JPH0646409A - 画像信号符号化装置及び画像信号符号化方法 - Google Patents

画像信号符号化装置及び画像信号符号化方法

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JPH0646409A
JPH0646409A JP19722392A JP19722392A JPH0646409A JP H0646409 A JPH0646409 A JP H0646409A JP 19722392 A JP19722392 A JP 19722392A JP 19722392 A JP19722392 A JP 19722392A JP H0646409 A JPH0646409 A JP H0646409A
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修 松永
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 入力画像信号に対して異なる複数の符号化方
法で符号化を行う符号化器３と、入力画像信号のシーン
チェンジを検出してこの旨を示す信号を発生するシーン
チェンジ検出回路１８と、入力画像信号のイントラ差分
及び複数の予測誤差を検出する誤差検出回路１５と、イ
ントラ差分及び複数の予測誤差と複数の符号化単位によ
り構成されるフレーム（フィールド）の符号化方法を規
定するシーケンス及びシーンチェンジ検出信号に基づい
て、符号化器３で行われる各符号化方法の選択を制御す
る符号化モード判定回路１６とを有する。 【効果】 シーンチェンジがあったとしても、符号化効
率が高くかつ後の復号化後の画像の歪みも少ない符号化
を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、符号化単位毎に、複数
の符号化方式から適応的に選択した符号化方式によって
符号化を行う画像信号符号化装置及び画像信号符号化方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、画像の高能率符号化方式とし
ては、現フレーム（或いはフィールド）内の符号化を行
う直接符号化と動きベクトル補償を用いたフレーム（或
いはフィールド）間での予測符号化とを切り換えたり、
更に、当該予測符号化の方法として前フレーム（或いは
フィールド）からの前方予測符号化と後フレーム（或い
はフィールド）からの後方予測符号化と前後フレーム
（或いはフィールド）からの双方向予測符号化との３つ
の予測符号化を切り換えるような方式がある。
【０００３】すなわちこの方式では、別途定められた符
号化のシーケンスにより、フレーム（或いはフィール
ド）単位で順次当該符号化方法を定め、更に、局所的
（例えば複数画素で構成されるブロック等の符号化単
位）に上述のような直接符号化と予測符号化の切り換え
や３つの予測符号化の切り換え等の選択を行って情報圧
縮が行われる。
【０００４】ここで、上記局所的（符号化単位毎）に選
択される各符号化方法（上記直接符号化，予測符号化や
上記３つの予測符号化）のうち、上記直接符号化ではＤ
Ｃ成分を除いた差分の和が求められ、また上記各予測符
号化ではそれぞれ対応する予測誤差が各々求められ、こ
れら各符号化方法の選択の際には、それらの中（差分の
和や予測誤差）で値が最小となる符号化方法が選択され
るように選択制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、符号化単位毎に符号化方法を選択するようにした
場合、例えば定常的な画像においては当該符号化の効果
を期待することができる（符号化により情報圧縮を行っ
ても復号化後に良好な画像を得ることができる）。これ
に対し、例えば、シーンチェンジ時のように急激な変化
が発生するような場合には、上述のようにフレーム（或
いはフィールド）内の上記差分又は予測誤差の大小だけ
で符号化方法を選択したのでは、後の復号化後の画像の
歪みを増大させてしてしまう虞れがある。
【０００６】また、従来の画像信号符号化方式として
は、特開平２−２８５８１６号公報に記載の適応型フレ
ーム間予測符号化方式が存在する。すなわち、この適応
型フレーム間予測符号化方式は、連続して入力される画
像信号の連続フレームの中から一定間隔おきに独立フレ
ームを設定し、この独立フレームをフレーム内で独立に
符号化する第１の符号化手段と、前記独立フレームの間
の非独立フレームの予測信号を、前後の独立フレームの
信号をもとに形成する予測信号形成手段と、この予測信
号形成手段で形成された前後の両独立フレームの信号に
よる予測信号を、各非独立フレームでのブロック単位の
信号の変化に応じて最も予測効率の高い予測信号を得る
混合比で適応的に混合し、この混合した予測信号をもと
に前記非独立フレームのブロック単位の信号を予測し、
その予測誤差について符号化する第２の符号化手段とを
備えたものである。
【０００７】しかし、この公報記載の適応型フレーム間
予測符号化の場合、シーンチェンジの前からの信号も予
測に用いられるため、画像の歪みが残ることになる。
【０００８】そこで、本発明は、上述のような実情に鑑
みて提案されたものであり、シーンチェンジがあったと
しても、符号化効率が高くかつ後の復号化後の画像の歪
みも少ない画像信号符号化装置及び画像信号符号化方法
を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の画像信号符号化
装置及び画像信号符号化方法は、上述の目的を達成する
ために提案されたものであり、先ず、画像信号符号化装
置は、符号化単位毎に、直接符号化と予測符号化とを適
応的に選択して符号化を行う画像信号符号化装置であっ
て、シーンチェンジ検出信号に対して、上記直接符号化
と上記予測符号化との選択制御特性を切り換えるように
したものである。
【００１０】また、本発明の画像信号符号化装置は、符
号化単位毎に、前方予測符号化と後方予測符号化と双方
向予測符号化とを適応的に選択して符号化を行う画像信
号符号化装置でもあり、シーンチェンジ検出信号に対し
て、上記前方予測符号化と上記後方予測符号化と上記双
方向予測符号化との選択制御特性を切り換えるようにし
ている。
【００１１】さらに、本発明の画像信号符号化装置は、
複数の符号化単位によって構成されるフレーム又はフィ
ールド毎に、上記符号化単位を直接符号化する第１のモ
ードと、上記符号化単位を直接符号化又は前方予測符号
化する第２のモードと、上記符号化単位を直接符号化、
前方予測符号化、後方予測符号化、又は双方向予測符号
化する第３のモードとを選択して符号化を行う画像信号
符号化装置であって、シーンチェンジ検出信号に対し
て、上記直接符号化と予測符号化との選択制御特性及
び、上記前方予測符号化と上記後方予測符号化と上記双
方向予測符号化との選択制御特性を切り換えるようにす
る。
【００１２】なお、上記第１、第２、及び第３のモード
の順序は、所定のシーケンスを有する。
【００１３】また更に、本発明の画像信号符号化装置
は、符号化単位毎に符号化方法を切り換えて符号化を行
う画像信号符号化装置であって、入力画像信号に対して
異なる符号化方法で符号化を行う複数の符号化手段と、
上記入力画像信号間のシーンチェンジを検出し、シーン
チェンジ検出信号を発生するシーンチェンジ検出手段
と、上記入力画像信号のイントラ差分及び複数の予測誤
差を検出する誤差検出手段と、上記イントラ差分及び複
数の予測誤差と複数の符号化単位により構成されるフレ
ーム又はフィールドの符号化方法を規定するシーケンス
及び上記シーンチェンジ検出信号に基づいて、上記複数
の符号化手段の選択を制御する制御手段とを有してなる
ものである。
【００１４】ここで、上記入力画像信号のイントラ差分
及び複数の予測誤差を検出する誤差検出手段は上記入力
画像信号間の動きベクトルを検出する動き検出部を含む
ものである。また、入力画像信号に対して異なる符号化
方法で符号化を行う複数の符号化手段は、符号化単位を
直接符号化するイントラ符号化部と、上記符号化単位と
前方のフレーム又はフィールドの局部復号信号及び上記
動きベクトルに基づく前方予測信号との差分を符号化す
る前方予測符号化部と、上記符号化単位と後方のフレー
ム又はフィールドの局部復号信号及び上記動きベクトル
に基づく後方予測信号との差分を符号化する後方予測符
号化部と、上記符号化単位と前方並びに後方のフレーム
又はフィールドの局部復号信号及び上記動きベクトルに
基づく双方向予測信号との差分を符号化する双方向予測
符号化部とを含むものである。
【００１５】次に、本発明の画像信号符号化方法は、符
号化単位毎に、直接符号化と予測符号化とを適応的に選
択して符号化を行う画像信号符号化方法であって、シー
ンチェンジ検出信号に対して、上記直接符号化と上記予
測符号化との選択制御特性を切り換えるようにするもの
である。
【００１６】また、本発明の画像信号符号化方法は、符
号化単位毎に、前方予測符号化と後方予測符号化と双方
向予測符号化とを適応的に選択して符号化を行う画像信
号符号化方法でもあり、シーンチェンジ検出信号に対し
て、上記前方予測符号化と上記後方予測符号化と上記双
方向予測符号化との選択制御特性を切り換えるようにす
るものである。
【００１７】さらに、本発明の画像信号符号化方法は、
複数の符号化単位によって構成されるフレーム又はフィ
ールド毎に、上記符号化単位を直接符号化する第１のモ
ードと、上記符号化単位を直接符号化又は前方予測符号
化する第２のモードと、上記符号化単位を直接符号化、
前方予測符号化、後方予測符号化、又は双方向予測符号
化する第３のモードとを選択して符号化を行う画像信号
符号化方法であって、シーンチェンジ検出信号に対し
て、上記直接符号化と予測符号化との選択制御特性及
び、上記前方予測符号化と上記後方予測符号化と上記双
方向予測符号化との選択制御特性を切り換えるようにす
る。
【００１８】なお、上記第１、第２、及び第３のモード
の順序は、所定のシーケンスを有するものである。
【００１９】
【作用】本発明によれば、符号化単位毎に、各符号化方
式のなかの何れの符号化方式を選ぶかを決める選択制御
特性を可変（符号化方式の選択制御に重み付けする）と
しており、シーンチェンジを検出した時に、この選択制
御特性を可変とする（符号化方式の選択制御の重み付け
を変える）ことで、シーンチェンジによる予測符号化へ
の影響を少なくするようにしている。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の画像信号符号化方法を実現す
る画像信号符号化装置の実施例について図面を参照しな
がら説明する。
【００２１】本発明実施例の画像信号符号化装置は、図
１に示すように、複数の符号化単位（以下この符号化単
位をブロックと呼ぶ）によって構成されるフレーム又は
フィールド毎に、当該ブロックを直接符号化する第１の
モード（以下Ｉモードと呼ぶ）と、上記ブロックを直接
符号化又は前方予測符号化する第２のモード（以下Ｐモ
ードと呼ぶ）と、上記ブロックを直接符号化又は前方予
測符号化又は後方予測符号化又は双方向予測符号化する
第３のモード（以下Ｂモードと呼ぶ）とを適応的に選択
して符号化を行う画像信号符号化装置であって、入力画
像信号に対して上記直接符号化，前方予測符号化，後方
予測符号化，双方向予測符号化等の異なる符号化方法で
符号化を行う複数の符号化手段としての切換選択スイッ
チ２から差分検出器１３までのループの各構成要素と、
上記入力画像信号間のシーンチェンジを検出してその旨
を示すシーンチェンジ検出信号を発生するシーンチェン
ジ検出回路１８と、上記入力画像信号の後述するイント
ラ差分及び複数の予測誤差を検出する誤差検出回路１５
と、上記イントラ差分及び複数の予測誤差と複数のブロ
ックにより構成されるフレーム又はフィールドの符号化
方法を規定するシーケンス及び上記シーンチェンジ検出
信号に基づいて上記複数の符号化手段の選択を制御する
制御手段である符号化モード判定回路１６とを有してな
るものである。すなわち、上記符号化モード判定回路１
６では、上記シーンチェンジ検出信号に対応して、上記
直接符号化と予測符号化との選択制御特性及び、上記前
方予測符号化と上記後方予測符号化と上記双方向予測符
号化との選択制御特性を切り換えるようにしている。
【００２２】なお、上記Ｉモード，Ｐモード，Ｂモード
の順序は、所定のシーケンスを有する。
【００２３】また、これら各モードと各符号化方式（直
接符号化と前方，後方，双方向予測符号化）との関係
は、表１に示すようになる。
【００２４】
【表１】
【００２５】この表１より、、直接符号化の場合にはＩ
モードとＰモードとＢモードの何れも選択可能で、前方
予測符号化の場合にはＰモードとＢモードが選択可能
で、後方予測符号化及び双方向予測符号化の場合にはＢ
モードのみが選択可能となっている。
【００２６】ここで、上記入力画像信号のイントラ差分
及び複数の予測誤差を検出する上記誤差検出回路１５
は、上記入力画像信号間の動きベクトルを検出する動き
検出部を含むものである。
【００２７】また、入力画像信号に対して異なる符号化
方法で符号化を行う上記複数の符号化手段は、具体的に
言うと、ブロックを直接符号化するイントラ符号化部と
しての後述する切換選択スイッチ２で被切換端子ａ側が
選ばれている時の符号化器３と、上記ブロックと前方の
フレーム又はフィールドの局部復号信号及び上記動きベ
クトルに基づいて前方予測器９で形成された前方予測信
号との差分を符号化する前方予測符号化部としての後述
する切換選択スイッチ２及び８で被切換端子ｂ側が選ば
れると共に切換選択スイッチ１２で被切換端子ｅ側が選
ばれている時の符号化器３と、上記ブロックと後方のフ
レーム又はフィールドの局部復号信号及び上記動きベク
トルに基づいて後方予測器１０で形成された後方予測信
号との差分を符号化する後方予測符号化部としての後述
する切換選択スイッチ２及び８で被切換端子ｂ側が選ば
れると共に切換選択スイッチ１２で被切換端子ｄ側が選
ばれている時の符号化器３と、上記ブロックと前方並び
に後方のフレーム又はフィールドの局部復号信号及び上
記動きベクトルに基づいて双方向予測器１１で形成され
た双方向予測信号との差分を符号化する双方向予測符号
化部としての後述する切換選択スイッチ２及び８で被切
換端子ｂ側が選ばれると共に切換選択スイッチ１２で被
切換端子ｃ側が選ばれている時の符号化器３とによって
実現されている。
【００２８】先ず、本実施例装置における直接符号化か
ら説明する。すなわち、この図１において、当該直接符
号化の場合、フレーム或いはフィールドの入力画像信号
は、入力端子１を介して切換選択スイッチ２の被切換端
子ａに供給される。当該被切換端子ａ側が選択された切
換選択スイッチ２を介した入力画像信号は、符号化器３
で上記ブロック毎に符号化される。この符号化器３の出
力が、本実施例装置の符号化信号として出力端子４から
出力される。
【００２９】次に、本実施例装置における予測符号化で
は、上記入力端子１を介した入力画像信号は、上記各予
測器９，１０，１１の何れかからの予測信号が供給され
る差分検出器１３に送られる。当該差分検出器１３で
は、上記入力画像信号と上記予測信号との差分が検出さ
れる。当該差分検出信号は、被切換端子ｂ側が選択され
た切換選択スイッチ２を介して上記符号化器３に送られ
る。
【００３０】すなわち、当該切換選択スイッチ２は、上
記直接符号化の場合には被切換端子ａ側が選ばれ、上記
予測符号化の場合には被切換端子ｂ側が選ばれるもので
ある。なお、この切換選択スイッチ２での符号化方式に
応じた切り換えは、上記符号化モード判定回路１６から
の切換制御信号に基づいて行われる。
【００３１】上記切換選択スイッチ２を介した差分検出
信号は、上記符号化器３で符号化され、復号化器６に送
られる。当該復号化器６では、上記符号化器３での符号
化に対応する復号化の処理が行われる。すなわち、当該
復号化器６からの復号化信号が上記局部復号信号（差分
検出信号の局部復号信号）となる。
【００３２】当該差分信号の局部復号信号は、各予測器
９，１０，１１の何れかからの予測信号が供給されてい
る加算器７に送られる。これにより、当該加算器７の出
力は上記予測信号に上記差分信号の局部復号信号が加算
された画像信号となる。当該加算器７からの画像信号
は、上記切換選択スイッチ２と連動する切換選択スイッ
チ８の被切換端子ｂに送られる。
【００３３】この被切換端子ｂ側が選ばれた切換選択ス
イッチ８を介した画像信号は、上記前方予測器９と後方
予測器１０と双方向予測器１１とに送られる。これら各
予測器９，１０，１１からの各予測信号（前方予測信
号，後方予測信号，双方向予測信号）は、切換選択スイ
ッチ１２のそれぞれ対応する被切換端子ｃ，ｄ，ｅに送
られる。当該切換選択スイッチ１２も上記符号化モード
判定回路１６からの切換制御信号に基づいて各被切換端
子ｃ，ｄ，ｅが切り換えられるものであり、この切換選
択スイッチ１２で選択された予測信号が上記差分検出器
１３に送られる。
【００３４】これにより、本実施例装置では、上記切換
選択スイッチ２（及び切換選択スイッチ８）での切り換
え動作によって上記直接符号化と予測符号化との切り換
えが実現され、また、当該切換選択スイッチ２（及び切
換選択スイッチ８）と切換選択スイッチ１２での切り換
え動作によって上記前方予測符号化と後方予測符号化と
双方向予測符号化の切り換えが実現される。
【００３５】また、本実施例装置においては、上述した
各切換選択スイッチ２，８，１２の切換制御を行うため
に、次の構成を有している。
【００３６】すなわち、本実施例装置において、上記入
力端子１を介した入力画像信号は、上記入力画像信号の
イントラ差分及び複数の予測誤差を検出すると共に上記
入力画像信号間の動きベクトルを検出する動き検出部を
含む上記誤差検出回路１５にも送られる。
【００３７】ここで、当該誤差検出回路１５では、上記
直接符号化における入力画像信号のＤＣ成分を除いた差
分の和を求めてこれを自乗化或いは絶対値化し、更に上
記ブロックで累積するようにしている。本実施例では、
この直接符号化における誤差成分を上記イントラ差分と
呼んでいる。
【００３８】具体的に言うと、当該イントラ差分の検出
は、現画像のブロック内の全画素値に基づいて行われ
る。すなわち例えば、上記誤差検出回路１５では、上記
ブロック内の各画素値の平均値を算出し、この値と各画
素値との差分絶対値を求め、これをブロック内の全画素
数分加算することにより、上記イントラ差分を検出して
いる。
【００３９】また、当該誤差検出回路１５では、前方予
測による誤差と後方予測による誤差とを求めてこれらを
自乗化或いは絶対値化し、更に上記ブロックで累積した
ものを予測誤差として得るようにしている。以下前方予
測における予測誤差を前方予測誤差と呼び、後方予測に
おける予測誤差を後方予測誤差と呼ぶ。更に、上記誤差
検出回路１５では、上記直接符号化と予測符号化とを切
り換える際に用いる予測誤差（以下インター予測誤差と
呼ぶ）として、上記Ｐモードの場合には上記前方予測誤
差を用い、上記Ｂモードの場合には前方予測誤差と後方
予測誤差の何れか小さい方を用いるようにしている。
【００４０】具体的に言うと、上記前方或いは後方予測
誤差（インター予測誤差）の検出は、当該誤差検出回路
１５に含まれる動きベクトル検出部における動きベクト
ル検出過程で得られるフレーム（フィールド）間差分信
号に基づいて行われる。すなわち例えば、図２のＢに示
すような現画像における対象となるブロックｂG に対し
て、図２のＡに示すような参照画像上で同一位置にある
ブロックをｂg とすると、その周囲に動きベクトル探索
範囲ＶＤが設定され、当該動きベクトル探索範囲ＶＤの
中で、参照ブロックを順次移動しながら現符号化単位
（現ブロック）ｂ G との間で、符号化単位内（ブロック
内）の全画素について差分を検出し、その絶対値和を算
出する。ここで、複数得られた差分絶対値和のうち最小
値を与える参照ブロックをブロックｂS とすると、上記
ブロックｂg と当該ブロックｂS との変位が動きベクト
ル値となる。この動きベクトル検出過程において得られ
た最小の差分絶対値和を予測誤差とする。例えば、現画
像に対して、参照画像が時間的に前にある場合その予測
誤差を上記前方予測誤差とし、その逆の場合を上記後方
予測誤差としている。
【００４１】なお、この誤差検出回路１５の具体的構成
について後述する。
【００４２】上述のようにして誤差検出回路１５におい
て検出された動きベクトルは、端子１７を介して上記各
前方予測器９，後方予測器１０，双方向予測器１１に送
られ、また、当該誤差検出回路１５において検出された
イントラ差分及び予測誤差は、上記符号化モード判定回
路１６に送られる。
【００４３】当該符号化モード判定回路１６では、上記
誤差検出回路１５からのイントラ差分及び予測誤差に基
づいて、上記直接符号化と予測誤差との切換選択や、予
測誤差における前方予測，後方予測，双方向予測の切換
選択を行うための上記切換制御信号を形成する。また、
この符号化モード判定回路１６には、端子１４からの前
述の表１に示した別途定められたフレーム（フィール
ド）単位の符号化シーケンスも入力されるようになって
いる。この符号化シーケンスによって、フレーム（フィ
ールド）単位内の符号化単位毎に選択可能な符号化方法
が制限される。このように符号化シーケンスをイントラ
差分及び予測誤差に基づいて形成された切換制御信号が
上記切換選択スイッチ２，８，１２に送られる。
【００４４】ところで、一般の画像信号符号化装置にお
いては、上記符号化モード判定回路１６におけるブロッ
ク単位の各符号化方法の選択制御を行う場合、例えば図
３，図４に示すような選択制御特性に基づいた選択制御
が行われている。
【００４５】すなわち、図３において、例えば、一般の
画像信号符号化装置における予測符号化を行う場合の上
記前方予測符号化と後方予測符号化と双方向予測符号化
の選択制御は、上記前方予測誤差及び後方予測誤差と、
予め定められた選択制御特性曲線ＳA 及びＳB との関係
に応じて行われるようになる。例えば、前方予測誤差よ
りも後方予測誤差の方が大きい場合すなわち図３の上記
選択制御特性曲線ＳAよりも左側の領域では前方予測符
号化が選ばれ（切換選択スイッチ３の被選択端子ｅが選
ばれる）、前方予測誤差の方が後方予測誤差よりも大き
い場合すなわち図３の上記選択制御特性曲線ＳB よりも
右側の領域では後方予測符号化が選ばれ（切換選択スイ
ッチ３の被選択端子ｄが選ばれる）、これらの中間すな
わち図３の上記選択制御特性曲線ＳA と選択制御特性曲
線ＳB との中間の領域では双方向予測符号化が選ばれる
（切換選択スイッチ３の被選択端子ｃが選ばれる）。
【００４６】また、図４において、例えば、一般の画像
信号符号化装置における直接符号化或いは予測符号化を
行う場合の上記直接符号化と予測符号化の選択制御は、
上記インター予測誤差及びイントラ差分と、予め定めら
れた選択制御特性曲線ＳC との関係に応じて行われるよ
うになる。例えば、イントラ差分よりもインター予測誤
差の方が大きい場合すなわち図４の上記選択制御特性曲
線ＳC よりも左側の領域では直接符号化が選ばれ（切換
選択スイッチ２，８の被選択端子ａが選ばれる）、イン
トラ差分の方がインター予測誤差よりも大きい場合すな
わち図４の上記選択制御特性曲線ＳC よりも右側の領域
では予測符号化が選ばれる（切換選択スイッチ２，８の
被選択端子ｂが選ばれる）。
【００４７】ところが、このような一般の画像信号符号
化装置のように予め定められた固定の選択制御特性曲線
ＳA 及びＳB やＳC に基づいた選択制御を行うようにす
ると、例えば前述したようにシーンチェンジ時のように
急激な変化が発生する場合には、後の復号化後の画像の
歪みを増大させてしてしまうようになる。
【００４８】そこで、本実施例の画像信号符号化装置に
おいては、上記シーンチェンジ検出回路１８によってシ
ーンチェンジを検出してその旨を示すシーンチェンジ検
出信号を上記符号化モード判定回路１６に送り、当該符
号化モード判定回路１６において当該シーンチェンジ検
出信号に応じて、上記直接符号化と上記予測符号化との
選択制御特性の可変や、上記前方予測符号化と上記後方
予測符号化と上記双方向予測符号化の選択制御特性の可
変を行うようにしている。なお、上記シーンチェンジ検
出回路１８の具体的な構成について後述する。
【００４９】すなわち、シーンチェンジ検出信号が供給
された場合、本実施例の画像信号符号化装置の符号化モ
ード判定回路１６においては、前記図３，図４の選択制
御特性曲線ＳA 及びＳB やＳC に対して、図５，図６，
図７に示すように重み付けをした（選択制御特性を可変
にした）選択制御特性曲線ＳAM及びＳBMやＳCMを用いて
上記各符号化方法の選択を行うようにしている。
【００５０】例えば、本実施例の画像信号符号化装置に
おける予測符号化を行う場合の上記前方予測符号化と後
方予測符号化と双方向予測符号化との選択制御の際に
は、図５に示すように後方予測符号化を選択する範囲を
広げた（後方予測符号化優先）選択制御特性曲線ＳAM及
びＳBMを用いる。この図５においては、例えば、前方予
測誤差よりも後方予測誤差の方が大きい場合すなわち図
５の上記選択制御特性曲線ＳAMよりも左側の領域では前
方予測符号化が選ばれ（切換選択スイッチ３の被選択端
子ｅが選ばれる）、前方予測誤差の方が後方予測誤差よ
りも大きい場合すなわち図５の上記選択制御特性曲線Ｓ
BMよりも右側の領域では後方予測符号化が選ばれ（切換
選択スイッチ３の被選択端子ｄが選ばれる）、これらの
中間すなわち図５の上記選択制御特性曲線ＳAMと選択制
御特性曲線ＳBMとの中間の領域では双方向予測符号化が
選ばれる（切換選択スイッチ３の被選択端子ｃが選ばれ
る）。
【００５１】同じく、本実施例の画像信号符号化装置に
おける予測符号化を行う場合の上記前方予測符号化と後
方予測符号化と双方向予測符号化との選択制御の際に
は、図６に示すように前方予測符号化を選択する範囲を
広げた（前方予測符号化優先）選択制御特性曲線ＳAM及
びＳBMを用いることもできる。
【００５２】また、本実施例の画像信号符号化装置にお
ける上記直接符号化と予測符号化の選択の際には、図７
に示すように例えば直接符号化を選択する範囲を広げた
（直接符号化優先）選択制御特性曲線ＳCMを用いること
もできる。この図７においては、例えば、イントラ差分
よりもインター予測誤差の方が大きい場合すなわち図７
の上記選択制御特性曲線ＳCMよりも左側の領域では直接
符号化が選ばれ（切換選択スイッチ２，８の被選択端子
ａが選ばれる）、イントラ差分の方がインター予測誤差
よりも大きい場合すなわち図７の上記選択制御特性曲線
ＳCMよりも右側の領域では予測符号化が選ばれる（切換
選択スイッチ２，８の被選択端子ｂが選ばれる）。
【００５３】また、上記符号化モード判定回路１６にお
ける選択制御特性の可変の際には、例えば図８〜図１０
に示すように、前記図３，図４の選択制御特性曲線ＳA
及びＳB やＳC に対して、オフセット値を加えた選択制
御特性曲線ＳAM及びＳBMやＳ CMを用いて上記各符号化方
法の選択を行うようにすることも可能である。
【００５４】なお、上記図８は後方予測符号化優先の場
合の例を示し、図９には前方予測符号化優先の場合の例
を、図１０には直接符号化優先の場合の例を示す。
【００５５】ここで、本実施例装置において、シーンチ
ェンジ発生箇所と、上述したような選択制御特性の優先
動作割り当ての状態について、図１１を用いて説明す
る。なお、当該図１１の例では、上記Ｉモード若しくは
Ｐモードの間に２つのＢモードのフレーム（フィール
ド）が挿入される符号化シーケンスの場合を示してい
る。また、この図１１の(1) 〜(6) には、各々シーンチ
ェンジ発生箇所が異なる場合を示している。
【００５６】この図１１において、図１１の(1) には、
２つあるＢモードフレーム（或いはフィールド）のう
ち、最初のフレーム（或いはフィールド）Ｂ１でシーン
チェンジが発生した例を示す。この図１１の(1) の例の
場合、Ｂモードのフレーム（或いはフィールド）Ｂ１，
Ｂ２ともに、直接符号化されるＩモードのフレーム（或
いはフィールド）Ｉ３からの後方予測を選択するように
する。なお、これは、図１１の(4) の場合のＰモードの
フレーム（或いはフィールド）Ｐ６からの後方予測符号
化の選択と同様の動作となる。
【００５７】また、図１１の(2) には、上記フレーム
（或いはフィールド）Ｂ１の後のＢモードのフレーム
（或いはフィールド）Ｂ２でシーンチェンジが発生した
例を示している。この図１１の(2) の例の場合、当該フ
レーム（或いはフィールド）Ｂ２の前のＢモードのフレ
ーム（或いはフィールド）Ｂ１は、シーンチェンジ前の
図示していないＰモードのフレーム（或いはフィール
ド）からの前方予測を選択し、フレーム（或いはフィー
ルド）Ｂ２は、Ｉモードのフレーム（或いはフィール
ド）Ｉ３からの後方予測を選択するようにする。なお、
図１１の(5) もこの図１１の(2) と同様の動作となる。
【００５８】次に、図１１の(3) には、Ｉモードのフレ
ーム（或いはフィールド）Ｉ３でシーンチェンジが発生
した例を示している。この図１１の(3) の例の場合、当
該フレーム（或いはフィールド）Ｉ３の前の２つのＢモ
ードのフレーム（或いはフィールド）Ｂ１，Ｂ２は、図
示していないＰモードのフレーム（或いはフィールド）
からの前方予測を選択する様にする。
【００５９】更に、図１１の(6) には、Ｐモードのフレ
ーム（或いはフィールド）Ｐ６でシーンチェンジが発生
した例を示している。この図１１の(6) の例の場合、当
該フレーム（或いはフィールド）Ｐ６の前の２つのＢモ
ードのフレーム（或いはフィールド）Ｂ４，Ｂ５は、Ｉ
モードのフレーム（或いはフィールド）Ｉ３からの前方
予測となり、又、Ｐモードのフレーム（或いはフィール
ド）Ｐ６では直接符号化を選択するようにする。
【００６０】なお、実際には、以上の優先動作割り当て
に関する動作以外にも、シーンチェンジが近接して発生
する様な場合（例えばフレーム毎に画像がフラッシュす
る場合）が考えられる。このような場合には、優先動作
割り当てが相異なる状態で重複してしまうため、直接符
号化を選択するように制御する。
【００６１】図１２には、上記誤差検出回路１５におけ
る前方予測誤差と後方予測誤差を求めるための具体的構
成を示す。なお、この図１２では、前記図２のＡに示し
た動きベクトル探索範囲ＶＤ内に参照ブロックがｎ個あ
る場合の例を挙げている。
【００６２】この図１２において、入力端子５１1 〜５
１n には上記前方の参照画像の上記動きベクトル探索範
囲ＶＤ内のｎ個の参照ブロックの各画素値が供給され
る。この各画素値は、それぞれ対応する減算器５２1 〜
５２n に送られる。これら減算器５２1 〜５２n には端
子６１を介した現画像のブロック（前記図２のＢのブロ
ックｂG ）の各画素値も供給される。したがって、これ
ら減算器５２1 〜５２nでは上記参照画像の参照ブロッ
クの各画素値と現画像ブロックの各画素値との差分が求
められる。
【００６３】これら減算器５２1 〜５２n からの各差分
信号は、それぞれ対応する絶対値化器５３1 〜５３n に
送られる。これら絶対値化器５３1 〜５３n で求められ
た各絶対値は、それぞれ対応する累積加算器５４1 〜５
４n に送られ、当該累積加算器５４1 〜５４n で上記ｎ
個の参照ブロックの各画素値と現画像のブロックの各画
素値とのそれぞれの差分の絶対値の累積加算値が求めら
れる。これら各累積加算器５４1 〜５４n からの累積加
算値は、最小値選択器５５に送られる。
【００６４】当該最小値選択器５５では、上記各累積加
算器５４1 〜５４n からの累積加算値のうちの最小の値
を選択する。この最小値選択器５５からの出力（選択さ
れた累積加算値）が前方予測誤差として出力端子５６か
ら出力される。なお、この最小値を与える参照ブロック
と現画像のブロックとの変位が動きベクトル値となる。
【００６５】また、この図１２において、入力端子７１
1 〜７１n には後方の参照画像の上記動きベクトル探索
範囲ＶＤ内のｎ個の参照ブロックの各画素値が供給され
る。この各画素値は、それぞれ対応する減算器７２1 〜
７２n に送られる。これら減算器７２1 〜７２n には上
記端子６１を介した現画像のブロックの各画素値も供給
され、したがって、これら減算器７２1 〜７２n では上
記参照画像の参照ブロックの各画素値と現画像ブロック
の各画素値との差分が求められる。
【００６６】これら減算器７２1 〜７２n からの各差分
信号は、それぞれ対応する絶対値化器７３1 〜７３n に
送られる。これら絶対値化器７３1 〜７３n で求められ
た各絶対値は、それぞれ対応する累積加算器７４1 〜７
４n に送られ、当該累積加算器７４1 〜７４n で上記ｎ
個の参照ブロックの各画素値と現画像のブロックの各画
素値とのそれぞれの差分の絶対値の累積加算値が求めら
れる。これら各累積加算器７４1 〜７４n からの累積加
算値は、最小値選択器７５に送られる。
【００６７】当該最小値選択器７５では、上記各累積加
算器７４1 〜７４n からの累積加算値のうちの最小の値
を選択する。この最小値選択器７５からの出力（選択さ
れた累積加算値）が後方予測誤差として出力端子７６か
ら出力される。なお、この最小値を与える参照ブロック
と現画像のブロックとの変位が動きベクトル値となる。
【００６８】また、図１３には、上記誤差検出回路１５
におけるＰモードの場合のインター予測誤差（前方予測
誤差）と、Ｂモードの場合のインター予測誤差（前方予
測誤差と後方予測誤差の小さい方）を求めるための具体
的構成を示す。
【００６９】この図１３において、入力端子４１には上
記図１２の構成で求めた前方予測誤差が供給され、入力
端子４２には後方予測誤差が供給される。これら前方予
測誤差と後方予測誤差は最小値選択器４３に送られて、
小さい方が選択される。この最小値選択器４３からの出
力は、切換スイッチ４４の被選択端子ｇに送られる。ま
た、この切換スイッチ４４の被切換端子ｆには上記入力
端子４１からの前方予測誤差が供給されるようになされ
ている。したがって、当該切換スイッチ４４が上記Ｐモ
ード或いはＢモードによって切り換えられる（Ｐモード
時には被切換端子ｆ側に切り換え、Ｂモード時には被切
換端子ｇ側に切り換える）ことで、上記Ｐモードの場合
のインター予測誤差（前方予測誤差）と、Ｂモードの場
合のインター予測誤差（前方予測誤差と後方予測誤差の
小さい方）の切り換えが行われるようになる。この切換
スイッチ４４からの出力がインター予測誤差として出力
端子４５から出力される。
【００７０】更に、図１４には、上記誤差検出回路１５
におけるイントラ差分の検出のための具体的構成を示
す。なお、この図１４の例では、ブロック内に画素がｍ
個ある場合を例に挙げている。
【００７１】この図１４において、入力端子９１1 〜９
１m には、ブロック内のｍ個の各画素の画素値が供給さ
れる。これら各画素値は、それぞれ対応する減算器９２
1 〜９２m に送られる。また、入力端子９１1 〜９１m
からの各画素値は、平均値算出器９４にも送られる。当
該平均値算出器９４では各画素値の平均値（ブロック内
の各画素値の平均値）が求められる。当該平均値算出器
９４からの平均値は、上記減算器９２1 〜９２m に送ら
れる。したがって、これら各減算器９２1 〜９２m で
は、上記平均値算出器９４で求めた平均値と、上記各画
素値との差分が検出されるようになる。
【００７２】これら減算器９２1 〜９２n からの各差分
信号は、それぞれ対応する絶対値化器９３1 〜９３n に
送られる。これら絶対値化器９３1 〜９３n で求められ
た各絶対値は、加算器９５に送られて加算される。この
加算器９５からの出力が上記イントラ差分として出力さ
れる。
【００７３】次に、上記シーンチェンジ検出回路１８の
具体的構成を図１５に示す。
【００７４】この図１５において、入力端子８０には現
画像の画像信号が供給され、端子８１には図示を省略す
る例えばフレームメモリからの１フレーム（或いはフィ
ールド）前の画像信号が供給される。これら現画像の画
像信号と１フレーム（或いはフィールド）前の画像信号
は、減算器８２に送られる。
【００７５】当該減算器８２からの現画像と１フレーム
（或いはフィールド）との差分信号は、絶対値化器８３
に送られる。この絶対値化器８３からの差分信号の絶対
値（差分絶対値）は、比較器８４に送られる。
【００７６】当該比較器８４は、端子８５からのあるし
きい値Ｖｔｈ１と上記差分絶対値との比較を行うと共
に、当該しきい値Ｖｔｈ１以上となる差分絶対値の数を
カウントする。すなわち、当該比較器８４では、上記し
きい値Ｖｔｈ１以上となる画素数がカウントされる。
【００７７】当該比較器８４からの出力（カウント値）
は、累積加算器８６により累積加算された後、比較器８
７に送られる。当該比較器８７は、端子８８からのある
しきい値Ｖｔｈ２と上記累積加算器８６からの累積加算
値との比較を行い、当該累積加算値が上記しきい値Ｖｔ
ｈ２以上となった場合に、シーンチェンジが発生した
（画像の変化が発生した領域が大きい）と判定し、その
旨の信号を出力する。この比較器８７からの信号が、シ
ーンチェンジ検出信号として出力端子８９から出力され
る。
【００７８】上述したように、本実施例においては、フ
レーム（或いはフィールド）内直接符号化とフレーム
（或いはフィールド）間予測符号化、及び、フレーム
（或いはフィールド）間予測符号化の際に、シーンチェ
ンジが発生したフレーム（或いはフィールド）の符号化
に応じて選択制御特性に重み付け（或いはオフセット加
算）して、符号化方法を選択するようにしたことによ
り、シーンチェンジがあったとしても、符号化効率が高
くかつ後の復号化後の画像の歪みも少ない（画質改善を
図る）符号化を実現することができる。
【００７９】また、符号化モード判定回路１６における
符号化モードの判定のための誤差信号は、誤差検出回路
１５において動きベクトル検出の際に求めた値を用いる
ようにしているので、構成の規模の増大を避けることが
できる。
【００８０】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、符号化単位毎に直接符号化と予測符号化と
を適応的に選択して符号化を行う場合、また符号化単位
毎に前方予測符号化と後方予測符号化と双方向予測符号
化とを適応的に選択して符号化を行う場合、更に複数の
符号化単位によって構成されるフレーム又はフィールド
毎に符号化単位を直接符号化する第１のモードと符号化
単位を直接符号化又は前方予測符号化する第２のモード
と符号化単位を直接符号化，前方予測符号化，後方予測
符号化，双方向予測符号化する第３のモードとを選択し
て符号化を行う場合に、シーンチェンジ検出信号に対し
て、直接符号化と予測符号化との選択制御特性を切り換
え、また前方予測符号化と後方予測符号化と双方向予測
符号化との選択制御特性を切り換え、更に直接符号化と
予測符号化との選択制御特性及び前方予測符号化と後方
予測符号化と双方向予測符号化との選択制御特性を切り
換えるようにすることで、例えばシーンチェンジがあっ
たとしても、符号化効率が高くかつ後の復号化後の画像
の歪みも少ない画像信号の符号化を実現することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の画像信号符号化装置の概略構成
を示すブロック回路図である。
【図２】本実施例における動きベクトル検出の際のイン
ター予測誤差の検出を説明するための図である。
【図３】一般の画像信号符号化装置における各予測符号
化の選択の際の選択制御特性を示す特性図である。
【図４】一般の画像信号符号化装置における直接符号化
と予測符号化との選択の際の選択制御特性を示す特性図
である。
【図５】本実施例の画像信号符号化装置における予測符
号化の選択の際の後方予測符号化を優先した例の選択制
御特性を示す特性図である。
【図６】本実施例の画像信号符号化装置における予測符
号化の選択の際の前方予測符号化を優先した例の選択制
御特性を示す特性図である。
【図７】本実施例の画像信号符号化装置における直接符
号化と予測符号化の選択の際の直接符号化を優先した例
の選択制御特性を示す特性図である。
【図８】予測符号化の選択の際の後方予測符号化を優先
した他の実施例の選択制御特性を示す特性図である。
【図９】予測符号化の選択の際の前方予測符号化を優先
した他の実施例の選択制御特性を示す特性図である。
【図１０】直接符号化と予測符号化の選択の際の直接符
号化を優先した他の実施例の選択制御特性を示す特性図
である。
【図１１】本実施例におけるシーンチェンジ発生箇所と
優先動作の割り当てを説明するための図である。
【図１２】本実施例の誤差検出回路の前方予測誤差と後
方予測誤差を検出する具体的構成を示すブロック回路図
である。
【図１３】本実施例の誤差検出回路のインター予測誤差
を検出する具体的構成を示すブロック回路図である。
【図１４】本実施例の誤差検出回路のイントラ差分を検
出する具体的構成を示すブロック回路図である。
【図１５】本実施例のシーンチェンジ検出回路の具体的
構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
２，８，１２・・・切換選択スイッチ ３・・・・・・・・符号化器 ６・・・・・・・・復号化器 ７・・・・・・・・加算器 ９・・・・・・・・前方予測器 １０・・・・・・・後方予測器 １１・・・・・・・双方向予測器 １３・・・・・・・差分検出器 １５・・・・・・・誤差検出回路 １６・・・・・・・符号化モード判定回路 １８・・・・・・・シーンチェンジ検出回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 符号化単位毎に、直接符号化と予測符号
    化とを適応的に選択して符号化を行う画像信号符号化装
    置において、 シーンチェンジ検出信号に対して、上記直接符号化と上
    記予測符号化との選択制御特性を切り換えることを特徴
    とする画像信号符号化装置。
  2. 【請求項２】 符号化単位毎に、前方予測符号化と後方
    予測符号化と双方向予測符号化とを適応的に選択して符
    号化を行う画像信号符号化装置において、 シーンチェンジ検出信号に対して、上記前方予測符号化
    と上記後方予測符号化と上記双方向予測符号化との選択
    制御特性を切り換えることを特徴とする画像信号符号化
    装置。
  3. 【請求項３】 複数の符号化単位によって構成されるフ
    レーム又はフィールド毎に、上記符号化単位を直接符号
    化する第１のモードと、上記符号化単位を直接符号化又
    は前方予測符号化する第２のモードと、上記符号化単位
    を直接符号化、前方予測符号化、後方予測符号化、又は
    双方向予測符号化する第３のモードとを選択して符号化
    を行う画像信号符号化装置において、 シーンチェンジ検出信号に対して、上記直接符号化と予
    測符号化との選択制御特性及び、上記前方予測符号化と
    上記後方予測符号化と上記双方向予測符号化との選択制
    御特性を切り換えることを特徴とする画像信号符号化装
    置。
  4. 【請求項４】 上記第１、第２、及び第３のモードの順
    序は、所定のシーケンスを有することを特徴とする請求
    項３に記載の画像信号符号化装置。
  5. 【請求項５】 符号化単位毎に符号化方法を切り換えて
    符号化を行う画像信号符号化装置において、 入力画像信号に対して異なる符号化方法で符号化を行う
    複数の符号化手段と、 上記入力画像信号間のシーンチェンジを検出し、シーン
    チェンジ検出信号を発生するシーンチェンジ検出手段
    と、 上記入力画像信号のイントラ差分及び複数の予測誤差を
    検出する誤差検出手段と、 上記イントラ差分及び複数の予測誤差と、複数の符号化
    単位により構成されるフレーム又はフィールドの符号化
    方法を規定するシーケンス、及び上記シーンチェンジ検
    出信号に基づいて、上記複数の符号化手段の選択を制御
    する制御手段とを有することを特徴とする画像信号符号
    化装置。
  6. 【請求項６】 入力画像信号間の動きベクトルを検出す
    る動き検出部を含み、上記入力画像信号のイントラ差分
    及び複数の予測誤差を検出する誤差検出手段と、 符号化単位を直接符号化するイントラ符号化部と、上記
    符号化単位と前方のフレーム又はフィールドの局部復号
    信号及び上記動きベクトルに基づく前方予測信号との差
    分を符号化する前方予測符号化部と、上記符号化単位と
    後方のフレーム又はフィールドの局部復号信号及び上記
    動きベクトルに基づく後方予測信号との差分を符号化す
    る後方予測符号化部と、上記符号化単位と前方並びに後
    方のフレーム又はフィールドの局部復号信号及び上記動
    きベクトルに基づく双方向予測信号との差分を符号化す
    る双方向予測符号化部とを含み、入力画像信号に対して
    異なる符号化方法で符号化を行う複数の符号化手段とを
    有することを特徴とする画像信号符号化装置。
  7. 【請求項７】 符号化単位毎に、直接符号化と予測符号
    化とを適応的に選択して符号化を行う画像信号符号化方
    法において、 シーンチェンジ検出信号に対して、上記直接符号化と上
    記予測符号化との選択制御特性を切り換えることを特徴
    とする画像信号符号化方法。
  8. 【請求項８】 符号化単位毎に、前方予測符号化と後方
    予測符号化と双方向予測符号化とを適応的に選択して符
    号化を行う画像信号符号化方法において、 シーンチェンジ検出信号に対して、上記前方予測符号化
    と上記後方予測符号化と上記双方向予測符号化との選択
    制御特性を切り換えることを特徴とする画像信号符号化
    方法。
  9. 【請求項９】 複数の符号化単位によって構成されるフ
    レーム又はフィールド毎に、上記符号化単位を直接符号
    化する第１のモードと、上記符号化単位を直接符号化又
    は前方予測符号化する第２のモードと、上記符号化単位
    を直接符号化、前方予測符号化、後方予測符号化、又は
    双方向予測符号化する第３のモードとを選択して符号化
    を行う画像信号符号化方法において、 シーンチェンジ検出信号に対して、上記直接符号化と予
    測符号化との選択制御特性及び、上記前方予測符号化と
    上記後方予測符号化と上記双方向予測符号化との選択制
    御特性を切り換えることを特徴とする画像信号符号化方
    法。
  10. 【請求項１０】 上記第１、第２及、び第３のモードの
    順序は、所定のシーケンスを有することを特徴とする請
    求項９に記載の画像信号符号化方法。
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