JPH0865678A - 動画像符号化方式 - Google Patents
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- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ピクチャーの符号化効率を向上させる。
【構成】 予測構造判定回路２５は、フレーム内符号化
を行うフレーム間のフレーム数、フレーム内符号化を行
うフレーム、フレーム間予測を行うフレーム及びフレー
ム内挿予測を行うフレームに対して割り当てられた量子
化ステップ幅比、並びにフレーム間の相関係数値に応じ
て、フレーム内符号化を行うフレーム、フレーム間予測
を行うフレーム、及びフレーム内挿予測を行うフレーム
の配置を決定する。画像順序変更回路１は、入力画像を
決定されたフレームの配置方法から定められる順番に従
って、画像信号符号化回路２に送出する。画像信号符号
化回路２は、入力されたフレームデータを実際に符号化
して出力する。
を行うフレーム間のフレーム数、フレーム内符号化を行
うフレーム、フレーム間予測を行うフレーム及びフレー
ム内挿予測を行うフレームに対して割り当てられた量子
化ステップ幅比、並びにフレーム間の相関係数値に応じ
て、フレーム内符号化を行うフレーム、フレーム間予測
を行うフレーム、及びフレーム内挿予測を行うフレーム
の配置を決定する。画像順序変更回路１は、入力画像を
決定されたフレームの配置方法から定められる順番に従
って、画像信号符号化回路２に送出する。画像信号符号
化回路２は、入力されたフレームデータを実際に符号化
して出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は動画像符号化方式に関
し、特にデジタル動画像信号の高能率符号化方式に関す
る。
し、特にデジタル動画像信号の高能率符号化方式に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の動画像信号の高能率符号化技術と
して、時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化、
時間軸上の片方向のみの予測を行うフレーム間予測、時
間軸上の両方向の予測を行うフレーム内挿予測を組み合
わせて、画像データの冗長度削減を図る方式が知られて
いる。その一例としてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃ
ｔｕｒｅｒｓ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）方式が知ら
れており、これを図２に示す。これは、動画像符号化の
国際標準方式として、IS-11172-2や13818-2 に記載され
ている方式である。
して、時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化、
時間軸上の片方向のみの予測を行うフレーム間予測、時
間軸上の両方向の予測を行うフレーム内挿予測を組み合
わせて、画像データの冗長度削減を図る方式が知られて
いる。その一例としてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃ
ｔｕｒｅｒｓ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）方式が知ら
れており、これを図２に示す。これは、動画像符号化の
国際標準方式として、IS-11172-2や13818-2 に記載され
ている方式である。
【０００３】フレーム内符号化を施す画像はＩピクチ
ャ、フレーム間予測を施す画像はＰピクチャ、フレーム
内挿予測を施す画像はＢピクチャと呼ばれる。それぞれ
の画像の予測構造を図３に示す。まずＩピクチャでは、
時間方向の予測は行わずに、空間方向のみの冗長度削減
によって圧縮を図る。Ｐピクチャでは、既に符号化済み
のフレームを参照画像として、時間的に片方向の予測を
行うことによって冗長度削減を図る。参照画像として用
いられるのは、既に符号化済みの１枚のＩピクチャ、も
しくはＰピクチャである。Ｂピクチャでは、既に符号化
済みの２枚のフレームを参照画像として、時間的に両方
向の予測を行うことによって冗長度削減を図る。参照画
像として用いられるのは、既に符号化済みの２枚のＩピ
クチャ、もしくはＰピクチャである。
ャ、フレーム間予測を施す画像はＰピクチャ、フレーム
内挿予測を施す画像はＢピクチャと呼ばれる。それぞれ
の画像の予測構造を図３に示す。まずＩピクチャでは、
時間方向の予測は行わずに、空間方向のみの冗長度削減
によって圧縮を図る。Ｐピクチャでは、既に符号化済み
のフレームを参照画像として、時間的に片方向の予測を
行うことによって冗長度削減を図る。参照画像として用
いられるのは、既に符号化済みの１枚のＩピクチャ、も
しくはＰピクチャである。Ｂピクチャでは、既に符号化
済みの２枚のフレームを参照画像として、時間的に両方
向の予測を行うことによって冗長度削減を図る。参照画
像として用いられるのは、既に符号化済みの２枚のＩピ
クチャ、もしくはＰピクチャである。
【０００４】これらの処理は、フレーム、もしくはフィ
ールドを単位として行われる。そして、図２に示すよう
に、ピクチャの集合としてＧＯＰ(Group of Pictures)
が定義される。ｍはＩピクチャ、Ｐピクチャ間の距離で
あり、ｎは１ＧＯＰ内のＰピクチャの数を表している。
Ｂピクチャでは時間的に後続するＩピクチャ、もしくは
Ｐピクチャを予測に用いる。このためには、時間的に後
続するＩピクチャ、もしくはＰピクチャの符号化が、Ｂ
ピクチャの符号化の前に終了していなければならない。
よって、図２に示すように、符号器出力されるフレーム
の順番は符号器入力のそれとは異なることになる。
ールドを単位として行われる。そして、図２に示すよう
に、ピクチャの集合としてＧＯＰ(Group of Pictures)
が定義される。ｍはＩピクチャ、Ｐピクチャ間の距離で
あり、ｎは１ＧＯＰ内のＰピクチャの数を表している。
Ｂピクチャでは時間的に後続するＩピクチャ、もしくは
Ｐピクチャを予測に用いる。このためには、時間的に後
続するＩピクチャ、もしくはＰピクチャの符号化が、Ｂ
ピクチャの符号化の前に終了していなければならない。
よって、図２に示すように、符号器出力されるフレーム
の順番は符号器入力のそれとは異なることになる。
【０００５】上述した従来の符号化方式は、たとえば図
１における画像順序変更回路１と画像信号符号化回路２
を用いて実現されていた。画像順序変更回路１は、入力
画像を画像信号符号化回路２に送出する順番をフレーム
単位に変更する機能を有する。その順番は、図２に示し
た符号器出力の順番に対応する。具体的には、画像メモ
リ１０に逐次的に書き込まれる画像フレームに対して、
図２に示されるピクチャの配置方法から定められる順番
に従って、画像順序制御回路１１が、次にどのフレーム
を画像信号符号化回路２に送出するかを決定する。
１における画像順序変更回路１と画像信号符号化回路２
を用いて実現されていた。画像順序変更回路１は、入力
画像を画像信号符号化回路２に送出する順番をフレーム
単位に変更する機能を有する。その順番は、図２に示し
た符号器出力の順番に対応する。具体的には、画像メモ
リ１０に逐次的に書き込まれる画像フレームに対して、
図２に示されるピクチャの配置方法から定められる順番
に従って、画像順序制御回路１１が、次にどのフレーム
を画像信号符号化回路２に送出するかを決定する。
【０００６】画像信号符号化回路２は、入力された画像
データを実際に符号化する機能を有する。減算器１２
は、画像順序変更回路１から与えられる入力画像と、過
去の符号化済み参照画像を用いて動き補償回路２１によ
って作成される動き補償予測画像との差分を出力とす
る。変換回路１３はこの差分画像に対して変換を施し、
量子化回路１４はその変換結果を量子化する。この量子
化結果から、可変長符号化回路１５は符号化データを作
成し、その符号化データは蓄積、もしくは伝送される。
逆量子化回路１６は量子化結果に対して逆量子化を施
し、逆変換回路１７はその逆量子化結果に対して逆変換
を施す。その逆変換結果に対して、加算器１８は先に動
き補償回路２１によって作成された動き補償予測画像を
加え合わせ、その結果を以降の予測に用いる参照画像と
して画像メモリ１９に書き込む。画像メモリ１９は、２
枚の画像を用いる両方向予測に備えてフレーム２面以上
の領域を有する。動き検出回路２０は、画像順序変更回
路１から与えられる入力画像と、画像メモリ１９から与
えられる参照画像とを用いて、動きベクトルの検出を行
う。両方向予測の場合には、時間的に過去、および未来
の２枚の参照画像を用いて、前方向、後ろ方向それぞれ
の動きベクトルを検出する。動き補償回路２１は、動き
検出回路２０から与えられる動きベクトルに従って、画
像メモリ１９から与えられる参照画像を用いて動き補償
予測画像の作成を行う。動き補償制御回路２２は、図２
に示されるピクチャの配置方法から定められる順番に従
って、現在の入力画像がＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピ
クチャのいずれかであるかを判断し、図３に対応する形
で、動き検出回路20と動き補償回路21の予測モードを制
御する。符号量制御回路２３は、可変長符号化回路１５
から与えられる発生符号量に従って、量子化回路１４と
逆量子化回路１６で用いられる量子化ステップ幅の更新
を行い、以降の発生情報量の制御を実現する。具体的に
は、発生符号量が多い場合には量子化ステップ幅を大き
くし、少ない場合には量子化ステップ幅を小さくする。
さらに、現在の入力画像がＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂ
ピクチャのいずれかであるかに応じて、量子化ステップ
幅の更新方法を変更することも行われる。これは、Ｂピ
クチャの画質劣化が視覚的に検知されにくいことを利用
して、Ｂピクチャの画質劣化を許容することによってト
ータルの符号化効率を改善することを目的としている。
具体的には、量子化ステップ幅の２乗とひずみの分散が
近似的に比例することから、量子化ステップ幅の比を設
定することで各ピクチャに対するひずみ割り当てを決定
している。
データを実際に符号化する機能を有する。減算器１２
は、画像順序変更回路１から与えられる入力画像と、過
去の符号化済み参照画像を用いて動き補償回路２１によ
って作成される動き補償予測画像との差分を出力とす
る。変換回路１３はこの差分画像に対して変換を施し、
量子化回路１４はその変換結果を量子化する。この量子
化結果から、可変長符号化回路１５は符号化データを作
成し、その符号化データは蓄積、もしくは伝送される。
逆量子化回路１６は量子化結果に対して逆量子化を施
し、逆変換回路１７はその逆量子化結果に対して逆変換
を施す。その逆変換結果に対して、加算器１８は先に動
き補償回路２１によって作成された動き補償予測画像を
加え合わせ、その結果を以降の予測に用いる参照画像と
して画像メモリ１９に書き込む。画像メモリ１９は、２
枚の画像を用いる両方向予測に備えてフレーム２面以上
の領域を有する。動き検出回路２０は、画像順序変更回
路１から与えられる入力画像と、画像メモリ１９から与
えられる参照画像とを用いて、動きベクトルの検出を行
う。両方向予測の場合には、時間的に過去、および未来
の２枚の参照画像を用いて、前方向、後ろ方向それぞれ
の動きベクトルを検出する。動き補償回路２１は、動き
検出回路２０から与えられる動きベクトルに従って、画
像メモリ１９から与えられる参照画像を用いて動き補償
予測画像の作成を行う。動き補償制御回路２２は、図２
に示されるピクチャの配置方法から定められる順番に従
って、現在の入力画像がＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピ
クチャのいずれかであるかを判断し、図３に対応する形
で、動き検出回路20と動き補償回路21の予測モードを制
御する。符号量制御回路２３は、可変長符号化回路１５
から与えられる発生符号量に従って、量子化回路１４と
逆量子化回路１６で用いられる量子化ステップ幅の更新
を行い、以降の発生情報量の制御を実現する。具体的に
は、発生符号量が多い場合には量子化ステップ幅を大き
くし、少ない場合には量子化ステップ幅を小さくする。
さらに、現在の入力画像がＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂ
ピクチャのいずれかであるかに応じて、量子化ステップ
幅の更新方法を変更することも行われる。これは、Ｂピ
クチャの画質劣化が視覚的に検知されにくいことを利用
して、Ｂピクチャの画質劣化を許容することによってト
ータルの符号化効率を改善することを目的としている。
具体的には、量子化ステップ幅の２乗とひずみの分散が
近似的に比例することから、量子化ステップ幅の比を設
定することで各ピクチャに対するひずみ割り当てを決定
している。
【０００７】ただし、図２に示した予測構造の符号化効
率は、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの配置方法
によって変化することが知られている。まず、時間軸方
向の予測を行わないＩピクチャの発生情報量は、一般的
にＰピクチャやＢピクチャよりも多い。よって、Ｉピク
チャのフレーム間隔を小さくすると、符号化効率は低下
する。また、Ｐピクチャにおけるフレーム間予測、およ
びＢピクチャにおけるフレーム内挿予測の効果は、参照
画像との距離を広げると低下する。よって、参照画像間
の距離を大きくすると、符号化効率は低下する。一方、
Ｂピクチャにおける両方向予測は片方向予測に比して有
効であり、適切な参照画像間の距離に基づくＢピクチャ
の挿入によって、高い符号化効率を得ることができる。
率は、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの配置方法
によって変化することが知られている。まず、時間軸方
向の予測を行わないＩピクチャの発生情報量は、一般的
にＰピクチャやＢピクチャよりも多い。よって、Ｉピク
チャのフレーム間隔を小さくすると、符号化効率は低下
する。また、Ｐピクチャにおけるフレーム間予測、およ
びＢピクチャにおけるフレーム内挿予測の効果は、参照
画像との距離を広げると低下する。よって、参照画像間
の距離を大きくすると、符号化効率は低下する。一方、
Ｂピクチャにおける両方向予測は片方向予測に比して有
効であり、適切な参照画像間の距離に基づくＢピクチャ
の挿入によって、高い符号化効率を得ることができる。
【０００８】従来は、テスト画像を用いたシミュレーシ
ョン結果に従って、試行錯誤的にピクチャ配置を決定し
ていた。また、そのピクチャ配置は固定的に使用され、
エンコード期間を通じて途中で変更されることはなかっ
た。このために、時間的に変動する画像の特徴を十分に
は反映できず、符号化効率の改善に課題が残されてい
た。
ョン結果に従って、試行錯誤的にピクチャ配置を決定し
ていた。また、そのピクチャ配置は固定的に使用され、
エンコード期間を通じて途中で変更されることはなかっ
た。このために、時間的に変動する画像の特徴を十分に
は反映できず、符号化効率の改善に課題が残されてい
た。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の動画像
符号化方式の符号化効率は、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、
Ｂピクチャの配置方法によって大きく変化する。しか
し、効果的なピクチャ配置方法は確立されていなかっ
た。本発明の目的は、それを確立することにある。
符号化方式の符号化効率は、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、
Ｂピクチャの配置方法によって大きく変化する。しか
し、効果的なピクチャ配置方法は確立されていなかっ
た。本発明の目的は、それを確立することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、画像デー
タに対して時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号
化手段と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間
予測手段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム
内挿予測手段とを備える動画像符号化方式において、前
記フレーム内符号化を行うフレーム間のフレーム数に応
じて、前記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレ
ーム間予測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行
うフレームの配置を決定する予測構造判定手段を備えた
ことを特徴とする。
タに対して時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号
化手段と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間
予測手段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム
内挿予測手段とを備える動画像符号化方式において、前
記フレーム内符号化を行うフレーム間のフレーム数に応
じて、前記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレ
ーム間予測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行
うフレームの配置を決定する予測構造判定手段を備えた
ことを特徴とする。
【００１１】また、第２の発明は、画像データに対して
時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段と、
時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手段
と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予測
手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレー
ム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予測を行う
フレームと前記フレーム内挿予測を行うフレームに対し
て割り当てられた量子化ステップ幅比に応じて、前記フ
レーム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予測を
行うフレームと前記フレーム内挿予測を行うフレームの
配置を決定する予測構造判定手段を備えたことを特徴と
する。
時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段と、
時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手段
と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予測
手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレー
ム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予測を行う
フレームと前記フレーム内挿予測を行うフレームに対し
て割り当てられた量子化ステップ幅比に応じて、前記フ
レーム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予測を
行うフレームと前記フレーム内挿予測を行うフレームの
配置を決定する予測構造判定手段を備えたことを特徴と
する。
【００１２】さらに、第３の発明は、画像データに対し
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、フレーム
間の相関係数値に応じて、前記フレーム内符号化を行う
フレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記フ
レーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する予測構
造判定手段を備えたことを特徴とする。
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、フレーム
間の相関係数値に応じて、前記フレーム内符号化を行う
フレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記フ
レーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する予測構
造判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】さらに、第４の発明は、画像データに対し
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレ
ーム内符号化を行うフレーム間のフレーム数および、前
記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予
測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行うフレー
ムに対して割り当てられた量子化ステップ幅比に応じ
て、前記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレー
ム間予測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行う
フレームの配置を決定する予測構造判定手段を備えたこ
とを特徴とする。
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレ
ーム内符号化を行うフレーム間のフレーム数および、前
記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予
測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行うフレー
ムに対して割り当てられた量子化ステップ幅比に応じ
て、前記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレー
ム間予測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行う
フレームの配置を決定する予測構造判定手段を備えたこ
とを特徴とする。
【００１４】さらに、第５の発明は、画像データに対し
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレ
ーム内符号化を行うフレーム間のフレーム数および、フ
レーム間の相関係数値に応じて、前記フレーム内符号化
を行うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと
前記フレーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する
予測構造判定手段を備えたことを特徴とする。
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレ
ーム内符号化を行うフレーム間のフレーム数および、フ
レーム間の相関係数値に応じて、前記フレーム内符号化
を行うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと
前記フレーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する
予測構造判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】さらに、第６の発明は、画像データに対し
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレ
ーム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予測を行
うフレームと前記フレーム内挿予測を行うフレームに対
して割り当てられた量子化ステップ幅比および、フレー
ム間の相関係数値に応じて、前記フレーム内符号化を行
うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記
フレーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する予測
構造判定手段を備えたことを特徴とする。
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレ
ーム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予測を行
うフレームと前記フレーム内挿予測を行うフレームに対
して割り当てられた量子化ステップ幅比および、フレー
ム間の相関係数値に応じて、前記フレーム内符号化を行
うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記
フレーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する予測
構造判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】最後に、第７の発明は、画像データに対し
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレ
ーム内符号化を行うフレーム間のフレーム数と、前記フ
レーム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予測を
行うフレームと前記フレーム内挿予測を行うフレームに
対して割り当てられた量子化ステップ幅比および、フレ
ーム間の相関係数値に応じて、前記フレーム内符号化を
行うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前
記フレーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する予
測構造判定手段を備えたことを特徴とする。
て時間軸方向の予測は行わないフレーム内符号化手段
と、時間軸上で片方向の予測を用いるフレーム間予測手
段と、時間軸上で両方向の予測を用いるフレーム内挿予
測手段とを備える動画像符号化方式において、前記フレ
ーム内符号化を行うフレーム間のフレーム数と、前記フ
レーム内符号化を行うフレームと前記フレーム間予測を
行うフレームと前記フレーム内挿予測を行うフレームに
対して割り当てられた量子化ステップ幅比および、フレ
ーム間の相関係数値に応じて、前記フレーム内符号化を
行うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前
記フレーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する予
測構造判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
【作用】本発明の動画像符号化方式の作用について以下
に説明する。Ｉピクチャ、Ｐピクチャ間の距離をｍ、Ｐ
ピクチャの数をｎとし、図２に示す１ＧＯＰ内のピクチ
ャ配置を
に説明する。Ｉピクチャ、Ｐピクチャ間の距離をｍ、Ｐ
ピクチャの数をｎとし、図２に示す１ＧＯＰ内のピクチ
ャ配置を
【００１８】
【００１９】と正規表現する。このとき、総ピクチャ数
Ｎは Ｎ＝ｍ（ｎ＋１） （２） で与えられる。
Ｎは Ｎ＝ｍ（ｎ＋１） （２） で与えられる。
【００２０】この予測構造に対するビット割り当ての最
適化問題、すなわち、与えられたビットレートを拘束条
件とする再生誤差分散の最小化問題は、
適化問題、すなわち、与えられたビットレートを拘束条
件とする再生誤差分散の最小化問題は、
【００２１】
【００２２】の拘束条件化における
【００２３】
【００２４】の最小化、として定式化される。このと
き、Ｒはトータルの割り当てビット数、ＲI はＩピクチ
ャに対する割り当てビット数、ＲP はＰピクチャに対す
る割り当てビット数、ＲB はＢピクチャに対する割り当
てビット数、σ2 rは復元信号の平均値としての再生誤差
分散、σ2 r,IはＩピクチャの再生誤差分散、σ2 r,PはＰ
ピクチャの再生誤差分散、
き、Ｒはトータルの割り当てビット数、ＲI はＩピクチ
ャに対する割り当てビット数、ＲP はＰピクチャに対す
る割り当てビット数、ＲB はＢピクチャに対する割り当
てビット数、σ2 rは復元信号の平均値としての再生誤差
分散、σ2 r,IはＩピクチャの再生誤差分散、σ2 r,PはＰ
ピクチャの再生誤差分散、
【００２５】
【００２６】は直前の参照画像からｋの距離にあるＢピ
クチャの再生誤差分散、ｗp はＰピクチャに対するひず
みの重み付けを示す係数、ｗB はＢピクチャに対するひ
ずみの重み付けを示す係数である。
クチャの再生誤差分散、ｗp はＰピクチャに対するひず
みの重み付けを示す係数、ｗB はＢピクチャに対するひ
ずみの重み付けを示す係数である。
【００２７】これから、図２に示すピクチャ配置の符号
化効率(Gain)が近似的に
化効率(Gain)が近似的に
【００２８】
【００２９】によって与えられる。このGainの値が大き
い程、優れた符号化効率が期待されることになる。ここ
でρは隣接フレーム間の相関係数であり、近似的に
い程、優れた符号化効率が期待されることになる。ここ
でρは隣接フレーム間の相関係数であり、近似的に
【００３０】
【００３１】によって求めることができる。ただし、ｘ
（ｓ）は第ｓ番フレームの入力信号、ｘ（ｓ−１）は第
ｓ−１番フレームの入力信号であり、Ｅ〔・〕は平均値
を求める操作を表している。そして
（ｓ）は第ｓ番フレームの入力信号、ｘ（ｓ−１）は第
ｓ−１番フレームの入力信号であり、Ｅ〔・〕は平均値
を求める操作を表している。そして
【００３２】
【００３３】である。
【００３４】ｗp とｗB は、ピクチャ毎に設定された量
子化ステップ幅の比によって決定される。ρは、時間的
に変動する入力画像の特徴を反映する量であり、(6) 式
を逐次計算することによって求められる。そしてＧＯＰ
内のピクチャ数Ｎが与えられると、前記符号化効率(Gai
n)を最大にするＩピクチャ、Ｐピクチャ間の距離ｍと１
ＧＯＰ内のＰピクチャの数ｎの組合せを探索すること
で、符号化効率の優れた予測構造を求めることができ
る。後述する実施例では、予測構造判定回路２５が以上
の機能を実行する。
子化ステップ幅の比によって決定される。ρは、時間的
に変動する入力画像の特徴を反映する量であり、(6) 式
を逐次計算することによって求められる。そしてＧＯＰ
内のピクチャ数Ｎが与えられると、前記符号化効率(Gai
n)を最大にするＩピクチャ、Ｐピクチャ間の距離ｍと１
ＧＯＰ内のＰピクチャの数ｎの組合せを探索すること
で、符号化効率の優れた予測構造を求めることができ
る。後述する実施例では、予測構造判定回路２５が以上
の機能を実行する。
【００３５】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００３６】図１は、本発明の動画像符号化方式の一実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
【００３７】図１において、画像順序変更回路１は、既
に従来の技術で述べたように、画像データを画像信号符
号化回路２に送出する順番をフレーム単位に変更する機
能を有する。ただし、画像順序制御回路１１は、予測構
造判定回路２５から与えられるピクチャの配置方法に従
って、適応的に画像メモリ１０の送出するフレームの順
番を決定する機能を有している。
に従来の技術で述べたように、画像データを画像信号符
号化回路２に送出する順番をフレーム単位に変更する機
能を有する。ただし、画像順序制御回路１１は、予測構
造判定回路２５から与えられるピクチャの配置方法に従
って、適応的に画像メモリ１０の送出するフレームの順
番を決定する機能を有している。
【００３８】図４は、画像順序制御回路１１の構成例を
示す図である。カウンタ４０は、予測構造判定回路２５
から与えられる１ＧＯＰのフレーム数を保持し、入力フ
レーム数をカウントする。そのカウント数は、１ＧＯＰ
のフレーム数に達した時点でゼロにリセットされる。レ
ジスタ４１は、予測構造判定回路２５から与えられるＩ
ピクチャ、Ｐピクチャ間の距離を保持する。レジスタ４
２は、予測構造判定回路２５から与えられる１ＧＯＰ内
のＰピクチャ数を保持する。アドレス生成器４３は、カ
ウンタ４０から与えられるカウンタ値と、レジスタ４１
から与えられるＩピクチャ、Ｐピクチャ間の距離と、レ
ジスタ４２から与えられる１ＧＯＰ内のＰピクチャ数を
用いて、画像信号符号化回路２に送出する画像データの
画像メモリ１０上のアドレスを生成する。また、画像信
号符号化回路２は、既に従来の技術で述べたように、入
力された画像データを実際に符号化する機能を有する。
ただし、動き補償制御回路２２は、予測構造判定回路２
５から与えられるピクチャの配置方法に従って、適応的
に動き検出回路２０、および動き補償回路２１の予測モ
ードを決定する機能を有している。
示す図である。カウンタ４０は、予測構造判定回路２５
から与えられる１ＧＯＰのフレーム数を保持し、入力フ
レーム数をカウントする。そのカウント数は、１ＧＯＰ
のフレーム数に達した時点でゼロにリセットされる。レ
ジスタ４１は、予測構造判定回路２５から与えられるＩ
ピクチャ、Ｐピクチャ間の距離を保持する。レジスタ４
２は、予測構造判定回路２５から与えられる１ＧＯＰ内
のＰピクチャ数を保持する。アドレス生成器４３は、カ
ウンタ４０から与えられるカウンタ値と、レジスタ４１
から与えられるＩピクチャ、Ｐピクチャ間の距離と、レ
ジスタ４２から与えられる１ＧＯＰ内のＰピクチャ数を
用いて、画像信号符号化回路２に送出する画像データの
画像メモリ１０上のアドレスを生成する。また、画像信
号符号化回路２は、既に従来の技術で述べたように、入
力された画像データを実際に符号化する機能を有する。
ただし、動き補償制御回路２２は、予測構造判定回路２
５から与えられるピクチャの配置方法に従って、適応的
に動き検出回路２０、および動き補償回路２１の予測モ
ードを決定する機能を有している。
【００３９】また、符号量制御回路２３は、可変長符号
化回路１５から与えられる発生符号量に従って、量子化
回路１４と逆量子化回路１６で用いられる量子化ステッ
プ幅の更新を行うが、この場合、予測構造判定回路２５
から与えられるピクチャの配置方法に従って、適応的に
量子化回路１４と逆量子化回路１６で用いられる量子化
ステップ幅を更新する機能を有している。
化回路１５から与えられる発生符号量に従って、量子化
回路１４と逆量子化回路１６で用いられる量子化ステッ
プ幅の更新を行うが、この場合、予測構造判定回路２５
から与えられるピクチャの配置方法に従って、適応的に
量子化回路１４と逆量子化回路１６で用いられる量子化
ステップ幅を更新する機能を有している。
【００４０】図５は、動き補償制御回路２２の一構成を
示している。カウンタ５０は、予測構造判定回路２５か
ら与えられる１ＧＯＰのフレーム数を保持し、入力フレ
ーム数をカウントする。そのカウント数は、１ＧＯＰの
フレーム数に達した時点でゼロにリセットされる。レジ
スタ５１は、予測構造判定回路２５から与えられる１Ｇ
ＯＰ内のＰピクチャ数を保持する。剰余計算器５２は、
カウンタ５０から与えられる現在の入力フレーム数を、
レジスタ５１から与えられる１ＧＯＰ内のＰピクチャ数
で除した場合の剰余を出力とする。判定器５３は、カウ
ンタ５０から与えられるカウンタ値と剰余計算器５２か
ら与えられる剰余を入力として、カウンタ値がゼロの場
合は入力画像の予測モードがＩピクチャであることを、
カウンタ値がゼロではなく剰余がゼロの場合は入力画像
の予測モードがＰピクチャであることを、それ以外の場
合には入力画像の予測モードがＢピクチャであること
を、動き検出回路２０と動き補償回路２１に通知する。
図５に示す回路構成は、符号量制御回路２３においても
同様に用いられる。符号量制御回路２３は、判定器５３
から与えられる予測モード情報に従って、量子化ステッ
プ幅の更新を行う。
示している。カウンタ５０は、予測構造判定回路２５か
ら与えられる１ＧＯＰのフレーム数を保持し、入力フレ
ーム数をカウントする。そのカウント数は、１ＧＯＰの
フレーム数に達した時点でゼロにリセットされる。レジ
スタ５１は、予測構造判定回路２５から与えられる１Ｇ
ＯＰ内のＰピクチャ数を保持する。剰余計算器５２は、
カウンタ５０から与えられる現在の入力フレーム数を、
レジスタ５１から与えられる１ＧＯＰ内のＰピクチャ数
で除した場合の剰余を出力とする。判定器５３は、カウ
ンタ５０から与えられるカウンタ値と剰余計算器５２か
ら与えられる剰余を入力として、カウンタ値がゼロの場
合は入力画像の予測モードがＩピクチャであることを、
カウンタ値がゼロではなく剰余がゼロの場合は入力画像
の予測モードがＰピクチャであることを、それ以外の場
合には入力画像の予測モードがＢピクチャであること
を、動き検出回路２０と動き補償回路２１に通知する。
図５に示す回路構成は、符号量制御回路２３においても
同様に用いられる。符号量制御回路２３は、判定器５３
から与えられる予測モード情報に従って、量子化ステッ
プ幅の更新を行う。
【００４１】相関計算回路２４は、動き補償回路２１か
ら与えられる動き補償予測画像と入力画像との相関を計
算する機能を有している。予測構造判定回路２５は、Ｇ
ＯＰ内のフレーム数、量子化ステップ幅比、相関計算回
路２４から与えられるフレーム間の相関係数等を入力と
して、ピクチャの配置方法を決定する。
ら与えられる動き補償予測画像と入力画像との相関を計
算する機能を有している。予測構造判定回路２５は、Ｇ
ＯＰ内のフレーム数、量子化ステップ幅比、相関計算回
路２４から与えられるフレーム間の相関係数等を入力と
して、ピクチャの配置方法を決定する。
【００４２】図６は、相関計算回路２４、および予測構
造判定回路２５の一構成を示している。まず相関計算回
路２４は、乗算器３０，３１、蓄算器３２，３３、除算
器３４を用いて構成される。乗算器３０は入力画像の２
乗を出力とし、乗算器３１は入力画像と動き補償予測画
像の積を出力とする。畜算器３２は乗算器３０の出力を
蓄算し、畜算器３３は乗算器３１の出力を蓄算し、除算
器３４は蓄算器３３の出力を畜算器３２の出力で除した
値を出力とする。
造判定回路２５の一構成を示している。まず相関計算回
路２４は、乗算器３０，３１、蓄算器３２，３３、除算
器３４を用いて構成される。乗算器３０は入力画像の２
乗を出力とし、乗算器３１は入力画像と動き補償予測画
像の積を出力とする。畜算器３２は乗算器３０の出力を
蓄算し、畜算器３３は乗算器３１の出力を蓄算し、除算
器３４は蓄算器３３の出力を畜算器３２の出力で除した
値を出力とする。
【００４３】予測構造判定回路２５は、ＲＯＭテーブル
３５，３６、符号化効率演算回路３７、判定器３８から
構成される。ＲＯＭテーブル３５は、ＧＯＰピクチャ数
Ｎを入力として、そのＮの値に対して可能なＩピクチ
ャ、Ｐピクチャ間の距離ｍと１ＧＯＰ内のＰピクチャの
数ｎの組合せを出力する。ＲＯＭテーブル３６は、Ｉ、
Ｐ、Ｂピクチャに対する量子化ステップ幅比を入力とし
て、それに対して求まる量子化特性を表すパラメータ
α、βを出力とする。符号化効率演算回路３７は、すで
に作用に述べた（５）式に従って、符号化効率を計算す
る。判定器３８は、可能なピクチャ配置の中で最大の符
号化効率を与える組合せを判定する。さらに判定器３８
は、決定されたピクチャ配置方法を、画像順序制御回路
１１、動き補償制御回路２２、および符号量制御回路２
３に対して通知する。
３５，３６、符号化効率演算回路３７、判定器３８から
構成される。ＲＯＭテーブル３５は、ＧＯＰピクチャ数
Ｎを入力として、そのＮの値に対して可能なＩピクチ
ャ、Ｐピクチャ間の距離ｍと１ＧＯＰ内のＰピクチャの
数ｎの組合せを出力する。ＲＯＭテーブル３６は、Ｉ、
Ｐ、Ｂピクチャに対する量子化ステップ幅比を入力とし
て、それに対して求まる量子化特性を表すパラメータ
α、βを出力とする。符号化効率演算回路３７は、すで
に作用に述べた（５）式に従って、符号化効率を計算す
る。判定器３８は、可能なピクチャ配置の中で最大の符
号化効率を与える組合せを判定する。さらに判定器３８
は、決定されたピクチャ配置方法を、画像順序制御回路
１１、動き補償制御回路２２、および符号量制御回路２
３に対して通知する。
【００４４】次に、本実施例の動作について、図１を参
照して説明する。
照して説明する。
【００４５】予測構造判定回路２５に対して、ＧＯＰ内
のフレーム数、およびＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピク
チャに対する量子化ステップ比が書き込まれる。これ
は、符号化開始前でも、符号化動作中でも構わない。相
関計算回路２４は、予め設定された相関係数の値、もし
くは符号化処理中に算出した相関係数の値を予測構造判
定回路２５に送出する。これらのパラメータを用いて、
予測構造判定回路２５はピクチャの配置方法を決定す
る。変更されたピクチャ配置は、画像順序制御回路１
１、動き補償制御回路２２、および符号量制御回路２３
に対して通知され、これらの回路は以降そのピクチャ配
置に従う動作を行う。
のフレーム数、およびＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピク
チャに対する量子化ステップ比が書き込まれる。これ
は、符号化開始前でも、符号化動作中でも構わない。相
関計算回路２４は、予め設定された相関係数の値、もし
くは符号化処理中に算出した相関係数の値を予測構造判
定回路２５に送出する。これらのパラメータを用いて、
予測構造判定回路２５はピクチャの配置方法を決定す
る。変更されたピクチャ配置は、画像順序制御回路１
１、動き補償制御回路２２、および符号量制御回路２３
に対して通知され、これらの回路は以降そのピクチャ配
置に従う動作を行う。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではフレー
ム内符号化、フレーム間予測、フレーム内挿予測の配置
から求められる評価量を基準として、ＧＯＰ内のフレー
ム数、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャそれぞれに
対して定められた量子化ステップ幅比、フレーム間の相
関係数等のパラメータから予測構造を決定することによ
って、自動的に優れた符号化効率を提供できるという効
果を有している。
ム内符号化、フレーム間予測、フレーム内挿予測の配置
から求められる評価量を基準として、ＧＯＰ内のフレー
ム数、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャそれぞれに
対して定められた量子化ステップ幅比、フレーム間の相
関係数等のパラメータから予測構造を決定することによ
って、自動的に優れた符号化効率を提供できるという効
果を有している。
【図１】本発明の予測構造決定方式の一実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】ＭＰＥＧ方式の予測構造を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの作成過
程を示す図である。
程を示す図である。
【図４】図１の画像順序制御回路１１の一構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】図１の動き補償制御回路２２の一構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図６】図１の予測構造判定回路２５の一構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 画像順序変更回路 ２ 画像信号符号化回路 １０ 画像メモリ １１ 画像順序制御回路 １２ 減算器 １３ 変換回路 １４ 量子化回路 １５ 可変長符号化回路 １６ 逆量子化回路 １７ 逆変換回路 １８ 加算器 １９ 画像メモリ ２０ 動き検出回路 ２１ 動き補償回路 ２２ 動き補償制御回路 ２３ 符号量制御回路 ２４ 相関計算回路 ２５ 予測構造判定回路 ３０ 乗算器 ３１ 乗算器 ３２ 蓄算器 ３３ 蓄算器 ３４ 除算器 ３５ ＲＯＭテーブル ３６ ＲＯＭテーブル ３７ 符号化効率演算回路 ３８ 判定器 ４０ カウンタ ４１ レジスタ ４２ レジスタ ４３ アドレス生成器 ５０ カウンタ ５１ レジスタ ５２ 剰余計算器 ５３ 判定器
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/66 ３３０ Ｄ
Claims (7)
- 【請求項１】 画像データに対して時間軸方向の予測は
行わないフレーム内符号化手段と、時間軸上で片方向の
予測を用いるフレーム間予測手段と、時間軸上で両方向
の予測を用いるフレーム内挿予測手段とを備える動画像
符号化方式において、前記フレーム内符号化を行うフレ
ーム間のフレーム数に応じて、前記フレーム内符号化を
行うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前
記フレーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する予
測構造判定手段を備えたことを特徴とする動画像符号化
方式。 - 【請求項２】 画像データに対して時間軸方向の予測は
行わないフレーム内符号化手段と、時間軸上で片方向の
予測を用いるフレーム間予測手段と、時間軸上で両方向
の予測を用いるフレーム内挿予測手段とを備える動画像
符号化方式において、前記フレーム内符号化を行うフレ
ームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記フレー
ム内挿予測を行うフレームに対して割り当てられた量子
化ステップ幅比に応じて、前記フレーム内符号化を行う
フレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記フ
レーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する予測構
造判定手段を備えたことを特徴とする動画像符号化方
式。 - 【請求項３】 画像データに対して時間軸方向の予測は
行わないフレーム内符号化手段と、時間軸上で片方向の
予測を用いるフレーム間予測手段と、時間軸上で両方向
の予測を用いるフレーム内挿予測手段とを備える動画像
符号化方式において、フレーム間の相関係数値に応じ
て、前記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレー
ム間予測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行う
フレームの配置を決定する予測構造判定手段を備えたこ
とを特徴とする動画像符号化方式。 - 【請求項４】 画像データに対して時間軸方向の予測は
行わないフレーム内符号化手段と、時間軸上で片方向の
予測を用いるフレーム間予測手段と、時間軸上で両方向
の予測を用いるフレーム内挿予測手段とを備える動画像
符号化方式において、前記フレーム内符号化を行うフレ
ーム間のフレーム数および、前記フレーム内符号化を行
うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記
フレーム内挿予測を行うフレームに対して割り当てられ
た量子化ステップ幅比に応じて、前記フレーム内符号化
を行うフレームと前記フレーム間予測を行うフレームと
前記フレーム内挿予測を行うフレームの配置を決定する
予測構造判定手段を備えたことを特徴とする動画像符号
化方式。 - 【請求項５】 画像データに対して時間軸方向の予測は
行わないフレーム内符号化手段と、時間軸上で片方向の
予測を用いるフレーム間予測手段と、時間軸上で両方向
の予測を用いるフレーム内挿予測手段とを備える動画像
符号化方式において、前記フレーム内符号化を行うフレ
ーム間のフレーム数および、フレーム間の相関係数値に
応じて、前記フレーム内符号化を行うフレームと前記フ
レーム間予測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を
行うフレームの配置を決定する予測構造判定手段を備え
たことを特徴とする動画像符号化方式。 - 【請求項６】 画像データに対して時間軸方向の予測は
行わないフレーム内符号化手段と、時間軸上で片方向の
予測を用いるフレーム間予測手段と、時間軸上で両方向
の予測を用いるフレーム内挿予測手段とを備える動画像
符号化方式において、前記フレーム内符号化を行うフレ
ームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記フレー
ム内挿予測を行うフレームに対して割り当てられた量子
化ステップ幅比および、フレーム間の相関係数値に応じ
て、前記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレー
ム間予測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行う
フレームの配置を決定する予測構造判定手段を備えたこ
とを特徴とする動画像符号化方式。 - 【請求項７】 画像データに対して時間軸方向の予測は
行わないフレーム内符号化手段と、時間軸上で片方向の
予測を用いるフレーム間予測手段と、時間軸上で両方向
の予測を用いるフレーム内挿予測手段とを備える動画像
符号化方式において、前記フレーム内符号化を行うフレ
ーム間のフレーム数と、前記フレーム内符号化を行うフ
レームと前記フレーム間予測を行うフレームと前記フレ
ーム内挿予測を行うフレームに対して割り当てられた量
子化ステップ幅比および、フレーム間の相関係数値に応
じて、前記フレーム内符号化を行うフレームと前記フレ
ーム間予測を行うフレームと前記フレーム内挿予測を行
うフレームの配置を決定する予測構造判定手段を備えた
ことを特徴とする動画像符号化方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19656894A JP2970417B2 (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | 動画像符号化方式 |
| US08/517,763 US5694171A (en) | 1994-08-22 | 1995-08-22 | Moving image encoding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19656894A JP2970417B2 (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | 動画像符号化方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0865678A true JPH0865678A (ja) | 1996-03-08 |
| JP2970417B2 JP2970417B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=16359908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19656894A Expired - Lifetime JP2970417B2 (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | 動画像符号化方式 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5694171A (ja) |
| JP (1) | JP2970417B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000102021A (ja) * | 1998-09-15 | 2000-04-07 | Thomson Multimedia Sa | 画像圧縮方法及びこの方法を実施する装置 |
| US6052417A (en) * | 1997-04-25 | 2000-04-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Motion image coding apparatus adaptively controlling reference frame interval |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998034398A2 (en) * | 1997-02-03 | 1998-08-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | An embedded image coder with rate-distortion optimization |
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