４番目の成分が有効であり、２フレ
ーム目は０〜２８番目の成分が有効であり、３フレーム
目は０〜５３番目の成分が有効であり、４フレーム目以
降はすべての高周波成分が有効であるものとする。
【００６１】また、図７（Ａ）の特殊圧縮するマクロブ
ロックの各フレーム毎の符号化例を図７（Ｃ）、（Ｄ）
に示す。図７（Ｃ）ではシーンチェンジのｎフレームで
は空間周波数は０〜１４番目まで有効としたフレーム内
圧縮を行い、次のｎ＋１フレームでは空間周波数は０〜
２８番目まで有効としたｎフレームのマクロブロックと
前回の符号を復号したマクロブロックでフレーム間圧縮
を行っている。
ロックの各フレーム毎の符号化例を図７（Ｃ）、（Ｄ）
に示す。図７（Ｃ）ではシーンチェンジのｎフレームで
は空間周波数は０〜１４番目まで有効としたフレーム内
圧縮を行い、次のｎ＋１フレームでは空間周波数は０〜
２８番目まで有効としたｎフレームのマクロブロックと
前回の符号を復号したマクロブロックでフレーム間圧縮
を行っている。
【００６２】また、次のｎ＋２フレームでは空間周波数
は０〜５３番目まで有効としたｎフレームのマクロブロ
ックと前回の符号を復号したマクロブロックでフレーム
間圧縮を行っている。ただし、図７（Ａ）のマクロブロ
ック１１，１２，４５のように有効な空間周波数成分を
増やしたマクロブロックとの差分が０と見なせる場合は
特殊圧縮を行わずに通常のフレーム間圧縮を行ってい
る。
は０〜５３番目まで有効としたｎフレームのマクロブロ
ックと前回の符号を復号したマクロブロックでフレーム
間圧縮を行っている。ただし、図７（Ａ）のマクロブロ
ック１１，１２，４５のように有効な空間周波数成分を
増やしたマクロブロックとの差分が０と見なせる場合は
特殊圧縮を行わずに通常のフレーム間圧縮を行ってい
る。
【００６３】また、図７（Ｄ）の符号化例では図７
（Ｃ）とは少し異なり、図７（Ａ）のマクロブロック１
１、１２、４５のようにｎ＋２フレームで有効な空間周
波数成分を増やしたマクロブロックとの差分が０と見な
せる場合は、ｎ＋１フレームで有効な空間周波数を１段
増やして、空間周波数は０〜５３番目まで有効としたｎ
フレームのマクロブロックと前回の符号を復号したマク
ロブロックでフレーム間圧縮を行っている。
（Ｃ）とは少し異なり、図７（Ａ）のマクロブロック１
１、１２、４５のようにｎ＋２フレームで有効な空間周
波数成分を増やしたマクロブロックとの差分が０と見な
せる場合は、ｎ＋１フレームで有効な空間周波数を１段
増やして、空間周波数は０〜５３番目まで有効としたｎ
フレームのマクロブロックと前回の符号を復号したマク
ロブロックでフレーム間圧縮を行っている。
【００６４】なお、図７ではシーンチェンジのフレーム
でフレーム内圧縮すると判断したブロックのみを特殊圧
縮しているが、すべてのブロックを特殊圧縮してもよ
い。
でフレーム内圧縮すると判断したブロックのみを特殊圧
縮しているが、すべてのブロックを特殊圧縮してもよ
い。
【００６５】次に、図８の実施例について説明する。図
８（Ａ）は原画フレームのブロックを示し、同図（Ｂ）
は高周波成分を削除されたマクロブロックＰｉｘを示
し、同図（Ｃ）は参照フレームのマクロブロックＰ’ｉ
ｘを示す。ここではシーンチェンジのｎフレームは、空
間周波数の０〜１４番目まで有効としたｎフレーム目の
マクロブロックＰｎＡをフレーム内圧縮する。
８（Ａ）は原画フレームのブロックを示し、同図（Ｂ）
は高周波成分を削除されたマクロブロックＰｉｘを示
し、同図（Ｃ）は参照フレームのマクロブロックＰ’ｉ
ｘを示す。ここではシーンチェンジのｎフレームは、空
間周波数の０〜１４番目まで有効としたｎフレーム目の
マクロブロックＰｎＡをフレーム内圧縮する。
【００６６】そして、次のｎ＋１フレーム目では、マク
ロブロックＰｎＡの符号を復号したマクロブロックＰ’
ｎＡと、空間周波数の０〜２８番目まで有効としたｎフ
レーム目のマクロブロックＰｎＢでフレーム間圧縮す
る。次のｎ＋２フレーム目では、マクロブロックＰｎＢ
の符号を復号したマクロブロックＰ’ｎＢと、空間周波
数の０〜５３番目まで有効としたｎフレーム目のマクロ
ブロックＰｎＣでフレーム間圧縮する。更に、次のｎ＋
３フレーム目では、マクロブロックＰｎＣの符号を復号
したマクロブロックＰ’ｎＣと、ｎ＋３フレーム目のマ
クロブロックＰｎ＋３でフレーム間圧縮している。
ロブロックＰｎＡの符号を復号したマクロブロックＰ’
ｎＡと、空間周波数の０〜２８番目まで有効としたｎフ
レーム目のマクロブロックＰｎＢでフレーム間圧縮す
る。次のｎ＋２フレーム目では、マクロブロックＰｎＢ
の符号を復号したマクロブロックＰ’ｎＢと、空間周波
数の０〜５３番目まで有効としたｎフレーム目のマクロ
ブロックＰｎＣでフレーム間圧縮する。更に、次のｎ＋
３フレーム目では、マクロブロックＰｎＣの符号を復号
したマクロブロックＰ’ｎＣと、ｎ＋３フレーム目のマ
クロブロックＰｎ＋３でフレーム間圧縮している。
【００６７】このように、ブロックの符号は図８（Ｄ）
に示すように、シーンチェンジのあるｎフレーム目では
ｎフレーム目のマクロブロックＰｎのうち低周波成分の
みが有効とされたマクロブロックＰｎＡの特殊フレーム
内符号が、ｎ＋１フレーム目では上記のＰｎのうち前回
よりも有効な空間周波数の高い成分を増やしたマクロブ
ロックＰｎＢとＰｎＡの復号マクロブロックＰ’ｎＡと
の特殊フレーム間符号が、ｎ＋２フレーム目では上記の
Ｐｎのうち前回よりも有効な空間周波数の高い成分を増
やしたマクロブロックＰｎＣとＰｎＢの復号マクロブロ
ックＰ’ｎＢとの特殊フレーム間符号が、更にｎ＋３フ
レーム目ではｎ＋３フレームめのマクロブロックＰｎ＋
３とＰｎＣの復号マクロブロックＰｎ’Ｃとのフレーム
間符号が出力されることとなる。
に示すように、シーンチェンジのあるｎフレーム目では
ｎフレーム目のマクロブロックＰｎのうち低周波成分の
みが有効とされたマクロブロックＰｎＡの特殊フレーム
内符号が、ｎ＋１フレーム目では上記のＰｎのうち前回
よりも有効な空間周波数の高い成分を増やしたマクロブ
ロックＰｎＢとＰｎＡの復号マクロブロックＰ’ｎＡと
の特殊フレーム間符号が、ｎ＋２フレーム目では上記の
Ｐｎのうち前回よりも有効な空間周波数の高い成分を増
やしたマクロブロックＰｎＣとＰｎＢの復号マクロブロ
ックＰ’ｎＢとの特殊フレーム間符号が、更にｎ＋３フ
レーム目ではｎ＋３フレームめのマクロブロックＰｎ＋
３とＰｎＣの復号マクロブロックＰｎ’Ｃとのフレーム
間符号が出力されることとなる。
【００６８】これにより、再生側で表示されるマクロブ
ロックは、図８（Ｅ）に示すように、ｎフレーム目はＰ
ｎＡを復号したマクロブロックＰ’ｎＡが表示され、次
のｎ＋１フレーム目はＰｎＢを復号したマクロブロック
Ｐ’ｎＢが表示され、次のｎ＋２フレーム目はＰｎＣを
復号したマクロブロックＰ’ｎＣが表示され、次のｎ＋
３フレームはＰｎ＋３を復号したマクロブロックＰ’ｎ
＋３が表示される。
ロックは、図８（Ｅ）に示すように、ｎフレーム目はＰ
ｎＡを復号したマクロブロックＰ’ｎＡが表示され、次
のｎ＋１フレーム目はＰｎＢを復号したマクロブロック
Ｐ’ｎＢが表示され、次のｎ＋２フレーム目はＰｎＣを
復号したマクロブロックＰ’ｎＣが表示され、次のｎ＋
３フレームはＰｎ＋３を復号したマクロブロックＰ’ｎ
＋３が表示される。
【００６９】つまり、シーンチェンジで入れ替わった人
物の顔が動きのないまま次第に解像度を上げながら３回
表示された後に顔の表情の動きが表示される。
物の顔が動きのないまま次第に解像度を上げながら３回
表示された後に顔の表情の動きが表示される。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シーンチェンジのフレーム内圧縮は高周波成分を削除し
て符号化するのでシーンチェンジのフレームの符号量を
減らすことができる。また、前フレームよりも高周波成
分を追加して画素に逆変換したシーンチェンジの画像を
次のフレームと見なしてフレーム間圧縮するので再生側
で特別な対応をすることなく画質が速やかに回復する。
シーンチェンジのフレーム内圧縮は高周波成分を削除し
て符号化するのでシーンチェンジのフレームの符号量を
減らすことができる。また、前フレームよりも高周波成
分を追加して画素に逆変換したシーンチェンジの画像を
次のフレームと見なしてフレーム間圧縮するので再生側
で特別な対応をすることなく画質が速やかに回復する。
【図１】本発明になる画像圧縮装置の一実施の形態のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】図１及び本発明方法の動作説明用のフローチャ
ートである。
ートである。
【図３】図２中の特殊圧縮の処理の一例を詳細に示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図４】図２中のフレーム間圧縮の処理の各例を詳細に
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図５】図２中のシーンチェンジ判定処理の各例を詳細
に示すフローチャートである。
に示すフローチャートである。
【図６】図３中の特殊フレーム間圧縮処理と特殊フレー
ム内圧縮処理の一例を詳細に示すフローチャートであ
る。
ム内圧縮処理の一例を詳細に示すフローチャートであ
る。
【図７】シーンチェンジのあるフレームを圧縮した場合
の一実施例の説明図である。
の一実施例の説明図である。
【図８】シーンチェンジのあるフレームを圧縮した場合
の他の実施例の説明図である。
の他の実施例の説明図である。
【図９】ＭＰＥＧビデオに準拠した符号フォーマットの
階層図である。
階層図である。
【図１０】従来の画像圧縮装置の一例のブロック図であ
る。
る。
２１ 装置制御手段 ２２ 中央処理装置（ＣＰＵ） ２３ キーボード ２４ 画像圧縮手段 ２５ 色変換手段 ２６ 動き検索手段 ２７ 動き予測手段 ２８ ＤＣＴ手段 ２９ 量子化手段 ３０ 可変長符号化手段 ３１ 参照フレーム部 ３２ 動き補償手段 ３３ 逆ＤＣＴ手段 ３４ 逆量子化手段 ３５ 符号化制御手段
Claims (5)
- 【請求項１】 入力された画像データを動き検索手段に
より検索した動きの大きさに応じて、該画像データをブ
ロック単位で直交変換した後量子化するフレーム内圧
縮、又は前記ブロック単位で前記画像情報のフレーム間
の差分を直交変換した後量子化するフレーム間圧縮をし
てから一定のビットレートを保って符号化した符号デー
タを出力する画像圧縮装置において、 前記フレーム内圧縮されたブロックの数又はフレームの
符号量に基づいて、シーンチェンジか否か判定するシー
ンチェンジ判定手段と、 前記シーンチェンジ判定手段によりシーンチェンジでな
いと判定されたときは、前記フレーム内圧縮又はフレー
ム間圧縮を通常通り行う通常圧縮手段と、 前記シーンチェンジ判定手段によりシーンチェンジであ
ると判定された後のブロックが１フレーム目であるとき
は、前記動き検索手段により検索したブロックの差分値
の合計が第１のしきい値を越えているときにのみ前記ブ
ロックの直交変換後のデータの空間周波数の低周波数成
分を有効にして特殊フレーム内圧縮し、前記第１のしき
い値を越えていないときは前記ブロックをフレーム間圧
縮し、前記シーンチェンジであると判定された後のブロ
ックが２フレーム目以降であるときは、前記１フレーム
目で前記特殊フレーム内圧縮し、かつ、前記動き検索手
段による動き検索を省略したときにのみ前記ブロックの
直交変換後の空間周波数の高い成分を前回よりも増やし
たブロックと前回のブロックのデータとの差分を圧縮す
る特殊フレーム間圧縮し、それ以外では前記フレーム間
圧縮する特殊圧縮手段とを有し、前記通常圧縮手段又は
前記特殊圧縮手段により圧縮されたデータを符号化して
前記符号データとして出力することを特徴とする画像圧
縮装置。 - 【請求項２】 前記特殊圧縮手段は、前記シーンチェン
ジであると判定された後のブロックが２フレーム目以降
であり、前記特殊フレーム間圧縮又は前記フレーム圧縮
終了後に特殊フレーム間圧縮したブロックの数が０か否
か判定し、０であるときにのみ次フレームからは特殊圧
縮を停止することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮
装置。 - 【請求項３】 前記特殊圧縮手段は、前記シーンチェン
ジであると判定された後のブロックが１フレーム目のと
きはすべてのブロックの直交変換後のデータの空間周波
数の低周波数成分を有効にして特殊フレーム内圧縮し、
２フレーム目以降のときは、前記ブロックの直交変換後
のデータの空間周波数の高い成分を前回よりも増やした
ブロックと前回のブロックのデータとの差分を圧縮する
特殊フレーム間圧縮することを特徴とする請求項１記載
の画像圧縮装置。 - 【請求項４】 前記特殊圧縮手段は、現在のブロックの
画像データを直交変換して得た値を記憶手段に記憶する
と共に、その空間周波数の低周波数成分を有効にした後
量子化し、その量子化データを符号化する一方、逆量子
化してから逆直交変換し、その逆直交変換後のブロック
を次の参照フレームのブロックとして前記記憶手段に格
納し、前記現在のブロックの動き検索を省くように前記
動き検索手段に指示することで前記特殊フレーム内圧縮
を実行し、 前記特殊フレーム内圧縮で前記記憶手段に格納された前
記直交変換後のデータを、前回よりも有効な空間周波数
の高い成分の数を増やして逆直交変換したブロックを現
在のブロックのデータとみなし、このデータと前記記憶
手段からのデータの差分データを前記直交変換した後量
子化し、その量子化データを符号化する一方、逆量子化
してから逆直交変換し、その逆直交変換後の差分データ
を前記記憶手段からの前記現在のブロックのデータとみ
なされたブロックのデータを加算して次の参照フレーム
のブロックのデータとして前記記憶手段に記憶すること
で前記特殊フレーム間圧縮を実行することを特徴とする
請求項１記載の画像圧縮装置。 - 【請求項５】 前記シーンチェンジ判定手段は、前記画
像データのフレームレートと、前記符号データが送出さ
れる通信回線のビットレートと、１フレームのマクロブ
ロック数とから１マクロブロック当たりの平均符号量を
計算し、その平均符号量と現在までのマクロブロック数
との積である現在までのマクロブロックの計算上の平均
符号量Ｘと現在までに圧縮した実際の符号量Ｙとの比Ｙ
／Ｘを求め、その比Ｙ／Ｘが第４のしきい値を越えたと
きにシーンチェンジと判定することを特徴とする請求項
１記載の画像圧縮装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35077297A JP3063715B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 画像圧縮装置 |
| US09/211,028 US6339617B1 (en) | 1997-12-19 | 1998-12-14 | Moving picture compressing apparatus and moving picture compressing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35077297A JP3063715B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 画像圧縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11187402A JPH11187402A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3063715B2 true JP3063715B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=18412771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35077297A Expired - Fee Related JP3063715B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 画像圧縮装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6339617B1 (ja) |
| JP (1) | JP3063715B2 (ja) |
Cited By (1)
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