JPH0662388A - 動画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 どのような画像においても高い予測効率を得
ることができ、画質及び圧縮率の向上を図る。 【構成】 動画像圧縮装置は、予測構造を決定するため
に与えられた画像データに基づいて画像がフィールド相
関と時間相関のうち何れの相関性が強いかを判断して予
測構造群メモリ（ＰＭ）３に記憶された予測画像群から
予測構造を選んで予測構造を決定する予測構造決定装置
２と、フィールド相関と時間相関に基づいて設定される
複数の予測構造群を記憶する予測構造群メモリ（ＰＭ）
３と、予測構造決定装置２により選ばれた予測構造に従
って画像データを圧縮する圧縮器４を設け、Ｉ2ピクチ
ャから予測される時間的に近いＰ4ピクチャとフィール
ドが同じＰ3ピクチャをそれぞれ同一条件下で予測して
誤差の少ない予測構造を選択し、その予測構造で画像デ
ータを圧縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動画像圧縮処理等に用
いられる動画像圧縮装置に係り、詳細には、時間軸方向
の予測を伴う動画像圧縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像圧縮の国際標準としてＪＰＥＧ（Jo
int Photograghic Expert Group）やＭＰＥＧ（Moving
Picture Expert Group）がある。

【０００３】ＭＰＥＧは、ＭＰＥＧI，ＭＰＥＧII，Ｍ
ＰＥＧIIIの３レベルの規格案が検討されている。ＭＰ
ＥＧIでは、１．５Ｍｂｐｓの通信回線で伝送できる動
画像圧縮を目的としており、おもにテレビ電話やテレビ
会議などで使用することが考えられている。ＭＰＥＧI
では、現行のＮＴＳＣ方式のビデオ画像を３２０×２４
０ピクセルの解像度として扱い、１フレームを構成する
２フィールドのうち１フィールドのみのデータを用い
る。ＭＰＥＧIIでは、１０Ｍｂｐｓの通信回線で伝送で
きる圧縮が目標で、ＩＳＤＮなどによる動画像伝送やデ
ィジタル・ビデオがターゲットとされている。そして、
ＭＰＥＧIIIは、ハイビジョンなどによる次世代テレビ
が対象となっている。

【０００４】ＭＰＥＧの特徴は、ＤＣＴ（Discrete Cos
ine Transform：離散コサイン変換）による静止画像圧
縮に加えて、時間軸方向の圧縮のためのフレーム間予測
処理を行なうことであるが、動画像圧縮の前提条件とし
てフレームのランダム・アクセスができること、早送り
による再生や巻戻し再生（逆方向）ができることがあげ
られている。従って、ＭＰＥＧにおけるフレーム間予測
は、前向きと後向きの両方向を採用している。ＭＰＥＧ
にあっても、基本的にはＭＣ（動き補償）＋ＤＣＴを用
いる。動き補償を行なうブロックサイズは１６×１６
（但し８×８のモードもある）、ＤＣＴは８×８ブロッ
クに対して行なう。また、この動き補償は１／２画素精
度で行なう。１／２画素精度の動き補償は、予測に用い
る参照フレーム上において画素単位でずらした位置を調
べるのみならず、画素と画素の間の位置を補間によって
生成し、マッチングをとることによって行なう。

【０００５】通常の動き補償＋ＤＣＴとの最も大きな違
いは、周期的なフレーム内符号化フレームを基本とした
動き補償予測である。図８及び図９はＭＰＥＧ動画符号
化時の画面の予測構造を示す図であり、図中の四角形は
動画のフレームを意味する１枚１枚の画像（ピクチャ）
を示し、フレームから伸びる矢印は、根元のフレームが
予測に用いられることを示す。

【０００６】上記ピクチャは、符号化される方式に従っ
て以下のタイプに分類される。

【０００７】Ｉピクチャ（Intra-coded picture：イ
ントラ符号化画像） 符号化されるときその画像１枚の中だけで閉じた情報の
みを使う。換言すれば、復号化するときＩピクチャ自身
の情報のみで画像が再構成できる。実際には、差分をと
らずそのままＤＣＴして符号化する。この符号化方式
は、一般に効率が悪いが、これを随所に入れてＩピクチ
ャだけを復号すればランダムアクセスや高速再生が可能
となる。さらに、Ｉピクチャを復号してメモリに蓄え、
逆方向に読み出すことを繰り返せば逆転再生をも可能と
なる。

【０００８】Ｐピクチャ（Predictive-coded pictur
e：前方予測符号化画像） Ｐピクチャは、予測画像（差分をとる基準となる画像）
として、入力で時間的に前に位置し既に復号化されたＩ
ピクチャまたはＰピクチャを使う。すなわち、図９に示
すように過去から現在の一方向に予測されるフレームで
ある。実際には動き補償された予測画像との差を符号化
するか差分をとらずに符号化する（イントラ符号化）か
効率のよい方をマクロブロック単位で選択できる。

【０００９】Ｂピクチャ（Bidirectionally predicti
ve-coded picture：両方向予測符号化画像） Ｂピクチャは、予測画像として時間的に前に位置し既に
復号化されＩピクチャまたはＰピクチャ、時間的に後ろ
に位置するすでに復号化されたＩピクチャまたはＰピク
チャ、およびその両方から作られた補間画像の３種類を
使う。ここで、補間フレームの場合は両方向から予測を
行なうが、動き補償の予測モードは大きく分類して３つ
ある。過去から現在を予測する順方向動き補償、未来か
ら現在を予測する逆方向動き補償、過去と未来の両方か
ら現在を予測する補間動き補償である。上記順方向動き
補償と逆方向動き補償とは、一つの参照フレームから読
み出したブロックとマッチングをとるという点で、通常
の動き補償（ＭＣ）と同じ処理である。また、上記補間
動き補償は、２つの参照フレームから読み出したブロッ
クを、現在のフレームと参照フレームとの時間距離を考
慮した重みづけをして合成し、予測信号を得るものであ
る。

【００１０】上記３種類の動き補償後の差分の符号化と
イントラ符号化の中で一番効率のよいものをマクロブロ
ック単位に選択できる。

【００１１】一方、上記Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢ
ピクチャを含んで構成されるＧＯＰ（グループ・オブ・
ピクチャ）は、１または複数枚のＩピクチャと０または
複数枚の非Ｉピクチャから構成される。Ｂピクチャを符
号化または復号化するには、その予測画像となる時間的
には後方にあるＩピクチャまたはＰピクチャが先に符号
化されていなくてはならないため、ＧＯＰを構成するに
はＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャは所定の順序が
必要であるが、Ｉピクチャの間隔、及びＰピクチャの間
隔は自由でＧＯＰの内部でも変わってもよい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の動画像における時間方向予測には図６に示す直前の画
像からの片側予測や図９に示す過去及び未来の画像から
の双方向予測等がある。

【００１３】一般に、蓄積メディア（ＭＰＥＧ）系にお
ける動画像圧縮は、上記図７の双方向予測が有効である
と考えられており、ＭＰＥＧによる両方向予測画像（Ｂ
ピクチャ）の予測元となる画像は、その画像単体で再生
可能な（予測を伴わない）画像（Ｉピクチャ）若しくは
Ｂピクチャ以外からの片側予測を元にする画像（Ｐピク
チャ）である。ところが、フル動画像データは、前述し
たフィールド構造を持っているため、圧縮対象の画像が
予測元と同一フィールドではなく、時間の経過と共に垂
直方向の変化がない場合には予測効率がかなり悪化して
しまうという欠点がある。すなわち、例えばテレビ画像
では１／６０秒毎に１フィールドを表示し、２フィール
ド（奇数フィールドと偶数フィールド）で１フレームと
なっており、空間軸方向に１ドットのずれが存在する。
従って、隣り合った画像同士は縦軸が合わず、予測を行
なうおうとしたとき一番近い画像が必ずしも一番似てい
るとは限らないため、時間経過と共に垂直方向の変化が
ない画像では予測効率が極端に悪化してしまう場合があ
る。

【００１４】ところで、前述したＰピクチャにおいて
は、予測元画像からの時間経過量の点から予測効率はそ
れほど高くない場合が多いと考えられる。仮に、Ｐピク
チャが予測元と違うフィールドであった場合には画像に
よっては著しく予測効率が下がり、他の画像にまで影響
を及ぼしかねないことになる。しかし、Ｐピクチャが予
測元と同一フィールドであった場合には、ある１つのＩ
ピクチャを予測元とした全てのＰピクチャの系列が同一
フィールドとなり、それらのＩピクチャ及びＰピクチャ
を予測元とする両方向予測画面（Ｂピクチャ）におい
て、その両予測元とも違うフィールドとなる場合が発生
し、画像によっては予測効率が減少してしまうという欠
点があった。

【００１５】このように従来のＩピクチャ、Ｐピクチャ
等に基づく予測構造は設計者が時間相関を基に一義的に
決定していたため、圧縮対象の画像が予測元と同一フィ
ールドではなく時間の経過と共に垂直方向の変化が無い
場合には予測効率がかなり悪化してしまうことがある反
面、逆に、Ｐピクチャが予測元と同一フィールドである
場合であっても、上述した理由により画像によっては予
測効率の低下を招いてしまうことがある。

【００１６】そこで本発明は、どのような画像において
も高い予測効率を得ることができる動画像圧縮装置を提
供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記目的達成のため、複数の予測画像から構成される予
測構造を複数記憶する予測構造記憶手段と、符号化すべ
き画像データに基づいて前記予測構造記憶手段に記憶さ
れた予測構造を選択する予測構造選択手段と、前記予測
構造選択手段により選択された予測構造に従って画像デ
ータを圧縮するデータ圧縮手段とを備えている。

【００１８】前記予測構造記憶手段に記憶される複数の
予測構造は、例えば請求項２に記載されているように、
フィールド相関が高い場合に使用される予測構造と、時
間相関が高い場合に使用される予測構造とを含んで構成
されるものであってもよく、また、前記予測構造は、例
えば請求項３に記載されているように、独立して符号化
可能な符号化画像と、過去から現在を予測する片側予測
画像と、過去及び未来の両方向から現在を予測する両方
向予測画像とを含む複数の画像により構成され、上記各
画像を予測元の画像として所定の順序で用いることによ
り予測を行うようにした構造であってもよい。また、前
記予測構造は、例えば請求項４に記載されているように
フレームを奇数フィールドと偶数フィールドの２つに分
割した一方のフィールドにおいて、独立して符号化可能
な第１の符号化画像と、前記他方のフィールドにおい
て、独立して符号化可能な第２の符号化画像とを含んで
構成されるものであってもよく、さらに前記予測構造
は、例えば請求項６に記載されているように、時間軸方
向の圧縮のためのフレーム間予測処理を行なうものであ
ってもよい。また、前記両方向予測画像は、例えば請求
項５に記載されているように、前記符号化画像又は前記
片側予測画像と前記符号化画像又は前記片側予測画像と
の間に位置する隣り合う２つの画像で構成するようにし
てもよい。

【００１９】また、前記予測構造選択手段は、例えば請
求項７に記載されているように、符号化しようとする画
像データがフィールド相関と時間相関とで何れの相関性
が強いかを判別し、該判別結果に基づいて前記予測構造
記憶手段に記憶された複数の予測構造のうち、相関性の
強い予測構造を選択するようにしてもよく、また、前記
予測構造選択手段は、例えば請求項８に記載されている
ように、前記符号化画像を予測元の画像として用いて予
測したとときに時間的に近い前記片側予測画像を予測し
たときの予測誤差と、前記符号化画像を予測の元の画像
として用いて予測したときにフィールドが同じ前記片側
予測画像を予測したときの予測誤差とを比較することに
より相関性を判別するものであってもよい。

【００２０】

【作用】本発明の手段の作用は次の通りである。

【００２１】請求項１、２、３、４、５、６、７及び８
記載の発明では、予測構造記憶手段にはフィールド相関
が高い場合に使用される予測構造と、時間相関が高い場
合に使用される予測構造とが記憶されているものとす
る。

【００２２】この状態において、符号化すべき画像デー
タが予測構造選択手段に入力されると、予測構造選択手
段によってこの画像データがフィールド相関と時間相関
とで何れの相関性が強いかが判別され、その判別結果に
基づいて予測構造記憶手段に記憶された複数の予測構造
のうち、相関性の強い予測構造が選択される。そして、
予測構造選択手段により選択された予測構造に従って画
像データが圧縮される。

【００２３】従って、どのような画像においても高い予
測効率を得ることができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【００２５】原理説明 本発明では、圧縮対象の画像が予測元と同一フィールド
ではなく時間の経過と共に垂直方向の変化が無い場合
と、予測元と同一フィールドであった場合の２つの状態
があることに着目し、圧縮しようとする画像を２つ用意
し、画像情報によりフィールド相関と時間相関のうち相
関性の高い方を利用した予測構造を選択するようにして
予測構造を変化させることで前述のような欠点を補い、
どのような画像においても高い予測効率を得るようにす
るものである。

【００２６】図１は本発明に係る動画像圧縮装置の機能
ブロック図であり、図中、白抜き矢印はデータの流れを
示し、矢印は制御の流れを示す。

【００２７】図１において、動画像圧縮装置は、データ
圧縮すべき原画像データを記憶するフレームメモリ（Ｆ
Ｍ）１と、予測構造を決定するためにフレームメモリ
（ＦＭ）１から読出された画像データに基づいて画像が
フィールド相関（図５参照）と時間相関（図６参照）の
うち何れの相関性が強いかを判断し、予測構造群メモリ
（ＰＭ）３に記憶された予測画像群から予測構造を選ん
で予測構造を決定する予測構造決定装置２と、フィール
ド相関と時間相関に基づいて設定される複数の予測構造
群を記憶する予測構造群メモリ（ＰＭ）３と、予測構造
決定装置２により選ばれた予測構造に従ってフレームメ
モリ（ＦＭ）１から読出した画像データを圧縮する圧縮
器４と、上記各部の動作を制御する制御装置５とにより
構成されている。

【００２８】以上の構成において、まず、フレームメモ
リ（ＦＭ）１から読出した画像データを予測構造決定装
置２に出力する。予測構造決定装置２は、予測構造を決
定するために与えられた画像データに基づいて画像フィ
ールド相関と時間相関のうち何れの相関性が強いかを判
別して予測構造群メモリ（ＰＭ）３から予測構造を選ん
で予測構造を決定する。予測構造の決定結果は、制御装
置５に送られ、制御装置５はどの位置からどのように予
測するかという情報を圧縮器４に与える。圧縮器４は決
定された相関に対応する予測構造に従ってフレームメモ
リ（ＦＭ）１から読み出した画像データを圧縮し圧縮画
像データとして出力する。上記手順が後述する図４に示
すような画像グループ毎に繰り返される。

【００２９】このように、上記原理説明に基づく動画像
圧縮装置は、予測構造を決定するために与えられた画像
データに基づいて画像がフィールド相関と時間相関のう
ち何れの相関性が強いかを判断して予測構造群メモリ
（ＰＭ）３に記憶された予測画像群から予測構造を選ん
で予測構造を決定する予測構造決定装置２と、フィール
ド相関と時間相関に基づいて設定される複数の予測構造
群を記憶する予測構造群メモリ（ＰＭ）３と、予測構造
決定装置２により選ばれた予測構造に従って画像データ
を圧縮する圧縮器４を設け、Ｉピクチャから予測される
時間的に近いＰピクチャとフィールドが同じＰピクチャ
をそれぞれ同一条件下で予測して誤差の少ない予測構造
を選択し、その予測構造で画像データを圧縮しているの
で、どのような画像においても高い予測効率を得ること
ができる。また、予測効率を上げることができるので同
一圧縮率の場合には画質の向上を図ることができ、同一
画質の場合には圧縮率を向上させることができる。

【００３０】実施例 図２〜図７は本発明に係る動画像圧縮装置の一実施例を
示す図である。

【００３１】先ず、構成を説明する。図２は動画像圧縮
装置のブロック図であり、この図において、動画像圧縮
装置の符号化器は、画像モード、予測モード、動きベク
トル及び各種制御信号を出力して、システム全体の制御
を行なうコントローラ３０と、データ圧縮すべき画像デ
ータを記憶する画像メモリ３１と、画像メモリ３１から
読み出した画像データに動き補償フレーム間予測処理に
よる予測結果を減算する減算器３２と、減算器３２によ
り減算された画像データをコントローラ３０に出力する
とともに、該画像データに対しＤＣＴ演算を行なうＤＣ
Ｔ演算部３３と、コントローラ３０で決定された量子化
幅に従ってＤＣＴ演算の出力データを一定の誤差の範囲
内で量子化する量子化部３４と、量子化部３４により量
子化された画像データに対し画像データのほか各種ブロ
ック属性信号を可変長符号化した後、定められたデータ
構造の符号列に多重化するＶＬＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ
Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅ：可変長符号化）３５と、変動
する情報発生を一定レートに平滑化するバッファ３６
と、周期的なフレーム内符号化フレームを基本とした動
き補償予測を行なう動き補償フレーム間予測部３７と、
により構成されている。

【００３２】上記動き補償フレーム間予測部３７は、量
子化部３４により量子化された画像データを逆量子化す
る逆量子化部３８と、逆量子化部３８により量子化前の
画像データに戻されたデータに対し逆ＤＣＴ（ＩＤＣ
Ｔ）演算を施すＩＤＣＴ演算部３９と、ＩＤＣＴ演算部
３９によりＤＣＴ処理される前の画像データに戻された
データに動き補償を加算する加算器４０と、コントロー
ラ３０からの画像モード、予測モードに従って信号経路
を切り換えるスイッチ４１、４２、４３と、コントロー
ラ３０で演算処理（図７参照）された動きベクトルによ
り動き補償予測を行なう予測器４４、４５とから構成さ
れる。

【００３３】上記画像メモリ３１は、前記図１の機能ブ
ロック図のフレームメモリ（ＦＭ）１に対応し、上記Ｄ
ＣＴ演算部３３及び量子化部３４は全体として図１の圧
縮器４に対応している。また、コントローラ３０は全体
として図１の予測構造決定装置２、予測構造群メモリ
（ＰＭ）３及び制御装置５に対応しており、コントロー
ラ３０は、内蔵された予測構造群メモリ（ＰＭ）を用い
て予測構造決定処理を実行し、決定された予測構造を基
にシステム全体の動画像圧縮制御を行なう。

【００３４】また、動画像圧縮装置の復号器は、上記符
号化器とは逆の動作を行なうものであり、具体的には、
図２に示すように、変動する情報発生を一定レートに平
滑するバッファ４６と、バッファ４６に記憶された復号
化すべき画像データを前記ビデオマルチプレックス符号
化部（ＶＬＣ）３５の処理と逆の処理を行なって復号化
する逆ビデオマルチプレックス復号化部（ＶＬＣ-1）４
７と、ＶＬＣ-1４７で決定された量子化幅に従ってＶＬ
Ｃ-1４７の出力に対し逆量子化する逆量子化部４８と、
逆量子化部４８で逆量子化されたデータに対し逆ＤＣＴ
演算を施すＩＤＣＴ演算部４９と、ＩＤＣＴ演算部４９
の出力に予測結果を加算する加算器５０と、ＶＬＣ-1４
７からの画像モード、予測モードに従って信号経路を切
り換えるスイッチ５１、５２、５３と、ＶＬＣ-1４７で
算出された動きベクトルにより動き補償予測を行なう予
測器５４、５５とから構成される。

【００３５】図４は上記動画像圧縮装置で用いられる画
像グループを説明するための図であり、図中の四角形は
画面を、Ｉ，Ｐ，Ｂは夫々Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂ
ピクチャを示している。

【００３６】一般に、時間予測を伴う圧縮では、予測元
となる画像が再生済でなければ、その圧縮データから画
像を展開することができない。現在有効であると考えら
れている画像圧縮には、画像展開時における特殊再生
（途中再生、高速再生等）や、誤差の蓄積による画像の
乱れ等に対応するため、時間予測を伴わない圧縮画像
（Ｉピクチャ）が存在している。この場合、あるＩピク
チャから次のＩピクチャまでの画像データは、それらの
外の画像情報に左右されないため、図４に示すようにそ
れらの画面群を１つのグループ（画像グループ）として
処理することができる。

【００３７】図５及び図６は２つの相関による予測構造
を示す図であり、図５がフィールド相関が高い場合の予
測構造を、図６が時間相関が高い場合の予測構造を夫々
示している。前記図１に示した複数の予測構造群を記憶
する予測構造群メモリ（ＰＭ）３は、図５及び図６に示
すような複数の予測構造から構成されている。

【００３８】また、本動動画像圧縮装置の予測構造は、
画像情報により予測構造を変化させるために以下のよう
なＧＯＰ（Group Of Picture）を構成するようにする。

【００３９】まず、過去と未来の双方向から予測される
Ｂピクチャの数を、例えば“２”に固定する。すなわ
ち、基本的にはＢピクチャはＰピクチャ及びＩピクチャ
の間に幾つ存在してもよいが、本実施例ではこのＢピク
チャを２に固定することによって２つのＢピクチャのう
ち必ず一方の画像はその隣のＰピクチャまたはＩピクチ
ャとで空間軸の縦軸が存在することになり、したがっ
て、上記Ｂピクチャの他方は必ず時間的に一番近い画像
となる。すなわち、ＢピクチャはＰピクチャ（このＰピ
クチャはＩピクチャから予測される）からの予測が入る
ことになるが、図５及び図６に示すようにＢピクチャの
数を２に固定することによってＢピクチャとＩピクチャ
（またはＰピクチャ）とに関しては閉じた関係となり、
ある程度独立したものとみることができるようになる。
換言すれば、Ｂピクチャの数を２にすることによってＢ
ピクチャを独立させて影響を受けないようにすることが
できる。

【００４０】次に、片側から予測されるＰピクチャを以
下のように決定する。１つ以上のＩピクチャを含むフレ
ームメモリの列をＧＯＰという。このＧＯＰにおいて前
述したようにＢピクチャを２つずつとって、あるＧＯＰ
を構成したときにあるＩピクチャと次のＩピクチャとが
違うフィールドとなるようにＩピクチャとＩピクチャと
の間の画面の数を調整する。具体的には、図４及び図５
に示すように、Ｉ1ピクチャと次のＩ2ピクチャとの間の
Ｐピクチャの数が偶数個（本実施例では、４個）あれば
Ｉ1ピクチャとＩ2ピクチャとは異なるフィールドをとる
ように切り換わるようになる。

【００４１】この場合、上記予測構造をとる上記Ｐピク
チャはある少し離れた片側の画像しか相関しないことに
なるので、このＰピクチャの画像が時間的に近い方が予
測誤差が少ないのか、あるいは場所（フィールド）が同
一の方が予測誤差が少ないのかを判定し、その判定結果
に基づいて図５及び図６の予測構造のうち最適な予測構
造を選択する。すなわち、図５及び図６に示すように、
本動画像圧縮装置はフィールド相関が高い場合の予測構
造と時間相関が高い場合の予測構造をそれぞれ持ち、画
像情報によりどちらかを選択する。

【００４２】選択方法は、Ｉ2ピクチャから予測され得
るＰ3ピクチャ，Ｐ4ピクチャを夫々同一条件下で予測
し、誤差の少ない方を予測構造に持つ方を選択する。例
えば、時間相関の方が強いときには一番時間の近いとこ
ろから予測し、また、フィールド（場所）相関が強いと
きには同一フィールドから予測できるように予測構造を
切り換える。図５に示すフィールド相関では各Ｐピクチ
ャを同一フィールドの画像から予測し、図６に示す時間
フィールドでは各Ｐピクチャを時間的に近い画像から予
測している。また、Ｂピクチャは片側が時間的に近い画
像、他方が同一のフィールドの画像となるようにしてい
る。

【００４３】次に、本実施例の動作を説明する。

【００４４】図７はコントローラ３０で実行される予測
構造決定処理のフローチャートであり、前記図１の予測
構造決定装置２における処理に対応する。

【００４５】先ず、ステップＳ１でＩ2ピクチャからＰ4
ピクチャを予測し、ステップＳ２でＩ2ピクチャからＰ3
ピクチャを予測する。すなわち、Ｉ1ピクチャとフィー
ルドが異なる次のＩ2ピクチャによって時間的に近いＰ
ピクチャとなるＰ4ピクチャを予測し（図６参照）、ま
た、同Ｉ2ピクチャによりフィールドが同じＰピクチャ
となるＰ3ピクチャを予測する（図５参照）。

【００４６】次いで、ステップＳ３でＰ4ピクチャを予
測した方がＰ3ピクチャを予測するより誤差が少ないか
否かを判別する。この場合、選択方法は、Ｉ2ピクチャ
から予測され得るＰ3ピクチャ，Ｐ4ピクチャをそれぞれ
同一条件下で予測し、誤差の少ない方を予測構造に持つ
方を選択する。ここでは、フィールド相関では各Ｐピク
チャを時間的に近い画像から予測している。また、Ｂピ
クチャは片側が時間的に近い画像、他方が同一のフィー
ルドの画像である。

【００４７】Ｐ4ピクチャを予測した方がＰ3ピクチャを
予測するより誤差が少ないときには時間相関の方が相関
が強いときであるからステップＳ４で図６に示す時間相
関予測構造を採用して本フローの処理を終え、また、Ｐ
3ピクチャを予測した方がＰ4ピクチャを予測するより誤
差が少ないときにはフィールド相関の方が相関が強いと
きであるからステップＳ５で図５に示すフィールド相関
予測構造を採用して本フローの処理を終える。

【００４８】より詳しく説明すると、いま例えば図５及
び図６のような予測構造が用意されている場合、予測構
造の決定は前記図７のフローに示す手順で決定すること
ができる。

【００４９】先ず、Ｉ2ピクチャからＰ4ピクチャ及びＰ
3ピクチャへの予測は、動き補償（ＭＣ）を含む予測で
あり、通常の動画像予測と同様に行われ、その予測誤差
の合計を比べることによってＰ4ピクチャ及びＰ3ピクチ
ャの何れかの画像の方がよりＩ2ピクチャの画像に近い
かを決定し、Ｐ4ピクチャの画像の方が近ければ（すな
わち、予測誤差が少なければ）図５の時間相関構造を、
Ｐ3ピクチャの画像の方が近ければ図６のフィールド相
関構造を選択する。そして、どちらが選択されたかを示
す情報を図４の画像グループ毎に与えてやるようにすれ
ばデコード時に正常に行なうこともできる。なお、この
選択情報はＭＰＥＧＩのフォーマットではＧＯＰヘッダ
ーを１bit拡張することで実現できる。

【００５０】以上説明したように、本実施例に係る動画
像圧縮装置のコントローラ３０は、Ｉ2ピクチャから予
測される時間的に近いＰ4ピクチャとフィールドが同じ
Ｐ3ピクチャをそれぞれ同一条件下で予測して誤差の少
ない予測構造を選択し、その予測構造で画像データを圧
縮しているので、どのような画像においても高い予測効
率を得ることができる。また、予測効率を上げることが
できるので同一圧縮率の場合には画質の向上を図ること
ができ、同一画質の場合には圧縮率を向上させることが
できる。

【００５１】なお、本実施例では、複数の予測構造を、
フィールド相関が高い場合に使用される予測構造と時間
相関が高い場合に使用される予測構造の２つの予測構造
としているが、これに限定されず、各相関（フィールド
相関、時間相関）に適した予測構造であればいかなる構
造であっても適用可能である。

【００５２】また、本実施例では、符号化しようとする
画像データがフィールド相関と時間相関とで何れの相関
性が強いかをＩ2ピクチャから時間的に近いＰ4ピクチャ
を予測したときの予測誤差と、フィールドが同じＰ3ピ
クチャを予測したときの予測誤差とを比較することによ
り相関性を判別するようにしてるが、相関性を判別でき
るものであれば何でもよく、例えば画像の垂直方向への
動き量を調べる等の方法でもよい。

【００５３】また、上記予測構造は一例であり、Ｐピク
チャやＢピクチャの数、位置、予測の方向等は前述した
実施例に限られないことは勿論である。

【００５４】また、本実施例では、動画像圧縮装置をＭ
ＰＥＧアルゴリズムに基づく動画像圧縮装置に適用した
例であるが、勿論これには限定されず、予測構造に基づ
いて符号化を行なうものであれば全ての装置に適用可能
であることは言うまでもない。

【００５５】さらに、上記動画像圧縮装置を構成する回
路や部材の数、種類などは前述した実施例に限られない
ことは言うまでもなく、ソフトウェア（例えば、Ｃ言
語）により実現するようにしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】請求項１、２、３、４、５、６、７及び
８記載の発明によれば、複数の予測画像から構成される
予測構造を複数記憶する予測構造記憶手段と、符号化す
べき画像データに基づいて前記予測構造記憶手段に記憶
された予測構造を選択する予測構造選択手段と、前記予
測構造選択手段により選択された予測構造に従って画像
データを圧縮するデータ圧縮手段を備えているので、ど
のような画像においても高い予測効率を得ることがで
き、画質及び圧縮率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】動画像圧縮装置の機能ブロック図である。

【図２】動画像圧縮装置の符号化器のブロック構成を示
す図である。

【図３】動画像圧縮装置の復号化器のブロック構成を示
す図である。

【図４】動画像圧縮装置の画像グループを示す図であ
る。

【図５】動画像圧縮装置の予測構造を示す図である。

【図６】動画像圧縮装置の予測構造を示す図である。

【図７】動画像圧縮装置の予測構造の決定処理を示すフ
ローチャートである。

【図８】動画像圧縮装置の画面の予測構造を示す図であ
る。

【図９】動画像圧縮装置の画面の予測構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ フレームメモリ（ＦＭ） ２ 予測構造決定装置 ３ 予測構造群メモリ（ＰＭ） ４ 圧縮器 ５ 制御装置 ３０ コントローラ ３１ 画像メモリ ３２ 減算器 ３３ ＤＣＴ演算部 ３４ 量子化部 ３５ ＶＬＣ ３６，４６ バッファ ３７ 動き補償フレーム間予測部 ３８，４８ 逆量子化部 ３９，４９ ＩＤＣＴ演算部 ４０，５０ 加算器 ４１，４２，４３，５１，５２，５３ スイッチ ４４，４５，５４，５５ 予測器 ４７ 逆ＶＬＣ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の予測画像から構成される予測構造
   を複数記憶する予測構造記憶手段と、 符号化すべき画像データに基づいて前記予測構造記憶手
   段に記憶された予測構造を選択する予測構造選択手段
   と、 前記予測構造選択手段により選択された予測構造に従っ
   て画像データを圧縮するデータ圧縮手段と、 を具備したことを特徴とする動画像圧縮装置。
2. 【請求項２】 前記予測構造記憶手段に記憶される複数
   の予測構造は、フィールド相関が高い場合に使用される
   予測構造と、 時間相関が高い場合に使用される予測構造とを含んで構
   成されたことを特徴とする請求項１記載の動画像圧縮装
   置。
3. 【請求項３】 前記予測構造は、独立して符号化可能な
   符号化画像と、 過去から現在を予測する片側予測画像と、 過去及び未来の両方向から現在を予測する両方向予測画
   像とを含む複数の画像により構成され、 上記各画像を予測元の画像として所定の順序で用いるこ
   とにより予測を行うようにした構造であることを特徴と
   する請求項１又は請求項２の何れかに記載の動画像圧縮
   装置。
4. 【請求項４】 前記予測構造は、フレームを奇数フィー
   ルドと偶数フィールドの２つに分割した一方のフィール
   ドにおいて、独立して符号化可能な第１の符号化画像
   と、 前記他方のフィールドにおいて、独立して符号化可能な
   第２の符号化画像とを含んで構成されたことを特徴とす
   る請求項１、請求項２又は請求項３の何れかに記載の動
   画像圧縮装置。
5. 【請求項５】 前記両方向予測画像は、前記符号化画像
   又は前記片側予測画像と前記符号化画像又は前記片側予
   測画像との間に位置する隣り合う２つの画像であること
   を特徴とする請求項３に記載の動画像圧縮装置。
6. 【請求項６】 前記予測構造は、時間軸方向の圧縮のた
   めのフレーム間予測処理を行なうものであることを特徴
   とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請
   求項５の何れかに記載の動画像圧縮装置。
7. 【請求項７】 前記予測構造選択手段は、符号化しよう
   とする画像データがフィールド相関と時間相関とで何れ
   の相関性が強いかを判別し、該判別結果に基づいて前記
   予測構造記憶手段に記憶された複数の予測構造のうち、
   相関性の強い予測構造を選択するようにしたことを特徴
   とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の動画像圧
   縮装置。
8. 【請求項８】 前記予測構造選択手段は、前記符号化画
   像を予測元の画像として用いて予測したとときに時間的
   に近い前記片側予測画像を予測したときの予測誤差と、
   前記符号化画像を予測の元の画像として用いて予測した
   ときにフィールドが同じ前記片側予測画像を予測したと
   きの予測誤差とを比較することにより相関性を判別する
   ようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２の何
   れかに記載の動画像圧縮装置。