(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連のフレームで構成される動画像をフレーム間予測符号化し圧縮して得られる符号化画像データに基づいて、その一区間をリピート再生するときの画像符号化方法であって、
前記リピート再生における少なくとも開始フレーム及び終了フレームの圧縮率を、前記リピート再生を行わないときのための前記圧縮に係る圧縮率よりも下げることを特徴とする画像符号化方法。
【請求項２】
前記開始フレーム及び終了フレームの近傍フレームも含めて圧縮率を下げることを特徴とする請求項１に記載の画像符号化方法。
【請求項３】
前記開始フレームと前記終了フレームの間に、前記リピート再生を行わない場合の元の画像品質を維持するような高圧縮率で符号化するフレームを少なくとも一枚設定し、前記開始フレーム及び前記終了フレームから当該フレームに向かって、各フレームの圧縮率を連続的に変化させることを特徴とする請求項２に記載の画像符号化方法。
【請求項４】
前記連続的に変化させる圧縮率は、正規分布曲線に基づいて設定することを特徴とする請求項３に記載の画像符号化方法。
【請求項５】
前記開始フレームを、他のフレームとの依存関係がなく単独で復号できるＩピクチャとして設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像符号化方法。
【請求項６】
一連のフレームで構成される動画像をフレーム間予測符号化し圧縮して得られる符号化画像データに基づいて、その一区間をリピート再生するときの画像符号化装置であって、
前記リピート再生における開始フレーム及び終了フレームを特定する情報が入力され、少なくとも開始フレーム及び終了フレームの圧縮率を、前記リピート再生を行わないときのための前記圧縮に係る圧縮率よりも下げて符号化を行う符号化部を備えることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項７】
前記符号化部は、前記開始フレーム及び終了フレームの近傍フレームも含めて圧縮率を下げて符号化を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像符号化装置。
【請求項８】
前記符号化部は、前記開始フレームと前記終了フレームの間に、前記リピート再生を行わない場合の元の画像品質を維持するような高圧縮率で符号化するフレームを少なくとも一枚設定し、前記開始フレーム及び前記終了フレームから当該フレームに向かって、各フレームの圧縮率を連続的に変化させることを特徴とする請求項７に記載の画像符号化装置。
【請求項９】
前記符号化部は、正規分布曲線に基づいて、前記連続的に変化させる圧縮率を設定することを特徴とする請求項８に記載の画像符号化装置。
【請求項１０】
前記符号化部は、前記開始フレームを、他のフレームとの依存関係がなく単独で復号できるＩピクチャとして設定して符号化を行うことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像符号化方法及びその装置に関し、特に、一連のフレームで構成される動画像をフレーム間予測符号化し圧縮して得られる符号化画像データに基づいて、その一区間をリピート再生するときの画像符号化方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動画像を符号化する際においては、その各時系列画像（ピクチャ）の時間的前後間の相関性を利用して、符号化情報量を低減する方式が一般的である。最も簡単な例として、図５に、時系列画像における直前のピクチャを参照ピクチャとして予測符号化する例を示す。なお、現在多用されているＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）方式においては、直前を含めた前方向のみならず、後ろ方向（未来方向）のピクチャをも参照して予測符号化を行っている。
【０００３】
このとき、より相関度の高い、すなわち典型的には時間差の少ないピクチャを参照して符号化するほど、復号化して再生したときに、ピクチャ間での画質の差異（再生時の違和感）がより少なくなる。図５のように必ず直前のピクチャを参照ピクチャとして使用するのであれば、高圧縮しても画質は均等で高いことが期待され違和感の問題は生じない。
【０００４】
また、上記符号化処理においては、１フレームとしてのピクチャを複数のブロックに分割して各ブロック（一般的にマクロブロックという）ごとに処理を行うことが一般的であるが、１枚のピクチャ、すなわちフレーム内のマクロブロック相互に参照して符号化する技術も開発されている。特許文献１は、近接するマクロブロックの直流成分から、対象としているマクロブロックの交流成分を予測する技術を開示している。また、特許文献２は、改良技術であり、既に復元された下段の狭い領域の値を、周辺の参照領域の値として利用して交流成分の予測を行う技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−３４６９０号公報
【特許文献２】特許第４０００１５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、パチンコ機やゲーム機等の遊技機においては、図５のような動画像において、時間的一定区間を繰り返し再生（リピート再生）する場合が頻繁に行われている。例えば、図６は、フレーム［３］からフレーム［９］までのピクチャをリピート再生する場合を示している。かかるリピート再生は、開始フレームと終了フレームを指定することにより実現できる。
【０００７】
このようなリピート再生する場合、ピクチャタイプとして、例えば他のフレームとの依存関係が無く単独で復号できるＩピクチャ（Intra Picture）を含むように階層化して符号化することが考えられる。例えば、フレーム［３］をＩピクチャとして符号化した場合、順方向再生部分（図６の例では、フレーム［４］からフレーム［９］までの再生）においては、前述通り、予測符号化を行っても違和感なく再生できる。しかしながら、復帰する（折り返す）部分（図６の例でいえば、フレーム［９］からフレーム［３］に戻る部分）において、時間差が大きく参照ピクチャ関係が乏しい為、再生時にその部分において画質のずれが違和感となって感じられてしまう。
【０００８】
この問題を解決する方策として、まず考えられるのは、開始フレームを終了フレームの符号化の際の参照ピクチャとして使用する、という方策である。この方策は、具体的には、Ｈ．２６４規格におけるLong Term ピクチャバッファの類を使用すれば可能である。しかしながら、この方策には以下のような問題がある。
【０００９】
ずなわち、第一には、終了フレームの符号化のときまで、開始フレームを長期間保持しておかなければならない、ということである。また第二に、終了フレームの符号化に開始フレームだけを参照するのであれば、今度は、終了フレームとその直前のフレーム（図６に例においては、フレーム［８］）との間で、違和感が生じてしまう。従って、この方策では実効性は低い。
【００１０】
本発明は上述のような事情から為されたものであり、本発明の目的は、一連の動画像の一定区間をリピート再生する場合に、折り返して復帰する部分において画質変化の違和感を生じさせないような画像符号化方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の画像符号化方法は、一連のフレームで構成される動画像をフレーム間予測符号化し圧縮して得られる符号化画像データに基づいて、その一区間をリピート再生するときの画像符号化方法であって、前記リピート再生における少なくとも開始フレーム及び終了フレームの圧縮率を、前記リピート再生を行わないときのための前記圧縮に係る圧縮率よりも下げることを要旨とする。
【００１２】
ここで、前記開始フレーム及び終了フレームの近傍フレームも含めて圧縮率を下げることが好適である。
【００１３】
また、前記開始フレームと前記終了フレームの間に、前記リピート再生を行わない場合の元の画像品質を維持するような高圧縮率で符号化するフレームを少なくとも一枚設定し、前記開始フレーム及び前記終了フレームから当該フレームに向かって、各フレームの圧縮率を連続的に変化させることが更に好適である。
【００１４】
そのとき、前記連続的に変化させる圧縮率は、正規分布曲線に基づいて設定する。また、前記開始フレームを、他のフレームとの依存関係がなく単独で復号できるＩピクチャとして設定することが好適である。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明の画像符号化装置は、一連のフレームで構成される動画像をフレーム間予測符号化し圧縮して得られる符号化画像データに基づいて、その一区間をリピート再生するときの画像符号化装置であって、前記リピート再生における開始フレーム及び終了フレームを特定する情報が入力され、少なくとも開始フレーム及び終了フレームの圧縮率を、前記リピート再生を行わないときのための前記圧縮に係る圧縮率よりも下げて符号化を行う符号化部を備えることを要旨とする。
【００１６】
ここで、前記符号化部は、前記開始フレーム及び終了フレームの近傍フレームも含めて圧縮率を下げて符号化を行うことが好適である。
【００１７】
また、前記符号化部は、前記開始フレームと前記終了フレームの間に、前記リピート再生を行わない場合の元の画像品質を維持するような高圧縮率で符号化するフレームを少なくとも一枚設定し、前記開始フレーム及び前記終了フレームから当該フレームに向かって、各フレームの圧縮率を連続的に変化させることが更に好適である。
【００１８】
そのとき、前記符号化部は、特に、正規分布曲線に基づいて、前記連続的に変化させる圧縮率を設定する。また、前記符号化部は、前記開始フレームを、他のフレームとの依存関係がなく単独で復号できるＩピクチャとして設定して符号化を行うことが好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の画像符号化方法及びその装置によれば、一連の動画像の一定区間をリピート再生する場合に、折り返して復帰する部分において画質変化の違和感を生じさせることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の画像符号化装置における一実施形態の構成ブロック図である。
【図２】本発明によるリピート再生に係る各フレームの圧縮率の設定の具体例を説明するための図である。
【図３】本発明による各フレームの圧縮率を決定するための典型的な品質曲線を説明するための図である。
【図４】本発明による各フレームの圧縮率を決定するための品質曲線の変形例を説明するための図である。
【図５】動画像における順方向予測符号化を説明するための図である。
【図６】リピート再生を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。  
図１は、本発明に係るフレーム間予測符号化に関する画像符号化装置における一実施形態の構成ブロック図である。同図に示す一実施形態たる画像符号化装置は、動き予測部１と、減算部２と、直交変換部３と、量子化部４と、可変長符号化部５と、逆量子化部６と、逆直交変換部７と、加算部８と、ピクチャ記憶部９、圧縮率変更部１０とを備えている。なお、同図に示す画像符号化装置は、直前の一枚のピクチャを参照する場合の構成を示しており、また、本例では、ＭＰＥＧのように後方のピクチャを参照しないので、ピクチャ並び替えの構成を有していない。
【００２２】
図２及び図３は、リピート再生に係る各フレームの圧縮率を説明するための図である。以下、図１乃至図３を参照して、一実施形態における画像符号化装置の動作を説明する。
【００２３】
動き予測部１は、入力される符号化対象フレームとしてのピクチャを分割した各マクロブロックについて、ピクチャ記憶部９に記憶された直前のフレームに係るピクチャのマクロブロックから最も相関の高いマクロブロックを検索して、減算部２に供給する。減算部２は、符号化対象フレームとしてのピクチャの符号化対象マクロブロックから、動き予測部１から送られてきたマクロブロックのピクチャ情報を減算し、残差予測信号として、直交変換部３に供給する。なお、動き予測部１において、相関度の閾値を設定しておき、一定以上の相関性が認められない場合には、予測符号化を行わずに、すなわち減算部２において減算を行わずに、ピクチャ情報をそのまま直交変換部３に送るような構成にしてもよい。また、Ｉピクチャについてはそのまま送られる。
【００２４】
直交変換部３は、減算部２から送られてきた対象マクロブロックの残差予測信号をｎ×ｎドット（ｎは例えば４）の単位ブロックに分割し、各単位ブロックに対して、離散コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）等の直交変換処理を行う。なお、直交変換処理としては、他に、アダマール変換がある。
【００２５】
量子化部４は、直交変換部３における直交変換処理が例えばＤＣＴ処理のときには、各単位ブロックのＤＣＴ係数を所定の除数（量子化ステップ）で除算して、余りを丸めて符号化（量子化）を行う。量子化部４で得られた、量子化された各単位ブロックのＤＣＴ係数は、可変長符号化部５と逆量子化部６に送られる。
【００２６】
逆量子化部６は、量子化部４から出力される量子化された各単位ブロックのＤＣＴ係数に上記所定の除数を乗算することにより、逆量子化の処理を行う。また、逆直交変換部７は、直交変換部３における直交変換に対応したそれとは逆の逆直交変換の処理を行い、復号したブロックからマクロブロックを再構成し、このマクロブロックを加算部８に送る。加算部８は、前述の動き予測部１から出力された最も相関の高いマクロブロックに係る情報に、逆直交変換部７から出力されたマクロブロックに係る情報を加算することにより、予測前のマクロブロックを復元し、必要に応じて（少なくともＩピクチャに係るマクロブロック）後続との比較のために、ピクチャ記憶部９に格納する。
【００２７】
一方、可変長符号化部５は、量子化部４から出力された量子化されたＤＣＴ係数に対してブロックごとにハフマン符号化や算術符号化等の可変長符号化による可逆圧縮を行う。
【００２８】
また、圧縮率変更部１０は、外部から開始フレーム及び終了フレームの情報を入力し、各フレームの圧縮処理の進行に応じて、直交変換部３及び量子化部４に対して、圧縮率の変更の指示を与える。
【００２９】
そこで、本発明の符号化方法において画像リピート指示がなされると、図１において、外部から指定される画像の当該リピート期間の開始フレームと終了フレーム情報は、圧縮率変更部１０に入力される。しかして、直交変換部３及び量子化部４における符号化処理において圧縮率を変更させるのに必要な制御パラメータに変換されてそれぞれ入力される。そして、直交変換部３及び量子化部４において、一連の時系列フレームの各ピクチャごとに異なる圧縮率を採用する。その際、本例では、同時に、開始フレームをＩピクチャとして設定するので、リピート期間中はこの開始フレームであるＩフレームを元にフレーム間予測して圧縮する。すなわち、リピート再生を行わない通常の再生の場合には、各フレームに対して、画質の劣化が表面化しない限度の一律の圧縮率を採用すればよいのであるが、リピート再生の場合には、同じような予測符号化を行おうとすると前述のように復帰する（折り返す）前後で画質変化に違和感が生じてしまうので、本発明では、復帰部分の近傍において敢えて圧縮率を低下させて画質変化の違和感が生じないようにする。逆に言えば、画質変化の違和感が生じないレベルにまで、圧縮率を低下させる。先の例で言えば、フレーム［９］からフレーム［３］への遷移（復帰）における予測符号化において、そこでの画質変化の違和感が生じないようにそれらの圧縮率を下げる。
【００３０】
更に好適には、それらの近傍（少なくとも隣のフレーム［４］やフレーム［８］）との画質差をも考慮しなくてはならないので、復帰の前後の近傍において、圧縮率を連続的に変化させる。例えば、図６の例では、図２に示すように、フレーム［６］では、元々の高圧縮率を維持し、一方、復帰の前後のフレーム、別の言い方をすれば、リピートの開始フレームと終了フレームにおいては、つまりフレーム［３］とフレーム［９］では、画質変化の違和感がなくなるまでの低圧縮率で圧縮し、フレーム［６］とそれらのフレームとの間のフレーム、つまりフレーム［４］，［５］，［７］及び［８］においては、中程度の圧縮率とする。
【００３１】
更に一般的には、図３に示すように、圧縮率が連続的に変化する曲線を想定することができる。なお、図３においては、圧縮率の逆数に相当する画像の品質を縦軸としている。典型的には、開始フレームと終了フレームの間の中央においては、リピート再生を行わない場合の元の画像品質（高圧縮率）を維持し、開始フレーム及び終了フレームの部分では、画質変化の違和感がない程度に高品質（低圧縮率）とし、それらの間は適切な曲線で規定する。これによれば、何枚のフレームに係るピクチャのリピート再生であっても、開始フレームから終了フレームまでの各フレームの圧縮率を当該曲線に基づいて設定することができる。このようにすることにより、画質の変化を極力滑らかにすることができ、復帰前後の画質変化の違和感を抑制しつつ全体的な違和感も抑えることができる。
【００３２】
以上の観点から、画像符号化装置においては、図１に示すように、予め、リピート再生における開始フレームと終了フレームの情報が提供され、また、少なくともその間のフレームをどのような基準（圧縮率変化曲線）で符号化するかを予め設定しておけば、リピート再生に係る各画像フレームの符号化も設定した圧縮率で順次行える。
【００３３】
なお、上記曲線は、典型的には、正規分布曲線（ガウス関数曲線）が考えられるが、それに限られず、特に開始フレームと終了フレーム近傍でなだらかに圧縮率が変化させるような各種特性が考えられる。その理由は、特に開始／終了フレームにおける圧縮率などは、原画像の解像度や動画内容に応じて適宜変更されるべきものであるからである。また、選択する圧縮方式によっても、上記曲線は変わるべきものである。例えば、図４に示すように、開始フレーム及び終了フレームの直後において、圧縮率を比較的早く上げる（曲線の傾きを大きくする）ことも可能な場合がある。
【００３４】
なお、上述の説明においては、一枚参照の予測符号化で説明してきたが、これに限られることなく、二枚以上の参照の場合でも可能である。
【００３５】
また、本例における圧縮率変更部１０では、圧縮率を上述のようにフレームごとで圧縮率を所定の値に変更するだけでなく、リピートすべき開始フレームをＩフレームとして設定したが、勿論そのＩフレームの設定は、開始フレームに限定するものでなく、リピート期間前またはリピート期間の途中のフレームに設定することもできる。さらに、その場合に前向きだけでなく、後ろ向きの予測も利用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の画像符号化方法及びその装置は、例えばパチンコ機やゲーム機のような遊技機で表示されるリピート画像に適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１  動き予測部
２  減算部
３  直交変換部
４  量子化部
５  可変長符号化部
６  逆量子化部
７  逆直交変換部
８  加算部
９  ピクチャ記憶部
１０  圧縮率変更部
【図１】
0005540199.tif 000002
【図２】
0005540199.tif 000003
【図３】
0005540199.tif 000004
【図４】
0005540199.tif 000005
【図５】
0005540199.tif 000006
【図６】
0005540199.tif 000007