JPH0654315A - 動画像符号化方法及び装置 - Google Patents

動画像符号化方法及び装置

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JPH0654315A
JPH0654315A JP20553392A JP20553392A JPH0654315A JP H0654315 A JPH0654315 A JP H0654315A JP 20553392 A JP20553392 A JP 20553392A JP 20553392 A JP20553392 A JP 20553392A JP H0654315 A JPH0654315 A JP H0654315A
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Mitsuru Maeda
充 前田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出されたシーンチェンジに応じて、効率良
く動画像を符号化する。 【構成】 複数枚のフレームで構成されている動画像を
フレーム内符号化を行うフレームと動き補償を行って符
号化するフレームとに分類して符号化する方法におい
て、シーンチェンジを検出し、シーンチェンジのフレー
ムに対してフレーム内符号化を再度行うことを特徴とす
る。また、符号化するフレームを複数のブロックに分割
し、各ブロックに対応する既に符号化されたフレームを
参照して動きベクトルを算出し、予測ブロックを求め、
予測誤差を符号化する動画像符号化装置において、符号
化の際に利用される動きベクトルを参照するフレーム毎
に計数し、該計数値によってシーンチェンジを検出する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は動画像を符号化するフレ
ームの前後のフレームを参照して動きベクトルを求め、
動き補償を行う動画像符号化においてシーンチェンジを
検出する動画像符号化方法に及び装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から動画像の符号化方式として、フ
レーム間相関を利用した符号化が知られている。近年で
はフレームを複数のブロックに分割して符号化済みのフ
レームの中から符号化するブロックに類似したブロック
を探索し、その位置のずれを動きベクトルとし、類似ブ
ロックを予測ブロックとして符号化するブロックとの差
分を求め、これを予測誤差として動きベクトルとともに
符号化する、動き補償符号化方式が中心である。特に符
号化特性が良好なことから、予測誤差に離散コサイン変
換を施し、得られた係数を量子化してから符号化される
方式が考えられている。さらに類似ブロックが探索でき
なかったり、予測誤差が非常に大きかったりした場合、
符号化ブロックを動き補償をせずにブロック内の符号化
を施すことによって画質の改善をはかっている。動き補
償をせずに、他の動き補償を行うフレームより多い情報
量でフレーム内符号化を実施するリフレッシュフレーム
を定期的に挿入することによって、符号化による劣化を
低減する方式が知られている。また、動き補償の手段と
して、１枚またはそれ以上のフレームを飛ばしたフレー
ムをまず符号化し、その次に飛ばされたフレームを符号
化するときにすでに符号化されたフレームが前後にある
のでこれらのフレームの両方に対して動きベクトルを求
めて動き補償を実施する符号化方式がある。これらの符
号化手法は通信のみならずメディアへの蓄積に最適な手
法であり、逆転再生等の機能を実現するのに好適な手法
である。（参考文献：「技術解説：動画像・音声の符号
化及びマルチメディア同期の国際標準化」−山田、尾上
（ＪＶＣ）画像電子学会誌 第１９巻第４号（１９９
０）ｐｐ．２３６〜２４２）図５にハードウェア化実現
の一例のブロック図を示す。同図において、５０１、５
０２、５１３は動画像の１フレームを格納しておくフレ
ームメモリである。５０３はフレームメモリ１から順に
切り出した原ブロックについて、フレームメモリ５０２
を探索して動きベクトルを求める動きベクトル検出器で
ある。５０４は動きベクトル検出器５０３によって求め
られた動きベクトルによってフレームメモリ５０２から
予測ブロックを生成し、原ブロックとの予測誤差ブロッ
クを求める動き補償器である。５０５は原ブロック内部
の分散値を演算するブロック評価器である。５０６は予
測誤差ブロック内部の分散値を演算するブロック評価器
である。５０７はブロック評価器５０５、５０６からの
出力から原ブロックの符号化モードを決定する、符号化
モード決定器である。５０８、５０９はブロックを一時
格納して同期を確保するための遅延器である。５１０は
符号化モード決定器５０７からの出力に従って遅延器５
０８、５０９からの出力を選択するセレクタである。５
１１はブロック単位で符号化モード決定器５０７の出力
である符号化モードと、セレクタ５１０の出力であるブ
ロック情報、と動きベクトル検出器５０３の出力である
動きベクトルを入力して符号化する符号化器である。５
１４は符号化された符号をいったん復号する複号器であ
る。上記のような動き補償を行い予測誤差を符号化する
動画像符号化において、画像の内容が大きく異なるシー
ンチェンジの付近では符号化効率が極端に低下したり、
画質の劣化が目だつという欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、全
ての画素について差分の演算を行うためには大規模のハ
ードウェアが必要であり、演算時間も長くかかった。ま
た、符号化を実行する場合でも全フレームに対して全画
素の差分値を演算するので、シーンチェンジの無いフレ
ームでも演算するという無駄があった。
【０００４】そこで、本発明は、検出されたシーンチェ
ンジに応じて効率の良い符号化を行うことができる動画
像符号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明の動画像符号化方法及び装置は、符号
化を行いながら、各ブロックが前後のどのフレームを多
く参照して動き補償を行ったかを計数する手段、または
他のフレームの参照の有無を計数する手段を設け、その
結果からシーンチェンジを検出する手段を設けることを
特徴とする。ここでシーンチェンジの判断は計数値と閾
値の比較によって行い、閾値は予め決定しておいたり、
符号化を進めながら更新する。
【０００６】
【実施例】（第１実施例）図１は本発明を施した動画像
符号化器のブロック図である。同図おいて、１、２は動
画像の１フレームを格納しておくフレームメモリであ
る。３はフレームメモリ１から順に切り出した符号化す
るブロック（以下、原ブロックと呼称する）について、
フレームメモリ２を探索して動きベクトルを求める動き
ベクトル検出器である。４は動きベクトル検出器３によ
って求められた動きベクトルによってフレームメモリ２
から予測ブロックを生成し、原ブロックとの予測誤差ブ
ロックを求める動き補償器である。５は原ブロック内部
の分散値を演算するブロック評価器である。６は予測誤
差ブロック内部の分散値を演算するブロック評価器であ
る。７はブロック評価器５、６からの出力から原ブロッ
クの符号化モードを決定する、符号化モード決定器であ
る。８、９はブロックを一時格納して同期を確保するた
めの遅延器である。１０は符号化モード決定器７からの
出力に従って遅延器８、９からの出力を選択するセレク
タである。１１は符号化モード決定器７の出力の符号化
モードの数を計数する計数器である。１２はフレームの
符号化が終了した時点で計数器１１から出力された計数
値を端子１７から入力された閾値と比較する比較器であ
る。１３はブロック単位で符号化モード決定器７の出力
である符号化モードと、セレクタ１０の出力であるブロ
ック情報、と動きベクトル検出器３の出力である動きベ
クトルを入力して符号化する符号化器である。１４は符
号化された符号を復号する復号器である。１５はフレー
ムメモリであり、復号化された画像を格納しておく。２
０は符号化データをフレーム毎に出力するバッファであ
る。２１はシーンチェンジ検出部を表す。
【０００７】実施例説明を簡単にするために図３に示す
とおり、６フレームごとにフレーム内符号化を行うリフ
レッシュフレームを挿入し、他のフレームは時間的に前
の符号化済みのフレームから動き補償を行うことにす
る。ここで、フレーム内符号にブロック単位で離散コサ
イン変換を施し、得られた変換係数に量子化を施して符
号化を行うことにする。ブロックサイズは説明のために
８×８とし画像のサイズを３２０×２４０とする。入力
する画像は輝度・色度に分離したものを例として説明す
る。
【０００８】制御装置（図示せず）は符号化するフレー
ムを１枚ずつ順に読み込み、フレームのモードがフレー
ム内符号化モードか、動き補償モードかを指示し、符号
化器の動作を統制している。
【０００９】制御装置は符号化に先立ち、また、各装置
の初期化を実施する。端子１７から１フレーム内のブロ
ック数の半分である６００を入力しておく。
【００１０】符号化するフレームがフレーム内符号化モ
ードである場合は以下のように符号化を行う。端子１６
から原画像の輝度・色度情報を入力し、フレームメモリ
１に格納する。符号化モード器決定器７は第１フレーム
の符号化が終わるまで、ブロック内符号化を実施するブ
ロック内符号モードに固定する。計数器は動作させな
い。バッファ２０は空にしておく。制御装置からの指示
に従って、フレームメモリ１から主走査方向に、原ブロ
ックを切り出し、遅延器８を経て、セレクタ１０に入力
する。符号化モード決定器７がブロック内符号化モード
を出力し続けているので、本フレームでは常に遅延器８
の出力が選択される。符号化器１３は、フレームの最初
に本フレームのモードがフレーム内符号化モードである
ことと、画像サイズを符号化してバッファ２０に出力す
る。これに続いて、各原ブロック毎に離散コサイン変換
を施し、得られた変換係数を量子化して符号を割り当
て、バッファ２０に蓄積すると同時に復号器１４に出力
する。バッファ２０はフレームの全てのブロックについ
て符号化を終了した後、制御装置からの指示を待って端
子１９から外部に出力する。復号側では、まず、フレー
ムモードと画像サイズを受信し、復号する。さらに復号
を続け、離散コサイン変換の量子化結果の８×８の全係
数がたまり次第、逆量子化、逆離散コサイン変換を施し
て復号画素値を得る。画像サイズからブロックの再生位
置は自然に決定され、最後のブロックが復号された後は
次のフレームモードがくるまで待機している。同様のこ
とを復号器１４で実施し、フレームメモリ１５に復号画
像を格納しておく。その後に制御装置はバッファ２０に
対して端子１９からの送信を開始させ、送信が終了した
場合にバッファ２０は送信の終了を制御装置に伝える。
制御装置の送信の終了を検知した後に次のフレームの符
号化を開始する。
【００１１】符号化するフレームが動き補償モードであ
る場合は以下のように符号化を行う。フレームの処理を
開始する前に、制御装置はフレームメモリ１５の内容を
フレームメモリ２に移しておきフレームメモリ１５をク
リアしておく。もし、直前のフレームがフレーム内符号
化モードであれば、符号化モード決定器７のフレーム内
符号化モードの固定を解除しておく。さらに、バッファ
２０の内容をクリアし、計数器は計数値を０にリセット
しておく。その後、次のフレームのデータを端子１６か
ら原画像の輝度・色度情報を入力し、フレームメモリ１
に格納する。
【００１２】制御装置からの指示に従って、フレームメ
モリ１から主走査方法に順に原ブロックを切り出す。以
下に各ブロックの処理について記述する。切出された原
ブロックは動きベクトル検出器３に入力される。動きベ
クトル検出器３は、フレームメモリ２の画像（直前の符
号化済みのフレーム）内の原ブロック位置（これはブロ
ック数をカウントすることにより一意に決まる）を中心
として主走査、副走査方向に対して±１５画素の領域に
対して類似度の高いブロックを全探索によって検出し、
動きベクトルを求める。求められた動きベクトルは動き
補償器４に入力される。動き補償器４はこの動きベクト
ルに従ってフレームメモリ２から予測ブロックを切り出
してくる。同時にフレームメモリ１から原ブロックを入
力し、予測ブロックと画素毎に差分をとり、この差分値
からなる予測誤差ブロックを求め、出力する。その後、
原ブロックと予測誤差ブロックはそれぞれ遅延器８、９
に格納される。原ブロックのデータはブロック評価器５
に入力され、まず、ブロック内平均Ｍ0 を求め、次にブ
ロック内の標準偏差値σ0 を演算する。同様に予測誤差
ブロックのデータはブロック評価器６に入力され、ブロ
ック内平均ＭE とブロック内標準偏差値σE を演算す
る。これらの標準偏差値σ0 ，σE は符号化モード決定
器７に入力される。符号化モード決定器７はこれらの標
準偏差の次式の大小関係からこのブロックの符号化モー
ドを決定する。
【００１３】 ｉｆσE ＞σ0 ：符号化モードはブロック内符号化モー
ド ｉｆσE ≦σ0 ：符号化モードは動き補償モード
【００１４】この符号化モードはシーンチェンジ検出部
２１の計数器１１に入力され、ブロック内符号化モード
であったブロックの数を計数する。同時に符号化モード
はセレクタ１０にも供給され、符号化モードがブロック
内符号化である場合は遅延器８の出力である原ブロック
データを、動き補償モードであれば遅延器９の出力であ
る予測誤差ブロックをそれぞれ選択して出力する。符号
化器１３は最初に本フレームのモードが動き補償フレー
ムであることと、は画像サイズを符号化してバッファ２
０に出力する。以降、ブロック毎に符号化するブロック
の符号化モードを符号化する。符号化モードがブロック
内符号化モードであれば、ブロックの符号化モードを符
号化し、原ブロックに離散コサイン変換を施して得られ
た変換係数を量子化して符号を割り当てる。符号化モー
ドが動き補償モードであれば、まず、ブロックの符号化
モード、動きベクトルの符号化を行い、続いて求められ
た予測誤差ブロックに離散コサイン変換を施し、得られ
た変換係数を量子化して符号を割り当てる。これらの符
号はバッファ２０に蓄積すると同時に復号器１４に出力
される。復号器１４では、リフレッシュフレームと同様
にまず、フレームモードと画像サイズを受信し、復号す
る。さらに各ブロック毎に、符号化モードを復号し、符
号化モードがフレーム内符号化モードであれば離散コサ
イン変換の量子化結果の８×８の全係数がたまり次第、
逆量子化、逆離散コサイン変換を施し、復号結果の８×
８の全係数がたまり次第、逆量子化、逆離散コサイン変
換を施し、復号誤差ブロックを得る。この誤差ブロック
と前出の復号済の画素ブロックとを加算して復号画素値
を得る。画像サイズからブロックの再生位置は自然に決
定され、最後のブロックが復号された後は次のフレーム
の符号化データがくるまで待機している。同様のことを
復号器１４で実施し、フレームメモリ１５に復号画像を
格納しておく。
【００１５】全てのブロックについて符号化処理を実施
した後に、シーンチェンジ検出部２１の計数器１１はブ
ロック内符号化モードの計数値を比較器１２に入力し、
あらかじめ設定された閾値６００と比較する。もし、ブ
ロック内符号化モードであったブロックの数が６００よ
りも大きければ、端子１８からシーンチェンジの検出を
制御装置に知らせる。制御装置はシーンチェンジの検出
を受けて、全体の動作をいったん停止し、符号化するフ
レームのモードを動き補償モードからフレーム内符号化
モードに変更し、再度、そのフレームの符号化をやし直
す。閾値よりも計数値が低いかまたは等しければ、制御
装置はバッファ２０内のフレームの内容を端子１９から
外部に出力する。
【００１６】（第２実施例）図２は本発明を施した動画
像符号化器のブロック図である。同図において、１０
０、１０１、１０２、１０３は動画像の１フレームを格
納しておくフレームメモリである。１０４はフレームメ
モリ１００、１０１からの出力を選択するセレクタであ
る。１０５はフレームメモリ１００または１０１から順
に切り出した原ブロックについて、フレームメモリ１０
２を探索して動きベクトルを求める動きベクトル検出器
である。１０６はフレームメモリ１００または１０１か
ら順に切り出した原ブロックについて、フレームメモリ
１０３を探索して動きベクトルを求める動きベクトル検
出器である。１０７は動きベクトル検出器１０５によっ
て求められた動きベクトルによってフレームメモリ１０
２から予測ブロックを生成し、原ブロックとの予測誤差
ブロックを求める動き補償器である。１０８は動きベク
トル検出器１０６によって求められた動きベクトルによ
ってフレームメモリ１０３から予測ブロックを生成し、
原ブロックとの予測誤差ブロックを求める動き補償器で
ある。１０９は原ブロック内部の２乗和を演算するブロ
ック評価器である。１１０、１１１は予測誤差ブロック
内部の２乗和を演算するブロック評価器である。１１２
はブロック評価器１０９、１１０、１１１からの出力か
ら原ブロックの符号化モードを決定する、符号化モード
決定器である。１１３、１１４、１１５はブロックを一
時格納して同期を確保するための遅延器である。１１６
は符号化モード決定器１１２からの出力に従って遅延器
１１３、１１４、１１５からの出力を選択するセレクタ
である。１１７は符号化モード決定器１１２からの出力
に従って動きベクトル検出器１０６、１０７からの出力
を選択するセレクタである。１２０は符号化モード決定
器１１２の出力の符号化モードの数をモード毎に計数す
る計数器である。１２１はフレームの符号化が終了した
時点で計数器１２０から出力された計数値を閾値と比較
する比較器である。１２２は計数器１２０の計数値から
閾値を決定する閾値決定器である。１１９はブロック単
位で符号化モード決定器１１２の出力である符号化モー
ドと、セレクタ１１６、１１７の出力であるブロック情
報と動きベクトル情報を入力して符号化する符号化器で
ある。１１８は符号化された符号を復号する復号器であ
る。１２７はシーンチェンジ検出部を表す。
【００１７】実施例説明を簡単にするために図４に示す
とおり、３０フレーム毎にフレーム内符号化を行うリフ
レッシュフレームを挿入する。残りのフレームは奇数番
目のフレームは直前の奇数番目のフレームからのみの動
き補償を行う。そこで奇数番目のフレームを飛び越し符
号化フレームと呼ぶ。この飛び越し符号化フレームは直
前の偶数番目のフレームより先に符号化を実行する。偶
数番目のフレームは前後のフレームがすでに符号化され
ているので両方のフレームを参照することが可能であ
る。そこで偶数番目のフレームを両方向予測フレームと
呼ぶ。時間的に前後の符号化済みのフレームから動き補
償を行う。さらに、ここでは、フレーム内符号にブロッ
ク単位で離散コサイン変換を施し、得られた変換係数に
量子化を施して符号化を行うことにする。ブロックサイ
ズは説明のために８×８とし、画像のサイズを３２０×
２４０とする。入力する画像は輝度・色度に分離したも
のを例として説明する。
【００１８】制御装置（図示せず）は符号化するフレー
ムを１枚ずつ順に読み込み、フレームのモードがフレー
ム内符号化モードか、飛び越しモードか、両方向動き補
償モードを指示し、符号化器の動作を統制している。
【００１９】制御装置は符号化に先立ち、また、各装置
の初期化を実施する。比較器の閾値を６００にセットし
ておく。
【００２０】符号化するフレームがフレーム内符号化モ
ードである場合は以下のように符号化を行う。端子１２
３から原画像を入力し、フレームメモリ１００に格納す
る。符号化モード器決定器１１２は本フレームの符号化
が終わるまで、ブロック内符号化を実施するブロック内
符号化モードに固定し、計数器１２０は本フレームでは
作動させない。また、セレクタ１０４はバッファ１２６
は空にしておく。制御装置からの指示に従って、フレー
ムメモリ１００から主走査方向の順に、原ブロックを切
り出し、セレクタ１０４に入力する。セレクタ１０４は
本フレームモードでは常にフレームメモリ１００の出力
を選択するので、切出された原ブロックは遅延器１１３
を経てセレクタ１１６に入力される。符号化モード決定
器１１２がブロック内符号化モードを出力し続けている
ので、本フレームでは常に遅延器１１３の出力が選択さ
れる。符号化器１１９は、フレームの最初に本フレーム
のモードがフレーム内符号化モードであることと、画像
サイズを符号化してバッファ１２６に出力する。これに
続いて、符号化器１１９は原ブロック毎に離散コサイン
変換を施し、得られた変換係数を量子化して符号を割り
当て、バッファ１２６に蓄積すると同時に復号器１１８
に出力する。バッファ１２６はフレームの全てのブロッ
クについて符号化を終了した後、制御装置からの指示を
待って端子１２５から外部に出力する。復号側では、ま
ず、フレームモードと画像サイズを受信し、復号する。
さらに復号を続け、離散コサイン変換の量子化結果の８
×８の全係数がたまり次第、逆量子化、逆離散コサイン
変換を施して復号画素値を得る。画像サイズからブロッ
クの再生位置は自然に決定され、最後のブロックが復号
された後は次のフレームモードがくるまで待機してい
る。同様のことを復号器１１８で実施し、フレームメモ
リ１０２に復号画像を格納しておく。その後に制御装置
はバッファ１２６に対して端子１２５からの送信を開始
させる。送信が終了した場合、バッファ１２６は送信の
終了を制御装置に伝える。制御装置の送信の終了を検知
した後に次のフレームの符号化を開始する。
【００２１】入力されるフレームが両方向動き補償モー
ドである場合には、端子１２３から入力されたフレーム
をフレームメモリ１０１に格納し、次のフレーム（飛び
越しフレームかフレーム内符号化フレーム）を入力しフ
レームメモリ１０１に格納し、先に飛び越しフレームま
たはフレーム内符号化フレームを符号化し、その後に両
方向動き補償フレームを処理する。
【００２２】符号化するフレームが飛び越しモードであ
る場合は以下のように符号化を行う。フレームの処理を
開始する前に、もし、直前のフレームがフレーム内符号
化モードであれば、符号化モード決定器１１２のフレー
ム内符号化モードの固定を解除しておく。さらに、バッ
ファ１２６の内容をクリアし、計数器１２０は計数値を
０にリセットしておく。また、セレクタ１０４がフレー
ムメモリ１０１からの出力を選択するようにし、バッフ
ァ１２６は空にしておく。その後、次のフレームのデー
タを端子１２３から原画像を入力し、フレームメモリ１
００に格納する。
【００２３】制御装置からの指示に従って、フレームメ
モリ１００から主走査方向の順に、原ブロックを切り出
し、セレクタ１０４を経て、動きベクトル検出器１０５
に入力する。動きベクトル検出器１０５は入力された原
ブロックデータとフレームメモリ１０２の画像（直前の
符号化済みのフレーム内符号化フレーム、または符号化
済みの飛び越しフレーム）内の原ブロック位置（これは
ブロック数をカウントすることにより一意に決まる）か
ら、原ブロックの位置を中心として主走査、副走査方向
に対して±３１画素の領域に対して全探索によって動き
ベクトルを検出する。検出された動きベクトルは動き補
償器１０７に入力される。動き補償器１０７はこの動き
ベクトルに従ってフレームメモリ１０２から予測ブロッ
クデータを切り出してくる。同時にフレームメモリ１０
０からセレクタ１０４を経て、原ブロックを入力し、予
測ブロックと画素毎に差分をとり、この差分値からなる
予測誤差ブロックを求め、出力する。その後、原ブロッ
クと予測誤差ブロックはそれぞれ遅延器１１３、１１４
に格納される。原ブロックのデータはブロック評価器１
０９に入力され、まず、ブロック内画素値の２乗和Ｓ0
を演算する。同様に予測誤差ブロックのデータはブロッ
ク評価器１１０に入力され、ブロック内誤差値の２乗和
ＳE を演算する。これらの２乗和Ｓ0 ，ＳE は符号化モ
ード決定器１１２に入力される。符号化モード決定器１
１２はこれらの２乗和の次式の大小関係からこのブロッ
クの符号化モードを決定する。
【００２４】 ｉｆＳE ＞Ｓ0 ：符号化モードはブロック内符号化モー
ド ｉｆＳE ≦Ｓ0 ：符号化モードは動き保証モード
【００２５】この符号化モードは計数器シーンチェンジ
検出器１２７内の１２０に入力され、ブロック内符号化
モードであったブロックの数符号化を計数する。同時に
符号化モードはセレクタ１１６、１１７にも供給され、
符号化モードがブロック内符号化である場合は遅延器１
１３の出力である原ブロックデータを、動き補償モード
であれば遅延器１１４の出力である予測誤差ブロックを
それぞれ選択して出力する。符号化器１１９は最初に本
フレームのモードが飛び越しフレームであることと、画
像サイズを符号化してバッファ１２６に出力する。続い
て各ブロック毎に符号化する。まず、ブロックの符号化
モードを符号化し、これに続き、符号化モードがブロッ
ク内符号化モードであれば、原ブロックに離散コサイン
変換を施し、得られた変換係数を量子化して符号を割り
当てる。符号化モードが動き補償モードあれば、まず、
動きベクトルを符号化を行い、続いて求められた予測誤
差ブロックに離散コサイン変換を施し、得られた変換係
数を量子化して符号を割り当てる。これらの符号はバッ
ファ１２６に蓄積し、同時に復号器１１８に出力する。
復号器１１８では、フレーム内符号化モードと同様にま
ず、フレームモードと画像サイズを受信し、復号する。
さらに各ブロック毎に符号化モードを復号し、符号化モ
ードがフレーム内符号化モードであれば、離散コサイン
変換の量子化結果の８×８の全係数がたまり次第、逆量
子化、逆離散コサイン変換を施して復号画素値を得る。
符号化モードが動き補償モードであれば、続く動きベク
トルの値を復号する。すでに復号された前の画像から動
きベクトル分だけ移動した位置の画素ブロックを読みだ
しておく。動きベクトルに続いている離散コサイン変換
係数の量子化結果を復号し、復号結果の８×８の全係数
がたまり次第、逆量子化、逆離散コサイン変換を施し、
復号誤差ブロックえ得る。この誤差ブロックと前出の復
号済の画素ブロックとを加算して復号画素値を得る。画
像サイズからブロックの再生位置は自然に決定され、最
後のブロックが復号された後は次のフレームの符号化デ
ータがくるまで待機している。同様のことを復号器１１
８で実施し、フレームメモリ１０３に復号画像を格納し
ておく。
【００２６】全てのブロックについて符号化処理を実施
した後に、シーンチェンジ検出器１２７内の計数器１２
０はブロック内符号化モードの計数値を比較器１２１に
入力し、閾値決定器１２２で設定された閾値と比較す
る。もし、ブロック内符号化モードであったブロックの
数が閾値よりも大きいかまたは等しければ、端子１２４
からのシーンチェンジの検出を制御装置に知らせる。制
御装置はシーンチェンジの検出を受けて、全体の動作を
停止し、符号化するフレームのモードを飛び越しモード
からフレーム内符号化モードに変更し、再度、フレーム
の符号化をやり直す。閾値よりも計数値が低ければ、制
御装置はバッファ１２６はフレームの内容を次に実行す
る両方向動き補償フレームの符号化終了まで保持する。
これに並行して計数器１２０から出力された計数値を閾
値決定器に入力し、計数値の２倍を飛び越しモードの新
しい閾値として更新する。
【００２７】符号化するフレームが両方向動き補償モー
ドである場合は以下のように符号化を行う。フレームの
処理を開始する前に、もし、直後のフレームがフレーム
内符号化モードであれば、符号化モード決定器１１２の
フレーム内符号化モードの固定を解除しておく。さら
に、計数器１２０は計数値を０にリセットしておく。ま
た、セレクタ１０４がフレームメモリ１０１からの出力
を選択するようにし、バッファ１２６は空にしておく。
【００２８】制御装置からの指示に従って、両方向動き
補償モードのフレームメモリ１０１に格納されている。
フレームメモリ１０１から主走査方向の順に、原ブロッ
クを切り出し、セレクタ１０４を経て、動きベクトル検
出器１０５、１０６に入力する。動きベクトル検出器１
０５は入力された原ブロックデータとフレームメモリ１
０２の画像（直前の符号化済みの飛び越しフレームまた
は符号化済みのフレーム内符号化フレーム）内の原ブロ
ック位置（これはブロック数をカウントすることにより
一意に決まる）から、原ブロックの位置を中心として主
走査、副走査方向に対して±３１画素の領域に対して全
探索によって動きベクトルを検出する。同様に動きベク
トル検出器１０６は入力された原ブロックデータとフレ
ームメモリ１０３の画像（直後の符号化済みの飛び越し
フレームまたは符号化済みのフレーム内符号化フレー
ム）内の原ブロック位置から、原ブロックの位置を中心
として主走査、副走査方向に対して±３１画素の領域に
対して全探索によって動きベクトルを検出する。検出さ
れた動きベクトルは動き補償器１０７、１０８にそれぞ
れ入力される。ここで、直前のフレームを参照すること
を前向きと呼び、直後のフレームを参照することを後向
きと呼ぶ。動き補償器１０７はこの前向き動きベクトル
に従ってフレームメモリ１０２から前向き予測ブロック
データを切り出してくる。同時にフレームメモリ１０１
からセレクタ１０４を経て、原ブロックを入力し、前向
き予測ブロックと画素毎に差分をとり、この差分値から
なる前向き予測誤差ブロックを求め、出力する。動き補
償器１０８も同様には後向き動きベクトルに従ってフレ
ームメモリ１０３から後向き予測ブロックデータを切り
出してくる。同時にフレームメモリ１０１からセレクタ
１０４を経て、原ブロックを入力し、後向き予測ブロッ
クと画素毎に差分をとり、この差分値からなる後向き予
測誤差ブロックを求め、出力する。その後、原ブロック
と前向き予測誤差ブロックと後向き予測誤差ブロックは
それぞれ遅延器１１３、１１４、１１５に格納される。
原ブロックのデータはブロック評価器１０９に入力さ
れ、まず、ブロック内画素値の２乗和Ｓ0 を演算する。
同様に前向き予測誤差ブロックのデータはブロック評価
器１１０に入力され、ブロック内誤差値の２乗和ＳF を
演算し、後向き予測誤差ブロックのデータはブロック評
価器１１１に入力され、ブロック内誤差値の２乗和ＳB
を演算する。これらの２乗和Ｓ0 ，ＳF ，ＳB は符号化
モード決定器１１２に入力される。符号化モード決定器
１１２はこれらの２乗和の次式の大小関係からこのブロ
ックの符号化モードを決定する。
【００２９】 ｉｆｍａｘ（ＳF ，ＳB ）＞Ｓ0 ：符号化モードはブロ
ック内符号化モード ｉｆｍａｘ（ＳF ，ＳB ）≦Ｓ０ ｉｆＳF ＞ＳB ：符号化モードは後向き動き補償モード ｉｆＳF ≦ＳB ：符号化モードは前向き動き補償モード
【００３０】この符号化モードはシーンチェンジ検出器
１２７内の計数器１２０に入力され、各符号化モード毎
の計数を行う。同時に符号化モードはセレクタ１１６、
１１７にも供給され、符号化モードがブロック内符号化
である場合、遅延器１１３の出力である原ブロックデー
タを、前向き動き補償モードであれば遅延器１１４の出
力である予測誤差ブロックを、後向き動き補償モードで
あれば遅延器１１５の予測誤差ブロックをセレクタ１１
６はそれぞれ選択して出力する。符号化器１１９は最初
に本フレームのモードが両方向動き補償フレームである
ことと、画像サイズを符号化してバッファ１２６に出力
する。以下はブロック毎に符号化するブロックの符号化
モードを符号化し、これに続いて、このブロックの符号
化モードがブロック内符号化モードであれば、原ブロッ
クに離散コサイン変化を施し、得られた変換係数を量子
化して符号を割り当てる。符号化モードが前向き・後向
き動き補償モードあれば、まず、動きベクトルを符号化
を行い、続いて求められた予測誤差ブロックに離散コサ
イン変換を施し、得られた変換係数を量子化して符号化
を割り当てる。これらの符号はバッファ１２６に蓄積す
ると同時に復号器１１８に出力する。復号器１１８で
は、飛び越しフレームと同様にまず、フレームモードと
画像サイズを受信し、復号する。さらにブロック毎に符
号化モードを復号し、符号化モードがフレーム内符号化
モードであれば、離散コサイン変換の量子化結果の８×
８の全係数がたまり次第、逆量子化、逆離散コサイン変
換を施して復号画素値を得る。符号化モードが動き補償
モードであれば、続く動きベクトルの値を復号する。す
でに復号された前または後の画像から動きベクトル分だ
け移動した位置の画素ブロックを読みだしておく。動き
ベクトルに続いている離散コサイン変換係数の量子化結
果を復号し、復号結果の８×８の全係数がたまり次第、
逆量子化、逆離散コサイン変換を施し、復号誤差ブロッ
クを得る。この誤差ブロックと前出の復号済の画素ブロ
ックとを加算して復号画素値を得る。画像サイズからブ
ロックの再生位置は自然に決定され、最後のブロックが
復号された後は次のフレームがくるまで待機している。
同様のことを復号器１１８で実施し、フレームメモリ１
０３に復号画像を格納しておく。
【００３１】全てのブロックについて符号化処理を実施
した後に、シーンチェンジ検出器１２７内の計数器１２
０はそれぞれ符号化モードの計数値を比較器１２１に入
力し、閾値決定器１２２で設定されたそれぞれの閾値と
比較する。各符号化モードの計数値を次のようにする。
【００３２】ブロック内符号化モードの計数値をＢI 前向き動き補償モードの計数値をＢT 後向き動き補償モードの計数値をＢB
【００３３】また、ブロック内符号化モードの閾値をＴ
ｈ1 とする。もし、ブロック内符号化モードであったブ
ロックの数Ｂ1 が閾値Ｔｈ1 よりも大きいかまたは等し
ければ、端子１２４から前のフレームとの間のシーンチ
ェンジの検出を制御装置に知らせる。これと並行して、
前向き動き補償モードの計数値ＢT と後向き動き補償モ
ードの計数値ＢB の差分値ＢＳ を次式にしたがって求
める。
【００３４】ＢS ＝ＢF −ＢB
【００３５】この差分値ＢS と閾値ＴｈS とを比較して
ＢS ＞ＴｈS であれば、端子１２４から次のフレームと
の間のシーンチェンジの検出を制御装置に知らせる。制
御装置が前のフレームとの間のシーンチェンジの検出を
受けた場合、全体の動作を停止し、符号化するフレーム
のモードを両方向動き補償モードからフレーム内符号化
モードに変更し、バッファ１２６を空にして、再度フレ
ームの符号化をやり直す。制御装置が前のフレームとの
間のシーンチェンジの検出を受け、次のフレームの符号
化の際にシーンチェンジが検出されていない場合、全体
の動作を停止し、符号化するフレームのモードを両方向
動き補償モードからフレーム内符号化モードに変更し、
バッファ１２６を空にして、再度次の飛び越しフレーム
をフレーム内符号化モードでフレームの符号化をやり直
したのち、その直前の（シーンチェンジを検出した）フ
レームを両方向動き補償モードで符号化する。
【００３６】それ以外の場合、制御装置はバッファ１２
６はフレームの内容を端子１２５から外部に出力する。
これに並行して計数器１２０から出力された計数値を閾
値決定器に入力し、各計数値の２倍を両方向動き補償モ
ードの新しい閾値として更新する。
【００３７】（その他の実施例）ブロックのサイズ、符
号化器の符号化方式、動き補償、動きベクトル探索、ブ
ロック内の評価方式、フレームメモリの構成等はこれに
限定されない。例えば、両方向動き補償フレームが複数
枚続いている構成では、フレームの位置によって差分値
ＢS と閾値ＴｈS との比較のほかに−ＢS ＞ＴｈS によ
って前のフレームとの間のシーンチェンジを検出するこ
とも実現できる。
【００３８】
【発明の効果】符号化以外にシーンチェンジの検出手段
を設けることなく、簡単な構成でシーンチェンジを検出
することができ、シーンチェンジを検出したフレームを
ブロック内符号化することによって復号画像の劣化を抑
えることが可能になる。また、シーンチェンジの検出の
閾値を符号化をしながら動的に変化させることにより、
動きの激しい動画像でも適切に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した動画像符号化装置のブロック
図である。
【図２】本発明を実施した動画像符号化装置のブロック
図である。
【図３】第１の実施例で符号化フレームの並びを示した
図である。
【図４】第２の実施例で符号化フレームの並びを示した
図である。
【図５】動画像符号化装置の従来例を示したブロック図
である。
【符号の説明】
１，２，１５，１００，１０１，１０２，１０３，５０
１，５０２ フレームメモリ ３，１０５，１０６，５０３ 動きベクトル検出器 ４，１０７，１０８，５０４ 動き補償器 ５，６，１０９，１１０，１１１，５０５，５０６ ブ
ロック評価器 ７，１１２，５０７ 符号化モード決定器 ８，９，１１３，１１４，１１５，５０８，５０９ 遅
延器 １０，１０４，１１６，１１７，５１０ セレクタ １１，１２０ 計数器 １２，１２１ 比較器 １３，１１９，５１１ 符号化器 １４，１１８，５１２ 復号器 １６，１７，１８，１９，１２３，１２４，１２５，５
１４，５１５ 端子 ２０，１２６ バッファ ２１，１２７ シーンチェンジ検出器 １２２ 閾値決定器

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数枚のフレームで構成されている動画
    像をフレーム内符号化を行うフレームと動き補償を行っ
    て符号化するフレームとに分類して符号化する方法にお
    いて、シーンチェンジを検出し、シーンチェンジのフレ
    ーム対してフレーム内符号化を再度行うことを特徴とす
    る動画像符号化方法。
  2. 【請求項２】 符号化するフレームを複数のブロックに
    分割し、各ブロックに対応する既に符号化されたフレー
    ムを参照して動きベクトルを算出し、予測ブロックを求
    め予測誤差を符号化する動画像符号化装置において、符
    号化の際に利用される動きベクトルを参照するフレーム
    毎に計数し、該計数値によってシーンチェンジを検出す
    ることを特徴とする動画像符号化装置。
  3. 【請求項３】 符号化するフレームを複数のブロックに
    分割し、各ブロックに対応する既に符号化されたフレー
    ムを参照して動きベクトルを算出し予測ブロックを求め
    予測誤差を符号化する動画像符号化装置において、符号
    化の際にブロック内で符号化を完結するブロック内符号
    化されるブロックをフレーム毎に計数し、該計数値によ
    ってシーンチェンジを検出することを特徴とする動画像
    符号化装置。
  4. 【請求項４】 符号化の際に利用する動きベクトルの各
    参照フレーム毎の計数値と予め決められた閾値と比較し
    てシーンチェンジを検出することを特徴とする請求項２
    記載の動画像符号化装置。
  5. 【請求項５】 符号化の際に利用する動きベクトルの各
    参照フレーム毎の計数値と動的に決められた閾値と比較
    してシーンチェンジを検出することを特徴とする請求項
    ２記載の動画像符号化装置。
  6. 【請求項６】 符号化の際に利用する動きベクトルの各
    参照フレーム毎の計数値と予め決められた閾値と比較し
    てシーンチェンジを検出することを特徴とする請求項３
    記載の動画像符号化装置。
  7. 【請求項７】 符号化の際に利用する動きベクトルの各
    参照フレーム毎の計数値と動的に決められた閾値と比較
    してシーンチェンジを検出することを特徴とする請求項
    ３記載の動画像符号化装置。
  8. 【請求項８】 符号化するフレームを複数のブロックに
    分割し、各ブロックに対応する既に符号化されたフレー
    ムを参照して動きベクトルを算出し、予測ブロックを求
    め、予測誤差を符号化するか、予測誤差が大きい場合に
    該ブロックをブロック内符号化する動画像符号化装置に
    おいて、 符号化の際に利用される動きベクトルを参照するフレー
    ム毎に計数する手段と、 該計数値と閾値と比較する手段と、 比較した結果からシーンチェンジの有無を判断する手段
    を有することを特徴とする動画像符号化装置。
  9. 【請求項９】 閾値を既に符号化したフレームのブロッ
    ク内符号化を行うブロック数の計数値からフレーム毎に
    更新する手段を有することを特徴とする請求項８記載の
    動画像符号化装置。
  10. 【請求項１０】 符号化するフレームを複数のブロック
    に分割し、各ブロックに対応する既に符号化されたフレ
    ームを参照して動きベクトルを算出し、予測ブロックを
    求め、予測誤差を符号化する動画像符号化において、 符号化の際に利用される動きベクトルを参照するフレー
    ム毎に計数する手段と、 該計数値と閾値と比較する手段と、 比較した結果からシーンチェンジの有無を判断する手段
    を有することを特徴とする動画像符号化装置。
  11. 【請求項１１】 閾値を既に符号化したフレームの動き
    ベクトルの計数値からフレーム毎に更新する手段を有す
    ることを特徴とする請求項１０記載の動画像符号化装
    置。
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