JPH0846969A - 映像信号符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動きの速さやシーンチェンジに対応した、符
号化効率のよい動き補償画像間予測符号化方式の映像信
号符号化方式を得る。 【構成】 動きの速い画像シーケンスに対しては、片方
向予測のみで動き補償予測を行い、動きの遅い画像シー
ケンスに対しては、両方向予測を用いて動き補償予測を
行う。また、シーンチェンジを検出すると、画像内符号
化を行うとともに、所定の期間までは次の画像内符号化
を行わないように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像間の相関を利用
し、映像信号を圧縮する映像信号符号化方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、例えば、ISO-IEC/JTC1/SC29/WG
11 MPEG 92/N0245 Test Model 2 に示された従来の映像
信号符号化方式を用いた符号化回路のブロック図であ
る。図において、入力端子１から入力されたディジタル
映像信号は、メモリ回路９０１に入力される。メモリ回
路９０１から出力される映像信号９２１は、減算器９０
２の第１の入力および動き補償予測回路９１０の第２の
入力に与えられる。減算器９０２の出力は、ＤＣＴ回路
９０３を介して、量子化回路９０４に入力される。量子
化回路９０４の出力は、可変長符号化回路９０５を介し
て、送信バッファ９０６の入力に与えられる。送信バッ
ファ９０６の出力は、出力端子２から出力される。一
方、量子化回路９０４の出力は、逆量子化回路９０７を
介して、ＩＤＣＴ回路９０８にも入力される。ＩＤＣＴ
回路９０８の出力は、加算器９０９の第１の入力に与え
られる。加算器９０９の出力９２２は、動き補償予測回
路９１０の第１の入力に与えられる。動き補償予測回路
９１０の出力９２３は、加算器９０９の第２の入力およ
び減算器９０２の第２の入力に与えられる。

【０００３】図１０は、従来の映像信号符号化方式にお
ける動き補償予測を示す概念図である。

【０００４】図１１は、従来の映像信号符号化方式にお
けるメモリ回路９０１の動作を示す概念図である。

【０００５】図１２は、従来の映像信号符号化方式にお
ける動き補償予測回路９１０の一例を示すブロック図で
ある。図において、入力端子１２０１ａには加算器９０
９の出力９２２が、入力端子１２０１ｂにはメモリ回路
９０１の出力９２１が、それぞれ与えられる。入力端子
１２０１ａから入力される信号９２２は、切り替え器１
２０３を介して、フレームメモリ１２０４ａまたはフレ
ームメモリ１２０４ｂに入力される。フレームメモリ１
２０４ａから出力される参照画像は、動きベクトル検出
回路１２０５ａの第１の入力に与えられる。動きベクト
ル検出回路１２０５ａの第２の入力には、入力端子１２
０１ｂから入力される映像信号９２１が与えられる。動
きベクトル検出回路１２０５ａの出力は、予測モード選
択器１２０６に入力される。

【０００６】一方、フレームメモリ１２０４ｂから出力
される参照画像は、動きベクトル検出回路１２０５ｂの
第１の入力に与えられる。動きベクトル検出回路１２０
５ｂの第２の入力には、入力端子１２０１ｂから入力さ
れる映像信号９２１が与えられる。動きベクトル検出回
路１２０５ｂの出力は、予測モード選択器１２０６の第
２の入力に与えられる。予測モード選択器１２０６の第
３の入力には、入力端子１２０１ｂから入力される映像
信号９２１が与えられる。予測モード選択器１２０６の
第１の出力は、切り替え器１２０７の第１の入力に与え
られる。切り替え器１２０７の第２の入力には０信号が
与えられる。切り替え器１２０７の第３の入力には、予
測モード選択器１２０６の第２の出力が与えられる。切
り替え器１２０７の出力９２３は、出力端子１２０２か
ら出力される。

【０００７】次に動作について説明する。映像信号を符
号化する場合の高能率符号化方式の一つとして、動き補
償予測を用いた画像間予測符号化と、画像内変換符号化
を組み合わせたハイブリッド符号化方式がある。本従来
例も、上記ハイブリッド符号化方式を採用している。ま
ず、画像間予測符号化の部分について概略を説明する。

【０００８】図１０は、上記画像間予測符号化の概略を
示している。各画像は、画像内符号化画像（以下、「Ｉ
ピクチャ」という）、片方向予測符号化画像（以下、
「Ｐピクチャ」という）、両方向予測符号化画像（以
下、「Ｂピクチャ」という）の３つのタイプに分けられ
る。例えば、Ｎ枚に１枚の画像をＩピクチャとし、Ｍ枚
に１枚はＰピクチャまたはＩピクチャとする場合、ｎ、
ｍを整数、かつ、１≦ｍ≦Ｎ／Ｍとして、（Ｎ×ｎ＋
Ｍ）番目の画像はＩピクチャ、（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ）番目
の画像（ｍ≠１）はＰピクチャ、（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ＋
１）番目から（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ＋Ｍ−１）番目の画像は
Ｂピクチャとする。このとき、（Ｎ×ｎ＋１）番目の画
像から（Ｎ×ｎ＋Ｎ）番目の画像までをまとめて、ＧＯ
Ｐ（Ｇroup ofＰictures）と呼ぶ。図１０は、Ｎ＝１
５、Ｍ＝３の場合を示している。図において、Ｉピクチ
ャは画像間予測を行わず、画像内変換符号化のみを行
う。Ｐピクチャは直前のＩピクチャまたはＰピクチャか
ら予測を行う。例えば、図中６番の画像はＰピクチャで
あるが、これは３番のＩピクチャから予測を行う。ま
た、図中９番のＰピクチャは６番のＰピクチャから予測
する。Ｂピクチャは直前と直後のＩピクチャまたはＰピ
クチャから予測する。例えば、図中、４番および５番の
Ｂピクチャは、３番のＩピクチャと６番のＰピクチャの
双方から予測することになる。したがって、４番目と５
番目の画像は、６番目の画像の符号化を行った後、符号
化する。

【０００９】次に、図９に示したハイブリッド符号化方
式を用いた符号化回路の動作を説明する。入力端子１か
ら入力されたディジタル映像信号は、メモリ回路９０１
に入力される。メモリ回路９０１は、画像を符号化順に
並べ替えて、出力する。すなわち、先に述べたように、
図１０において、例えば１番目のＢピクチャは３番目の
Ｉピクチャの後に符号化するので、ここで画像の並べ換
えを行うのである。図１１はこの並べ換えの動作を示し
ている。図１１（ａ）の順で入力された画像シーケンス
は、図１１（ｂ）の順で出力される。メモリ回路９０１
から出力される映像信号９２１は、減算器９０２で時間
軸方向の冗長度を落とすために、動き補償予測回路９１
０から出力される予測画像９２３との画像間の差分がと
られ、ＤＣＴ回路９０３で空間軸方向にＤＣＴが施され
る。変換された係数は量子化回路９０４で量子化され、
可変長符号化回路９０５で可変長符号化された後に、送
信バッファ９０６を介して出力される。一方、量子化さ
れた変換係数は、逆量子化回路９０７で逆量子化され、
ＩＤＣＴ回路９０８でＩＤＣＴが施された後、加算器９
０９で予測画像９２３と加算されて、復号画像９２２が
求められる。復号画像９２２は、次の画像の符号化のた
めに、動き補償予測回路９１０に入力される。

【００１０】次に、動き補償予測回路９１０の動作を、
図１２にしたがって説明する。動き補償予測回路９１０
は、フレームメモリ１２０４ａとフレームメモリ１２０
４ｂに記憶された２つの参照画像を用いて、メモリ回路
９０１から出力される映像信号９２１を動き補償予測
し、予測画像９２３を出力する。

【００１１】まず、上記のように符号化され復号された
画像９２２がＩピクチャまたはＰピクチャである場合、
次の画像の符号化のために、この画像９２２は、フレー
ムメモリ１２０４ａまたはフレームメモリ１２０４ｂに
記憶される。このとき、フレームメモリ１２０４ａとフ
レームメモリ１２０４ｂのうち、時間的に先に更新され
た方を選択するよう、切り替え器１２０３が切り替えら
れる。復号された画像９２２がＢピクチャである場合
は、フレームメモリ１２０４ａおよびフレームメモリ１
２０４ｂへの書き込みは行われない。このような切り替
えにより、例えば、図１０の１番目および、２番目のＢ
ピクチャが符号化されるときには、フレームメモリ１２
０４ａとフレームメモリ１２０４ｂに、それぞれ０番目
のＰピクチャと３番目のＩピクチャが記憶されており、
その後、６番目のＰピクチャが符号化され復号される
と、フレームメモリ１２０４ａは６番目のＰピクチャの
復号画像に書き換えられる。したがって、次の４番目お
よび５番目のＢピクチャが符号化されるときには、上記
フレームメモリ１２０４ａ，１２０４ｂには、それぞ
れ、６番目のＰピクチャと３番目のＩピクチャが記憶さ
れている。さらに、９番目のＰピクチャが符号化され復
号されると、フレームメモリ１２０４ｂは９番目のＰピ
クチャの復号画像に書き換えられる。したがって、７番
目および８番目のＢピクチャが符号化されるときには、
上記フレームメモリ１２０４ａ，１２０４ｂには、それ
ぞれ、６番目のＰピクチャと９番目のＰピクチャが記憶
されている。

【００１２】メモリ回路９０１から出力される映像信号
９２１が、動き補償予測回路９１０に入力されると、２
つの動きベクトル検出回路１２０５ａ，１２０５ｂが、
それぞれ、フレームメモリ１２０４ａ，１２０４ｂに記
憶されている参照画像をもとに、動きベクトルを検出
し、動き補償予測画像を出力する。すなわち、映像信号
９２１を複数のブロックに分割し、各ブロックについ
て、参照画像の中で最も予測歪が小さくなるようなブロ
ックを選び、そのブロックの相対的位置を動きベクトル
として出力するとともに、該ブロックを動き補償予測画
像として出力する。予測モード選択器１２０６は、動き
ベクトル検出回路１２０５ａ，１２０５ｂから出力され
る２つの動き補償予測画像および、これらの平均画像の
うち、予測歪が最も小さいものを選択し、予測画像とし
て出力する。このとき、映像信号９２１がＢピクチャで
なければ、時間的に先に入力された参照画像に相当する
動き補償予測画像を常に選択して、出力する。

【００１３】また、予測モード選択器１２０６は、予測
を行わない画像内符号化と、選択された予測画像による
画像間予測符号化のうち、符号化効率がよい方を選択す
る。このとき、映像信号９２１がＩピクチャであれば、
常に、画像内符号化が選択される。画像内符号化が選択
された場合は、画像内符号化モードを示す信号が予測モ
ードとして出力され、画像間予測符号化が選択された場
合は、選択された予測画像を示す信号が予測モードとし
て出力される。切り替え器１２０７は、予測モード選択
器１２０６から出力される予測モードが、画像内符号化
モードであれば０信号を出力し、そうでなければ、予測
モード選択器１２０６から出力される予測画像を出力す
る。

【００１４】以上のことから、メモリ回路９０１から出
力される映像信号９２１がＩピクチャのときは、動き補
償予測回路９１０は常に０信号を予測画像９２３として
出力するので、Ｉピクチャは画像間予測を行わず、画像
内変換符号化される。また、メモリ回路９０１から出力
される映像信号９２１が、例えば、図１０の６番目のＰ
ピクチャのときは、動き補償予測回路９１０は、図１０
の３番目のＩピクチャから動き補償予測し、予測画像９
２３を出力する。また、メモリ回路９０１から出力され
る映像信号９２１が、例えば図１０の４番目のＢピクチ
ャのときは、動き補償予測回路９１０は、図１０の３番
目のＩピクチャと６番目のＰピクチャから動き補償予測
し、予測画像９２３を出力する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の映像信号符号化
方式は、以上のように構成されているので、１フレーム
あたり３０画素という動きであっても、Ｐピクチャの間
隔ＭがＭ＝３の場合、９０画素の動きベクトルとなり、
動きベクトルの探索範囲を広くしなければならないとい
う問題があった。すなわち、従来の映像信号符号化方式
は、特にＰピクチャの予測において、画像間の時間的距
離が離れているため、動きベクトルの探索範囲を広くと
らねばならず、したがって、ハードウェア規模が大きく
なり、かつ、動きベクトルの符号量が増えるという問題
があった。逆に、動きベクトルの探索範囲が狭いままの
場合には、正しい動きベクトルが求められないので、予
測効率が悪くなり、符号量の増大または画質劣化を招く
という問題があった。

【００１６】また、従来の映像信号符号化方式は、以上
のように構成されており、シーンチェンジが全く考慮さ
れていない。したがって、ＰピクチャまたはＢピクチャ
でシーンチェンジが発生すると、動き補償予測の効果が
無いので、符号量が増大し、画質劣化を引き起こすとい
う問題があった。

【００１７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、動きの速い画像シーケンスに対
しては、Ｂピクチャを使わない片方向予測符号化方式を
用いることにより、動きベクトルの符号量を増やすこと
なく、十分な動きベクトル探索範囲を得、動きの遅い画
像シーケンスに対しては、Ｂピクチャを使う両方向予測
符号化方式を用いることにより、効率的な符号化を行う
ことのできる映像信号符号化方式を得ることを目的とす
る。

【００１８】また、この発明は、シーンチェンジを検出
する手段を備え、シーンチェンジを検出したときには、
画像内符号化を行い、かつ、所定の期間までは次の画像
内符号化を行わないことにより、発生符号量の増大を抑
え、効率のよい符号化を行う映像信号符号化方式を得る
ことを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る映
像信号符号化方式は、動き補償画像間予測符号化方式で
あって、動きの速さを検出する手段を有し、動きの速い
画像シーケンスに対しては、片方向予測のみを用いて予
測符号化を行い、動きの遅い画像シーケンスに対しては
両方向予測を用いて予測符号化を行うものである。

【００２０】請求項２の発明に係る映像信号符号化方式
は、Ｎ枚（Ｎ：整数）に１枚は画像内符号化する動き補
償画像間予測符号化方式において、シーンチェンジを検
出する手段を有し、シーンチェンジを検出すると、その
画像を画像内符号化するとともに、次のシーンチェンジ
が検出されるまでは、最後に符号化した画像内符号化画
像からＮ枚目を画像内符号化し、その間は画像内符号化
を行わないように構成したものである。

【００２１】請求項３の発明に係る映像信号符号化方式
は、Ｎ枚（Ｎ：整数）に１枚は画像内符号化する両方向
予測を用いた動き補償画像間予測符号化方式において、
シーンチェンジを検出する手段を有し、シーンチェンジ
を検出すると、その画像を画像内符号化するとともに、
シーンチェンジ前の１つまたは複数の画像を片方向予測
で符号化を行い、さらに、次のシーンチェンジが検出さ
れるまでは、最後に符号化した画像内符号化画像からＮ
枚目を画像内符号化し、その間は画像内符号化を行わな
いように構成したものである。

【００２２】請求項４の発明に係る映像信号符号化方式
は、Ｍ枚毎（Ｍ：整数）に１枚を画像内符号化または片
方向予測符号化し、Ｎ枚（Ｎ：整数）に１枚は画像内符
号化する、両方向予測を用いた動き補償画像間予測符号
化方式において、シーンチェンジを検出する手段を有
し、シーンチェンジを検出すると、その画像以降の画像
で、上記Ｍ枚毎に１枚の画像内符号化または片方向予測
符号化にあたる画像を画像内符号化するとともに、次の
シーンチェンジが検出されるまでは、最後に符号化した
画像内符号化画像からＮ枚目を画像内符号化し、その間
は画像内符号化を行わないように構成したものである。

【００２３】

【作用】請求項１の発明による映像信号符号化方式は、
動きの速い画像シーケンスに対しては両方向予測を行わ
ないので、動き補償予測における参照画像と符号化画像
との時間的距離が近くなって、動きベクトルの探索範囲
を狭くすることができ、動きベクトルの符号量が減少す
る。また、動きの遅い画像シーケンスに対しては両方向
予測を用いることにより、効率のよい予測符号化を行う
ことができる。

【００２４】請求項２の発明による映像信号符号化方式
は、シーンチェンジを検出したときには、その画像を画
像内符号化することにより、画質劣化を抑え、かつ、そ
の画像から所定の期間（Ｎ枚）までは次の画像内符号化
を行わないことにより、発生符号量の増大を抑えること
ができ、効率のよい符号化を行うことができる。

【００２５】請求項３の発明による映像信号符号化方式
は、シーンチェンジを検出したときには、その画像を画
像内符号化することにより、画質劣化を抑え、かつ、そ
の画像から所定の期間（Ｎ枚）までは次の画像内符号化
を行わないことにより、発生符号量の増大を抑え、さら
に、シーンチェンジ前の１つまたは複数の画像を片方向
予測で符号化することにより、符号化効率を改善するこ
とができる。

【００２６】請求項４の発明による映像信号路符号化方
式は、Ｍ枚毎（Ｍ：整数）に１枚を画像内符号化または
片方向予測符号化し、Ｎ枚（Ｎ：整数）に１枚は画像内
符号化する、両方向予測を用いた動き補償画像間予測符
号化方式において、シーンチェンジを検出したときに
は、その画像以降の画像で、上記Ｍ枚毎に１枚の画像内
符号化または片方向予測符号化にあたる画像を、画像内
符号化することにより、符号化順を変えることなく画質
劣化を抑え、かつ、その画像から所定の期間（Ｎ枚）ま
では次の画像内符号化を行わないことにより、発生符号
量の増大を抑えることができ、効率のよい符号化を行う
ことができる。

【００２７】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の第１の実施例を図について
説明する。図１は、この実施例１の映像信号符号化回路
を示すブロック図で、図９と同一符号はそれぞれ同一ま
たは相当部分を示しており、１０１はメモリ回路、１０
２は動き検出器である。図において、入力端子１から入
力されたディジタル映像信号１１１は、メモリ回路１０
１の第１の入力と動き検出器１０２の第１の入力に与え
られる。動き検出器１０２の第２の入力には、メモリ回
路１０１の第１の出力１１２が与えられる。動き検出器
１０２の出力１１３は、メモリ回路１０１の第２の入力
に与えられる。メモリ回路１０１の第２の出力は、減算
器９０２の第１の入力および動き補償予測回路９１０の
第２の入力に与えられる。減算器９０２の出力は、ＤＣ
Ｔ回路９０３を介して、量子化回路９０４に入力され
る。量子化回路９０４の出力は、可変長符号化回路９０
５を介して、送信バッファ９０６の入力に与えられる。
送信バッファ９０６の出力は、出力端子２から出力され
る。一方、量子化回路９０４の出力は、逆量子化回路９
０７を介して、ＩＤＣＴ回路９０８にも入力される。Ｉ
ＤＣＴ回路９０８の出力は、加算器９０９の第１の入力
に与えられる。加算器９０９の出力は、動き補償予測回
路９１０の第１の入力に与えられる。動き補償予測回路
９１０の出力は、加算器９０９の第２の入力および減算
器９０２の第２の入力に与えられる。

【００２８】図２は、この実施例１の動き検出器１０２
の一構成例を示すブロック図である。図において、入力
端子２０１ａにはメモリ回路１０１の第１の出力１１２
が、入力端子２０１ｂには入力ディジタル映像信号１１
１が、それぞれ与えられる。入力端子２０１ａおよび入
力端子２０１ｂから入力された信号は、それぞれ、減算
器２０３の第１、第２の入力に与えられる。減算器２０
３の出力は、絶対値和演算器２０４に入力される。絶対
値和演算器２０４の出力は、動き量判定器２０６の第１
の入力に与えられる。一方、入力端子２０１ｂから入力
された信号は、分散算出器２０５の入力にも与えられ
る。分散算出器２０５の出力は、動き量判定器２０６の
第２の入力に与えられる。動き量判定器２０６の出力
は、孤立点除去回路２０７を介して、出力端子２０２か
ら出力される。

【００２９】次に動作について説明する。図１におい
て、入力端子１から入力されたディジタル映像信号１１
１は、メモリ回路１０１に記憶される。一方、このディ
ジタル映像信号１１１は、動き検出器１０２にも入力さ
れ、動きの速さが判定される。動き検出器１０２の動作
を図２について説明する。まず、入力ディジタル映像信
号１１１と、メモリ回路１０１に記憶されている過去の
画像１１２との画像間の差分の絶対値和ａが絶対値和演
算器２０４で求められる。入力ディジタル映像信号の水
平方向の画素数をＩ、垂直方向の画素数をＪとし、入力
ディジタル映像信号をｆ(i,j)（ただし、iは水平方向の
画素番号を表わす整数、jは垂直方向の画素番号を表わ
す整数で、0≦i＜Ｉ、0≦j＜Ｊである）、過去の画像１
１２をｇ(i,j)と表わすと、差分絶対値和ａは、

【００３０】

【数１】

【００３１】となる。一方、分散算出器２０５で、入力
ディジタル映像信号１１１の分散ｂも求められる。ｂ
は、

【００３２】

【数２】

【００３３】と表わせる。

【００３４】動き量判定器２０６は、上記差分絶対値和
ａと上記分散ｂを用いて、過去の画像１１２から入力映
像信号１１１への動きの速さを判定する。すなわち、一
般に静止画であればａ＝０となり、動きが大きければａ
が大きくなるので、差分絶対値和ａの大小により、動き
の速さを判定する。このとき、入力画像１１１のアクテ
ィビティが高いと、動きが遅くてもａが大きくなるの
で、分散ｂの値の大きさも考慮する。例えば、定数α
0、β0、γ0（α0＞γ0）を用いて、

【００３５】 ａ＞α0 ならば 動きが速い。 ｂ＜β0 かつ ａ＞γ0 ならば 動きが速い。 それ以外 動きが遅い。

【００３６】と判定する。動き量判定器２０６で判定さ
れた結果は、孤立点除去回路２０７において、孤立点が
除去される。すなわち、１枚または２枚だけが周りの画
像と違う結果になった場合は、周りと同じ結果に置き換
えられる。例えば、シーンチェンジ時だけ差分絶対値和
ａが極端に大きくなり、その前後は動きが遅いと判定さ
れた場合は、すべての画像で動きが遅いと判定する。こ
の判定結果１１３は、メモリ回路１０１に出力される。

【００３７】動き検出器１０２で動きが速いと判定され
ると、Ｂピクチャを使わず、片方向予測のみで動き補償
が行われ、動きが遅いと判定されると従来例と同様に両
方向予測が行われる。したがって、動きが速いときは、
常に１枚前の画像から予測するので、探索範囲を広げな
くても、十分速い動きに追随することができる。また、
動きが遅いときは、両方向予測により、符号化効率の向
上を図ることができる。

【００３８】メモリ回路１０１は、入力画像１１１を符
号化順に並べ替えて出力する。したがって、動き検出器
１０２で動きが遅いと判定されたときは、Ｂピクチャを
用いるので、図３（ａ）のように画像を並べ替えて出力
する。また、動き検出器１０２で動きが速いと判定され
たときは、Ｂピクチャを用いないので、図３（ｂ）のよ
うに画像を並べ替えて出力する。また、動きの速さが途
中で変わるような画像シーケンスの場合は、図３（ｃ）
のようになる。

【００３９】メモリ回路１０１から出力される画像は、
時間軸方向の冗長度を落とすために、減算器９０２で動
き補償予測回路９１０から出力される予測画像との画像
間の差分がとられ、次に、ＤＣＴ回路９０３で空間軸方
向にＤＣＴが施される。変換された係数は量子化回路９
０４で量子化され、可変長符号化回路９０５で可変長符
号化された後に、送信バッファ９０６を介して出力され
る。一方、量子化された変換係数は、逆量子化回路９０
７で逆量子化され、ＩＤＣＴ回路９０８でＩＤＣＴが施
された後、加算器９０９で予測画像と加算されて復号画
像が求められる。加算器９０９から出力される復号画像
は、次の画像の符号化のために、動き補償予測回路９１
０に入力される。

【００４０】なお、上記実施例１において、動き検出器
１０２は、画像間の差分絶対値和ａと画像内の分散ｂを
用いるとしたが、動き検出器１０２の構成はこの例に限
るものではなく、画像間の差分自乗和、画像内の隣接画
素間の差分絶対値和、画像内の隣接画素間の差分自乗和
などを用いてもよい。

【００４１】また、上記実施例１においては、Ｐピクチ
ャの間隔Ｍを、Ｍ＝１とＭ＝３で切り換える構成とした
が、Ｍの値はこれに限られるものではない。例えば、動
き検出器１０２で判定する動きの速さを２段階以上に分
類し、Ｍ＝１、２、３、４、…、と複数のＭを切り換え
るように構成してもよい。

【００４２】実施例２．以下、この発明の第２の実施例
を図について説明する。図４は、この実施例２の映像信
号符号化回路を示すブロック図で、図１と同一符号はそ
れぞれ同一または相当部分を示しており、４０１はメモ
リ回路、４０２はシーンチェンジ検出器である。図にお
いて、入力端子１から入力されたディジタル映像信号１
１１は、メモリ回路４０１の第１の入力とシーンチェン
ジ検出器４０２の第１の入力に与えられる。シーンチェ
ンジ検出器４０２の第２の入力には、メモリ回路４０１
の第１の出力１１２が与えられる。シーンチェンジ検出
器４０２の出力４１１は、メモリ回路４０１の第２の入
力に与えられる。メモリ回路４０１の第２の出力は、減
算器９０２の第１の入力および動き補償予測回路９１０
の第２の入力に与えられる。減算器９０２の出力は、Ｄ
ＣＴ回路９０３を介して、量子化回路９０４に入力され
る。量子化回路９０４の出力は、可変長符号化回路９０
５を介して、送信バッファ９０６の入力に与えられる。
送信バッファ９０６の出力は、出力端子２から出力され
る。一方、量子化回路９０４の出力は、逆量子化回路９
０７を介して、ＩＤＣＴ回路９０８にも入力される。Ｉ
ＤＣＴ回路９０８の出力は、加算器９０９の第１の入力
に与えられる。加算器９０９の出力は、動き補償予測回
路９１０の第１の入力に与えられる。動き補償予測回路
９１０の出力は、加算器９０９の第２の入力および減算
器９０２の第２の入力に与えられる。

【００４３】図５は、この実施例２のシーンチェンジ検
出器４０２の一構成例を示すブロック図で、図２と同一
符号はそれぞれ同一または相当部分を示している。図に
おいて、入力端子５０１ａにはメモリ回路４０１の第１
の出力１１２が、入力端子５０１ｂには入力ディジタル
映像信号１１１が、それぞれ与えられる。入力端子５０
１ａおよび入力端子５０１ｂから入力された信号は、そ
れぞれ減算器２０３の第１、第２の入力に与えられる。
減算器２０３の出力は、絶対値和演算器２０４に入力さ
れる。絶対値和演算器２０４の出力は、判定器５０３の
第１の入力に与えられる。一方、入力端子５０１ｂから
入力された信号は、分散算出器２０５の入力にも与えら
れる。分散算出器２０５の出力は、判定器５０３の第２
の入力に与えられる。判定器５０３の出力４１１は、出
力端子５０２から出力される。

【００４４】次に動作について説明する。図４におい
て、入力端子１から入力されたディジタル映像信号１１
１は、メモリ回路４０１に記憶される。一方、このディ
ジタル映像信号１１１は、シーンチェンジ検出器４０２
にも入力され、シーンチェンジが検出される。シーンチ
ェンジ検出器４０２の動作を図５について説明する。ま
ず、入力ディジタル映像信号１１１と、メモリ回路４０
１に記憶されている過去の画像１１２との画像間の差分
の絶対値和ａが絶対値和演算器２０４で求められる。一
方、分散算出器２０５で入力ディジタル映像信号１１１
の分散ｂも求められる。判定器５０３は、上記差分絶対
値和ａと上記分散ｂを用いて、過去の画像１１２から入
力映像信号１１１の間で、シーンチェンジが発生した
か、否かを判定する。すなわち、一般に静止画であれば
ａ＝０となり、シーンチェンジが発生すればａが大きく
なるので、差分絶対値和ａの大小により、シーンチェン
ジを判定する。このとき、入力画像１１１のアクティビ
ティが高いと、シーンチェンジではないが動きがあると
いうときもａが大きくなるので、分散ｂの値の大きさも
考慮する。例えば、定数α1、β1、γ1（α1＞γ1）を
用いて、

【００４５】 ａ＞α1 ならば シーンチェンジ発生。 ｂ＜β1 かつ ａ＞γ1 ならば シーンチェンジ発生。 それ以外 シーンチェンジはない。

【００４６】と判定する。判定器５０３で判定された結
果４１１は、メモリ回路４０１に出力される。

【００４７】シーンチェンジ検出器４０２でシーンチェ
ンジ発生と判定されると、その画像はＩピクチャとして
符号化され、その後、所定の期間はＩピクチャを使わ
ず、ＰピクチャまたはＢピクチャとして符号化が行われ
る。例えば、Ｎ枚に１枚をＩピクチャとして符号化して
いる場合、シーンチェンジが発生すると、その画像をＩ
ピクチャとして符号化し、その後は、このＩピクチャか
らＮ枚毎に１枚をＩピクチャとして符号化する。ただ
し、上記ＩピクチャからＮ枚未満の画像で、再びシーン
チェンジが起こった場合は、その画像をＩピクチャとし
て符号化し、このＩピクチャからＮ枚毎に１枚をＩピク
チャとする。

【００４８】メモリ回路４０１は、入力画像１１１を符
号化順に並べ替えて出力する。したがって、シーンチェ
ンジ検出器４０２でシーンチェンジが検出されたか否か
により、図６のように画像を並べ替えて出力する。すな
わち、例えば、Ｎ枚に１枚の画像をＩピクチャとし、Ｍ
枚に１枚はＰピクチャまたはＩピクチャとする場合、シ
ーンチェンジが無ければ、図６（ａ）のように画像を並
べ替えて出力する。ただし、図においてはＭ＝３として
いる。ＩピクチャまたはＰピクチャの次の画像で、シー
ンチェンジが検出されたときは、図６（ｂ）のように画
像を並べ替えて出力する。また、ＩピクチャまたはＰピ
クチャの２枚後ろの画像でシーンチェンジが検出された
ときは、図６（ｃ）のように出力する。また、Ｉピクチ
ャでシーンチェンジが検出されたときは、シーンチェン
ジが検出されなかったときと同様に、図６（ａ）のよう
に画像を並べ替え、Ｐピクチャでシーンチェンジが検出
されたときは、その画像をＩピクチャに変えて、図６
（ｄ）のように画像を並べ替えて出力する。

【００４９】メモリ回路４０１から出力される画像は、
時間軸方向の冗長度を落とすために、減算器９０２で動
き補償予測回路９１０から出力される予測画像との画像
間の差分がとられ、ＤＣＴ回路９０３で空間軸方向にＤ
ＣＴが施される。変換された係数は量子化回路９０４で
量子化され、可変長符号化回路９０５で可変長符号化さ
れた後に、送信バッファ９０６を介して出力される。一
方、量子化された変換係数は、逆量子化回路９０７で逆
量子化され、ＩＤＣＴ回路９０８でＩＤＣＴが施された
後、加算器９０９で予測画像と加算されて、復号画像が
求められる。加算器９０９から出力される復号画像は、
次の画像の符号化のために、動き補償予測回路９１０に
入力される。

【００５０】なお、上記実施例２において、シーンチェ
ンジ検出器４０２は、画像間の差分絶対値和ａと画像内
の分散ｂを用いるとしたが、シーンチェンジ検出器４０
２の構成はこれに限られるものではなく、画像間の差分
自乗和、画像内の隣接画素間の差分絶対値和、画像内の
隣接画素間の差分自乗和などを用いてもよい。

【００５１】実施例３．この発明の実施例３のハードウ
エアの構成は図４および図５と同様であるが、メモリ回
路４０１の動作が実施例２と異なる。実施例２において
は、メモリ回路４０１は、シーンチェンジが検出された
画像をＩピクチャに変え、それにしたがって、入力画像
を符号化順に並べ替えて出力したが、この実施例３で
は、シーンチェンジが検出されると、その画像をＩピク
チャとして符号化するとともに、その画像の直前にある
１つまたは複数のＢピクチャをＰピクチャに変えて符号
化を行う。

【００５２】例えば、Ｎ枚に１枚の画像をＩピクチャと
し、Ｍ枚に１枚はＰピクチャまたはＩピクチャとする場
合、シーンチェンジが無ければ、実施例２と同様に、メ
モリ回路４０１は、図６（ａ）のように画像を並べ替え
て出力する。また、ＩピクチャまたはＰピクチャの次の
画像でシーンチェンジが検出されたときも、実施例２と
同様に、図６（ｂ）のように画像を並べ替えて出力す
る。ＩピクチャまたはＰピクチャの２枚後ろの画像でシ
ーンチェンジが検出されたときは、メモリ回路４０１
は、図７（ａ）のように画像を並べ替えて出力する。ま
た、Ｐピクチャでシーンチェンジが検出されたときは、
メモリ回路４０１は、図７（ｂ）のように画像を並べ替
えて出力する。なお、図７（ｂ）では、シーンチェンジ
が検出された画像をＩピクチャに変えるとともに、その
直前にある連続するＢピクチャ全てをＰピクチャに変え
ているが、直前のＢピクチャ１つだけをＰピクチャに変
えてもよい。この場合、メモリ回路４０１は、図７
（ｃ）のように画像を並べ替えて出力することになる。
また、いずれの場合も、次のシーンチェンジが検出され
るまでは、最後に符号化したＩピクチャからＮ枚目をＩ
ピクチャとし、その間はＩピクチャとして符号化しな
い。

【００５３】シーンチェンジ直前の画像は、時間的に後
ろの画像からの予測をしても効率が上がらないので、こ
の実施例３ではシーンチェンジ直前のＢピクチャをＰピ
クチャに変えて、符号化効率を向上させている。実施例
３のメモリ回路４０１以外の動作は、実施例２と同様で
ある。

【００５４】実施例４．この発明の実施例４のハードウ
エアの構成は、図４および図５と同様であるが、メモリ
回路４０１の動作が実施例２および実施例３と異なる。
実施例２において、メモリ回路４０１は、シーンチェン
ジが検出された画像をＩピクチャに変え、それにしたが
って、入力画像を符号化順に並べ替えて出力し、また、
実施例３において、メモリ回路４０１は、シーンチェン
ジが検出された画像をＩピクチャに変えるとともに、そ
の画像の直前にある１つまたは複数のＢピクチャをＰピ
クチャに変え、それにしたがって入力画像を符号化順に
並べ替えて出力したが、この実施例４では、シーンチェ
ンジが検出されると、その画像以降にあるＰピクチャを
Ｉピクチャに変えて符号化を行う。

【００５５】例えば、Ｎ枚に１枚の画像をＩピクチャと
し、Ｍ枚に１枚はＰピクチャまたはＩピクチャとする場
合、シーンチェンジが無ければ、実施例２と同様に、メ
モリ回路４０１は図６（ａ）のように画像を並べ替えて
出力する。また、Ｉピクチャでシーンチェンジが検出さ
れたときも、図６（ａ）のように画像を並べ替えて出力
する。Ｉピクチャ以外の画像でシーンチェンジが検出さ
れたときは、メモリ回路４０１は、シーンチェンジが検
出された画像以降のＰピクチャをＩピクチャに変え、シ
ーンチェンジが検出される位置に応じて図８（ａ）〜
（ｃ）のように画像を並べ替えて出力する。また、いず
れの場合も、次のシーンチェンジが検出されるまでは、
最後に符号化したＩピクチャからＮ枚目をＩピクチャと
し、その間はＩピクチャとして符号化しない。

【００５６】このように実施例４では、ＰピクチャをＩ
ピクチャに変えるので、Ｐピクチャの間隔Ｍが常に同じ
で、メモリ回路４０１の並べ替えが常に同じ動作にな
り、処理が簡単になる。

【００５７】実施例５．上記実施例１、実施例２の映像
信号符号化方式は、互いに構成がよく似ているので、簡
単にこれらを組み合わせた映像信号符号化方式を構成す
ることができる。すなわち、図１の動き検出器１０２と
図４のシーンチェンジ検出器４０２は、それぞれ、図
２、図５に示したように構成がよく似ているので、図４
のシーンチェンジ検出器４０２において動きも検出し、
動きの速さとシーンチェンジ判定の両方を出力するよう
構成し、その結果を用いてメモリ回路４０１を動作させ
ればよい。

【００５８】また、上記実施例３、実施例４は、メモリ
回路４０１の動作が実施例２と異なるだけなので、上述
のように、実施例１と実施例３を組み合わせた映像信号
符号化方式、および、実施例１と実施例４を組み合わせ
た映像信号符号化方式も、同様に構成することができ
る。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、動きの速い画像シーケンスに対しては両方向予測を
行わないので、動きベクトルの探索範囲を狭くすること
ができ、かつ、動きベクトルの符号量を減少させること
ができ、また、動きの遅い画像シーケンスに対しては両
方向予測を行うことにより、効率のよい予測符号化を行
うことができるという効果がある。

【００６０】また、請求項２の発明によれば、シーンチ
ェンジを検出したときには、その画像を画像内符号化す
ることにより、画質劣化を抑え、かつ、その画像から所
定の期間までは次の画像内符号化を行わないことによ
り、発生符号量の増大を抑えることができ、効率のよい
符号化を行うことができるという効果がある。

【００６１】また、請求項３の発明によれば、シーンチ
ェンジを検出したときには、その画像を画像内符号化す
ることにより、画質劣化を抑え、かつ、その画像から所
定の期間までは次の画像内符号化を行わないことによ
り、発生符号量の増大を抑え、さらに、シーンチェンジ
前の１つまたは複数の画像を片方向予測で符号化するこ
とにより、符号化効率を改善することができるという効
果がある。

【００６２】また、請求項４の発明によれば、Ｍ枚毎
（Ｍ：整数）に１枚を画像内符号化または片方向予測符
号化し、Ｎ枚（Ｎ：整数）に１枚は画像内符号化する、
両方向予測を用いた動き補償画像間予測符号化方式にお
いて、シーンチェンジを検出したときには、その画像以
降の画像で、上記Ｍ枚毎に１枚の画像内符号化または片
方向予測符号化にあたる画像を、画像内符号化すること
により、符号化順を変えることなく画質劣化を抑え、か
つ、その画像から所定の期間（Ｎ枚）までは次の画像内
符号化を行わないことにより、発生符号量の増大を抑え
ることができ、効率のよい符号化を行うことができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１の映像信号符号化回路を
示すブロック図である。

【図２】 実施例１の動き検出器の一構成例を示すブロ
ック図である。

【図３】 実施例１のメモリ回路の動作を説明するため
の概念図である。

【図４】 この発明の実施例２の映像信号符号化回路を
示すブロック図である。

【図５】 実施例２のシーンチェンジ検出器の一構成例
を示すブロック図である。

【図６】 実施例２のメモリ回路の動作を説明するため
の概念図である。

【図７】 この発明の実施例３のメモリ回路の動作を説
明するための概念図である。

【図８】 この発明の実施例４のメモリ回路の動作を説
明するための概念図である。

【図９】 従来の映像信号符号化回路を示すブロック図
である。

【図１０】 従来の映像信号符号化方式における予測符
号化を説明するための概念図である。

【図１１】 従来の映像信号符号化回路のメモリ回路の
動作を説明するための概念図である。

【図１２】 従来の映像信号符号化回路の動き補償予測
回路の一構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１ メモリ回路、１０２ 動き検出器、２０３，９
０２ 減算器、２０４絶対値和演算器、２０５ 分散算
出器、２０６ 動き量判定器、２０７ 孤立点除去回
路、４０１ メモリ回路、４０２ シーンチェンジ検出
器、５０３ 判定器、９０３ ＤＣＴ回路、９０４ 量
子化回路、９０５ 可変長符号化回路、９０６ 送信バ
ッファ、９０７ 逆量子化回路、９０８ ＩＤＣＴ回
路、９０９加算器、９１０ 動き補償予測回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動き補償画像間予測符号化を行う映像信
   号符号化方式であって、動きの速さを検出する手段を有
   し、動きの速い画像シーケンスに対しては、片方向予測
   のみを用いて予測符号化を行い、動きの遅い画像シーケ
   ンスに対しては両方向予測符号化を用いて予測符号化を
   行うように構成したことを特徴とする映像信号符号化方
   式。
2. 【請求項２】 Ｎ枚（Ｎ：整数）に１枚は画像内符号化
   する動き補償画像間予測符号化を行う映像信号符号化方
   式であって、シーンチェンジを検出する手段を有し、シ
   ーンチェンジを検出すると、シーンチェンジを検出した
   画像を画像内符号化するとともに、次のシーンチェンジ
   が検出されるまでは、最後に符号化した画像内符号化画
   像からＮ枚目を画像内符号化し、その間は画像内符号化
   を行わないように構成したことを特徴とする映像信号符
   号化方式。
3. 【請求項３】 Ｎ枚（Ｎ：整数）に１枚は画像内符号化
   する両方向予測を用いた動き補償画像間予測符号化を行
   う符号化方式であって、シーンチェンジを検出する手段
   を有し、シーンチェンジを検出すると、シーンチェンジ
   を検出した画像を画像内符号化するとともに、シーンチ
   ェンジ前の１つまたは複数の画像を片方向予測で符号化
   を行い、さらに、次のシーンチェンジが検出されるまで
   は、最後に符号化した画像内符号化画像からＮ枚目を画
   像内符号化し、その間は画像内符号化を行わないように
   構成したことを特徴とする映像信号符号化方式。
4. 【請求項４】 Ｍ枚毎（Ｍ：整数）に１枚を画像内符号
   化または片方向予測符号化し、Ｎ枚（Ｎ：整数）に１枚
   は画像内符号化する両方向予測を用いた動き補償画像間
   予測符号化を行う映像信号符号化方式であって、シーン
   チェンジを検出する手段を有し、シーンチェンジを検出
   すると、シーンチェンジを検出した画像以降の画像で、
   上記Ｍ枚毎に１枚の画像内符号化または片方向予測符号
   化にあたる画像を画像内符号化するとともに、次のシー
   ンチェンジが検出されるまでは、最後に符号化した画像
   内符号化画像からＮ枚目を画像内符号化し、その間は画
   像内符号化を行わないように構成したことを特徴とする
   映像信号符号化方式。